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10 미생물과 건강
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승인 2007.10.08  09:38:05
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사람은 나이가 들수록 생리기능이 저하돼 유산균의 대표주자인 비피더스가 감소하고 대장균과 대표적인 장내부패균인 클로스트리디움 등이 증가한다. 아울러 증가된 장내 부패물질은 혈액 중으로 흡수돼 노화를 촉진한다. 따라서 노화를 지연시키고 건강하게 장수하기 위해서는 유익균이 많은 깨끗한 장을 유지하는 것이 중요하다.

건강을 이야기하면서 빼놓을 수 없는 것이 있다. 그것은 미생물이다. 혹자들은 미생물이라고 하면 항생제와 질병을 일으키는 미생물을 떠올릴 것이다. 그러나 더 나아가 요구르트, 김치, 술 등을 생각하는 사람도 있을 것이다.

인류는 많은 동식물과 공존한다. 서로 생태계를 유지하며 삶을 유지한다. 미생물도 마찬가지로 생태계를 구성하는 매우 중요한 요소이다. 어떤 미생물은 인간에 이익이 되고 어떤 미생물은 해롭고 어떤 미생물은 평소에는 호의적이다가 면역이 약해지면 병원성으로 변하기도 한다. 인간의 건강 측면에서 미생물이 동식물과 차이점은 무엇일까?

우리는 최적의 영양소를 섭취하기 위해 동식물을 잘 섭취하면 된다. 그러나 미생물은 우리 몸에 같이 산다는 점이다. 피부점막에, 장 속에 많은 미생물이 살고 있다. 우리와 같이 사는 이 미생물이 우리 건강에 어떠한 관련이 있는지를 이야기 해 보자.

미생물과 인류의 역사

지구 생명의 역사를 거슬러 올라가면 오늘날의 동식물 유전자의 조상도 미생물 유전자로 부터 진화해온 것이니 미생물과 우리는 좀 더 큰 생명 체계의 운행에서 같이 어울려 순행 하는 것이다. 지구상에 생명이 출현한 이래 10억년이 넘는 기간 동안 생명체는 모두 오늘날의 세균처럼 세포핵이 없는 원핵세포였다.

미국의 생물학자 린 마굴리스는 이런 세포들이 서로 공생관계를 이루면서 오늘날과 같은 진핵세포가 출현했다고 주장한다. 즉, 고온의 해저에서 유황을 산화시켜 살아가던 박테리아와 물속을 헤엄치는 박테리아가 먼저 합쳐졌다.

이들이 오늘날 원생생물의 조상이다. 그 뒤 수 억 년이 지난 어느 날 산소로 호흡하는 박테리아가 이 생물체 속으로 들어왔다. 약 20억 년 전에 일어난 이 사건으로 세포는 섭취한 영양분을 효율적으로 분해해 에너지를 얻게 됐다. 이 때 들어온 박테리아가 진핵세포의 호흡을 담당하는 세포내 소기관인 미토콘드리아다. 이렇게 새 손님을 맞은 생명체가 바로 우리들의 조상이다.

한편 이들 중 일부에게 광합성을 하는 녹색의 박테리아가 편입했다. 오늘날 엽록체라고 불리는 이 녀석들은 햇빛을 받아 양분을 만들어내 세포가 자급자족할 수 있게 했다. 식물은 이 생명체가 진화해 나타났다. 마굴리스는 인간을 비롯한 진핵세포로 이뤄진 생명체들도 결국 미생물들의 공생이 기원이라고 주장했다.

그 뒤 미토콘드리아와 엽록체가 세포핵과는 별개의 독자적인 DNA를 갖고 있으며 필요한 단백질을 스스로 만든다는 사실이 밝혀졌다. 그리고 이들 DNA의 염기서열도 박테리아와 비슷했다.

결국 인체는 20억 년 전에 입주한 박테리아의 활동 덕에 에너지를 얻어 살고 있는 셈이다. 그러나 미생물에 의해 인류는 수많은 질병에 걸려 왔고 그 질환들로부터 벗어나고자 끊임없이 노력해 왔다. 이런 노력은 의식적으로 이뤄지는 것도 있다.

하지만 우리가 의식하지 못하는 가운데 우리의 세포와 조직도 미생물의 위협에 대한 방어 시스템을 계속 개발해 왔다. 그런데 그 공격과 방어의 현상에서 절묘한 타협이 이뤄지는 듯이 보인다. 어떤 미생물은 인체의 상태를 자신이 살기 유리하게 바꾸는 것으로 추측된다.

사람과 미생물의 공생

모든 사람들의 몸 안에는 약 1kg의 미생물이 항상 같이 살고 있다. 이들은 대부분 세균(박테리아)이다. 무게 단위로 생각하면 대장에 가장 많은 세균이 살고 있고 소장은 물론 여성의 질내에도 세균들이 득실거린다. 수분을 빼면 분변의 약 절반은 세균으로 돼 있다. 이들은 우리 장 속에 있던 내용물이다.

미국 워싱턴대 생물학과 고돈 교수에 따르면 장 속에는 최소한 5백종 이상의 세균이 있고 숫자로는 1천조마리가 거주한다고 한다. 이는 한사람이 갖고 있는 세포의 숫자(약 60조개)보다 10~20배가 된다.

이 세균들은 우리 몸을 떠나면 살기 어렵다. 대부분 산소가 있으면 죽기 때문이다. 식사할 때 음식물과 함께 일부 산소가 장내로 들어오지만 소장에 사는 세균 중 일부가 산소를 소모한다. 그 결과 소장의 아래쪽부터는 산소가 없는 환경을 좋아하는 세균들이 자리잡고 있다. 살기도 힘든데 1kg이나 되는 세균들을 평생 달고 다녀야 하는 운명을 탓할 필요는 없다. 오히려 미생물이 우리를 먹여 살리기 때문이다.

사람이 음식을 섭취하면 위와 소장에서 소화 효소를 이용해 음식물을 분해한 후 당, 아미노산, 비타민, 무기질 등을 섭취한다. 이때 소화 효소에 의해 분해되지 않는 영양소와 미처 흡수되지 못한 영양소들은 소장과 대장에 존재하는 세균들이 이용한다. 세균은 이들 영양소를 섭취해 증식하고 세균이 내놓는 배설물은 다시 장 속으로 배출된다.

이때 배설물 중 많은 부분이 소장과 대장벽을 통해 흡수돼 혈액으로 들어간다. 이 중에는 초산같은 유기산, 각종 비타민, 아미노산, 암모니아, 이산화탄소, 메탄, 수소 등 여러가지 물질들이 있다. 세균 유래 유기산은 우리 몸의 여러 조직에서 에너지원으로 사용된다. 하루에 약 200~300kcal 정도는 이들로부터 생긴다. 따라서 식량이 부족할 때 우리는 장내에 서식하는 세균 덕택에 하루 에너지의 약 10%를 더 공급받아 생존에 도움을 받는다.

장내세균에 의하여 생산되는 비타민 K는 인체에서 섭취 이용된다. 무균상태에서 기른 흰쥐는 비타민 K 결핍증이 나타나고, 자기 변을 먹는 습관을 갖는 설치류에게서 배설된 변을 제거해 주면 역시 비타민 K 결핍증에 걸린다. 이외에도 비타민 B2, folic acid 등도 생산되어 숙주에게 이용된다.

미생물과 한약(천연물)

미생물은 생약의 약효나 독성발현 에도 관련이 있다. 생약의 약효 성분의 상당수는 식물체 내에서 배당체로 저장돼 있다. 배당체란 약효 성분이 물에 잘 녹는 포도당 같은 당분자와 결합된 형태로 원래 불용성인 약효 성분이 세포액에서 녹을 수 있게 돼 저장이 쉬워진다. 그런데 배당체 상태로는 복용해도 아무 효과가 없다. 배당체는 덩치가 커 세포막을 제대로 통과하기 어렵기 때문이다. 이때 등장하는 해결사가 비피더스 같은 장내 세균들이다. 이들은 약효 성분에서 당 분자를 떼어내는 효소를 갖고 있기 때문이다.

이런 장내세균총의 차이가 같은 한약을 먹어도 효과가 사람마다 다르게 나타나는 한 가지 이유가 될 수 있다. 요즘은 이것을 응용한 제품 생산되고 있다. 예를 들면 홍삼의 경우 미생물을 이용하여 배당체를 흡수 가능하게 발효해 제품화하고 있다. 또 한약 먹고 설사 잘하는 경우 유산균을 같이 투여하는 것도 한 가지 방법이 아닐까?

건강과 장내세균

요즘 식단이 바뀌면서 대장암이 급속히 증가하고 있다. 또 스트레스, 과로, 불규칙한 생활습관 등으로 인해 설사, 변비, 더부룩함, 장염 증상으로 고생하는 사람들도 늘고 있다. 신생아의 장은 태어날 때까지 무균상태로 있지만 태어나는 순간 산모의 질, 손가락, 공기 등의 접촉으로 인해 각종 미생물이 신생아의 장기에 들어가 서식을 한다.

성인의 경우에는 장내에 수백 그램에 해당하는 세균이 있으며 이들은 평생 우리와 함께 살고 있다고 한다. 장내 미생물중에는 해로운 독성물질을 생산하는 세균들도 있다. 특히 고지방, 고단백 위주의 식사를 할 경우에는 장내세균에 의해 단백질은 암모니아와 아민 등의 독성물질로 분해되며 지방 대사 과정에서 세균 중 일부가 발암물질을 만드는 등 유해물질로 전환한다. 때문에 최근 대장암이 급증하는 이유를 변화한 식생활에서 찾기도 한다.

장내에 유해균이 많다 보면 장내 염증을 일으키고 신체의 저항력을 약화시켜 만성피로나 알러지를 일으킨다. 또 단백질을 분해하고 남은 암모니아, 페놀 같은 발암성이 강한 유독가스는 혈관을 타고 온 몸을 돌며 두통이나 혈액순환 장애 등을 일으킨다. 변비가 지속되어 장안에 노폐물이 쌓이게 되면 유해독소가 발생, 대장부근에 있는 자궁이나 방광, 전립선 등을 밀어내며 골반 안의 장기를 압박해 출혈과 염증을 일으키게 된다.

그렇다면 장 건강을 위해서 어떻게 해야 할까? 방법은 간단하다. 유익균은 보강하고 유해균은 억제하는 것이 한 방법이 된다. 즉, 유익균(probiotics)을 넣어주거나 유익균이 잘사는 환경(올리고당 등의 prebiotics 투여)을 조성하는 것이다.

노벨상 수상자 메치니코프 박사는 불가리아의 장수마을 연구를 통해 요구르트가 장수 비결이라고 주장한다. 요구르트 내의 유산균들이 장내에서 부패물질을 감소시켜 준다고 주장한다. 유산균은 장내의 유해균을 제어하는 작용이 있다. 장내에 유익균이 증가하면 유해균의 활성이 억제되어 발암물질 등 부패 물질과 설사를 유발하는 세균의 생성이 감소된다.

미생물과 면역

장내에 유해균이 증가하면 장누수 증후군을 일으키고 독성물질이 흡수되어 아토피 등의 알러지 질환을 일으킬 수 있다. 최근에는 임산부가 출산 전 유산균을 복용하면 출산아의 아토피가 줄어든다는 연구 결과와 아토피 유아에게 유익균을 투여해 아토피가 호전되었다는 연구 결과들이 발표되고 있다. 추가 연구가 필요하지만 장내 세균이 없으면 장과 장 면역조직의 발달이 미약한 것으로 보아 장내 세균이 인간의 광범위한 유전자 활동에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이런 연구들에도 불구하고 아직까지 이들 미생물의 본질과 기능에 대해서는 모르는 부분이 훨씬 많다.

아직 많은 것이 밝혀져 있지 않지만 분명한 것은 우리는 미생물과 더불어 살고 있으며 좋은 이웃(유익균)과 잘 지내는 것이 중요하다는 점이다. 이를 위해 평소 적당한 섬유질을 섭취해야 하고 과다한 단백질과 지방섭취를 줄여야 한다.

그리고 여러 가지 이유(항생제의 사용과 스트레스, 허로, 영양 불균형)로 미생물 균형이 깨져 유해한 미생물이 증가할 수 있다. 미생물 균형을 잡는 것은 질병 상태를 건강하게 되돌리는데 도움이 될 수 있으며 여기에 probiotics와 prebiotics 을 사용할 수 있다.< 저작권자 © 약국신문 무단전재 및 재배포금지 >
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