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사람은 이 세상에서 살아감과 동시에 다양한 '균'이 장腸내에서 살아가면서 공생관계를 맺습니다. '균'은 지구 창세기부터 존재해 오고 있는 원초의 생명. 뒤이어 진화한 동물이 이 세계를 살아가기 위해서는 '균'과 잘 관계를 맺지 않을 수 없습니다. 이번 포스트에서는 발효식품의 건강효과 등의 논문을 다수 발표하고 있는 세균학 전문가 · 후지사와 토모히코 선생님에게 자신의 연구에 대해 장내세균 연구의 최첨단에 대해 들어보고자 합니다.  

 

소장에서 공생하는 불가사의한 세균 세그먼트 세균 

후지사와 선생님은 미츠오카 토모타리 선생님의 문하생으로, 이화학연구소에 처음 왔을 때는 1982년. 아직 대학원생으로  석사과정 무렵이었습니다. 미츠오카 선생님은 장내환경이 개선되면 설사나 변비 개선을 시작으로, 발암물질의 생산을 억제해서 암이 되기 어려워지며, 소화관에 침투한 병원 미생물의 증식을 억제한다든지, 면역력을 높여주는 등 건강에 좋은 작용을 미친다고 제창하신, 세균학의 권위자입니다. 그의 문하생으로 연구에 매진했던 후지사와 선생님은 장내 세균 연구에서 최근 화제가 되고 있는 "세그멘트 세균'에 대해서 논문을 발표 하였습니다. 

'세그멘트 세균'이라는 것은 작은 분절(세그멘트)로 나뉘어진 섬유상의 얇고 긴 세균으로 랫이나 마우스 등의 포유동물의 소장 상피세포에서 자라고 있는 것처럼 보입니다. 마치 다시마 같은 느낌이죠. 사람의 장에도 있다는 연구자도 있습니다만, 아직 명확해지진 않았습니다. 이 세그멘트 세균이 숙주의 면역기능에 강한 영향을 미치고 있지 않을까라고 일컬어 지고 있습니다(그림1참조). 

세그멘트 세균은 장관에 접해 있는 부분의 세그멘트가 소장 상피세포의 안으로 잡입해 있습니다. 마우스 실험에서는 세그멘트 세포가 면역기능에 중요한 역할을 하는 'Th17'이라고 하는 세포를 증가시킨다든지, 병원체나 바이러스를 공격하는 'IgA 항체'의 분비를 촉진한다는 것이 밝혀졌습니다. 여기에 감염증 예방 역할을 하는 것이 아닐까하는 연구가 진행되고 있습니다만, 세그멘트 세균은 시험관 내에서는 배양할 수 없답니다. 왜냐하면 숙주에 크게 의존하고 있기 때문에 생체내에서 밖에 살아갈 수 없기 때문입니다. 이 때문에 아직까지도 수수께끼가 많이 남아 있습니다.  

이는, 숙주로부터 영양을 취하는 대신, 면역력이라는 말하자면 '보답'을 하고 있다고 할 수 있습니다.  균이라고 하는 것은 포유동물이 생겨나기 훨씬 이전부터 존재하고 있으니 생각해보면 동물 쪽이 원래 균으로 가득찬 환경에 적응하고자 순화되었다고 할수 있습니다. 최근에 와서 연구 그룹이 세그멘트 세균의 전 게놈(유전자 배열)의 해독에 성공했습니다. 조만간 좀더 명확해질거라고 생각합니다. 

 

 세그멘트 세균의 모습과 면역 활성화 


두유에서 발효한 유산균 연구 

최근에는 특정 식품을 계속 먹은 결과, 장내환경이 어떻게 변화하는 가를 연구하고 있으며, 장 건강상태를 보기 위한 방법으로 변의 상태를 확인하고 있습니다. 왜냐하면 색을 보는 것만으로도 대체적인 것을 알 수 있기 때문입니다.  

이러한 연구중 하나로 두유에서 발효한 유산균의 섭취에 대해 조사했었는데, 연구실의 전임자가 원래 대두 발효물이 갖는 건강효과를 연구하고 있었습니다. 예를들면, '낫또를 먹으면 장내 유익균이 증가한다' 등입니다. 이 결과를 보고 저도 '낫또 국'에 흥미를 갖고 지원자를 받아 시험을 실시한 결과 낫또와 마찬가지로 비피더스균의 증가를 확인할 수 있었습니다. 

배설물의 냄새는 장내 유해균이 만들어내는 암모니아, 인돌, 스카톨, 유화수소 등의 부패산물이 원인이기 때문에, 예를들면, 고양이 등은 육식을 하기 때문에 특히나 클로스트리디움 계의 유해균이 장내에 많아서 원래 대변도 소변도 냄새가 심각합니다. 이때 유익균이 증가하면 냄새는 없어집니다. 

두유를 발효시킨 것을 사람이 섭취하였을 경우에 관한 연구에서는, 두유를 몇 개의 유산균이나 효모로 발효시켜 만든 '발효 두유'를 지원자들인 학생들에게 마시게 한 후 변을 조사했습니다. 그러자, 유산균 등의 '유익균'은 증가하였고, '유해균'인 클로스트리디움이 감소했습니다. 발효하지 않은 두유에서는 그러한 결과를 얻을 수 없었기 때문에 "발효 두유는 장내환경을 개선한다고 생각할 수 있다"라고 결론을 내렸습니다.   

단, 실험에서 사용한 발효두유속에는 살아있는 유산균의 상태였는데, 두유에서 만든 요구르트와 같은 느낌이었습니다만, 이것이 너무 맛이 없었답니다(웃음). 두유의 비린 맛과 산미가 뒤섞여서, 뭐라고 할 수 없는 맛이었습니다. 특히, 발효가 진행될 수록 더욱 맛이 없어져 버렸기 때문에 약 12시간 정도 발효가 한계였습니다. 학생들도 모두 싫어했기 때문에 먹이는 것도 고역이었답니다. 학생들이 딱하게 되었었죠(웃음). 아무리 몸에 좋다고 해도 먹는 것이 고역일 정도로 맛이 없다는 것은 고통스러운 일이니까요.  

 ALA중앙연구소에서는 공서배양으로 특화된  총 16가지 유산균과 효모균을 사용하여 두유에서 발효시킨 '유산균생산물질'을 사용하여 마찬가지의 실험을 했을 때에도 비슷한 결과가 나오고 있습니다. 건강한 성인에게 '세이겐을 하루 10포, 2주간 매일 먹게 한 후, 변과 타액을 조사했습니다. 그러자 변에서는 비피더스균이나 유산균 등 '유익균'이 4~6배 증가하였고, 타액에서는 'IgA항체'의 농도가 명백히 증가해 있었습니다. 

유산균생산물질의 섭취에 의한 장내세균 및 타액 속의 IgA농도변화 


'유산균생산물질'의 주요성분은 살아있는 유산균 자체가 아닌, 두유를 발효시켰을 때 균이 만들어내는 대사산물과 그 작용을 마친 균체 성분이기 때문에 살아있는 균은 없습니다. 따라서, 장내환경 개선작용에 있어서는 균이 살아 있는지 아닌지는 관계가 없는 것으로 이러한 성분을 '바이오제닉스'라고 미츠오카 토모타리선생님은 제창하고 있는 것입니다. 

이러한 '바이오제닉스'와는 달리, 일반적인 유산균 발효유는 위에서 언급한 발효두유와 마찬가지의 살아있는 유산균이 들어있는 이른바, '프로바이오틱스'입니다. '프로바이오틱스'라는 것은 장내 환경 개선에 역할을 하는 유산균이나 비피더스균 등 '살아있는 균'을 말합니다. 그런데, 위산이나 담즙의 장벽을 통과해서, 이들 유익균이 장까지 살아서 도달한다는 것은 상당히 어렵죠. 게다가 운 좋게 산 채로 도착한다 하더라도, 그것이 장내에서 정착하여 증식하기는 어렵습니다. 따라서, 균 그 자체가 아닌, 실제로 장에서 도움이 되는 유산균이 만들어내는 대사산물을 외부에서 대량으로 발효하여 섭취함으로써 장내 환경개선에 도움이 되며 이것이 바로 '바이오제닉스'에 해당하는 것입니다. 

'프로바이오틱스'와 '바이오제닉스'의 개념과 장내플로라의 모습  


게다가 '유산균생산물질'은 장내 플로라와 관계없이 장 전체에서 흡수되니까 효과가 빠르다고 생각합니다. 장내 플로라라는 것은 사람의 장속에서 살고 있는 다양한 균이 모인 '꽃밭'과 같습니다만, 이것이 소장 끝에서부터 대장에 이르기까지 펼쳐져 잇는 유익균들의 모습이 마치 꽃밭처럼 보여, 플로라(Flora)라고 부르고 있습니다. 

프로바이오틱스의 경우, 이 장내 플로라에 영향을 주어 장내환경을 개선시키고자 하는 것입니다만, 먹은 것이 대장까지 도달하는 것은 일단 시간이 걸립니다. 게다가 장내 플로라는 사람마다 천차만별이기 때문에, 프로바이오틱스의 경우, 사람에 따라 효과가 다르게 나타날 수 있는 가능성도 생각할 수 있습니다. 따라서 균 그 자체에 의존하는 프로바이오틱스보다도 바이오제닉스 쪽이 효과가 나타나기 쉽다고 생각합니다. (그림3참조) 대체로 회장 부근부터 아래쪽으로 이어지는 전체를 '장내 플로라'라고 부릅니다. 물론, 장 전체에 균은 있습니다만, 대장에 비하면 소장 상부에는 거의 없습니다.


모든 유산균을 '유익균'이라고 단정지을 수는 없다. 

최근에 식물성 유산균이 화제가 되어 있는데, 식물성 유산균의 대표적인 균종이 '락토바실러스 프레비스'입니다. 이 균은 '스그키'라는 교토의 채소절임을 시작으로, 다양한 채소절임이나 사일리지(목초 등을 발효시킨 가축용 음료)등에서 검출 되었기 때문에 확실히 식물유래라고 하겠습니다. 유산균에는 '호모'와 '헤테로' 두 종류가 있어 '호모'는 유산만을 배출하고, '헤테로'는 유산 이외의 탄산 가스 등을 배출합니다. '락토바실러스 페레비스'는 '락토바실러스 로이테리'(로이테리균) 등과 함게 '헤테로'의 균종입니다 한편, '락토바실러스 애시도필러스'(애시도필러스균)이나 '락토바실러스 가세리'(가세리균)등은 '호모'유산균입니다. 

'헤테로'는 가시를 많이 만들기 때문에, 배가 부풀고 방귀가 많이 나온다든지 하는 것이 아닌가 생각하고 있습니다. 물론 개인차는 있다고 생각합니다만. 보통 유익균이라고 일컬어지는 비피더스균이나 유산균 중에서도 몸에 그다지 좋지 않은 역할을 하는 균이 있을 수도 있습니다. 같은 유익균이라고 해도 수 많은 종류가 있으며, 사람의 병소로부터 발견되는 균도 알려지고 있습니다. 

예를들면 '덴티움'이라는 비피더스균은 사람의 폐농종으로부터 발견되는 균주가 있으며, '락토바실러스 람노서스'라는 유산균도 심내막염 등의 병소로부터 발견되는 균주가 있습니다. 이 락토바실러스 람노서스는 위산이나 담즙에 강하기 때문에, 살아서 장에 도달한다고 하여, 일시적으로 주목을 받기도 했었습니다. 'LGG균'이라고 불리우는 균주로 유명합니다만, 비피더스균이나 유산균이라고 해도 병소에서 분리되는 균주가 있는 그룹을 유익균이라고 불러도 좋을지 아직 의문이 있는 것은 사실입니다.

 

바이오제닉스의 안전성 

살아있는 균인 '프로바이오틱스'는 건강효과도 인정되고 있는 반면, 균주에 따라서는 어쩌면 무서운 면도 함께 갖고 있을지도 모를 가능성이 있다고 할 수 있습니다. 그런 의미에서 '유산균생산물질'은 유산균들의 대사산물로 이루어져있고 안정화되어있기 때문에 안심할 수 있다고 할 수 있습니다. 특히, ALA중앙연구소에서는 '락토바실러스 플랜타럼'이라는 유산균으로부터 엄선된 'BF-LP284'라는 독자적인 균주를 엄격한 관리하에 '세이겐'에 사용하고 있습니다. 이 균주는, 유산균생산물질을 탄생시킨 아버지인 세균학자 마사가키 카즈히코씨로부터 반세기 이상에 걸쳐 대대로 전해져 내려와, 특히 면역을 강하게 해주는 작용력이 뛰어나다는 것이 실험상에서 밝혀졌습니다. '균종'만이 아닌 '균주'가 절대적이라 하겠습니다. 

같은 '균종'이라도 '균주'가 다르다는 것은 결국, 같은 한국인이라도 한 사람 한사람이 다르다는 뜻과 같습니다. 같은 균종이라도 주에 따라서는 먹이가 되는 당의 종류가 달라지거나 위산이나 담즙산에 대한 감수성이 다르거나 하는 등 각기 개성이 풍부합니다. 이상한 일입니다만, 비피더스균을 미량의 항생물질을 더한 배지에서 배양을 하고, 이렇게 생육한 균주를, 더욱 진한 농도의 항생물질을 가한 배지에서 배양하는 식으로 이것을 반복하면, 항생물질에 내성이 있는 비피더스균주를 만들어 낼 수 있습니다. 이렇게, 배양조건에 의해 인위적으로 특이한 주를 만들어 내는 것도 가능합니다. 

이렇게 되면, 만약 감기에 걸려서 항생제를 먹어도, 그 비피더스균주만은 뱃속에서 끈질기게 살아남을 수 있는 가능성이 높다고 할 수 있습니다. 단, 이것이 우리 몸에 있어서 정말로 좋은 일인지 어떤지는 알 수 없는 부분이 있습니다. 왜냐하면 세균이라는 것입니다. 다른 세균의 유전자를 취할 수 있는 구조를 갖고 있기 때문입니다. 세균은 상호간에 '플라스미드'라고 하는 특수한 유전자의 일부를 주고 받고 할 수 있습니다. 

항생물질의 내성 유전자는 이 플라스미드 안에 있기 때문에, 그것이 다른 균에게 옮아가서 항생물질 내성이 전반(傳搬:식물바이러스 병학에서는 전반과 전염을 구별하여 사용하는데, 어떤 지역에서 비교적 넓은 범위로 병원 바이러스가 운반되어 병이 넓어지는 상태가 전반, 이에 비하여 전염은 좁은 범위에서 주로 개체에서 개체로 병이 옮는 것으로, 전염되는 방법이 명확한 경우가 많다)되어 버리는 일도 있습니다. 

즉, 비피더스균들끼리 전반이 이루어지면 또 모르지만, 종을 뛰어넘어 전혀 다른 유해균 등까지 항생물질에 내성이 생기면 정말 큰일입니다. 그런 점에서도 '유산균생산물질'은 안전하다고 말할 수 있습니다. 원재료인 유산균생산물질은 대사산물로 바이오제닉스이기 때문에, 유전자 등이 전혀 없습니다. 그렇기 때문에 다른 균에 있어 유전자 레벨에서 영향을 끼치는 일은 없다고 할 수 있습니다.  

 

'유해균'과 '기회균'을 길들이는 방법 

장 속에는 '유익균'과 '유해균'외에 또 하나의 '기회균'이라고 불리우는 균이 있습니다. 이 균의 특징은 장내가 유익균이 우세해지면 유익균에 가담하고, 유해균이 우세해지면 유해균에 가담하는 균입니다. 이 '기회균'을 유용하게 이용하는 방법도 있지 않을까하고 생각하고 있습니다. 즉, 비피더스균이나 유산균만이 아닌, 다른 유익한 균을 찾아내야한다고 생각하고 있습니다.

최근에는, 기회균 중의 '박테로이데스'의 'IgA항체'생산을 촉진하는 능력은 유산균 보다  높다고 하는 연구결과도 나오고 있습니다. IgA항체라는 것은 감염방어에 중요한 작용을 하는 물질이기 때문에, 유익균으로 불러도 좋지 않을까 하는 경우도 있습니다. 단, 박테로이데스는 부패균입니다. 또한, 박테로이데스가 갖는 'LPS'라는 세포막 성분이 독성을 나타내기 때문에, 유익균이라고 부르기에는 부족함이 있다고 할 수 있습니다. 확실히 말할 수 있는 것은, 기회균은 유익한 일도 하지만 유해한 일도 한다는 것입니다. 

이러한 기회균의 좋은 면을 끌어내기 위해서는, 기회균이 비피더스균 등의 유익균의 증식을 촉진할 수 있는 식사를 하는 것입니다. 기회균만이 이용할 수 있는 식품을 섭취하면 유익균이 이용할 수 있는 대사산물을 기회균이 생산할 수 있습니다. '식이섬유는 유익균의 먹이가 된다'고 일컬어지고 있습니다만, 실은 유익균이 식이섬유를 먹는 것이 아닙니다. 기회균이 식이섬유를 분해해서 그 분해물을 유익균이 먹음으로써 유익균이 증가하게 되는 것입니다. 따라서, 기회균이 간접적으로 유익균을 증식시켜줄 수 있도록 하는 식생활은 매우 중요하다고 할 수 있습니다. 즉, 야채 중심의 식생활은 기회균을 길들인다는 의미에서도 매우 중요하다 하겠습니다.

이러한 의미에서 '밭에서나는 고기'라고 불리우는 식이섬유가 풍부한 대두에서 발효한 유산균생산물질은 발효되면서 1,000여가지의 다양한 영양성분을 확인할 수 있는데, 특히 주목할 만한 성분이 바로 '이퀄(Equol)'이라는 물질이 있습니다. 대우에 함유된 '대두 이소플라본'이 여성 호르몬과 비슷한 작용이있기 때문에, 갱년기 장해 등 여성 호르몬의 소멸에 의해 발생하는 증상에 유효하다는 것은 널리 알려져 있습니다. 또한, 2형 당뇨병의 개선효과나 골다공증 예방에 도움이 된다는 것도 알려져 있습니다. 하지만 통상, 대두 이소플라본은 당과 결합한 '글리코시드형 이소플라본'으로서 존재하고 있기 때문에 그대로는 체내에서 흡수되기 힘든것이 현실입니다. 

당을 잘라낸 '아그리콘형 이소플라본'이 보다 효과적입니다만, 그렇기 대문에 아그리콘형 이소플라본의 장내세균 대사산물인 '이퀄'이라고 불리우는 물질이, 여성호르몬과 같은 작용이 가장 강한 것입니다. (그림2참조). 유산균생산물질 세이겐에는 효모와 유산균의 작용으로 당과 분리된 '다이제인'이나 '게니스테인'등의 아그리콘형 이소플라본이 풍부하게 함유되어 있습니다 게다가 '이퀄'은 이 '다이제인'이 대사되어 변환된 물질로 '다이제인'보다도 여성 호르몬과 같은 작용이 강하다고 일컬어지고 있습니다. 단, '다이제인'이 '이퀄'로 변환되기 위해서는 몇 가지의 장내세균이 관계되어 있다고 일컬어 지고 있죠. 이 균을 원래부터 장내에 갖고 있는가 아닌가에 따라, 그 사람이 이퀄을 생산할 수 잇는가 아닌가가 결정된다고 합니다.

예를들면, 이퀄 합성균을 장내에 갖고 있다고 하더라도 활성이 없어서 이퀄이 생산되지 않는다는 가능성도 있을 수 있습니다. 동물실험에서, 이소플라본과 프락토 올리고당을 함께 섭취시키자, 이소플라본 단독 섭취보다도 혈장 이퀄의 농도가 높아졌다고 하는 보고가 있습니다. 이에 대해, 프락토 올리고당을 첨가함에 따라 이퀄 합성균이 활성화되기 때문이 아닐까하고 추측하고 있습니다. 이퀄은 남성의 경우 '전립선'발증 위험을 억제한다고 일컬어지고 있으며, 이외에도 콜레스테롤 저하 작용, 항산화 작용, 전립선 비대, 갱년기 장해의 경감 등에도 도움이 된다고 일컬어지고 있습니다. 

이렇게, 장내세균은 비율이나 종류에 따라서 건강에 매우 큰 역할을 하고 있기 때문에, 평소 장속 나만의 고유의 유산균 유익균들을 어떻게 관리하는 가가 평소의 건강 뿐만 아니라 노화 및 수명에도 매우 큰 영향을 미친다고 할 수 있습니다. 일생생활 속에서 식이섬유가 풍부한 식사를 하면서, 유산균생산물질 등을 섭취함으로써 유익균이 우세한 환경을 만들어 가는 것은 매우 중요하다 하겠습니다.

출처: http://blog.naver.com/healthmakery/130179628235

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