장내 세균총 역할과 관련 질환 알아보기
장내 세균총은 장내 미생물을 의미 한다는 사실을 알고 있는가? 과학자들은 세균총을 박테리아, 고세균, 진핵생물과 바이러스처럼 “제한된 환경의 미생물 집합체”로 정의한다. 세균총은 주변 환경에 따라 달라지며 장내 세균총 명칭은 그 위치에 따라 바뀐다.
인체에는 유용하거나 유해한 약 100조 개의 미생물이 서식한다. 일부 학자 는 체내에 세포보다 10배 더 많은 미생물이 있다고 추정하며 최근 유전학의 발전으로 체내 미생물에 관한 다양한 사실이 밝혀졌다.
많은 국가에서 인체 생태계 내의 상호 작용과 질병과의 관련성 연구에 매진하고 있다. 세균총과 마이크로바이옴이라는 용어는 자주 혼용되는데 이번 글에서 그 차이점을 완벽하게 설명하고 현대 의학에서의 다양한 용도와 연구에 관해 이야기해보려고 한다.
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장내 세균총 관련 간략한 사실
- 박테리아, 바이러스와 곰팡이 같은 수조 개의 세포가 체내 미생물총을 구성한다.
- 체내 미생물의 가장 큰 개체군은 장에 서식하며 피부와 생식기에도 여러 미생물이 있다.
- 미생물 세포와 그 유전 정보인 마이크로바이옴은 태어날 때부터 체내에 서식하며 건강에 큰 영향을 미친다.
- 수백만 개의 장내 미생물의 바이오매스는 약 4파운드로 사람마다 미생물 조합이 다르다.
- 세균총은 영양과 면역은 물론 뇌와 행동에도 영향을 미치며 미생물의 균형을 교란하는 질병과 관련이 있다.
장내 세균총 정의
장내 세균총은 태어날 때부터 체내에 존재하며 인체 기능에 영향을 미친다. 체내 세균총에는 박테리아, 바이러스, 곰팡이와 기타 단세포 유기체와 같이 다양한 종류가 있다. 마이크로바이옴은 미생물군 유전체라고도 하며 특정 환경에 존재하고 있는 미생물들의 총체적 유전 정보를 뜻한다.
체내에는 공생 관계의 미생물 세포가 10조에서 100조 개 정도 서식한다. 건강한 상태라면 미생물과 숙주 모두에게 도움이 되는 공생 관계는 매우 다양하다. 그러나 1,000종 이상의 서로 다른 미생물이 체내 세균총을 구성할 수 있어서 인간 게놈을 해독하기 위한 연구가 꾸준히 진행 중이다.
마이크로바이옴은 유전 정보를 밝히는 데 중요한 역할을 한다. 유타 대학교 솔트레이크시티 유전학 센터에서 제작한 동영상은 체내 생태계와 세균총의 섬세한 관계를 알기 쉽게 설명한다.
다양한 종류의 체내 미생물
체내 미생물은 종류만큼 다양한 곳에 서식한다. 건조한 팔뚝은 습하고 유분이 많은 겨드랑이와 전혀 다른 환경을 제공한다. 인체의 미생물은 체세포 수를 능가하지만 체중의 2~3%밖에 안 될 만큼 미세하다.
2012년, ‘HMP Consortium’은 ‘네이처’지에 아래와 같은 중대한 사실을 발표했다.
- 입과 대변 세균총은 특히 다양하다.
- 대조적으로 질 주변 세균총은 그 구성이 매우 단순하다.
HMP Consortium은 건강한 서구인 체내의 다양한 세균총을 보여줬다. 물론 체내 세균총이 평생 어떻게 변하고 유익균과 유해균의 군집 패턴이 동일한지에 관해서는 좀 더 연구가 필요하다.
장내 세균총은 무엇일까?
수년 전 장내 세균총은 장내 세균이라고 불렀다. 1996년, 루이지애나 주립대 미생물과 면역학자인 로드니 베르그 박사는 장내 세균의 중요성을 강조한 논문을 ‘Trends in Microbiology’에 발표했다. 베르그 박사에 따르면 장내 세균총은 숙주의 해부학, 생리학과 면역학적 발달에 중대한 영향을 미친다고 한다.
또 체내 세균총은 숙주 면역 체계를 자극하여 병원체 공격에 신속하게 반응하고 박테리아 길항 작용을 통해 소화관 내 외인성 병원체 군집을 억제한다. 다행히 인체와 세균총의 공생은 대부분 유익하다. 모든 동물의 세균총은 해로운 박테리아까지 포함하고 있으며 면역 기능을 한다.
장에는 유익균 외에 위장관의 국소 감염을 유발하는 유해균도 있다. 유해균에 감염되면 설사와 구토를 유발하는 식중독과 기타 장관 질환이 발생한다.
강력한 장내 세균총은 300만 개 이상의 유전자를 포함하며 인체보다 유전적으로 150배 더 다양하다. 개인마다 장내 세균총 구성에 차이가 있으며 면역과 소화 외에 기분 같은 심리에도 작용한다.
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장내 세균총 중요성
장내 세균총과 심장병의 다양한 연관성이 발견됐다. 인간과 함께 진화한 미생물은 체내에서 다양한 필수 건강 기능을 수행한다. 최근 연구에 따르면 세균총은 다음 질병과 연관이 있다.
세균총이 영향을 미치는 핵심 건강 영역은 아래와 같다.
- 영양분 섭취
- 면역
- 행동
- 질병
영양분 섭취
장내 세균총은 음식에서 효율적으로 에너지를 흡수하게 돕는다. 육류와 채소 같은 복잡한 분자를 완벽하게 분해하는 장내 세균이 없으면 식물 셀룰로스 소화가 어렵고 식욕 조절에도 영향을 미친다.
포만감과도 관련 깊은 장내 세균총 종류는 전적으로 식단에 좌우된다. 균형 잡힌 식단을 지키는 젊은 성인은 장내 세균총 구성이 다양하지만 편식하는 성인은 세균총 구성이 단순하다.
면역
동물은 태어나는 순간부터 마이크로바이옴을 구축하지만 인간은 출산하는 엄마의 자궁경부에서 첫 미생물을 얻는다. 엄마의 세균총을 얻지 못하면 외부 세균에 효율적으로 반응하는 면역 체계가 발달하지 못한다.
면역은 질병을 유발하는 유기체에 빠르고 효과적으로 대응하게 하는데 설치류는 몸에 세균총이 없어서 면역 체계가 발달하지 않는다. 세균총은 자가면역 및 알레르기와도 연관이 있는데 다른 후천적 요인이 있을 수도 있다.
질병
장내 세균총은 염증성 장 질환, 크론병과 궤양성 대장염 등의 장 상태를 이해하는 데 도움이 된다. 장내 세균 종류가 다양하지 못하면 IBD는 물론 비만과 제2형 당뇨까지 유발할 수 있다. 대사 증후군과도 관련이 있지만 적절한 식단 관리로 상태가 호전될 수 있다.
프리바이오틱스, 프로바이오틱스 및 기타 보충제가 식단에 포함되어 있는지 확인하자. 장내 세균은 에너지 균형, 뇌 발달, 인지 기능 등에 크게 작용하기 때문에 장내 세균 발생과 효과를 지속적으로 연구 중이다. 이러한 연구는 항생제로 교란된 세균총 때문에 생기는 내성을 예방할 수도 있 다.
세균총은 질병을 유발할 수 있는 외부 유입균의 장내 과증식을 막는다. ‘유익균’은 ‘유해균’과 경쟁하며 일부는 항염증 화합물을 방출하기도 한다.
장내 세균총 관련 중대한 발견
장내 세균과 전반적인 건강의 관계에 관한 연구가 진행 중이다. 체내 세균 개체 수와 유전학 연구는 건강 및 질병과의 연관성을 탐구한다. 2007년부터 미국 국립 보건원(NIH)에서 진행 중인 체내 세균총 연구의 목적은 인간에게 영향을 미치는 세균 종류의 정의다.
이 연구는 또한 대규모의 공개 데이터를 생성하여 건강과의 관계를 발견하려고 한다. 체내 세균총은 대부분 장내 서식하며 아직 발견되지 않은 세균 종류도 많다. 최근에는 기존 세균총에 새 균주를 삽입한 사례도 있다.
쥐의 장내 세균총을 조절하기 위해 해초를 사용했다. 잠재적인 병원체에 관한 연구는 병원체의 침투 방식과 장내 세균총의 관련성을 조사했다. 잠재적 유해균의 침입과 질병을 일으키는 영향을 제한하는 방법을 알려주는 장내 세균총은 예방의학의 초석이다.
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