최근 Nature Microbiology에 발표된 연구에 따르면 피부에서 분비되는 안드로겐이 황색포도상구균(S. aureus)의 병원성에 중요한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이는 왜 남성이 여성보다 더 심한 황색포도상구균 감염에 노출될 수 있는지에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 연구팀은 피부에서 분비되는 테스토스테론과 다른 안드로겐이 박테리아의 퀼럼 센싱(집단 의사결정) 시스템을 자극하여 독소 생산과 감염의 심각도를 조절한다고 밝혔다.

인간 피부는 나노몰 농도의 테스토스테론을 분비

연구팀은 피부 질환을 가진 남녀 참가자에게 6일간 매일 피지 샘플을 채취해 피부에서 분비되는 테스토스테론을 측정했다. 결과에 따르면 인간 피부는 일일히 5nM에서 10nM 사이의 테스토스테론을 일정하게 분비했으며, 남성 참가자들은 여성보다 더 많은 테스토스테론을 분비했다. 이는 이전 연구와도 일치하는 결과이다.

연구팀은 메트리신저저항성 황색포도상구균(MRSA)의 발광 유전자를 가진 균주를 사용해 남녀 쥐를 피부에 감염시켰다. 결과적으로 남성 쥐는 발광 강도, 질병 점수, 피부 장벽 손상이 더 심각했다. 이는 남성 쥐 피부에서 분비되는 테스토스테론과 디하이드로테스토스테론(DHT)의 높은 수준 때문이었다.

호르몬 분비 감소로 감염률 감소

피부에서 분비되는 안드로겐의 역할을 검증하기 위해 연구팀은 스테로이드 생성 효소인 3β-하이드록시스테로이드디하이드로게나아제 6(HSD3B6)을 결여한 쥐를 만들었다. 이 효소는 호르몬 생산에 필수적이며, 이 쥐는 피부 표면에서 테스토스테론, DHT, 프로게스테론의 분비량이 통제 그룹보다 낮았다. MRSA 감염 시 이 쥐는 발광이 감소하고 질병 점수가 낮으며 피부 손상이 적었으며 표피가 더 얇았다. 이는 감염에 더 강한 저항력을 보였다는 의미이다.

흥미롭게도 여성 Hsd3b6 쥐에 테스토스테론을 국소적으로 치료했을 때 감염의 심각도가 증가했다. 이는 호르몬이 감염을 직접적으로 촉진할 수 있음을 시사한다. 또한 피부에서 분비되는 호르몬을 줄이면 남녀 쥐 간 감염 심각도의 성별 차이가 줄어드는 것으로 나타났다. 이는 안드로겐이 감염 동역학에 중요한 역할을 한다는 것을 다시 한 번 확인하는 결과이다.

테스토스테론, 황색포도상구균의 퀼럼 센싱 활성화

연구팀은 테스토스테론이 황색포도상구균의 유전자 발현에 미치는 영향을 조사했다. 메트리신 감수성 균주인 HG003에 10nM의 테스토스테론을 처리한 결과, 이 호르몬은 agr 퀼럼 센싱 경로의 특정 유전자인 agrB, agrD, agrC, agrA, psmα, psmβ, RNAIII를 상향 조절했다. 이 유전자는 독소 생산과 병원성을 조절하는 것으로 알려져 있다.

테스토스테론은 또한 혈액 세포를 손상시키는 혈소틴인 hlgB와 hlgC의 발현을 증가시켰다. 반면, agr 활성화에 의해 억제되는 coa, rot, spa 유전자는 테스토스테론 처리된 균에서 상대적으로 적게 나타났다. 테스토스테론과 탄소 수가 유사한 프레겐올론은 유전자 발현에 영향을 주지 않았으며, 이는 호르몬의 구조가 황색포도상구균에 미치는 영향에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.

추가 실험에서는 테스토스테론과 DHT가 황색포도상구균의 agr-P3 프로모터를 활성화하는 것으로 나타났다. 이는 기존의 퀼럼 센싱 리간드인 AIP-I와 유사한 효과를 보였다. 그러나 에스트로겐과 프로게스테론은 agr 활성화에 영향을 주지 않았으며, 이는 안드로겐의 작용이 특이하다는 것을 보여준다.

연구팀은 테스토스테론이 다양한 황색포도상구균 균주, 특히 MRSA II형과 III형에 미치는 영향을 검토했다. 모든 균주가 테스토스테론에 반응해 병원성 유전자의 발현이 증가했다. 이는 황색포도상구균의 약 90%가 agr 유형 I-III에 해당하며, 이 균주들이 모두 테스토스테론에 반응한다는 점에서 매우 중요하다.

황색포도상구균과 아토피성 피부염(AD)의 강한 연관성을 고려해 연구팀은 병변 피부에서 분리한 균주를 사용해 실험했다. 테스토스테론 처리는 이 균주에서 병원성 관련 유전자인 psmα, RNAIII, agrA의 발현을 증가시켰다. 특히 AD04.E17 균주는 AIP-II 자극 효과와 유사한 강력한 반응을 보였다. 이는 테스토스테론이 박테리아의 퀼럼 센싱 시스템을 모방하거나 활성화할 수 있음을 시사한다.

이 연구 결과는 피부에서 분비되는 안드로겐이 황색포도상구균 감염의 병원성을 조절하는 데 핵심적인 역할을 한다는 것을 보여준다. 이는 특히 남성에게 더 심한 황색포도상구균 감염에 취약한 환자에게 새로운 치료법 개발에 중요한 의미를 가진다. 피부의 호르몬 수준이나 박테리아의 퀼럼 센싱 경로를 표적으로 하면 감염의 심각도를 줄이고 환자의 결과를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 이제 이러한 발견을 임상 적용으로 어떻게 전환할 수 있을지 탐구할 계획이다. 호르몬 조절 치료법이나 퀼럼 센싱 억제제를 활용해 황색포도상구균 감염을 억제할 수 있는 잠재력을 탐색할 예정이다. 다음 단계는 인간 임상 시험을 통해 이러한 가설을 검증하고 호르몬 조절이 박테리아 병원성에 미치는 장기적 영향을 조사하는 것이다.