Korean Journal of
Veterinary Service

개 아토피 피부염은 유전적 소인이 있는 염증성 및 소양감성 알레르기성 피부 질환으로 두드러진 임상적 특징이 있는 것으로 알려져 있다. 주로 환경 알러젠에 대한 IgE 항체와 관련이 있다(Hensel 등, 2015). 개 아토피 피부염의 원인은 매우 복잡하며 완전히 밝혀지지는 않았다. 1형 IgE 반응 및 세포 매개 면역 반응의 결함, Th1/Th2 면역 반응의 불균형과 같은 장벽 기능 장애 및 면역학적 이상이 그나마 잘 알려진 병인이다(Boothe 등, 2017). 최근 연구에 따르면 개 아토피 피부염은 개의 3∼15%, 피부문제를 가진 개의 경우 최대 58%까지 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Santoro, 2019). 개 아토피 피부염이 치명적인 질병은 아니지만, 그 임상증상의 특징과 재발률이 높은 만성성으로 인해 환자와 보호자 모두의 삶의 질을 저하시킨다(Noli, 2019).

개 아토피 피부염의 대표적인 치료 지침으로는 알레르기 항원 회피, 피부 위생 및 관리 개선, 국소 또는 전신 약물을 통한 임상 증상 및 피부 병변 감소가 등이 있다(Olivry 등, 2015). 이러한 전통적인 접근법은 대부분의 개 아토피 피부염 환자에서 임상 증상을 완화하는 데 효과적인 것으로 간주된다(Rather 등, 2016). 그러나 스테로이드 및 면역 억제제와 같은, 이러한 전신 약물의 내성과 부작용을 고려하여 다양한 부가적인 치료 방법이 연구되고 있다(Lee 등, 2020). 이 중 장내 세균총을 조절하는 프로바이오틱스가 적용 가능한 옵션으로 간주된다(Hong 등, 2020).

프로바이오틱스는 적절한 양을 투여하면, 숙주에게 건강상의 이점을 부여하는 살아있는 미생물이다(Rather 등, 2016). 섭취 시 마이크로바이옴의 일부를 구성함으로써 장 상피의 영양 흡수를 증가시키고, 잠재적 병원균의 성장 억제 및 면역 반응 조절 등 다양한 효과가 있을 것으로 생각된다(Grześkowiak 등, 2015). 면역 조절 효과의 기전이 완전히 밝혀지지는 않았지만, 프로바이오틱스는 Treg를 증가시켜 Th2 매개 반응을 억제하고, Th1 매개 반응을 억제시켜 면역 반응을 조절하는 사이토카인의 분비를 자극하는 것으로 알려져있다. 그리고 이에 따라 Th1/Th2 면역 반응의 균형을 맞춰 알레르기 과민 반응을 조절하는 데 기여하는 것으로 알려져 있다(Marsella 등, 2012; Rather 등, 2016).

최근 임상연구에 따르면 프로바이오틱스가 아토피 피부염 예방과 치료에 긍정적인 효과가 있는 것으로 나타났다(Marsella 등, 2012; Kim 등, 2015; Lee 등, 2020). 본 연구에서는 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 3 가지 프로바이오틱스를 혼합하여 사용하였다. 각각의 프로바이오틱스는 인간 대상 연구에서 아토피 피부염 개선 효과가 입증되었다(Prakoeswa 등, 2017; Butler 등, 2020; Jeong 등, 2020). 하지만 아직까지, 인의 및 수의 분야 모두에서 이들의 조합에 대한 연구가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 인자를 이용하여 프로바이오틱스 혼합물의 임상적 효능을 평가하고자 한다.

공시 제품

본 연구에 사용되는 시험품은 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 3 가지 프로바이오틱스 혼합물이다.

공시 동물

임상적 평가를 위해 전북대학교 동물의료센터에 내원한 반려견 환자를 대상으로 임상시험을 실시하였다. 효능평가를 위한 임상시험 대상 반려견 환자의 선정은 아토피 피부염이 확진된 환자로 제한하였다.

일반적인 아토피 피부염의 치료만 하는 그룹(A군)과 함께 프로바이오틱스 저농도 섭취를 처방한 그룹(B군), 프로바이오틱스 고농도 섭취를 처방한 그룹(C군) 및 바르는 프로바이오틱스를 처방한 그룹(D군)을 무작위로 정해서 치료를 시작한다. 각 군당 7마리를 선발한다.

아토피 피부염에 이환된 반려견에서 임상증상 평가

처음 내원해서 아토피 피부염을 진단받은 후 수의 피부학에서 피부 병변의 상태를 객관적으로 점수화하기 위해서 공인된 방법인 Canine Atopic Dermatitis Extent and Severity Index-4 (CADESI-4) 평가와 함께 필요한 치료계획을 세운다(Olivry 등, 2014).

아토피 피부염 치료에서 일반적으로 사용되는 치료법, 즉 2차 감염에 대한 치료와 면역 치료 또는 싸이클로스포린(5 mg/kg, PO, SID)을 이용한 치료를 진행한다.

실험이 끝나는 8주 차에 CADESI-4 평가를 실시하여 임상증상의 개선 여부를 판단한다. 치료 기간은 총 8주로 해서 임상증상의 평가는 0주, 4주, 8주 총 3번에 걸쳐서 진행한다.

치료 기간 동안 임상 시험에 사용되는 유산균 시험 제품의 부작용은 보호자와 수의사의 관심하에 모니터링 된다.

장내미생물 변화의 분자생물학적 평가

본 연구에서는 프로바이오틱스를 적용하기 전과 후에 반려견 장 내용물의 NGS 분석(DNA 정량을 위한 Promega사의 Maxwell^Ⓡ 장비)을 통해 장내미생물 균총 분석을 실시한다. 치료 기간은 총 8주로 해서 임상증상의 평가는 0주와 8주 총 2번에 걸쳐서 진행한다.

혈중 total IgE 평가의 면역학적 평가

ELISA 기법을 통한 혈중 total IgE 농도 평가를 위해 Luminex 시스템을 적용하여 cytokine 및 cell signaling protein, immunoglobulin isotyping 분석한다. 채혈된 혈액은 4℃의 1,500 g에서 5분 동안 원심분리를 한 후 혈청을 분리하여 ELISA 분석한다. 치료 기간은 총 8주로 해서 혈중 total IgE 농도 평가는 0주와 8주 총 2번에 걸쳐서 진행한다.

경피수분손실도(TEWL) 평가

반려견의 경피수분손실도는 GPSkin Barrier^Ⓡ (GPOWER Inc., Seoul, Republic of Korea)를 이용하여 측정된다.

실험에 참여한 모든 반려견은 상온(20∼25℃)의 상대습도 30∼40%인 진료실에서 20∼30분 동안에 걸쳐서 평가된다.

통계분석

통계분석은 통계 소프트웨어(IBM SPSS 22.0, SPSS Inc, USA)를 사용하여 수행하였다. 자료는 평균±표준편차로 표기되었다. 프로바이오틱스 시험품과 위약군 및 그룹간 효능 비교를 위해서 Mann-Whitney 테스트를 실시하였다. P값이 <0.05는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었다.

공시 동물

반려견은 처음 내원해서 기본적인 신체검사를 실시하였으며 피부질환으로 진단되어 본 임상실험에 참여하였으며 총 28마리에서 실시하였다(Table 1).

Table 1 . Signalment on dogs who participated in this experiment.

Group	A group				B group				C group				D group
	Breed	Sex	Age		Breed	Sex	Age		Breed	Sex	Age		Breed	Sex	Age
1	mixed	male	5 y		Spitz	female	11 y		poodle	female	9 y		maltese	male	9 y
2	Miniature pincher	female	4 y		poodle	male	4 y		Pekinese	female	12 y		Pekinese	male	13 y
3	mixed	female	7 y		Pomeranian	male	10 y		maltese	male	6 y		maltese	male	8 y
4	maltese	male	12 y		Chihuahua	female	6 y		poodle	male	13 y		Schnauzer	female	5 y
5	maltepoo	female	10 y		Shihtzu	male	8 y		poodle	female	8 y		poodle	male	6 y
6	Cocker spaniel	male	3 y		Pekinese	female	12 y		poodle	male	7 y		Shihtzu	female	12 y
7	Schnauzer	female	9 y		beagle	female	7 y		Cocker spaniel	female	10 y		Pompitz	female	10 y

실험기간 내내 시험품 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 3 가지 프로바이오틱스 혼합물을 복용한 반려견들에게 부작용은 관찰되지 않았다.

아토피 피부염에 이환된 반려견에서 임상증상 평가

처음 내원했을 때(0주), 4주, 8주차에 기본적인 임상 평가를 실시하였다. 모든 군에서 임상증상의 개선은 보였다(Fig. 1).

Figure 1. Photos of changes in skin symptoms by group and age of dogs affected by atopic dermatitis who participated in this experiment (A group: group of conventional therapy, B group: group for low dose intake of probiotics, C group: group for high dose intake of probiotics, D group: group for application of probiotics on skin).

처음 내원했을 때 대비 CADESI-4 점수 변화는 모든 군에서 감소하는 양상을 보였지만 고농도 투여군(C군)에서 좀 더 감소하는 폭이 커서 임상증상의 개선이 더 뚜렷한 것으로 판단되었다. CADESI-4 점수를 0주차와 8주차를 비교하였을 때, A군의 감소율은 48.2%, B군은 50.1%, C군은 57.2% 및 D군은 48.6%로 나타났다. 다만, 통계적 분석은 유의성이 확인되지 않았다(Fig. 2).

Figure 2. Graph of changes in CADESI- 4 scores of dogs affected by atopic dermatitis who participated in this experiment (A group: group of conventional therapy, B group: group for low dose intake of probiotics, C group: group for high dose intake of probiotics, D group: group for application of probiotics on skin).

장내미생물 변화의 분자생물학적 평가 결과

차세대염기서열분석(NGS) 결과 A군에서는 장내미생물 균총에 변화가 없었으며 물론 임상시험에 사용된 유산균의 분포도 관찰되지 않았으며 B군과 C군에서는 일부 실험에 참가한 반려견들에서 균수에 비례하여 장내유익균의 분포가 증가하였으며 C군에서는 유의할 만한 장내미생물 균총의 변화가 관찰되었다.

A군은 장내미생물 균총의 다양성이 관찰되지 않았으며 B군, C군, D군은 8주차에 장내미생물 균총의 다양성이 관찰되었다. 물론 고농도 투여군인 C군에서 가장 큰 장내미생물 균총의 변화와 다양성을 보여 주었다(Table 2).

Table 2 . Analysis table of intestinal microorganisms detected (%) in representative dogs from each group of dogs affected by atopic dermatitis who participated in this experiment..

	0 week		8 week
A group	L. reuteri	0.001	L. reuteri	0
	L. plantarum	0	L. plantarum	0
	Ped. acidilactici	0	Ped. acidilactici	0
B group	L. reuteri	0.001	L. reuteri	0.01
	L. plantarum	0	L. plantarum	0
	Ped. acidilactici	0	Ped. acidilactici	0.01
C group	L. reuteri	0	L. reuteri	0.002
	L. plantarum	0	L. plantarum	0
	Ped. acidilactici	0	Ped. acidilactici	0.002
D group	L. reuteri	0	L. reuteri	0.005
	L. plantarum	0	L. plantarum	0
	Ped. acidilactici	0	Ped. acidilactici	0

A group: group of conventional therapy, B group: group for low dose intake of probiotics, C group: group for high dose intake of probiotics, D group: group for application of probiotics on skin..

다만, 최근 Microbiome 연구에 의하면 분변에서 특정 장내 미생물의 분포를 분석하는 것은 분변 샘플의 양과 위치의 변수가 크기 때문에 실제로는 장내에 존재함에도 샘플에 따라 분석 결과는 음성이 나올 수 있으므로 특정 장내 미생물이 분비하는 대사물질의 분석이 좀 더 유용하다는 연구 결과가 우세하다.

다행히 본 실험에서는 일부 실험군에서 실험에 사용되었던 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici의 복합 균주가 분석 결과 관찰이 되었다.

혈중 total IgE 평가의 면역학적 평가 결과

혈청 내 total IgE 수치는 0주차에 아토피 피부염에 이환된 상태이므로 A군(9.48±3.46 μg/mL), B군(12.29±3.10 μg/mL), C군(13.35±1.48 μg/mL) 및 D군(9.28±2.12 μg/mL) 모든 군에서 정상(3.81±0.54 μg/mL)보다 높은 수치를 보였으며, 8주차에 혈청 내 total IgE 수치는 군 간 비교를 통해 A군의 6.4% 감소에 비해 B군과 C군에서 각각 19.7%와 27.2%씩 변화된 것으로 확인되어 시험한 유산균의 면역력 증강 및 조절 효과가 있음이 확인되었다(Fig. 3). 즉, 아토피 피부염 환자에서 과도하게 자가 면역이 활성화 된 것을 정상에 가깝게 면역 조절을 한 것으로 판단한다. D군도 8주차에 total IgE 수치가 5.9% 정도 낮아지기는 했으나 유의미한 변화는 보이지 않았다.

Figure 3. Results of total IgE analysis in serum for each group of dogs suffering from atopic dermatitis who participated in this experiment (A group: group of conventional therapy, B group: group for low dose intake of probiotics, C group: group for high dose intake of probiotics, D group: group for application of probiotics on skin).

경피수분손실도(TEWL) 평가 결과

임상시험에 참여한 아토피 피부염에 이환된 반려견에서 경피수분손실도를 평가하였을 때 8주차에 손실도는 모든 군에서 개선이 되는 것을 확인하였다. A군은 7.6%, B군은 9.3%, C군은 8.5%, D군은 5.9% 각각 경피수분손실도가 개선되었다. 그러나, 군 간에 유의적인 차이는 관찰이 되지 않았다(Fig. 4).

Figure 4. Graph of changes in transepidermal water loss (TEWL) scores of dogs suffering from atopic dermatitis who participated in this experiment (A group: group of conventional therapy, B group: group for low dose intake of probiotics, C group: group for high dose intake of probiotics, D group: group for application of probiotics on skin).

본 시험에 사용된 시험 제품(L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 3가지 프로바이오틱스 복합제)은 8주간의 임상 시험 기간 동안 어떠한 부작용이나 독성 등은 관찰되지 않았다. 또한 연구에서는 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 3가지 프로바이오틱스 복합제 시험품의 기호도는 매우 좋은 것으로 확인되었다. CADESI-4 평가 점수 결과를 보았을 때 시험제품을 적용한 실험군에서 임상 증상 개선을 확인하였다(Olivry 등, 2014).

인간 분야에서는 프로바이오틱스가 아토피 피부염의 보조 요법으로 효과가 있는지에 대한 여러 연구가 진행되었다. 이들 중 다수는 프로바이오틱스가 아토피 피부염의 예방과 치료에 긍정적인 영향을 미친다는 결론을 내렸다(Weston 등, 2005; Kim 등, 2014; Matsumoto 등, 2014). 수의학에서는 이에 대한 메타분석연구는 없지만, 다양한 시도들에서 비슷한 결론에 도달했다. 이전 연구 결과를 바탕으로 우리는 이러한 프로바이오틱스 혼합물이 임상 징후를 줄이고 일반적인 피부 및 면역 상태를 개선하는 데 효과적일 것이라는 가설을 세웠다.

이 시험에서 대조군인 A군은 CADESI-4 점수의 감소율은 48.2%, B군은 50.1%, C군은 57.2% 및 D군은 48.6%로 통계적 유의성은 없었으나 프로바이오틱스가 적용된 군에서는 모두 감소율이 높았다. 특히, 고농도군인 C군의 감소율이 높아서 만약 장기간 임상시험일 경우에는 감소폭이 더 클 것으로 예상하고 통계적 유의성도 찾을 수 있을 것으로 예측된다. 이 결과는 프로바이오틱스가 소양증과 같은 임상적 징후보다는 피부 증상 개선에 더 큰 효과를 보인다는 것을 시사한다. 그러나 프로바이오틱스가 CADESI-4 점수에 미치는 효과에 대해서는 여전히 논란이 있다(Kim 등, 2015; Ohshima-Terada 등, 2015; Lee 등, 2020). 모든 그룹에서 CADESI-4가 개선된 것으로 나타났지만, 이는 동시에 복용하는 약물의 효과로 인한 것일 수 있다.

차세대염기서열분석(NGS)법에 의한 분변의 미생물균총을 분석한 결과 시험제품을 적용한 실험군에서 8주차에 사용된 유산균의 분포가 나타나는 것을 확인하였다. 시험 기간에 경구 투여한 경우 장내에서 증식하고 적정분포도를 유지할 수 있었던 것으로 판단된다. 즉, 반려견 장내에 정착 능력이 있는 것으로 추정할 수 있다.

본 실험에 참여한 반려견들은 모두 아토피 피부염 진단을 받을 상태였으므로 자가 면역이 형성된 상태로 인해 혈청 내 total IgE 수치는 0주차에 아토피 피부염에 이환된 상태이므로 A군(9.48±3.46 μg/mL), B군(12.29±3.10 μg/mL), C군(13.35±1.48 μg/mL) 및 D군(9.28±2.12 μg/mL) 모든 군에서 정상보다 높은 수치를 보였다. 또한, 면역관련 사이토카인인 IgE의 혈중 농도도 평가 결과 시험제품을 적용한 실험군에서 일정 수준으로 8주차에 변화한 것을 확인하였다. 즉, A군은 6.4% 감소에 비해 B군과 C군에서 각각 19.7%와 27.2%씩 변화된 것으로 확인되었고 D군의 경우도 5.9% 감소하였다. 프로바이오틱스 섭취 전후의 total IgE 수치 변화는 네 그룹 모두 통계적으로 유의하지 않았다. 각 그룹 간의 차이도 통계적으로 유의하지 않았다. 이는 개의 IgE 기준 범위가 넓어(Hill과 DeBoer, 1994) 개인에 따라 비정상의 범위가 다양하기 때문일 수 있다. 또한 면역 체계를 조절하는 싸이클로스포린은 혈중 total IgE 수치에 영향을 미칠 수 있다.

피부손실도평가 시험 결과는 대조군과 시험제품 투여군에서 유의적인 수준의 차이점을 발견하지는 못했지만 8주차에도 0주차에 비해 개선되는 모습을 보였으므로 장기적인 임상시험을 수행한다면 피부손실도에도 유의미한 개선된 시험 결과가 나올 것으로 추정한다. 다만, 경피수분손실도가 계절과 같은 주변 환경, 제모 또는 목욕에 영향을 받기 때문에(Cornegliani 등, 2012) 이러한 점은 실험의 결과에 영향을 미쳤을 수도 있다.

전신 감염, 해로운 대사 활동, 취약한 개체의 과도한 면역 자극, 유전자 전달 및 위장관 증상 등의 프로바이오틱스 부작용을 보고한 일부 인의 연구가 있다(Doron과 Snydman, 2015). 그러나 해당 연구에선 프로바이오틱스는 내약성이 좋은 것으로 보이며 보호자와 수의사 모두 부작용을 인식하지 못했다.

이 연구는 작은 집단 크기, 짧은 프로바이오틱스 복용 기간, 다양한 환경적 요인 등 여러 가지 요인으로 인해 한계가 있다. 프로바이오틱스가 개 아토피 피부염에 미치는 영향을 더 잘 이해하려면 연속적인 평가가 포함된 더 길고 큰 규모의 연구가 필요하다. 또한 모든 반려견은 고객이 소유하고 있기 때문에 세척 또는 털 미용 일정, 식단 및 기타 주변 환경과 같은 외부 요인을 완벽하게 통제할 수 없었다.

최근 유산균의 효능과 관련하여 면역기능 활성과 뇌신경 활성의 측면에서 연구가 이루어지고 있는 점을 감안해 향후 혈중 세로토닌 농도 측정과 같은 좀 더 구체적이고 직접적인 후속 연구도 이루어진다면 유산균의 복합적인 효능 검증을 하는데 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

이 연구는 L. plantarum, L. reuteri, Ped. Acidilactici 프로바이오틱스 혼합물이 CADESI-4 점수를 어느 정도 감소시킨다는 것을 보여주며, 이는 개 아토피 피부염의 임상 증상 개선에 어느 정도 도움이 되는 것으로써 프로바이오틱스가 피부 병변을 개선하기 위한 보조제로 사용될 수 있음을 시사한다. 좀 더 장기적인 복용을 할 경우에도 긍정적인 임상효과가 있을 것으로 추정된다. 다만, 비용적인 측면과 임상시험 기간의 한계로 인해 장기간의 안전성과 효능 검증에 대한 부분은 좀 더 대규모적인 임상시험 계획이 후속적으로 이루어져야 할 것으로 판단된다.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.