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인간미생물균총 및 장내균총

장내균총과 건강 <1>

2020-08-17 06:00:05 주혜성 기자 주혜성 기자 hsjoo@kpanews.co.kr

우리 몸에서 건강을 총괄하는 기관을 꼽는다면 단연 장이라고 할 수 있다. 장은 외래물질에 대한 학습을 하고 면역세포의 70%를 가지고 있는 지속적인 외래물질 유입에 대한 방어기작을 발동하는 기관으로 최전선에서 우리의 건강을 지키고 있기 때문이다. 

장 자체의 건강에 직접적으로 영향을 줘 건강하지 못하면 변비, 설사, 과민성대장증후군, 염증성대장증후군 등이 나타날 수 있다. 면역건강에도 영향을 미치며 각종 호흡기질환뿐 아니라 아토피를 포함하는 알러지 질환, 심지어 자가면역질환까지 가져올 수 있다. 

또한 현대인들의 문제인 대장증후군의 내재적 원인도 장 건강에서 찾을 수 있다. 장이 건강하지 못하면 고혈압, 동맥경화, 허혈성뇌졸중 등의 심혈관계질환과 당뇨 등이 잘 발생한다고 알려져 있다(Zmora et al, 2018). 

비만, 과체중 그리고 체중감량 후 오는 요요현상도 장 건강 상태에 따라 나타나고 심지어 정신건강의 약화로 대변되는 우울증, 조울증, 주의력결핍장애, 수면장애, 치매도 건강하지 못한 장으로부터 유래한다고 보고되고 있다 (Sekirov et al, 2010). 

특히 단쇄지방산(short chain fatty acid, SCFA) 등 장 내 미생물이 생성하는 물질이 장에서 흡수되면 혈관을 타고 뇌에 영향을 줄 수 있어 (Olendorf, 1973) 장-뇌 축을 통한 쌍방향의 소통에 미생물이 한 방향을 담당함으로써 장 건강과 정신건강을 아주 밀접한 연결고리로 엮어 놓고 있다 (Silva et al, 2020). 따라서 모든 질병의 근간은 장에 있다고 해도 과언이 아니다. 

건강한 장을 만드는 것은 질병을 직접 치료하기에 앞선 0단계 치료전략으로 대두되고 있다. 

그렇다면 건강한 장, 특히 대장은 어떤 것인가? 

건강한 장은 장 상피조직이 분홍빛으로 반짝이는 표면을 보인다. 즉 염증이 없이 매끄러운 표면을 가졌고 장 점막을 적절하게 분비해 점액층을 형성하고 있다. 

장 상피조직이 염증을 일으키지 않도록 보호막을 입혀주는 것이 장 점막이다. 소화효소, 담즙, 및 배설물 독소에 의한 상피조직의 손상을 방지하고, 배설물을 감싸서 마찰력을 줄여 매끄럽게 이동 배출되도록 해 준다. 

장 점막층은 또한 장 내 유익균의 삶의 터전이 될 수 있어 유해균으로부터 상피조직을 보호받을 수 있게 한다. 우리의 상피세포는 위장, 소장, 대장에서 각각 서로 다른 유전자에 의해 점막을 생산해 점액층을 유지하는데, 위장은 1층의 점막으로 주로 muc5AC 에 의해, 소장은 표면 위로 솟은 듯한 융모조직에 1층의 점막이 주로muc2에 의해, 대장은 2층의 점막으로 1층이 주로 muc2에 의해 생산된다.

면역세포 중 수지상세포는 혈관을 따라 융모 끝 단 쪽으로 이동하면서 세포 사이사이로 수지상돌기를 내밀어 외래 물질에 대한 샘플링을 한다. 

그리하여 해가 없는 물질이라 면역기작을 억제해야 할 지, 또는 유해물질이라 면역시스템을 작동해야 할 지 판단해 적절하게 대처를 하게 한다. 

특히 소장에는 융모돌기 사이사이로 Payer’s patch란 면역기관이 존재한다. 끝 단의 M 세포를 통해 외래물질을 직접 들여와 면역세포가 그 형태를 직접적으로 확인하기도 한다. 

여기서 장 속 내재균총은 밀접하게 장 상피세포와 상호작용을 해 면역 관용을 학습하게 하고 어떤 면역유전자를 발현하게 할 지 또는 억제하게 할지 조정하는 등 적극적으로 장 건강에 이바지 하고 있다. 

장내균총과 함께 우리와 공생관계에 놓인 모든 미생물은 The Human Microbiome Project 에서 밝혀지고 있다. 인체 5군데, 비강, 구강, 피부, 장관, 비뇨생식관에 서식하는 미생물상은 1단계 사업인 HMP1 (Human Microbiome Project 1, http://www.hmpdacc.org/hmp)의 결과물로 알게 돼 <그림1>에 요약했다. 


즉 인체에 존재하는 미생물의 총 개수는 100조 이상인데 이는 우리세포의 수 보다 10~13배 많은 수로 우리 유전자 발현에 영향을 준다고 한다. 

무게로 따지면 보이지 않는 미생물이 2kg 이나 나간다. 이들은 장내에서 95%가 살고 있고 우리가 가진 유전자보다 100~150배 더 많은 유전자 총량을 가지고 있다. 

장내 균총의 90%는 세균이고 대부분은 4개의 문 Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria에 속하고 있다. 

개인 마다 특유의 균총지문이 존재 한다고 한다. 

이렇듯 우리와 공생관계에 있는 미생물균총 (Commensal microbiota)은 우리의 건강에 영향을 줄 것이라는 것을 예측할 수 있는데, 실제로 우리가 접하는 질병의 90%가 장내균총의 문제 때문에 발생할 것으로 예측되고 있다. 

질병과 장내균총과의 관련성은 2단계 프로젝트인 Integrative Human Microbiome Project (iHMP, http://www.hmpdacc.or/ihmp) 를 발족해 정상미생물상에 벗어난 불균형 상태 (Dysbiosis)를 분석하고, 장내 미생물과 연관된 질병의 상관관계를 탐색함으로써 일부 보고 됐고 또 연구가 진행 중에 있다. 구체적 테마는 3가지다. 

첫 째, 임신과 조산 분야에서 임신기간 숙주의 미생물상의 변화를 보고 신생아 장내균총의 형성과정을 규명하고 있으며, 두 번째, 염증성장질환 테마에서는 시간에 따른 장내균총 변화를 모니터하고 장내 미생물 생태계를 조사해 장내 세균 불균형으로 인한 미생물대사활동의 변화를 추적하고 있다. 

세 번째, 제 2형 당뇨 테마에서는 질병 발발에 미치는 숙주와 미생물균총의 영향 및 당뇨 위험대상자에 대한 장 내 미생물상 프로파일링이 계속돼 장내균총이 직간접적으로 건강에 미치는 영향에 대한 결과물이 속속들이 보고되고 있다. 

즉, 어떠한 이유로 내재균총 혹은 상재균총이 불균형 상태로 자리잡게 되면 변비, 설사, 과민성 대장질환, 염증성대장질환 뿐 아니라 아토피, 우울증, 비만, 스트레스관리 및 정신건강에도 지대한 영향을 줄 것이 예측되고 있다. 이 중 장내균총의 불균형이 입증된 몇 가지만 살펴보자. <다음호에 계속>

정수희 박사. 비타민하우스 기능식품연구소

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