프로바이오틱스와 건강

1. 프로바이오틱스란?

사람의 위와 창자 즉 위창자길(위장관, gastrointestinal tract, GIT)에서 살고 있는 세균 bacteria은 수 백~수 천 종으로 배양배지 culture media에서 집락(콜로니, colony)을 형성하는 세포 수는 대변 1g 당  1011~1012 개에 달한다.

프로바이오틱스 probiotics라는 용어는 '좋은' 또는 '~을 위한'이란 뜻의 'pro'와 '생물' 또는 '생명'이란 뜻의 'biotic'의 합성어로서 '좋은 생물' 또는 '생명을 위한'으로 번역할 수 있다. 이 용어는 1990년대 초 러시아 생물학자로서 노벨 생리의학상을 수상한 일리야 메치니코프 Ilya Mechinikov(1845~1916)가 오래 살면서(장수 longevity) 건강한 삶(참살이, 복지 well-being)을 의미하는 섭생攝生(정상생활 orthobiosis) 이론을 제안하면서 시작되었다. 그는 우유에 포함된 젖산균(유산균)인 락토바실러스 불가리쿠스 Lactobacillus bulgaricus란 프로바이오틱스 probiotic가 섭생을 돕는다는 연구 결과를 발표했다.

현재 영어 probiotics를 그대로 번역한 '프로바이오틱스'라고 사용하는 것이 일반적이며, '생균제' '유익균' 등으로도 번역해 사용하고 있다.

우리가 흔히 마트나 약국에서 판매하는 프로바이오틱스는 건강한 삶을 유지하기 위해 건강에 도움이 되는 미생물이 많이 들어 있는 건강보조식품이 대부분이지만, 프로바이오틱스를  질병 치료와 예방 목적으로 사용하기 위한 연구가 지금 활발하게 진행되고 있다.

프로바이오틱스에 포함된 미생물은 주로 세균이며, 진균도 일부 들어 있다. 세균은 젖산균(또는 유산균 또는 락토바실러스) Lactobacillus를 비롯하여, 프로피오니박테리움 Propionibacterium, 펩토사슬알균(또는 펩토스트렙토코커스) Peptostreptococcus, 바실러스 Bacillus, 젖산알균(또는 유산알균 또는 락토코커스) Lactococcus, 창자알균(또는 장구균) Enterococcus, 페디오코커스 Pediococcus, 사슬알균(또는 스트렙토코커스) Streptococcus, 비피도박테리움 Bifidobacterium, 박테로이데스 Bacteroides, 아케르만시아 Akkermansia 등 11개 균 속 genus이며, 진균은 효모인 사카로마이세스 Saccharomyces 1개 균 속이다.

2. 프로바이오틱스 관련 용어

 1) 포스트바이오틱스 postbiotics

포스트바이오틱스란 우리 몸에서 분비되는 소화효소가 분해하지 못하는 식이섬유(덱스트린 등)를 젖산균(유산균)과 같은 프로바이오틱스가  분해하여 만들어내는 대사산물을 말한다. 포스트바이오틱스에는 천연항생물질, 복합아미노산, 천연비타민, 오메가3, 천연호르몬, 신경전달물질, 미네랄 등이 들어 있다.

포스트바이오틱스의 주요 기능은 병원체가 손상시킨 창자 점막의 빠른 재생, 병원체 사멸과 독소 제거를 통해 병원체에 의한 파괴된 창자의 정상균무리 normal flora의 정상 복구 및 지속적인 안정 유지 등이다.

  2)프리바이오틱스 prebiotics

프리바이오틱스란 채소나 과일에 포함된 비소화성 섬유화합물을 말한다. 이런 프리바이오틱스는 우리 몸의 위나 작은창자에서 분비되는 소화효소가 소화하지 못하고 남아 있다가 큰창자에 이르러서야 정상균무리인 프로바이오틱스에 의해 소화되는 것이다. 특히 프리바이오틱스는 창자 내 면역력을 안정적으로 유지시키면서 대장암과 같은 창자 질병을 예방하는데 기여한다.

 3)신바이오틱스 synbiotics

신바이오틱스란 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 혼합한 물질이다. 이것은 프로바이오틱스가 가진 가장 큰 문제점이었던 창자 안에서의 낮은 생존률을 개선하기 위해 만들어졌다. 신바이오틱스에 포함된 미생물의 창자내 생존률이 향상된 것은 물론 창자 내 정상균무리의 생장 촉진 효과도 보였다.

3. 프로바이오틱스와 건강과의 관계

최근 연구 결과 아래 그림에서 보는 바와 같이 프로바이오틱스는 매우 다양한 질병에 효과가 있는 것으로 나타나고 있다.

                               <프로바이오틱스 및 관련물질이 효과를 보이는 질병>

 1)당뇨병 치료

한 연구에 따르면 프로바이오틱스를 이용한 당뇨병 치료가 매우 효과가 큰 것으로 보고되었다. 특히 창자세포가 인슐린에 제대로 반응하지 않는 인슐린-비의존 당뇨병으로 불리는 제2형 당뇨병은 창자세균 중 그람양성균인 후벽균문 phylum Firmicutes(바실러스, 클로스트리듐 등)의 개체수가 아주 적은 것이 특징이다. 하지만 프로바이오틱스를 복용한 제2형 당뇨병 환자들은 후벽균문의 개체수가 정상으로 회복되면서 증상이 개선되는 것으로 나타났다.

 2)만성 장염 치료

대표적인 만성 장염인 궤양성 대장염과 크론병은 창자내 미생물의 불균형이 큰 영향을 주는 것으로 알려 졌다. 이런 창자내 미생물 불균형은 짧은사슬 지방산(short-chain fatty acid, SCFA)의 생성량이 줄어든 것이 주요 원인 중의 하나인데, 프로바이오틱스가 SCFA 생성량 증가 효과를 보였던 것이다.

 3)항암 효과

항암제는 항암효과와 더불어 정상세포를 파괴하거나 약화시키는 부작용을 최소화하는 것이 가장 중요하다. 프로바이오틱스는 미생물과 미생물 대사산물로 구성되는 천연물질이어서 항암제의 부작용을 해결할 수 있는 물질로 손꼽히고 있다. 시험관내 실험(in-vitro test)에서 젖산균(유산균)인 락토바실러스 퍼멘툼 Lactobacillus fementum이란 균종은 대장암 세포의 증식 억제 효과와 더불어 SCFA 생성을 통한 큰창자 상피세포의 증식 촉진 효과를 보였다.

 4)항알레르기 효과

시험관내 실험(in-vitro test)에서 젖산균(유산균)인 락토바실러스 플란타룸 Lactobacillus plantarum이란 균종은 인터루킨과 인터페론 생성과 관련된 알레르기 질병의 예방과 동시에 완화하는 효과를 나타내었다. 그리고 알레르기를 일으키는 물질인 면역글로불린 immunoglobulin E(IgE)의 양을 감소시키는 효과도 있었다.

 5)뇌와 중추신경계 발달

최근 연구에서 창자내 미생물 집단이 사람의 뇌 기능 발달에 영향을 준다고 발표했다. 즉 프로바이오틱스인 락토바실러스 브레비스 Lactobacillus brevis와 비피도박테리움 덴티움 Bifidobacterium dentium은 감마-아미노부티르산 Υ-aminobutyric acid란 신경전달물질을 많이 만들어내는 능력이 있는데, 이 물질은 사람의 분노나 우울감을 줄이는 효과가 있는 것으로 알려졌다.

위에 든 5가지의 질병 억제 및 치료 능력 외에도 프로바이오틱스는 비뇨생식기와 비만, 그리고 혈관형성 능력에서도 중요한 역할을 하는 것으로 보고되고 있다. 

※이 글의 대부분과 그림은 곽승화 지음, '프로바이오틱스와 인간의 건강'(BRIC View 2019-R23)에서 발췌한 것이다.

2019. 10. 3 새샘