장내 박테리아가 대사에 미치는 영향

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장내 미생물

한눈에 보는 정보 -

  • 모든 개인은 장내에 군집하는 160가지의 다른 종류의 박테리아를 가지고 있습니다. 이러한 개별적 조합은 장내 미생물총으로 알려져 있으며, 이는 건강과 웰빙에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다
  • 비만은 박테리아의 다양성이 40%만큼 감소하는 것과 연관됩니다. 프로바이오틱스 보조제를 통해 다양성을 개선하는 것은 대사 결함을 해결하는 데 도움을 줄 수 있으며, 이는 지방 감량의 결과를 낳게 됩니다
  • 연구에서는 요구르트와 같은 발효 및 배양 식품에서 발견되는 유익균인 프로바이오틱스가 수많은 대사 경로에 주목할만한 효과를 미친다고 주장했습니다
  • 장 운동과 비만 사이에 한 가지 연관성이 발견되었습니다. 비만 인구의 8.5% 및 심각하게 비만인 사람들의 11.5%가 만성 설사를 보고했는데, 이는 정상적인 체중을 나타내는 사람들이 4.5%의 만성 설사를 나타내는 것과 비교됩니다
  • 이에 대한 한 가지 가정은 낮은 정도의 만성 염증이 관련이 있다는 것입니다. 만성 염증이 비만에 있어 한 가지 요인일 뿐 아니라, 설사의 요인이 되기도 합니다
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머콜라 박사로부터

히포크라테스는 예전에 "모든 만병의 근원은 장에서 비롯된다"라고 말한 적이 있으며, 우리가 더 배우면 배울수록, 이러한 언급이 더욱 정확한 것으로 판명되고 있습니다. 2018년 논문에서는 다음과 같이 주지하고 있습니다.

"종종 인용되는 수치에서는 인체에 살아있는 미생물의 수가 인간의 세포 수보다 10배 더 많으며, 보다 최근 수치에서는 인간은 본질적으로 세포 수에 있어서 일부는 인간이며 일부는 미생물이라는 것을 암시합니다.

이러한 공생균은 인간의 건강에 있어 필수적인 역할을 합니다. 이 공생균은 소화시키기 어려운 식이섬유와 기타 음식 성분을 분해하고, 비타민을 생성하고 면역계의 발달과 성숙을 도모하며, 병원균 종이 장 내에 군집하지 못하도록 합니다."

해당 논문에 인용된 증거에 따르면, 모든 사람들의 장내에 1,000마리 정도의 장내 박테리아 중, 약 160가지의 다른 종류의 박테리아가 군집하고 있습니다. 이러한 개별적인 조합은 장내 미생물로 알려져 있으며, 이는 건강과 웰빙에 주목할 만한 영향을 미칠 수 있습니다.

장내 미생물 다양성은 유아기에 형성되기 시작하며, 유전, 모유나 분유 섭취의 여부, 그리고 즉각적인 환경에 따라 영향을 받습니다. 노년기의 미생물은 음식 선택에 의해 상당히 영향을 받습니다.

설탕 함량이 높은 식단과 가공식품은 미생물 다양성 및 전반적인 건강을 해치며, 섬유질이 풍부한 홀푸드를 많이 섭취하는 식단은 이로운 영향을 미치는 경향이 있습니다.

예를 들어, 수많은 연구에서는 비만 인구는 장내 미생물의 다양성이 낮은 경향이 있으며, 특정 유해균의 수가 많고 유익균의 수는 적게 나타난다고 밝혔습니다.

여러 연구에서는 비만과 미생물 다양성의 40% 감소는 서로 연관성이 있으며, 프로바이오틱스 보조제를 통해 미생물 다양성을 개선하는 것은 대사 결함을 해결하는 데 도움을 줌으로써 비만 감소를 초래한다고 밝혔습니다.

빈번한 설사와 연관된 비만

2019년 9월에 발표된 연구에 따르면, 비정상적인 변통과 비만 사이에 연관성 또한 존재하는 것으로 나타났습니다. 의학 전문지 메디컬 익스프레스(Medical Xpress)에서는 다음과 같이 보고했습니다.

"베스 이스라엘 데코네스 의학 센터(BIDMC)의 의사 및 연구원으로 구성된 팀이 수행한 저널(Alimentary Pharmacology & Therapeutics)에 실린 오늘날까지의 체질량 지수와 변통 사이의 관계에 대한 대부분의 분석에서는 개인의 식이, 생활 방식, 심리학적 요인 혹은 의학적 질환과는 별개로 비만과 만성 설사 사이에 강력한 연관성이 존재한다고 밝혔습니다.

'비록 수많은 이전 연구들에서는 비만과 변통 습관에 관한 연관성을 지적해왔지만, 이러한 연구들 모두 식이 혹은 기타 요소들이 이러한 연관성을 유발하는지에 관한 여부에 대한 데이터가 부족한 것으로 나타났습니다.'라고 교신 저자이자 베스 이스라엘 데코네스 의학 센터(BIDMC)의 소아소화기영양과의 건강 심리학자인 사라 발루(Sarah Ballou) 박사는 다음과 같이 말합니다.

'우리는 본 연구를 통해 비만과 만성 설사 사이의 양의 상관관계를 확인했으며, 이러한 상관관계가 식단이나 신체적 활동 수준과 같은 교란 요인들에 의해 발생하는 것이 아니라는 사실을 최초로 밝혔습니다.'"

2009년에서 2010년 사이의 미국 국립 건강 및 영양 조사(National Health and Nutrition Examination Survey)에서 나온 데이터를 확인했을 때, 연구원들은 비만 인구의 8.5% 및 심각한 비만 인구의 11.5%가 만성적인 설사를 겪는다고 보고했는데, 이는 정상 체중인 사람들 가운데 4.5%만이 만성 설사를 나타낸 것과 비교됩니다.

"단계적 회귀분석에서는 심각한 비만이 설사 위험의 증가와 독립적인 연관성을 나타낸다는 사실을 밝혀냈습니다."라고 저자들은 말합니다.

불행히도, 이러한 연구는 이러한 현상이 나타나는 이유를 밝혀낼 수 없습니다. 이에 대한 한 가지 가정은 낮은 수준의 만성 염증과 관련됩니다. 만성 염증이 비만에 있어서 한 가지 요인으로 나타날 뿐만 아니라, 설사를 유발하기도 합니다.

전신 염증은 또한 퇴행성 신경 질환, 제2형 당뇨 및 심혈관 질환 등의 기타 심각한 질환의 주요 유발 요인 중 하나로 여겨지는데, 이들 모두 비만과 또한 연관됩니다.

장내 미생물에 변화를 만들어내는 것은 배변 습관을 개선하는 것보다 훨씬 더 효과가 좋을 수 있습니다. 장 건강은 건강상의 대부분의 측면에 있어 중요한데, 이에는 암, 대사 증후군 및 우울증에 대한 위험을 줄이는 것 등이 있습니다.

신진대사를 바꾸는 것으로 밝혀진 프로바이오틱스

미생물 군집을 개선하는 것은 발효 식품 섭취나 고품질의 프로바이오틱스 보조제를 섭취를 늘리는 것만큼 간단할 수 있습니다. 이전 연구에서는 요구르트와 같은 발효 및 배양 식품 등에서 발견되는 유익균인 프로바이오틱스가 신진대사에 상당한 효과를 나타낸다고 주장한 바 있습니다.

2008년 발표된 그와 같은 연구에서는 박테리아 종인 락토바실러스 파라카세이(Lactobacillus paracasei) 및 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus)가 다음과 같은 것들의 대사를 포함한 수많은 다른 종류의 대사 경로에 영향을 미쳤다고 밝혔습니다.

  • 간 지질
  • 아미노산
  • 메틸아민
  • 단쇄지방산(SCFAs)

사이언스 데일리(Science Daily)에서는 다음과 같이 보고했습니다.

"'유익균'을 첨가했을 때,장내 미생물의 구성이 변화되었으며, 이는 이러한 균이 박테리아 수를 증가시켰기 때문만이 아니라, '유익균'이 장내의 다른 박테리아와 함께 작용하여, 그 효과를 증폭시키기 때문입니다.

연구원들이 관찰한 수많은 생화학 변화들 중 하나는 프로바이오틱스 처리를 한 쥐가 담즙산을 대사하는 방법에 나타난 변화였습니다. 이러한 산들은 간에서 만들어지며, 주요 기능은 장 상부에 있는 지방을 유화시키는 것입니다.

만일 프로바이오틱스가 담즙산이 대사되는 방식에 영향을 미칠 수 있다면, 이는 프로바이오틱스가 체내에서 흡수될 수 있는 지방의 양을 변화시킬 수 있다는 것을 의미합니다."

일부 사람들은 프로바이오틱스 보조제나 발효 식품을 섭취하는 것이 미생물 군집에 상당한 영향을 미치지 않을 것이라고 주장하지만, 이러한 특정 연구에서는 그렇지 않다고 밝혔습니다.

교신 저자이자 임페리얼 칼리지(Imperial College)의 생물분자 의학과의 제레미 니콜슨(Jeremy Nicholson)씨는 다음과 같이 주지했습니다.

"어떤 사람들은 프로바이오틱스가 장내 미생물상을 바꿀 수는 없다고 주장합니다. 즉,요구르트 단지 하나에는 최소 10억 마리의 박테리아가 존재하는 반면, 장내에 100조의 박테리아가 존재하기 때문에, 프로바이오틱스의 섭취는 바람 속의 휘파람에 지나지 않는다는 것입니다.

우리 연구에서는 프로바이오틱스가 효과를 나타낼 수 있으며, 이것이 국소 생태계와 상호작용하며, 다른 박테리아와 통신을 한다는 사실을 보여줍니다.

우리는 여전히 이들이 전반적인 건강에 가져올 수 있는 변화가 무엇인지를 이해하려 노력하고 있지만, '유익균'을 도입함으로써 장내의 전체 미생물의 역학을 변화시킬 수 있다는 입장을 확립했습니다."

프로바이오틱스가 비만 퇴치에 효과적으로 도움을 줄 수 있을까요?

그렇다면, 프로바이오틱스가 실제로 비만에 유익한 효과를 나타낼 수 있을까요? 수많은 연구들에서는 "그렇다"라고 암시하고 있습니다. 이러한 연구들 가운데, 하나가 2013년 동물 연구인데, 해당 연구에서는 인간의 모유에서 발견되는 프로바이오틱스인 락토바실러스 가세리 BNR17이 비만 억제제 및 항당뇨 약으로 작용한다고 밝혔습니다.

연구 저자들은 "락토바실러스 가세리 BNR17을 처방했을 때, 처방 용량에 상관없이 체중과 백색 지방 조직 체중이 상당히 줄어들었다"고 밝혔습니다. 그러한 발견 사항들은 모유 수유 아기들의 경우, 어린 시절 비만의 위험이 상당히 줄어든다고 밝히는 연구들과 잘 맞아떨어집니다.

동년에 발표된 또 다른 연구에서는, 공복 혈당 지수가 100mg/dL 이상인 비만 참가자들은 BNR17 혹은 플라시보 약을 12주 동안 섭취하도록 요구되었습니다. 연구 결과, 치료 그룹은 통제 그룹에 비해 체지방이 더욱 줄어든 것으로 나타났습니다.

연구 저자들은 "행동이나 식단에 있어서 그 어떠한 변화가 없었음에도 불구하고, 단지 BNR17 보조제만을 처방한 것만으로 체중, 허리둘레 및 엉덩이둘레가 줄어든 것으로 나타났습니다."라고 보고했습니다.

또한, 락토바실러스 가세리는 항염증 효과를 통해 과민성 대장 증후군과 궤양성 대장염 증상을 완화하는 것으로 나타났습니다. 락토바실러스 가세리는 또한 위궤양의 주요 원인인 헬리코박터파이로리를 제거하는 데 도움이 되는 것으로 밝혀진 4가지 박테리아 종 가운데 하나입니다.

장내 박테리아가 지방 저장에 미치는 영향

장내 미생물

장내 미생물의 세 가지 주요 종 혹은 그룹은 인간의 미생물 군집을 구성하며, 다양한 구조적, 보호적, 대사적 기능의 역할을 수행합니다.

  • 박테로이데테스(Bacteroidetes) — 포피로모나스(Porphyromonas), 프레보텔라(Prevotella) 및 박테로이드균(bacteroides)
  • 퍼미큐티스(Firmicutes) — 루미노코쿠스(Ruminococcus), 클로스트리듐(Clostridium), 락토바실루스(Lactobacillus) 및 유박테리아(Eubacteria)
  • 방선균(Actinobacteria) — 비피더스균(Bifidobacteria) (가장 만연하게 나타나는 형태)

2019년 저널 뉴트리언츠(Nutrients) 리뷰에서는 장내의 이러한 박테리아가 "유해균을 대체하고, 병원균을 영양분으로 바꾸고 항균성 요소들을 생성해 냄으로써" 건강을 보호한다고 설명했습니다.

이들에 의해 제공되는 구조적 기능에는 "면역계 개발, 면역 글로불린 A (lgA) 유도, 점막 장벽 강화" 등이 있으며, 한편 신진대사 기능은 "비타민 K, 엽산 및 비오틴을 합성함으로써 숙주에 이점을 제공"하며 마그네슘, 칼슘 및 철과 같은 미네랄 흡수에 있어 중요한 역할을 합니다.

중요한 것은, 장내 박테리아가 또한 여러분이 섭취하는 식품을 분해하며, 소화-내성 녹말을 발효시키는 데 도움을 주어 이들을 유익한 단쇄 지방산으로 바꾸고, 면역 반응과 염증 조절에 도움을 준다는 것입니다.

단쇄 지방산은 지방 축적에 있어 상당히 중요한 역할을 하기 때문에, 단쇄 지방산을 생성해내는 두 가지 종인 퍼미큐티스(Firmicutes)와 박테로이데테스(Bacteroidetes)가 지방에 대한 표지자로 활용될 수도 있습니다.

2019년 리뷰에서는 비만 인구는 정상 체중인 인구와 비교했을 때, 퍼미큐티스와 락토바실러스의 비중이 높으며, 박테로이데테스의 비중와 비피더스 균의 비중은 낮게 나타난다고 주지했습니다.

여러 연구에서는 또한 특정 박테리아 종을 특정 건강상의 질환과 연관지었습니다. 예를 들어, 인간의 장내 만연한 박테로이데스 불가투스(Bacteroides vulgatus)의 높은 함량이 염증, 인슐린 저항성 및 신진대사 변경 등과 강력한 연관성이 있는 것으로 나타났습니다.

블라우티아(Blautia) 및 페이칼리박테리움(Faecalibacterium) 등의 퍼미큐티스 종의 특정 박테리아가 낮은 것은 특히 체간 지방의 축적과 관련되는 것으로 나타났습니다.

건강과 체중에 관련된 프로바이오틱스 효능

또한, 2019년 저널 뉴트리언츠(Nutrients)의 리뷰에서는 프로바이오틱스 보조제가 건강과 체중을 개선할 수 있는 기제에 관해 자세히 설명하고 있습니다. 영향을 미치는 핵심 영역은 다음과 같습니다.

  • 장내 상피 장벽의 무결성을 강화합니다
  • 박테리아가 장내 점막에의 부착을 강화시켜, 미생물 군집을 촉진합니다
  • 항균 및 기타 건강을 도모하는 물질을 생산합니다
  • 경쟁적 배제를 통해 병원균을 억제합니다
  • 면역계를 조절합니다

각 박테리아 종이 체간 지방의 감소나 염증 감소와 같은 특정한 건강상의 효과와 연관되는 것으로 나타났지만, 수많은 연구들에서는 다수의 종으로 나타나는 프로바이오틱스가 시너지 효과를 나타내는 경향이 있어, 단일종보다 더욱 유익할 수 있다고 밝히고 있습니다.

장내 미생물 군집을 개선할 수 있는 쉽고 저렴한 방법

프로바이오틱스 보조제가 널리 이용 가능하지만, 프로바이오틱스의 다양성과 그 수에 있어서 전통적인 발효 식품에 견줄 수 있는 제품은 소수에 불과합니다.

또한, 발효 식품은 가정에서 쉽게 만들 수 있는 비싸지 않은 대체재입니다. 종균 배양을 활용하는 것은 발효 식품을 빨리 만들 수 있도록 해주며, 일관성 있고 고품질의 발효 식품을 만들어줍니다.