오늘은 장 건강에 빠질 수 없는 장내 미생물들의 생태계를 알아보겠습니다.
우리 몸의 위장관 속에는 수많은 미생물들이 독자적인 생태계를 구성하여 숙주와 공생하며 살고 있습니다.
그러므로 우리는 이들 장내 미생물들이 건강한 생태 환경을 조성할 수 있도록 도움으로써 우리 자신에게도 건강에 큰 도움을 얻을 수 있습니다.
장내 미생물 생태계는 크게 프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스 세 부분으로 구성됩니다.
프리바이오틱스란 무엇인가?
프리바이오틱스는 장 속 유익균의 성장과 활동을 촉진하는 소화되지 않는 음식 성분을 말합니다.
일반적으로 식물성 식품에 풍부한 고섬유질 성분이며, 장내 유익균과 프로바이오틱스의 먹이가 됩니다.
국제 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스 과학협회(ISAPP)는 프리바이오틱스를 다음과 같이 정의하고 있습니다.
“숙주에게 건강상의 이점을 제공하도록 숙주 미생물에 의해 선택적으로 이용되는 기질”
프리바이오틱스는 비피도박테리아(Bifidobacteria)와 락토바실러스(Lactobacilli) 같은 유익균의 성장을 촉진하고, 해로운 균의 증식을 억제해 장내 미생물 균형을 유지하도록 돕습니다.
또한 프리바이오틱스는 부티르산(butyrate), 프로피온산(propionate) 같은 단쇄지방산(SCFAs)의 생성을 증가시키는데, 이 물질들은 장벽을 강화해 병원성 미생물이 침투하기 어렵게 만드는 작용을 합니다.
특히 부티르산은 대장암 세포의 프로그램화된 세포사멸(apoptosis)을 유도하는 것으로 알려져 있습니다.
프리바이오틱스는 면역 반응 조절, 세균 유전자 발현 조절, 미량영양소 흡수 향상에도 관여합니다.
연구에 따르면 다음과 같은 질환에도 도움이 될 가능성이 있습니다.
- 비만
- 만성 장염
- 피부 질환
- 자폐 스펙트럼
- 궤양성 대장염
동물 연구에서는 프리바이오틱스가 REM 수면과 비REM 수면 주기에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 결과도 나와 있습니다.
연구진은 다음과 같이 설명했습니다.
“충분한 비REM 수면과 적절한 영양은 뇌 발달과 기능에 영향을 줄 수 있으며, 어린 시절의 수면 문제는 흔하다. 따라서 어린 시절부터 프리바이오틱스가 풍부한 식단을 유지하면 수면 개선, 장내 미생물 지원, 최적의 뇌·심리 건강 증진에 도움이 될 수 있다.”
대표적인 프리바이오틱스에는 이눌린(inulin), 프락토올리고당(FOS), 갈락토올리고당(GOS)이 있습니다.
아스파라거스, 마늘, 양파, 대파, 꿀, 자두, 예루살렘 아티초크 등에 풍부합니다.
프로바이오틱스란 무엇인가?
많은 사람들이 프로바이오틱스를 “좋은 균” 정도로 알고 있습니다. 프로바이오틱스는 살아있는 유익균 자체를 의미하며 항생제 사용, 스트레스, 나쁜 식습관 등으로 사멸할 수 있습니다. 그러므로 프로바이오틱스의 공급은 무너진 장내 균형을 회복하는 데 도움을 줍니다.
프리바이오틱스는 프로바이오틱스, 그러니까 장내 유익균의 먹이라는 점이 가장 큰 차이입니다.
프로바이오틱스는 장 속에 직접 유익균을 공급해 미생물 균형을 회복하고 유지합니다. 반면 프리바이오틱스는 기존 유익균이 더 잘 자라도록 영양을 공급하는 작용을 합니다.
요거트, 케피어, 사우어크라우트, 김치, 된장·미소 같은 전통 발효식품은 천연 프로바이오틱스 공급원입니다.
면역 시스템의 최대 80%가 장에 존재하기 때문에 프로바이오틱스는 면역 기능에도 매우 중요합니다. 건강한 장은 질병을 막는 첫 번째 방어선입니다.
학술지 Cells 에 발표된 리뷰 논문에서는 다음과 같이 설명합니다.
“프로바이오틱스는 장 면역세포와 정상 미생물군과 상호작용하며 특정 면역 기능과 면역 항상성을 조절할 수 있다. 점점 더 많은 증거는 프로바이오틱스가 건강 증진 및 면역 조절 특성을 가지고 있음을 보여준다.”
또한 연구는 프로바이오틱스가 과민성 대장증후군, 궤양성 대장염뿐 아니라 정신 건강에도 도움을 줄 수 있다고 보고하고 있습니다.
런던 King's College 연구진은 프로바이오틱스 보충이 위약군 대비 우울 증상과 불안 증상을 크게 개선시켰다고 발표한 적도 있습니다.
포스트바이오틱스란 무엇인가?
포스트바이오틱스는 프리바이오틱스와 프로바이오틱스를 몸이 소화하는 과정에서 생성되는 생리활성 물질입니다. 발효 과정에서도 생성됩니다.
즉, 발효식품과 프리·프로바이오틱스 식품을 많이 먹을수록 장 속 포스트바이오틱스 수준도 높아질 가능성이 있습니다.
대표적인 포스트바이오틱스에는 다음이 포함됩니다.
- 단쇄지방산(SCFAs): 부티르산
- 기능성 단백질
- 대사산물
- 세포외 다당류
마이크로바이옴 과학자인 Colleen Cutcliffe 박사는 이렇게 설명했습니다.
“몸 안에 적절한 미생물이 있다면, 음식을 먹었을 때 장내 미생물이 그 음식을 대사하며 부티르산 같은 포스트바이오틱스를 생성한다.”
포스트바이오틱스는 살아있는 균이 아니라 미생물의 부산물 또는 대사산물입니다. 하지만 여전히 강력한 건강 효과를 제공합니다.
이들은 다음과 같은 역할을 합니다.
- 병원균 성장 억제
- 항염 효과
- 점액 생성 촉진
- 장벽 강화
- 유해 물질 침투 방지
또한 포스트바이오틱스는 항암 잠재력도 보여주고 있습니다. 연구진은 다음과 같이 밝혔습니다.
“포스트바이오틱스는 면역 조절 효과와 기존 치료 부작용 감소 가능성 때문에 유방암 치료의 유망한 보조 수단으로 떠오르고 있다.”
비만 예방에도 도움을 줄 수 있습니다. 연구에 따르면 포스트바이오틱스는 간 인슐린 저항성을 낮추고 포도당 불내성과 지방 조직 염증을 조절하는 전사 인자를 활성화합니다.
대표적인 포스트바이오틱스는 다음과 같습니다.
- 부티르산
- 프로피온산
- GLP-1 유사 펩타이드
특히 면역이 약한 사람처럼 살아있는 균을 잘 견디지 못하는 경우에도 포스트바이오틱스는 유용할 수 있습니다.
아커만시아(Akkermansia)는 무엇인가?
Akkermansia muciniphila 는 프리바이오틱스도 아니고 일반적인 프로바이오틱스도 아닙니다. 인간 장 속에 존재하는 핵심 유익균(keystone species)입니다.
건강한 사람이라면 장내 미생물의 최대 약 5%를 차지하는 것이 이상적이라고 알려져 있습니다. 하지만 DNA 분석에 따르면 현대 도시인들의 약 3분의 1에서 이 균이 거의 없거나 전혀 없는 상태라고 합니다.
아커만시아는 다음과 연관되어 있습니다.
- 장벽 기능 강화
- 염증 감소
- 대사 건강 개선
또한 아커만시아 수치가 높을수록 체중이 낮은 경향이 있으며, 낮을수록 비만과 관련됩니다.
흥미롭게도 Ozempic 같은 약물은 GLP-1 경로에서 아커만시아의 효과를 일부 모방한다고 설명합니다.
연구자들은 아커만시아가 장 세포에 신호를 보내 GLP-1 생성을 촉진한다고 설명합니다. 이는 혈당 조절, 인슐린 분비, 포만감 신호와 연결된다고 합니다.
다행인 점은 우리가 식이 개입을 통해 아커만시아의 수를 늘릴 수 있다는 점입니다.
도움이 되는 균주와 성분은 다음과 같습니다.
- Lactobacillus rhamnosus
- Bifidobacterium animalis
- Lactococcus lactis
- 프락토올리고당(FOS)
장 건강의 핵심은 “함께 작동하는 시스템”
프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스는 각각 따로 존재하는 것이 아니라 서로 연결된 하나의 생태계처럼 작동합니다. 그러므로 우리는 이 3총사를 잘 활용해서 장내 환경을 최적의 상태로 만들어야 합니다.
다시 말해, 장 건강을 위해서는:
- 마늘, 양파, 키위, 자두 같은 고섬유질 식품 섭취
- 요거트, 케피어, 김치 같은 발효식품 섭취
- 다양한 식물성 섬유 섭취
등이 중요하다고 설명합니다.
이러한 식단은 장내 미생물 균형을 유지하고, 면역 시스템을 강화하며, 소화 건강과 전반적인 건강 증진에 도움을 줄 수 있습니다.
핵심 요약
프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스는 서로 공생 관계(symbiotic relationship)를 이루며 장 건강을 유지하고 최적화하는 데 함께 작용합니다.
- 프리바이오틱스(prebiotics) 는 장내 유익균의 성장과 활동을 촉진하는 소화되지 않는 음식 성분입니다.
- 프로바이오틱스(probiotics) 는 장내 미생물 균형을 유지하는 데 직접 기여하는 살아있는 유익균입니다.
- 포스트바이오틱스(postbiotics) 는 프리바이오틱스와 프로바이오틱스가 소화·발효되는 과정에서 생성되는 생리활성 물질입니다.
프리바이오틱스는 프로바이오틱스의 먹이가 되고, 프로바이오틱스는 포스트바이오틱스를 생성하며, 포스트바이오틱스는 추가적인 건강 효과를 제공합니다.
프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스는 각각은 서로 다른 기능을 가지면서도 긴밀하게 연결되어 균형 잡힌 건강한 소화 시스템을 유지하는 데 기여합니다
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