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Microorganism 장내 세균의 역할 장내 미생물의 역할 이엠생명과학연구원 서범구
2013-09-30 11:29:53

장내 미생물의 역할

 

인간을 숙주로하여 언제나 인체와 함께 존재하면서 소장에서 분해되지 않고 대장으로 들어오는 음식물과 장간 순환 물질을 대사하여 대사 산물을 공급하면, 이들 중 상당 부분은 혈액으로 흡수되기 때문에 장내 미생물과 건강에 대한 영향력은 지대하다.

 

인체와 균총은 인간과 서로 공생 관계에 있는 도움을 주고 받는 균도 있으나 인간에게 해로운 작용을 하는 균총도 많다.

 

때에 따라서는 한 종류의 균주가 이롭게 작용할 수 도 있고, 해롭게 작용할 수 도 있는데 이것은 장내 세균총 비율이 어떻게 변하느냐에 따라서 달라진다.

 

장속에서는 유용한균과 유해균들이 존재하며 유용한균들의 유용한효소는 유해균들을 죽이고 유해균들의 유해인자는 유용한균들을 죽인다.

 

또한 중간자적인 중간균들도 존재하는데 유용한균과 유해균중 비중이 높거나 활성도가 높은 균 군에 합류하게된다.

 

유해균이 많으면 장내 대다수의 중간균 군들이 유해균에 합류하여 인체에 나쁜 영향을 미치게 된다.

 

반대로 유용한균이 많으면 장내 대다수의 중간균 군들이 유용한균에 합류하여 인체에 좋은 영향을 미치게 된다. 

 

장내 세균의 많은 종류의 균주들 중에 Bacteroides, Bifidobacterium 균주들이 왜 인체의 장내에서 최우세 균주들이 자리잡고 있다.

 

Bifidobacterium과 Lactobacillus 등은 젖산과 초산 등의 유기산을 생성하고 유해한 물질의 생산이 거의 없기 때문에 인체에 유익한 균주로 여겨지고 있다.

 

반면에 Bacteroides는 암모니아, 아민, 인돌 등을 생산하고 Eubacterium은 2차 담즙산 등의 해로운 물 질을 생산하는 것들이 보고되어 유해균주로 취급되곤 한다.

 

그러나 아직 Bacteroides와 Eubacterium등이 진정 으로 해로운 균이라고 결론을 내리는 것은 무리이다.

 

아직은 인체 정장 균총의 Bacteroides, Eubacterium등에 대하여 조사가 이루어진 것이 많지 않은 실정이다.

 

물론 Bacteroides는 장외 혐기성 감염 중 가장 중요한 균이다. 이러한 이유로 장외 혐기성 감염균으로서의 Bacteroides에 대한 연구는 많이 이루어져 왔다. 인체에서 가장 많은 수로 존재하는 Bacteroides를 제거하였을 때 어떤 일이 일어날 지는 아직 미지수이다. 인체 대장 상피세포의 주된 에너지 원은 butyric acid이 며 butyric acid는 종양 세포의 증식을 억제하는데 Eubacterium과 Fusobacterium의 주요 발효 산물은 butyric acid 이다.

 

일반적으로 장에 도달한 올리고당, 전분의 일부, 식이섬유소, 인체의 점막세포에서 분비되는 탄수화물들은 장내 균총에 의하여 대사를 받아 acetic acid, lactic acid, propionic acid, butyric acid 등의 유기산과 CO2, CH4, H2 등의 가스로 전환된다.

 

이들 중 산은 대장상피세포의 에너지원 산에 약한 미생물의 증식 억제 대장운동의 촉진 등과 관련이 있다고 보고되어 있다.

 

가스의 과잉 생산은 복부팽만감을 야기시키는 것으로 알려져 있다.

 

Lactobacillus와 Bifidobacterium은 가스를 생산하지 않으나 Clostridium 종류들은 다량의 가스를 생산하는 것으로 알려져 있다.

 

콩중에 많이 함유되어 있는 raffinose와 stachyose당 등은 복부 팽만 유발 물질이라고 보고되어 식품가공중 제거하려는 시도가 있는가 하면 비피더스 촉진 물질로서 권장되기도 한다.

이들 당은 주로 α-galactosidase에 의하여 분해되어 이용 되는데 에너지원이 충분하지 않은 상태에서는 Bifidobacterium에 의하여 선택적으로 이용되어 비피더스 인자로 작용하나 에너지원이 과잉된 상태에서는 가스발생균에 의해서도 이용되어 가스 생성을 일으키는 것이 아닌가 생각된다.

또 다른 예로서 fructo-oligo당도 과잉 상태에서는 다량의 가스를 생산할 수 있다고 보고된 바 있다. 장내 미생물에 의한 식이섬유의 종류에 따른 분해 패턴과 식이 섬유의 인체에 대한 기능성과의 관련성에 대한 연구도 흥미있을 것이다. 대장에서 단백질과 그의 분해 물인 펩타이드, 아미노산 등은 장내 세균의 endopeptidase, exopeptidase, deaminase, urease, tryptophanase, tyrosinase 등에 의하여 대사된다.

 

대사의 결과 암모니아, 황화수소, 아민, 인돌, 니트로소 아민, 페놀성 화합물 등의 유해물질을 생성하게 된다. 이들은 Bacteroides, Clostridium, 대장균, 포도상 구균, Proteus, Streptococcus 등에 의하여 활발하게 생산 되는데 유익균의 대표적인 Bifidobacterium과 일부 Lactobacillus에도 암모니아나 아민의 생산력을 보유한 균주가 있는 것으로 보고되어 있어 산업용 유산균의 선발시 이들 효소에 대하여도 검토할 필요성이 있는 것으로 생각된다.

 

대장의 생리적 측면에서 어느 정도의 질소 화합물 수준이 바람직할지에 대한 연구는 아직 되어 있지 않으나 과잉이 공급되었을 때 위에 언급된 다양한 물질의 유해물질이 생산되어 암의 유발, 노화, 혈액중의 독소의 증가, 알러지와 염증의 원인 물질로 작용 하리라고 생각되고 있다. 지방의 섭취가 많은 서구식을 섭취하였을 경우 담즙산의 분비가 많아지고 담즙산은 장내 미생물 작용으로 1차 담즙산과 2차 담즙산으로 변한다.

현재로서는 2차 담즙산의 증가가 대장암의 중요한 원인이라는 가설이 높은 지지를 얻고 있다. 담즙산의 대사를 일으키는 여러 효소중 2차 담즙삽(cholic acid, lithocholic acid)을 생성하는 효소는 7-α-dehydoxylase이다.

이 효소는 Clostridium과 Eubacterium에서 높은 수준으로 존재하는 효소로 보고되었다. Lactobacillus와 Bifidobacterium에도 이 효소가 존재한다고 제안되었으나 최근에 Takahashi 등은 조사된 다양한 균들에서 이 효소의 활성이 나타나지 않았다고 보고하였다.

 

한편 지방식의 섭취와 유방암의 상관 관계가 높다고 알려져 있으며 이를 설명하는 하나의 가설은 콜레스테롤이 에스트로겐 물질로 전환이 되어 이 에스트로겐의 증가가 유방암을 일으킨다는 가설이 제기된 바 있다.

 

다른 한편으로는 에스트로겐의 증가는 폐경기 여성의 골다공증과 폐경기 증후를 개선하는 효과가 있어 현재 폐경기 여성에게 권장되는 면도 있어 장내에서 생산되는 에스트로겐의 수준 및 에스트로겐의 득실에 대한 보다 정확한 검토가 요구된다고 할 것이다.

 

식이 중의 콜레스테롤은 장내 미생물의 cholesterol reductase에 의하여 약 50%는 coprostanol으로 전환되어 배설된다. Coprostanol은 체내에서 소화 흡수력이 약하며 이에 근거하여 육류 등의 cholesterol을 cholesterol reductase로 처리하여 coprostanol으로 전환시켜 섭취하자는 의견이 제기되고 있으나 처리의 현실성, coprostanol의 독성 여부 등을 신중히 검토하는 것이 필요하다.




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