장내 세균총의 역할_The ICU Book

We are told the most fantastic biological tales.
For example, that it is dangerous to have acid in your stomach.
JBS Haldane (1939)

 

소독(antiseptic) 관행은 거의 전적으로 피부에만 초점이 맞추어져 있다.
그러나 미생물에 의해 침범될 수 있는 표면은 또 하나 존재하며, 그것은 피부보다도 훨씬 넓은 표면이다.
즉, 위장관(GI tract)의 점막 표면이다.
위장관의 내강(lumen)은 도넛의 구멍과 마찬가지로 신체 외부에 해당하며, 점막 표면은 피부와 마찬가지로 미생물 침입에 대한 장벽 역할을 한다.
그러나 피부는 각질화된 층을 포함한 다층 구조인 반면, 위장관 점막(우리의 “내부 피부”)은 단층의 원주상피세포로 이루어져 있으며 두께는 단지 0.1 mm에 불과하다.
이 얇은 장벽은 장내에 서식하는 것으로 추정되는 100조에서 400조 개의 미생물에 맞서 방어 역할을 수행한다.
거대한 미생물 군대에 맞서 종잇장처럼 얇은 장벽이 존재한다는 이 상황은, 장관으로부터의 미생물 침입이 얼마나 큰 위협인지를 잘 보여준다.

본 장에서는 구강에서 직장까지 이어지는 소화관(alimentary tract)이 중환자에서 감염의 중요한 근원이 될 수 있음을 소개하고, 이 부위에서 사용할 수 있는 소독적 조치들을 설명한다.
또한 위에서 발생하는 스트레스 관련 점막 손상과, 이로 인한 문제성 출혈을 예방하기 위해 무엇을 할 수 있는지도 함께 다룬다.

 

 

MICROBIAL INVASION FROM THE BOWEL(장관으로부터의 미생물 침입)

장내 세균총Intestinal Microbiome)

세균은 본질적으로 수중 환경을 선호하며, 수분이 풍부한 소화관 환경은 미생물 증식에 매우 적합하다.
위장관에는 약 7만 개의 서로 다른 세균 유전체가 존재하며, 전체 미생물 수는 약 100–400 × 10 ¹²개로 추정되고, 총질량은 약 2 kg(4.4파운드)에 이른다.
이 질량은 위장관 전체에 균등하게 분포되어 있지 않으며, 그 분포는 그림 4.1에 제시되어 있다.

 

 

주목할 점은 위가 소화관 중 가장 미생물 밀도가 낮은 부위로, 위액 1 mL당 1,000개 미만의 미생물만이 존재한다는 것이다.
전체적으로 보면, 위장관 내 미생물의 약 99%는 대장에 위치한다.
장내 미생물 군집은 출생 직후부터 거의 즉시 존재하게 되며(아마도 모유를 통해 유입되는 것으로 추정됨), 하나의 집단적 “생태계”로 기능하는데, 이를 세균총(microbiome)이라 한다.
장내 세균총은 위산의 작용에 의해 외부 침입자로부터 보호되는데, 위산은 오염된 음식 섭취로 유입되는 병원균(예: Salmonella spp)이나 분변-경구 경로로 전파되는 병원균(예: Clostridium difficile)을 제거한다.

 

보호 효과 (Protective Effects)

장내 세균총은 숙주와 공생 관계를 이루며, 장관으로부터의 미생물 침입을 방어하는 데 핵심적인 역할을 한다.
이러한 보호 효과는 다음과 같은 기전을 통해 이루어진다.
1. 상주 미생물은 장점막에 부착하여 가능한 모든 공간을 차지함으로써 병원성 미생물의 정착을 방지한다.

2. 미생물이 생성하는 단쇄지방산(short-chain fatty acids)은 장점막 세포의 필수 연료로 작용하여 점막 장벽을 유지하는 데 기여한다.
3. 미생물 산물은 장관 연관 림프조직(gut-associated lymphoid tissue, GALT)의 정상적인 기능에 기여하며, 이는 점막 장벽을 통과한 미생물을 포획하고 제거한다.

미생물군이 교란되는 상태를 dysbiosis라 하며, 이 상태에서는 위의 모든 방어 기전이 손상되어 장관으로부터의 병원균 침입이 촉진된다.
이러한 과정은 그림 4.2에 도식화되어 있다.

 

 

병원균이 장벽을 통과해 이동하는 현상을 전위(translocation)라 하며, 이는 중환자에서 패혈증과 다장기부전의 주요 원인이다.

 

다장기부전 (Multiorgan Failure)

중환자에서 사망의 가장 흔한 원인은 다장기부전이다.
이는 전신 염증 반응(발열, 백혈구 증가 등)이 지속되거나 진행되면서, 두 개 이상의 주요 장기에서 기능 장애가 점진적으로 발생하는 상태로 정의된다.
장관은 이러한 치명적인 상태의 근원으로 여겨지고 있으며, 그 기전은 다음과 같다.

 

다장기부전의 ‘엔진’

다장기부전의 유발 사건은 장내 미생물군의 교란(dybiosis) 일 수도 있고, 내장 혈류의 저관류(splanchnic hypoperfusion) 일 수도 있다.
이 두 가지 상황 모두 장점막 장벽의 손상을 초래하며, 그 결과 장내 병원균 및/또는 염증성 매개물질이 전신 순환으로 유입될 수 있게 된다.
이는 발열, 백혈구 증가와 같은 전신 염증 반응을 유발하고, 동시에 교감신경계 활성화 및 내장 혈관 수축과 같은 혈역학적 변화를 동반한다.
이러한 변화는 다시 장 점막 장벽 손상을 악화시키며, 이 과정이 반복된다.
그 결과, 전신 염증을 지속적으로 증폭시키는 자가 유지적 과정이 형성되고, 결국 여러 장기에 염증성 손상을 일으키게 된다.
이러한 시나리오에 따르면, (대중적인 표현을 빌리자면) 장관은 다장기부전의 ‘엔진’이다.

 

2026.01.02 - [중환자의학] - 중환자의 스트레스 관련 점막 손상_The ICU Book

중환자의 스트레스 관련 점막 손상_The ICU Book

 

소독제로서의 위산 (Gastric Acid as an Antiseptic Agent)

위산은 흔히 소화를 돕는 물질로 오해된다.
비록 위 내의 산성 환경이 철분과 칼슘의 흡수를 촉진하기는 하지만, 무산증(achlorhydria, 위산 결핍)이 있는 환자들에서 심각한 영양소 흡수 장애가 문제가 되는 경우는 거의 없다.
앞서 언급했듯이, 위산의 주된 기능은 소화를 돕는 것이 아니라, 섭취된 병원균에 대한 항균 방어 역할을 수행하는 것이다.

 

역사적 고찰 (Historical Note)

소독의 이점은 19세기 중반, 영국의 외과의사였던 조지프 리스터(Joseph Lister)에 의해 처음 인식되었다.
그는 하수를 처리하는 데 사용되던 화학 물질이 화농성 창상 감염을 줄일 수 있다는 사실을 발견했다.
리스터의 관찰은 1867년 '외과에서의 소독 원리(On the Antiseptic Principle in the Practice of Surgery'라는 논문으로 발표되었다.
다음은 해당 논문에서 리스터가 사용한 화학 물질을 언급한 부분이다.

“내가 사용한 물질은 카볼산(carbolic acid)으로, 이는 휘발성 화합물이며 하등 생명체에 대해 특이적으로 파괴적인 영향을 미치는 것으로 보인다.
따라서 현재 우리가 알고 있는 가장 강력한 소독제이다.”

보는 바와 같이, 최초의 소독제는 산(카볼산, 즉 페놀)이었으며, 조지프 리스터는 소독 개념을 발견했을 뿐 아니라 산성 환경의 항균적 가치를 함께 발견한 셈이다.
그러나 그의 공헌은 오늘날 상당 부분 잊혔고, ‘리스터’라는 이름은 주로 구강청결제 리스테린(Listerine®)과 관련해 알려져 있다.

 

 

항균 효과 (Antimicrobial Effects)

위 pH가 병원균 성장에 미치는 영향은 그림 4.3에 제시되어 있다.

 

 

여기서 사용된 병원균은 인간에서 감염성 장염의 흔한 원인인 Salmonella typhimurium이다.
그림 4.3의 그래프는 서로 다른 세 가지 pH 조건에서 위액 내 S. typhimurium의 성장 양상을 보여준다.
pH 4에서는 균이 잘 증식하지만, pH 3에서는 생존율이 점차 감소하며, pH 2에서는 1시간 이내에 완전히 제거된다.

위액의 pH는 1–2 범위이므로, 위산은 섭취된 병원균을 제거하는 데 매우 효과적이어야 한다.

위산의 항균 방어 역할은 위산 억제 치료(히스타민 H₂ 수용체 길항제 또는 프로톤펌프억제제)에 따른 결과를 통해 입증된다.

이러한 치료는 Salmonella 및 Campylobacter 종에 의한 감염성 위장염 위험 증가, 그리고 Clostridium difficile 감염 발생률 증가와 연관된다.

 

Reference

Paul L. Marino. Chapter 4. Alimentary prophylaxis. The ICU book 5th ed.

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