[연윤열의 치유보감] 장내 미생물이 중요한 이유
우리 눈으로 식별 할 수 있는 사물의 크기는 어느 정도일까? 흔히, 아주 가는 것을 표현할 때 머리카락보다 가늘다고 말하는데 사람 머리카락의 굵기가 보통 0.07~0.08㎜라고 하니 사람이 육안으로 확인할 수 있는 크기의 한계는 약 0.1㎜정도라고 할 수 있다. 미생물은 크기가 너무 작아서 아무리 시력이 좋은 사람이라 할지라도 육안으로 관찰이 거의 불가능한 미세한 크기의 생물을 말한다. 따라서 현미경으로 관찰하는데 대부분 마이크로미터(1000분의 1㎜) 또는 나노미터(100만분의 1㎜) 단위의 극히 작은 생물이다. 이러한 미생물은 일반적으로 진균(Fungi), 세균(Bacteria), 바이러스(Virus), 원생동물(Protozoa), 조류(Algae) 등을 포함한 20만 여종이 존재하며, 팬데믹 현상까지 몰고온 금세기 최악의 코로나바이러스 감염증(COVID-19)을 비롯하여 우리가 인지하지 못하는 약 1000만여종의 미생물이 존재하는 것으로 추정된다. 주요 미생물은 균류, 세균, 바이러스, 바이로이드로 구분할 수 있으며. 균류는 진균계(곰팡이), 원생동물계(Protozoa), 크로미스타계(Chromista), 단세포-다세포 등 다양한 형태의 9만여종이 존재하며 세균은 단세포, 구형-막대형 등 단순한 구조된 1만여종이 존재한다. 바이러스는 핵산(DNA, RNA)과 외피단백질(Coat Protein)의 5000여종이 존재하며, 현재까지 알려진 병원성 물질 중 가장 작은 크기를 가진 바이로이드(Viroid)는 200~400개의 염기로 구성되어 있다. 자연분만으로 출생한 아이와 제왕절개 등을 통해 출생한 신생아의 장내 미생물총을 비교한 연구결과, 분만과정에 의한 산도와 모유 수유과정에 의해 엄마와 접촉하면서 신생아의 대장에 최초의 미생물 군집이 이루어지는 것으로 밝혀졌다. 즉, 제왕절개술로 태어난 아이와 모유가 아닌 분유로 수유된 아이의 경우는 장내 미생물의 구성이 달라질 수 있다는 말이다. 자연분만의 경우 산도를 통해 출산하는 과정에서 자연스럽게 질내 미생물인 유산균이 정착하지만 제왕절개로 출산하는 경우에는 염증을 유발하는 장내 세균인 프로테오박테리아(Proteobacteria)가 정착하게 된다. 출생 이후에는 가족과 공동생활을 하며 다양한 미생물 군집에 노출되어 인체에 정착한다. 세 살 무렵에는 어른의 장내 미생물과 비슷한 분포를 이루는 것으로 알려져 있다. 신생아 시기에 다양한 미생물 군집과 접촉하고 정착되면서 면역 방어 시스템도 성숙된다. 장내 미생물은 출생과 동시에 형성되며 이유기에 성인과 유사한 패턴을 나타낸다. 출생 초기에 장내 미생물은 장관의 면역력은 물론 유아의 뇌 발달에도 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 생체 마이크로바이옴(Human Microbioms)은 인간이 섭취한 음식물중에서 효소가 분해하지 못하는 고분자 물질을 인체가 이용 가능한 형태로 분해하고 인체 내에서 합성이 불가능한 비타민과 아미노산 등을 생합성하여 안정적인 대사시스템을 유지한다. 미생물은 인간이 섭취한 음식물과 인체에서 유래한 대사산물을 이용하는 과정에서 미생물에서 유래하는 대사물질을 생산하고 이러한 대사물질은 미생물끼리 서로 상호작용을 조절하고 신호물질로써 인간의 생리학적 활동에도 관여한다. 한편, 병원균의 침입을 막고 면역세포의 분화 및 면역학습 등을 통해 외부로부터 위험요소를 보호하는 역할을 하며 혈관의 생성, 신경계 및 골밀도 조절을 통해서 생체의 항상성(homeostasis)을 유지시킨다. 일단 개인에게 정착되어 종속적인 삶을 살아가게 되는 장내 마이크로바이옴은 개인의 식습관, 약물복용, 각종 질병으로부터의 감염 등 여러 요인에 의해서 약간의 변화를 나타내기도 하지만 한평생 거의 변화되지 않는 것으로 보고되고 있다. 장내 마이크로바이옴이 일정한 범위 이상으로 변화를 나타내는 상태를 군집붕괴(Dysbiosis)라고 하며 이는 염증성 질환(IBD), 과민성 장 증후군(IBS), 셀리악질환(Coeliac Disease)등 장관질환은 물론 알러지, 천식, 대사질환, 심혈관 질환, 비만, 뇌질환과도 연관이 있는 것으로 보고되고 있다. 인체 마이크로바이옴의 구성은 출생부터 사망에 이르기까지 생애 전 주기동안 개인의 건강을 좌우하는 주요인자로서 개인의 식습관은 물론 운동, 질환 등 각종 내,외부 환경에 따라 달라질 수 있다. 전세계 마이크로바이옴 시장은 약 100억 달러로 추정되며 마이크로바이옴을 기반으로 한 '의료용 식품'은 '질병이나 임상적 상태로 인해 일반인과 생리적으로 특별히 다른 영양요구량을 가진 사람이 의료 감독하에 경구 또는 경관으로 섭취하는 식품' 으로 정의하고 있으며 '전문 의료용 식품'은 '의료용 식품 중 의사 처방전을 필요로 하는 의료용 식품'으로 식약처에서 정의하고 있다. 지난 2014년 FAO와 WHO전문가 그룹에서 건강에 이로운 미생물(Biotherapeutics)을 그 내용에 따라 분류하였는데 식품이나 보조식품(supplement)에 포함되는 미생물은 식품으로 분류하고 약물로 개발된 미생물은 프로바이오틱스(probiotics)라는 의약품으로 분류한 바 있다. '의료용 식품'과 '전문 의료용 식품'까지 식품의 범위가 확장 변화하는 추세로 볼 때 머지 않아 마이크로바이옴을 기반으로 하는 질환 맞춤형 식품 즉 메디푸드(Medifood)개념으로서 식품과 약품의 경계마저 모호해 질 가능성이 짙어질 것으로 예측된다. /연윤열 전남바이오산업진흥원 식품산업연구센터장
