사과나무의료재단(이사장 김혜성)은 임플란트 주위염의 원인 미생물 군집을 규명한 연구논문이 국제학술지 'Frontiers in Cellular and Infection Microbiology'에 게재됐다고 19일 밝혔다.

임플란트 주위염은 임플란트 시술을 받은 환자 중 약 22%가 경험하는 것으로 알려진 염증성 질환이다. 임플란트 주변 조직에 염증과 골 소실이 발생해 심할 경우 임플란트 실패로 이어질 수 있어 치과 임상에서 중요한 과제다.

구강유해균 분석 전문기업 닥스메디와 공동으로 수행한 이번 연구는 기존 연구와 차별화된 접근법을 적용했다. 대부분의 선행 연구가 임플란트 주변 치주낭에서 채취한 시료를 분석한 반면, 연구진은 실제로 실패한 임플란트를 수거해 표면에 부착된 바이오필름을 직접 분석하여 임플란트 실패와 직접적으로 연관된 병원성 미생물 군집을 보다 정확하게 규명하고자 했다.

연구진은 사과나무 구강 바이오뱅크에 기증된 임플란트 샘플 총 41개(임플란트 주위염 19개, 건강 대조군 22개)를 대상으로 차세대 염기서열 분석(NGS)을 수행해 종 수준까지 미생물 조성을 분석했다. 그 결과 기존에 잘 알려진 치주 병원균인 Porphyromonas gingivalis뿐 아니라 임플란트 주위염과 밀접하게 연관된 새로운 병원균이 다수 확인됐다.

주요 연구 결과를 살펴보면, 먼저 황 환원 세균인 Desulfobulbus와 Desulfovibrio가 임플란트 주위염 군에서 유의하게 증가한 것으로 나타났다. 이들 세균은 황화수소(H2S)를 생성해 조직 독성과 염증 반응, 조직 파괴를 유발할 수 있는 것으로 알려져 임플란트 주위염의 새로운 병인 기전으로 주목된다.

또한 [Eubacterium] nodatum group, Pyramidobacter 등 최근 치주질환 분야에서 주목받는 신흥 병원균도 임플란트 주위염 군에서 유의하게 증가했다. 특히 Filifactor alocis는 가장 높은 판별력(LDA)을 보여 임플란트 주위염의 잠재적 바이오마커 후보로 제시됐다.

기능 예측 분석에서는 임플란트 주위염 환경이 아미노산 분해, 황 대사, 철 획득, 지질다당체(LPS) 생합성 관련 경로는 증가한 반면, 탄수화물 대사 경로는 감소한 것으로 나타나 단백질 분해와 혐기성 대사에 유리한 방향으로 변화했음을 시사하는 결과를 확인했다.

건강한 자연치아와 임플란트 주위염의 미생물 서식 환경비교

제1저자인 엄제현 박사(사과나무의생명연구소)는 "실패한 임플란트 표면에서 직접 채취한 바이오필름을 분석함으로써 실제 임플란트 실패를 유발한 병원성 미생물 군집을 보다 정밀하게 파악할 수 있었다"며 "특히 황 환원 세균과 신흥 병원균의 역할을 확인한 점에서 임플란트 주위염 병인 연구의 중요한 단서를 제공한다"고 밝혔다.

교신저자인 김영연 사과나무치과병원장은 "이번 연구에서 확인된 미생물 프로파일은 임플란트 주위염의 조기 진단을 위한 바이오마커 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것"이라며 "향후 황화수소 생성 억제나 특정 병원균을 표적으로 한 새로운 치료 전략 개발 가능성도 기대된다"고 말했다.

공동 교신저자인 백한승 센터장은 "현재 임플란트 주위염 진단은 주로 임상 소견과 방사선 검사에 의존하고 있어 미생물 기반 진단이 도입된다면 보다 이른 단계에서 질환을 감지할 수 있을 것"이라며 "임상 적용을 위해서는 독립적인 환자군을 대상으로 한 추가 검증 연구가 필요하다"고 강조했다.

이번 연구는 한국인 환자를 대상으로한 연구로 임플란트 주위염 연구라는 점에서도 의미가 있다. 구강 미생물 군집은 유전적 배경, 식습관, 생활양식에 따라 차이를 보일 수 있어 한국인 환자의 임플란트 주위염 특성을 이해하는 데도 기여할 것으로 기대된다.

연구진은 건강한 임플란트를 대조군으로 한 연구, 임플란트 주위염의 단계별 종단 연구, 메타전사체 및 대사체 분석을 통한 기능 검증 연구를 계획하고 있다.

이번 연구는 질병관리청 국립보건연구원 연구지원과 중소벤처기업부 기술정보진흥원 지원을 받아 수행됐다.