장내 미생물과 건강
건강하게 장수하는 사람들의 공통점은 장내에 유익한 균의 비율이 높고 장이 건강하다는 것이다. 삶의 모든 에너지를 외부의 음식물을 먹고, 소화시켜 얻는 사람에게 있어 장은 외부의 물질이 유입되어 분해된 후 생명을 유지하는 에너지를 생성하게 하는 곳이자 생체를 구성하는 물질로 만들어 내는 첫 관문이며, 사용되고 남는 물질이 배설되는 마지막 처리의 장이다. 장내 미생물과 건강의 연관 관계를 살펴보자.
장내 미생물과 면역
외부의 음식물을 소화, 흡수하는 장에 면역에 관여하는 세포가 가장 많이 존재하는 것은 당연한 일이다. 장이 건강해 소화 흡수를 잘 해주고 외부에서 병원균이나 이물질이 들어 왔을 때 적절한 면역을 유지해 주어야 온몸이 건강하다. 또한 장내 물질이 원활하게 배출되지 않으면 변비, 설사는 물론이고 대장의 용종, 대장암을 포함하는 대장관의 질병뿐만 아니라 피부트러블과 면역결핍, 두통, 어지럼증, 각종 암의 발생까지 영향을 미친다.
인체 내부에서 병원균을 발견하거나 변형된 세포가 인지되면 우리 몸의 면역계는 적절한 방어 시스템을 구축하고 소장 점막 내의 장관면역시스템을 활성화하여 항체를 평소보다 더 많이 만들어 낸다. 이때 장내 유인균(인간에게 유익한 미생물 균총을 광범위하게 포함하는 복합개념으로 자연 환경 내에 유익균이 우점하도록 유인(attract)하는 강한 능력을 가진 균주로써 중간균을 유익균으로 유도하는 역할 수행)에 의해 생성되는 천연의 항생 물질은 면역계를 더 건강하게 만들므로 장내 미생물의 균형은 항체의 형성과 작용에 매우 중요한 요인이라고 할 수 있다. 어떠한 원인과 과정인지 밝혀지진 않았지만, 몸 안에 염증이 생겼을 때 장내 유인균의 수와 다양성이 줄어든다는 연구 결과도 있다.
장의 문제는 때로 병에 걸렸다는 신호가 되기도 한다. 실제 치매 환자들은 변비나 설사 문제로 고생하는 경우가 많고 파킨슨병 환자 중 일부는 병의 증상이 나타나기 수년 전부터 고질적인 변비에 시달렸다고 한다. 이 밖에도 장의 건강이 육체적으로나 정신적으로나 매우 중요한 요인으로 작용하는 것을 보여주는 예는 매우 많다.
장관 면역시스템
장에는 체내 면역세포의 약 70%가 집중되어 있는데 이는 면역의 최전선에서 외부 음식물 등을 통해 유입되는 미생물이나 독소 물질을 제거하고, 자타를 변별하여 암세포 등으로 변형된 세포를 제거하기 위한 것이다. 장에는 자연살해 세포 Natural Killer cell:NK cell 를 비롯한 여러 면역시스템이 존재하는데 평균적으로 성인의 장에는 50억 개 정도의 자연살해 세포가 있는 것으로 추정되며 매일 자연 발생으로 만들어지는 암세포를 처리한다. 이때 장내 유인균은 면역세포가 자가 치유 능력을 갖추게 훈련하고 우리 몸을 방어하는 군사로 키워내는 일을 한다. 즉, 장내 유인균의 비율과 다양성은 우리 몸의 면역에 척도가 된다.
장내 미생물과 공생하여 진화해온 동물
미생물은 도처에 있고 동물과 함께 진화해왔다. 일반적으로 500여 종의 장내 미생물 100조 개 이상이 인간의 세포와 공존하며 함께 진화해 온 것으로 알려져 있다.
초식 동물인 소를 살펴보면 풀을 주식으로 먹는 소의 세포는 소화기관에서 섬유질이 많은 먹이를 소화할 수 있는 효소를 만들어낸다. 진화과정에서 소의 위장 안에 풀을 분해하는 미생물이 함께 공생하여 산다고 했을 때 소는 그 미생물들에게 터전과 양식을 제공하고 그 대사산물을 이용하여 함께 진화해 왔다고 볼 수 있다. 즉 이들 미생물 군집이 없었다면 소는 생명을 부지할 수 없었을지도 모른다.
인간의 경우는 엄마의 모유 속 올리고당의 존재를 예로 들 수 있다. 아기의 장은 모유 속 올리고당을 소화할 수 없다. 하지만 아기가 모유를 먹으면 모유 속 올리고당은 소화되지 않은 채 아기의 대장에 도착하여 장 내 비피더스균종의 먹이로 쓰인다. 비피더스균은 아기의 장에서 발견되는 대표적인 유인균으로 탄생 후 3~4일이 되면 대부분 신생아의 장내에 출현하게 된다. 이후 비피더스균은 탄생과 함께 발생하는 장구균, 대장균, 유산간균, 클로스트리디움, 포도상구균 등의 부패균과 싸워 아기들의 장이 안정된 균총을 이룰 수 있도록 한다. 무균상태인 태내에서 모체의 저항성에 의해 보호받다가 면역이 충분이 발달되지 않은 상태로 처음 부딪치는 미생물과의 싸움에서 승리한 것이다.
장내 미생물과 정신건강
최근 장의 건강이 정신적 행복과도 연관되어 있으며 자폐증과 파킨슨병 등 정신적인 질병의 원인이 장내 미생물의 불균형에서 기인한다는 논문이 속속 발표되고 있다. 자폐 장애를 가진 아이들의 장내 세균 분포 연구했을 때 자폐성 장애에 걸리는 다양한 이유에도 불구하고 비슷한 증상이 나타났다. 때문에 장내 미생물이 뇌의 특정 영역에 있는 신경망에까지 영향을 미치는 것은 아닌지 확인하는 연구가 진행되고 있다.
또한 임신 기간에 산모가 받은 스트레스가 장내 세균 분포에 영향을 미친다는 연구 결과도 있다. 위스콘신대학의 크리스 코 Coe 연구진에 따르면 붉은털원숭이를 대상으로 한 실험에서 평온하게 임신 기간을 보내고 태어난 원숭이와 인위적으로 지속적인 스트레스를 준 후에 태어난 원숭이를 비교했을 때 지속적인 스트레스를 준 원숭이의 몸속에는 유인균과 비피더스균이 훨씬 적게 들어있었다고 한다. 이밖에도 사람에게 적용하기는 이르지만 다양한 동물실험에서 장내 미생물의 종류와 다양성 등이 뇌의 기능, 두뇌의 발달, 두뇌에 있는 회로의 활동 및 행동에 영향을 준다는 연구 결과가 나왔다.
유인균 또는 유산균의 이용과 그 전망
장에서 박테리아에 의해 만들어지는 분자가 무엇인지, 어떻게 이들이 장 - 뇌 연결을 매개 하는지를 모두 알기는 어렵다. 때문에 건강기능식품 프로바이오틱스 제품 을 선별하여 자신에게 맞게 사용해 보는 것이 대안이 될 수 있다.
유인균, 유산균은 우리나라의 김치와 된장, 덴마크의 발효유와 치즈, 일본의 나또같은 식품들에서 이미 오랫동안 사용되어왔다. 조상들은 그 원인이나 대사과정이 발견되기 전부터 유산균이 우리 몸의 대사 과정에 유익하다는 것을 알고 있었던 것이다. 1900년 초 메치니코프 역시 유산균을 사용해온 불가리아 장수촌의 예를 들며 본인의 저서 Prolongation of Life에서 부패를 일으키는 장내 유해균이 만들어 내는 독소 물질이 노화와 질병을 일으킬 가능성이 있다고 말했다.
모든 질환은 면역반응 불균형에 의해 발병한다. 때문에 장내 미생물의 다양성과 균형이 건강한 면역 체계의 지표가 되면서 프로바이오틱스가 항생제를 대체할 새로운 치료제로 큰 주목을 받게 됐다. 유산균 보충제가 효과가 없다고 말하는 사람부터 배변, 건강 전반에 매우 큰 효과를 보았다고 하는 사람까지 다양한 반응이 있다. 아직은 음식이나 음료로 섭취하였을 때 위에서 또는 장에서 얼마만큼, 어떻게 살게 되며, 어떤 역할을 하는지, 어느 미생물이 어떤 질환에 효과가 있는지 구체적인 기전이 밝혀지지 않았다. 그러나 이미 많은 사람이 염증을 유발하고 독소 물질을 배출하는 유해균의 자리를 면역과 질병에 대한 저항성을 나타내고 소화와 흡수를 돕는 유인균으로 대체하는 것이 의미 있는 일임을 알아가고 있다.
무병장수를 기대하는 유인균과의 새로운 동행은 이제 막 시작단계이다. 인간 장내 미생물 생태계 Microbiome, 미생물의 종류와 그 역할에 대한 연구가 향후 어떤 놀라운 과학적 발견을 해낼지 그 추이가 사뭇 기대된다.
글 _ 김미선(네이처퓨어코리아)
