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장내균총 불균형과 질병-비만, 정신질환, 치매

장내균총과 건강 <3>

2020-08-31 05:50:23 주혜성 기자 주혜성 기자 hsjoo@kpanews.co.kr

<지난호에 이어서>
비만도 장내균총과 관련이 있다. 에너지 대사에 미치는 균총의 역할이 클 것이라는 것이 예측되기 때문이다. 

실제로 장내균총은 지방대사를 관장하는 우리의 유전자 Angptl4 발현을 조절해 지방축적을 조절한다고 알려져 있다(Backhed et al, 2004). 

또한, GLP-2 유전자의 발현에도 관여해 장 내막세포의 밀집정도를 조절하면서 물질의 이동량, 즉 흡수정도를 결정할 수 있다고 보고 됐다. 

또한, 지방세포에도 직접적으로 작용해 지방축적 및 소비를 일으키게 할 수 있다고 보고 됐다(Cani et, 2009). 

장내균총은 생체활성지질집단이라고 번역된 Endocannabinoid system과 연락해 대사와 식욕조절에도 관여 한다(Cani et al, 2016). 

이는 장내균총이 장 점막에 작용해 물질의 수송이 일어나는 대문을 여닫는 역할을 한다는 것을 뜻한다. 

또한 지방세포에도 직접적으로 작용해 지방축적 및 소비를 일으키게 할 수 있고 세균 독소인 LPS(Lipopolysaccharide)의 흡수정도를 조절해 혈액 내 농도를 상승시키면 만성염증을 유도해 비만이 되게 할 수도 있다. 

특정 균총은 장 상피조직으로부터 물질의 흡수를 조절하는데, Endocannabinoid의 종류를 생산조절할 수 있다. 이때 소위 “비만세균”이 증가하면 장 내막의 누수가 증가해 비만이 될 수도 있다고 한다 (Muccioli et al, 2010). 

장내 균총과 비만과 관련성은 2006년 Turnbaugh et al 의 연구에서 직접적인 실마리가 제공됐다. 
장내균총이 제거된 쥐는 고지방식이를 투여해도 체중이 증가하지 않았다<그림5A>. 


게다가 비만한 쥐와 마른 쥐의 장내 균총의 양상이 다르고 내재균총을 제거한 후 정상쥐, 비만쥐, 마른 쥐의 장내균총을 각각 접종했을 때 장내균총의 유래에 따라 쥐의 비만도가 결정됨을 볼 수 있었다<그림5B>. 

장 내로 들어온 비만쥐의 장내균총으로 인해 체지방의 축적정도가 증가돼 비만쥐로 변화한 것이다. 

또한, 비만쥐는 Firmicutes문에 속한 균총을 많이 가지고 있었는데, 이 문에 속한 세균은 인체가 에너지 획득을 유리하게 해 대변으로 배설하는 에너지 양을 감소시키게 한다고 알려져 있다. 

또한 원래 마른쥐의 장내균총을 제거 한 후 비만쥐의 장내균총을 이식했을 때는 섭취음식이 감소해도 체지방의 축적정도는 증가함을 볼 수 있었다(Turnbaugh et al, 2006). 즉, 비만의 원인이 음식의 종류나 양이 아닌 장내균총이라는 사실을 알 수 있다. 

인간의 경우 마른체형의 사람은 비만한 체형인 사람보다 장내세균의 종류가 다양해 ‘균총의 다양성을 보인다’고 말하고 있다. 

그렇다면 비만에서 정상체중으로 변화했을 때 실제로 장내 균총의 양상이 달라질까? 이에 대한 답을 얻기 위해 비만 환자를 대상으로 1년간의 식단조절과 체중조절을 추적하면서 비만정도 완화에 따른 장내균총의 변화양상을 관찰했다(Ley et al, 2006). 

실제로 체중이 감소함에 따라 다양성이 서서히 증가했고 균총 변화 중 두드러지게 나타난 현상은 Bacteroidetes 문에 속하는 균총은 증가했다는 것인데, 이 문에 속한 세균이 증가함에 따라 Firmicutes 문에 속하는 균총은 상대적으로 감소했음을 관찰했다. 

즉, F/B의 비율이 초기 30으로 시작돼 1년 후 3이 됐을 때 가장 적절한 체지방을 갖게 되고 더 이상의 요요현상없이 적절한 마른 체형(Lean body)을 유지하는 것으로 나타났다. 

또 임신기간에 다른 제충변화가 있는 사람의 분변을 이용해 같은 사람의 균총이 비만에 미치는 영향을 조사했다. 

임신초기 정상체중의 분변을 쥐에 이식했을 때는 정상쥐, 임신후기 과체중 상태의 분변을 쥐에 이식했을 때는 비만쥐가 돼 인슐린 민감도가 떨어짐을 볼 수 있었다(Koren et al, 2012). 

이는 같은 사람이라도 체중변화에 따른 균총의 양상이 달라짐을 암시하고 있다. 

이와 비슷하게 일란성 쌍생아 중 마른 쌍생아의 분변이 마른 쥐를 형성한 실험에서도 장내균총과 비만과의 상관관계를 관찰할 수 있었다(Ridaura et al, 2013). 

우리는 어떤 사람은 아무리 먹어도 살이 찌지 않는 반면 어떤 사람은 물만 먹어도 살이 찐다는 것을 경험을 통해 말해왔었다. 

이는 그렇다할 근거없이 그저 하는 소리 정도로만 치부했으나 이제는 쉽게 살이 찌고 빠지는 원인이 장내균총의 종류 및 균형에 있다는 과학적 근거를 제시할 수 있게 됐다.

인간의 뇌는 장-뇌 축으로 연결돼 직접적인 영향을 주고 받는다고 앞 서 언급했다. 뇌에서 장으로의 연락은 신경내분비계와 미주신경을 통해 일어나지만 장에서 뇌로의 연결고리는 장내세균이 중추적 역할을 하는 것으로 인식되고 있다. 

장내 세균이 생산한 대사산물 중 일부는 장내에서 흡수된 후 혈관을 타고 뇌에 전달돼 중추신경계에 영향을 준다는 것이다. 

현대인에게 많이 발생하는 우울증도 중추신경계에서 작용하는 화합물의 불균형이라고 보고 장내균총의 영향을 살펴 본 결과, 우울증군의 경우 대체적으로 정상군에서 벗어난 균총의 프로파일을 볼 수 있었다. 

세부적으로는, 건강한 생활을 영위하는 군에서는 뇌-혈관 장벽을 통과해 뇌에 직접적인 영향을 줄 수 있는 부티르산 (Tsuji, 2005) 생산 균주인 Fecalibacterium속이나 Coprococcus속 미생물이 다량 증식하는 것으로 나타났다(Valles-Colomner et al, 2019). 

건강한 정신 생활자는 장에 존재하는 균주에 의해 도파민대사물질인 3,4-dihydroxyphenylacetic acid가 생산돼 뇌에 긍정적 역할을 할 것으로 예측된 반면, 우울증군의 원인으로서는 장내 균총이 생산한 γ-aminobutyric acid 의 역할이 제시됐다. 

특히 우울중 환자군에서는 염증성대장질환군에서 보이는 염증 생산균주가 상당비율 존재하는 것으로 보아 염증도 한 가지의 원인으로 나타났다. <다음호에 계속>

정수희 박사. 비타민하우스 기능식품연구소

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