세균
주요 3문: 프로테오박테리아(평균 45%), 액티노박테리아(평균 23%), 피르미쿠테스(평균 19%). 방법에 관계없이 일관되게 검출됨 4).
가장 풍부한 속: 코리네박테리움(18개 연구 중 17개에서 검출, 가중 평균 11%). 슈도모나스, 스타필로코쿠스, 스트렙토코쿠스, 아시네토박터가 그 뒤를 따름 4).
배양법: 코아굴라제 음성 포도상구균(CNS)이 가장 많이 분리되고, 코리네박테리움과 프로피오니박테리움이 그 뒤를 따름 3).
안구 표면 마이크로바이옴
한눈에 보는 포인트
섹션 제목: “한눈에 보는 포인트”1. 안구 표면 마이크로바이옴이란?
섹션 제목: “1. 안구 표면 마이크로바이옴이란?”마이크로바이옴(microbiome)은 특정 환경에 존재하는 모든 미생물과 그 유전 물질의 총칭입니다4). 안구 표면 마이크로바이옴(OSM)은 결막과 각막에 상주하는 세균, 진균, 바이러스의 공동체를 말합니다2). 눈꺼풀과 속눈썹의 세균총은 피부 마이크로바이옴의 일부로 간주됩니다.
건강한 안구 표면은 다른 신체 표면이나 점막에 비해 미생물 양이 극히 적어 “paucimicrobial”이라고 불립니다4). 결막 세포당 약 0.05개의 세균이 검출되며, 이는 얼굴 피부나 구강 점막의 약 150분의 1에 해당합니다4). 이 낮은 미생물 양은 눈물 속 항균 효소(리소자임, 락토페린, 디펜신)에 의한 선택적 압력과 눈 깜빡임 및 눈물 반사에 의한 물리적 제거 메커니즘에 기인합니다4).
안구 표면의 상주 미생물은 병원균의 정착을 경쟁적으로 억제하고 국소 면역의 성숙과 조절에 기여합니다1)2). 이 균형이 깨진 상태를 디스바이오시스(dysbiosis)라고 하며, 다양한 안과 질환과의 연관성이 보고되었습니다.
참고로, “코어 마이크로바이옴”(특정 환경에 공통적으로 존재하는 미생물군)의 정확한 정의는 현재 확립되지 않았습니다4). 낮은 바이오매스 환경에서의 기술적 과제와 데이터 변동성이 표준화를 어렵게 하고 있습니다.
Q
안구 표면 마이크로바이옴이란 무엇인가요?
A
안구 표면 마이크로바이옴은 결막과 각막에 상주하는 세균, 진균, 바이러스의 총체입니다. 항상성 유지와 병원체 방어에 관여하며, 그 균형이 깨지면(디스바이오시스) 많은 안과 질환과 관련됩니다. 자세한 내용은 “병태생리학” 항목을 참조하십시오.
2. 주요 구성과 임상 소견
섹션 제목: “2. 주요 구성과 임상 소견”정상 안구 표면 마이크로바이옴의 구성
섹션 제목: “정상 안구 표면 마이크로바이옴의 구성”메타게놈 샷건 시퀀싱을 통한 5개 연구의 통합 데이터에 따르면, 안구 표면 미생물의 평균 91%가 세균, 평균 5%가 바이러스, 평균 4%가 진균 및 기타 진핵생물입니다 4).
바이러스
TTV(토크 테노 바이러스): 안구 표면에서 가장 우세한 바이러스. 건강한 결막의 86.3%에서 검출됨 4).
박테리오파지: 세균을 감염시키는 바이러스로, 세균 집단의 밀도와 분포를 조절함 4).
기타: MSRV, HERV-K(인간 내인성 레트로바이러스 K), MCV, HPV가 낮은 빈도로 검출됨 4).
진균
주요 2문: 담자균문(평균 78.67%)과 자낭균문(평균 19.54%) 4).
핵심 진균: 말라세지아(74.65%)가 전체 대상자의 80% 이상에서 존재. 로도토룰라, 다비디엘라, 아스페르길루스, 알테르나리아가 그 뒤를 따름 4).
기회감염 병원체: 푸사리움, 아스페르길루스, 말라세지아 등이 건강한 눈에도 존재함.
디스바이오시스와 관련된 안질환
섹션 제목: “디스바이오시스와 관련된 안질환”안구 표면 마이크로바이옴의 교란은 많은 안질환과 관련이 있습니다. 다음은 주요 질환과 균총 변화를 보여줍니다.
| 질환 | 증가하는 균속 | 감소하는 균속 |
|---|---|---|
| 세균성 각막염 | Streptococcus, Pseudomonas | — |
| 마이봄샘 기능 장애 | Staphylococcus, Sphingomonas | Corynebacterium |
| 스티븐스-존슨 증후군 | Pseudomonas, Acinetobacter | — |
스티븐스-존슨 증후군(SJS) 환자의 결막에서 배양 양성률은 60%로 건강한 사람의 10%에 비해 유의하게 높습니다 3). 16S rRNA 시퀀싱에서는 알파 다양성의 증가와 Lactobacillus, Bacteroides, Pseudomonas, Staphylococcus, Acinetobacter의 증가가 보고되었습니다 3).
당뇨병 환자의 결막 마이크로바이옴은 건강한 사람보다 다양성이 높으며, Acinetobacter의 증가와 Proteobacteria의 우세화가 관찰됩니다5).
3. 디스바이오시스의 요인
섹션 제목: “3. 디스바이오시스의 요인”안구 표면 마이크로바이옴의 구성을 변화시키는 요인은 다양합니다.
- 연령: 11세 미만의 소아는 노인보다 세균 다양성이 높습니다. Streptococcus는 소아에서 약 6.2배 풍부합니다. 노년층에서는 Corynebacterium과 Propionibacterium이 증가합니다.
- 콘택트렌즈 착용: Pseudomonas, Acinetobacter, Methylobacterium이 증가하고, Staphylococcus와 Corynebacterium은 감소합니다2). 안구 표면이 피부 마이크로바이옴과 유사한 구성으로 변화합니다2).
- 항균제 사용: 토브라마이신 3개월 사용 시 세균총의 수와 다양성이 감소합니다2). 가티플록사신은 2주 내에 구성이 변화하고 회복에 4주가 소요됩니다2). 세프타지딤, 토브라마이신, 반코마이신 병용 후 회복에 30일이 소요됩니다2).
- 안구건조증: 장내 세균총 이상과의 연관성이 보고되었으며, 안구건조증 중증도가 증가할수록 안구 표면 마이크로바이옴의 다양성이 더욱 감소합니다2).
- 마이봄샘 기능 장애(MGD): 결막낭의 병원균 증가와 바이오필름 형성이 관여합니다2).
- 당뇨병: 결막 마이크로바이옴이 복잡해지고, Staphylococcus aureus의 분리율이 상승합니다5).
- 스티븐스-존슨 증후군: 안구 표면의 구조 변화와 면역 조절 장애로 인해 세균총이 크게 변화합니다3). MRSA 각막염 보고도 있습니다3).
- 장-눈 축(gut-eye axis): 장내 디스바이오시스가 Th17/Treg 불균형을 통해 안구 표면 염증을 유도하는 경로가 제안되었습니다2)5).
Q
콘택트렌즈는 눈의 마이크로바이옴에 어떤 영향을 미치나요?
A
콘택트렌즈 착용으로 안구 표면 마이크로바이옴에서 Pseudomonas, Acinetobacter 등의 피부 관련 균이 증가하고 정상 상재균이 감소합니다. 렌즈가 피부 미생물을 눈으로 옮기는 매개체가 되어 미생물 각막염의 위험을 높일 수 있습니다.
4. 분석 방법
섹션 제목: “4. 분석 방법”배양법
섹션 제목: “배양법”전통적인 배양법은 오랜 역사를 가지고 있지만 민감도가 낮습니다. 건강한 안구 표면의 배양 양성률은 10~13%에 불과합니다 3). 배양법은 생존 세균만 검출할 수 있는 장점이 있지만, 배양이 어려운 세균이나 바이러스, 진균의 대부분을 검출할 수 없습니다 4).
16S rRNA 유전자 시퀀싱
섹션 제목: “16S rRNA 유전자 시퀀싱”이 방법은 16S rRNA 유전자를 PCR 증폭한 후 시퀀싱하는 방법입니다 4). 배양법보다 3배 이상의 다양성을 검출할 수 있습니다 3). 그러나 세균만을 대상으로 하며 바이러스나 진균은 검출할 수 없습니다. PCR 증폭 편향이 결과에 영향을 미칠 수 있습니다 4).
메타게놈 샷건 시퀀싱
섹션 제목: “메타게놈 샷건 시퀀싱”이 방법은 시료 내 모든 DNA를 단편화하여 시퀀싱하는 방법입니다. 세균, 바이러스, 진균, 고세균을 동시에 검출할 수 있으며 기능 프로파일 분석도 가능합니다 4). 그러나 낮은 바이오매스 환경에서는 짧은 단편의 오염(DNA 추출 키트 유래 오염을 포함한 ‘kitome’)이 문제가 됩니다 4).
각 방법의 특징을 아래에 요약합니다.
| 방법 | 대상 | 장점/한계 |
|---|---|---|
| 배양법 | 생존 세균만 | 낮은 민감도 (양성률 10-13%) |
| 16S rRNA | 세균만 | 높은 민감도지만 PCR 편향 있음 |
| 샷건 | 모든 미생물 | 포괄적이지만 오염에 취약함 |
저바이오매스 검체에서는 숙주 DNA 제거 또는 마이크로바이옴 농축이 필요합니다. 선택적 숙주 세포 용해는 상대적 박테리아 DNA 함량을 최대 10배까지 증가시킬 수 있습니다4). 향후 양성 및 음성 대조군을 포함한 표준화된 프로토콜의 확립이 요구됩니다4).
5. 관리 및 치료적 응용
섹션 제목: “5. 관리 및 치료적 응용”현재 안구 표면 마이크로바이옴의 불균형을 특이적으로 표적으로 하는 확립된 치료법은 존재하지 않습니다. 현재 관리는 생활 습관 개선과 연구 단계의 중재로 나뉩니다.
생활 습관 관리
섹션 제목: “생활 습관 관리”- 적절한 수면: 정상적인 마이크로바이옴 성장 촉진
- 콘택트렌즈 위생: 사용을 자제하고, 취침 시 제거하며, 착용 전 손 씻기를 철저히 합니다
- 자극물 회피: 눈 주위에 강한 화학 물질을 사용하지 않습니다
연구 단계의 치료적 중재
섹션 제목: “연구 단계의 치료적 중재”- 경구 프로바이오틱스: Bifidobacterium lactis 및 B. bifidum을 포함한 프로바이오틱스 투여가 안구건조증 환자의 눈물 분비량과 눈물막 파괴 시간(TBUT)을 개선했다는 보고가 있습니다2)
- 프로바이오틱스 점안액: 1개월간의 프로바이오틱스 점안 치료가 봄철 각결막염 환자의 징후와 증상을 개선했다는 보고가 있습니다
- 프리바이오틱스: 수소 생성 우유를 3주간 섭취하면 TBUT가 개선되었다는 이중맹검 무작위 대조 시험이 있습니다5)
- 분변 미생물 이식(FMT): 쇼그렌 증후군 환자를 대상으로 한 FMT 임상 시험이 시작되었습니다2)5)
Q
프로바이오틱스는 눈 건강에 도움이 됩니까?
A
경구 프로바이오틱스가 안구건조증의 눈물 분비량과 TBUT를 개선했다는 보고가 있지만, 연구 단계의 소견이며 표준 치료가 아닙니다. 장-눈 축을 통한 면역 조절이 작용 기전으로 제안되고 있습니다. 자세한 내용은 「병태생리학」 항목을 참조하십시오.
6. 병태생리학: 상세한 발병 기전
섹션 제목: “6. 병태생리학: 상세한 발병 기전”눈 표면의 방어 기전
섹션 제목: “눈 표면의 방어 기전”눈 표면의 항상성은 다층적 방어 기전에 의해 유지됩니다2)4).
물리적·화학적 방어
눈 깜빡임 및 눈물 반사: 미생물을 기계적으로 제거합니다4).
항균 눈물 단백질: 리소자임, 락토페린, 뮤신, 디펜신이 세균 증식을 억제합니다4). 눈물 단백질체의 9%가 항균 기능에 관여합니다4).
상피 치밀연접: 각막 및 결막 상피 세포 간의 치밀연접이 물리적 장벽을 형성합니다2).
면역학적 방어
Corynebacterium mastitidis에 의한 면역 유도
섹션 제목: “Corynebacterium mastitidis에 의한 면역 유도”Corynebacterium mastitidis는 안구 표면에 흔히 존재하는 비병원성 상재균입니다2). 이 균은 결막의 γδT 세포를 자극하여 IL-17 및 IL-22 분비를 유도합니다2).
- IL-17의 작용: 결막 상피 세포에서 항균 펩타이드(디펜신 등) 생성을 촉진합니다2). IL-8 및 GM-CSF를 통해 호중구를 동원하여 식작용, 활성산소종, 호중구 세포외 트랩(NETs)을 통한 병원체 제거를 수행합니다2). 또한 상피 줄기 세포 증식과 밀착연접 단백질 발현을 유도하여 장벽 기능을 재건합니다2)
- IL-22의 작용: 상피 세포에서 항균 단백질 생성을 촉진합니다2). 뮤신 생성과 밀착연접 형성을 촉진하여 상피 장벽 항상성을 유지합니다2). 각막 상피 세포 증식을 자극하고 상처 치유(재상피화)를 촉진합니다2)
TLR의 면역 침묵 기전
섹션 제목: “TLR의 면역 침묵 기전”각막 상피의 TLR2, TLR4, TLR5는 표면이 아니라 익상 세포 및 기저 세포 수준에서 세포 내에 위치합니다2). 이러한 전략적 배치는 상재균과의 접촉으로 불필요한 염증 반응이 유발되지 않는 ‘면역 침묵(immunosilence)’ 상태를 유지합니다2). 상피가 손상되면 이들 TLR이 활성화되어 하류 염증 캐스케이드가 시작됩니다.
장-눈 축
섹션 제목: “장-눈 축”장내 미생물 불균형이 안구 표면 질환을 유도하는 경로로 다음이 제안되었습니다2):
- 장내 세균 불균형으로 활성화된 수지상 세포가 눈물샘과 안구 표면으로 이동하여 효과기 T 세포 분화를 유도합니다
- 장에서 감작된 효과기 T 세포와 자가 반응성 B 세포 유래 자가 항체가 안구 표면에 도달하여 염증을 유발합니다
- 장 장벽 파괴로 LPS가 전신 순환으로 누출되어 TLR 매개 전신 염증을 유발합니다
- 단쇄지방산(SCFA) 생성균 감소가 Treg/Th17 균형 붕괴를 초래합니다
동물 모델에서 무균 마우스의 안구 표면은 술잔 세포 밀도 감소와 상피 손상을 보이며, 대변 이식으로 개선됩니다5).
Q
Corynebacterium mastitidis가 눈 건강에 중요한 이유
A
C. mastitidis는 결막 γδT 세포를 자극하여 IL-17 및 IL-22 분비를 유도하는 비병원성 상재균입니다. 이를 통해 항균 펩타이드 생성, 호중구 동원, 상피 장벽 강화가 이루어져 병원체 정착이 차단됩니다.
7. 최신 연구 및 향후 전망
섹션 제목: “7. 최신 연구 및 향후 전망”스티븐스-존슨 증후군에서의 마이크로바이옴 분석
섹션 제목: “스티븐스-존슨 증후군에서의 마이크로바이옴 분석”Kittipibul 등(2021)은 스티븐스-존슨 증후군 환자 20안과 건강한 대조군 20안의 결막 마이크로바이옴을 비교했습니다3). 배양법에서는 스티븐스-존슨 증후군군의 60%가 양성이었던 반면, 건강군은 10%였습니다. 16S rRNA 시퀀싱에서는 스티븐스-존슨 증후군군의 핵심 마이크로바이옴으로 Pseudoalteromonadaceae, Vibrionaceae, Burkholderiaceae, Enterobacteriaceae가 동정되었습니다. 배양 양성군에서는 질환 중증도 점수가 유의하게 높았습니다(p=0.016).
눈물 프로테옴과의 상호작용
섹션 제목: “눈물 프로테옴과의 상호작용”Peter 등(2023)은 건강한 안구 표면 마이크로바이옴과 눈물 프로테옴 간의 연관성을 보고했습니다4). 눈물 단백질 2172개 중 9%가 항균 기능에 관여했습니다. 아미노산 대사 경로가 안구 표면 세균과 눈물 구성의 접점으로 주목받고 있으며, Corynebacterium이 아미노산 대사에 기여할 가능성이 시사됩니다.
박테리오파지 요법
섹션 제목: “박테리오파지 요법”박테리오파지는 세균 집단의 주요 조절 인자이며, 항생제의 대안으로서 치료 응용이 검토되고 있습니다4). 안구 표면에서도 Siphoviridae과의 파지가 검출되었으며, 향후 치료 표적이 될 가능성이 있습니다4).
분변 미생물군 이식(FMT)
섹션 제목: “분변 미생물군 이식(FMT)”장내 미생물군 조작을 통한 안구 표면 질환의 치료가 연구되고 있습니다2). 쇼그렌 증후군 환자를 대상으로 한 FMT 임상 시험이 진행 중이지만, 장내 미생물군과 안구 표면의 병태생리학적 연관성 규명에는 추가 연구가 필요합니다5).
향후 과제
섹션 제목: “향후 과제”낮은 바이오매스 환경에서 표준화된 분석 프로토콜의 확립이 시급합니다4). 메타게노믹스, 프로테오믹스, 메타볼로믹스를 통합한 다층적 분석이 안구 표면 마이크로바이옴의 기능적 이해를 심화시킬 것으로 기대됩니다3).
8. 참고문헌
섹션 제목: “8. 참고문헌”- Doularamani M, Murthy SI. Role of ocular surface microbiome in health and disease. Indian journal of ophthalmology. 2023;71(6):2595. doi:10.4103/ijo.IJO_8_23_1. PMID:37322688; PMCID:PMC10418028.
- Tariq F, Hehar NK, Chigbu DI. The Ocular Surface Microbiome in Homeostasis and Dysbiosis. Microorganisms. 2025;13:1992. doi:10.3390/microorganisms13091992.
- Kittipibul T, Puangsricharern V. The Ocular Microbiome in Stevens-Johnson Syndrome. Front Med. 2021;8:645053. doi:10.3389/fmed.2021.645053.
- Peter VG, Morandi SC, Herzog EL, Zinkernagel MS, Zysset-Burri DC. Investigating the Ocular Surface Microbiome: What Can It Tell Us? Clin Ophthalmol. 2023;17:259-271. doi:10.2147/OPTH.S359304. PMID:36698849; PMCID:PMC9870096.
- Markoulli M, Ahmad S, Arcot J, Arita R, Benitez-Del-Castillo J, Caffery B, et al. TFOS Lifestyle: Impact of nutrition on the ocular surface. The ocular surface. 2023;29:226-271. doi:10.1016/j.jtos.2023.04.003. PMID:37100346.