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미생물이야기 우리 몸은 박테리아+인간세포 공생체
2013-07-31 16:46:28
이엠생명과학연구원

(1) 우리 몸은 박테리아+인간세포 공생체

 

우리는 스스로를 `인간'이라고 생각하고 있지만 알고보면 우리 몸은 인간세포와 박테리아가 생명에 필수적인 기능을 상호 의지하는 공생체라는 연구가 사이언스지 최신호에 발표됐다.

미국 메릴랜드 소재 게놈연구소(TIGR) 연구진은 소화와 면역체계 같은 주요 기능에서 박테리아의 역할이 너무도 중요하기 때문에 인체는 진정한 의미에서 공생하는 유기물 집합체라고 주장했다. 이런 연구는 우리 몸에 원래부터 들어있는 박테리아를 연구함으로써 질병과 영양, 비만, 약물 작용의 개인차 등에 관해 중요한 단서를 끌어낼 수 있음을 시사하는것이다. 연구를 주도한 스티븐 길 박사는 "어떻게 보면 우리 몸은 박테리아와 인간 세포가 뒤섞여 있는 혼합물이다. 인체 세포의 90%가 사실상 박테리아라는 연구도 나와있다"고 말했다. 그는 "우리는 몸의 건강을 이 미생물 집단에 전적으로 의지하고 있다. 이 집단안에서 변화가 일어나 이로운 미생물이 없어지거나 생기게 되면 대사결함이나 염증성 장질환 같은 질병을 일으킬 수 있다"고 말했다. 학자들은 사람의 대변 가운데 최소한 50%, 때로는 그보다 많은 비율이 장내 박테리아로 구성된다는 사실을 이미 알고 있다. 박테리아는 인간의 출생 직후부터 창자와 결장에 살기 시작하며 성인의 경우 1천 종 이상의 박테리아를 100조마리까지 뱃속에 키우고 있는 셈이다. 그러나 이들 박테리아는 거저 기생하는 것이 아니라 일부 비타민과 당분, 섬유질을 비롯, 사람이 먹는 것을 소화시키게 도와주고 사람이 만들지 못하는 비타민을 합성해 내기도 한다. 길 박사는 "인간은 수백만년 동안 이들 박테리아와 함께 진화해 왔다. 이들은필수적인 기능을 제공하는 존재"라고 말했다. 연구진은 지난 1년간 항생제를 복용한 일이 없는 건강한 성인 3명이 제공한 대변으로부터 DNA를 채취, 염기서열을 조사한 결과 놀랍도록 많은 부분이 박테리아로부터 나왔다는 사실을 발견했다. 이들은 이 유전자 서열을 알려진 박테리아 및 인간 게놈 서열과 비교한 결과 이른바 `결장 마이크로바이옴'으로 불리는 결장내 미생물의 유전물질 전체에 6만개 이상의 유전자가 들어있다는 사실을 발견했다. 이는 인간 게놈보다 2배가 많은 숫자이다. 길 박사는 "결장 마이크로바이옴의 모든 DNA 염기서열 가운데 박테리아가 아닌것은 1~5%에 불과했다"고 밝혔다. 연구진은 이밖에 박테리아와는 유전적으로 구별되지만 심해 열수구 같은 극한환경에서 발견되는 단세포 유기물인 원시세균이 놀라울만큼 많이 들어있다는 사실도 발견했다. 이들은 다음 연구 과제가 최소한 800종에 달하는 구강내 박테리아가 될 것이며 장차 인종적 배경과 섭식, 음주, 흡연 여부 등이 각각 다른 20~30명을 대상으로 장내 박테리아를 비교할 계획이라고 밝혔다. 사람들이 복용하는 약물을 분해하는 박테리아의 작용을 연구함으로써 미생물이 각각 다른 개체군에 어떻게 작용하는 지를 밝혀내면 인종에 따라 다양한 약물치료를 제공하는 길이 열릴 수도 있기 때문이다.  

 

(2)우리 몸속의 세균은 1㎏ , 세균을 제3의 장기라고 하는 까닭

 

세균의 입장에서 보면 사람은 매우 아늑한 집이다. 음식이 저절로 굴러 들어오고, 입에서 항문으로 이어지는 길이 10m의 소화관 융모 조직은 표면적이 테니스 코트만큼이나 넓어 호화판 호텔과도 같다. 소화관에 사는 장내 세균은 무려 100조 개. 인체 내 세포의 개수와 맞먹을 정도로 많다. 세균을 다 합쳐 놓으면 무게가 1㎏이나 된다. 사람의 대변에서 수분을 빼면 무려 40%가 세균이다. 인체 내에 사는 장내 세균은 500종이나 된다. 사람의 배설물에 대해 유전체를 분석한 결과 인간의 내장에는 1천200종의 바이러스가 살고 있으며 그 중 절반은 우리가 아직 모르는 것이다. 이들 바이러스는 박테리아를 감염시키거나 잡아먹어 대장 내의 세균 생태계를 조절한다. 장내 세균 가운데는 병원균도 있지만, 유산균이나 젖산균 등 유익한 세균이 훨씬 많다. 장내 세균의 역할에 대해서는 과학자들이 그다지 많은 연구를 하지 않았다. 그저 소화를 돕는 정도의 역할만 하는 것으로 생각했던 것이다. 하지만 최근 연구가 활발해지면서 장내의 유익한 세균(Probiotics)이 병원균을 물리치고, 혈중 콜레스테롤을 줄이고, 독성물질과 발암물질을 분해하거나 생성을 억제하고, 소화관의 벽을 두껍게 해 면역 기능까지 높여 준다는 사실이 밝혀지고 있다. 그래서 유익한 세균은 ‘제3의 장기’로까지 불리기도 한다. 세균은 수백만 년 동안 사람과 공생 관계를 이루며 진화해 마치 장기처럼 필수적인 존재가 되었다. 사람의 몸속에 사는 세균은 500종이나 된다. 어떻게 해서 유산균이 암을 억제할까? 서울대 미생물학자인 지근억 교수는 쥐에게 대장암을 일으키는 발암물질과 함께 비피더스균을 먹이는 실험을 했다. 그 결과 유익한 세균인 비피더스를 대장암 유발물질과 함께 먹인 쥐는 대장암 발생률이 현저히 줄었다. 또한 비피더스를 먹은 쥐는 장관 벽이 두꺼워지면서 면역세포가 활성화됐다. 만일 우리 몸속에 세균이 없다면 어떻게 될까? 사람을 대상으로 실험을 할 수는 없으나 동물을 보면 쉽게 어떻게 될지 알 수 있다. 세균이 전혀 없는 인공 환경에서 사육한 무균동물은 몸이 허약해 항상 비실거린다. 무균동물은 장의 융모가 거의 발달하지 않고, 맹장은 기형적으로 크다. 스웨덴 카롤린스카 연구소가 이처럼 ‘약골’인 무균 쥐에게 유산균인 락토바실러스를 먹인 결과 소장의 융모세포가 빠르게 늘면서 창자벽이 두꺼워져 소화관 형태가 정상적으로 바뀌었다. 무균동물의 똥은 냄새가 나지 않는다. 똥에서 냄새가 나고 방귀에서 냄새가 나는 이유도 모두 장에 세균이 살고 있기 때문이다. 똥 냄새는 장내 세균이 음식을 소화한 뒤 내놓는 분비물이 주원인이다. 사람도 냄새가 나지 않는 똥을 쌀 때가 있다. 태어나서 가장 처음 누는 똥이다. 태아의 장은 무균 상태여서 세균이 없다. 그러나 아기가 음식을 먹기 시작하면서 음식을 통해 대장균, 유산균 등 수많은 세균이 장에 침입한다. 그래서 태어난 지 며칠만 지나도 아기의 똥에서 냄새가 나기 시작한다. 장내 세균들은 다른 생태계에서와 마찬가지로 영양분과 에너지 그리고 서식처를 놓고 경쟁하면서 서로 견제하고 침입자와 맞선다. 요즘에는 이를 이용해 유익한 세균을 인체에 투입해 병원균을 죽이거나, 병원균이 침입하지 못하게 하는 ‘박테리오 테라피’까지 등장하고 있다. 미국국립보건원 항생제연구소 펜티 후오비넨 박사는 항생제의 내성이 증가해 기존의 항생제로는 더 이상 치료를 할 수 없게 되자 병원균과 싸우는 새 방법을 열심히 찾고 있다. 그는 유익한 세균으로 병원체를 몰아내는 ‘박테리오 테라피’를 유력한 대안으로 보고 있다. 박테리오 테라피로 병을 고친 사례는 많다. 뉴욕 몬테피오레 병원은 장염 환자의 항문에 남편의 똥을 밀어 넣어 치료하는 데 성공했다. 항생제 남용으로 장내 세균 집단의 생태계 균형이 무너져 장염에 걸린 환자의 대장 생태계를 남편의 똥 속에 있는 장내 세균으로 복원한 것이다. 스웨덴 룬드비 병원 연구팀은 지난해 유산균인 스트렙토코커스를 어린이의 코에 스프레이처럼 뿌려 중이염 치료에 큰 효과를 거두었다. 지금까지 의사들은 중이염 환자에게 항생제를 투여했으나, 유익한 세균까지 모두 죽는 등 부작용이 컸다. 심한 방광염 환자는 카테터를 삽입해 소변을 보지만, 카테터 때문에 방광이 감염돼 고생하는 경우가 많다. 미국 휴스턴 소재 베일러 대학 의대 연구팀은 카테터로 인한 감염을 막기 위해 미리 해가 없는 세균인 대장균을 환자의 방광에 주입한 결과 치명적인 병원균의 침입을 막을 수 있었다는 연구 결과를 2003년에 보고했다.

그렇다면 제3의 장기인 장내 세균을 잘 기르고 장내 생태계의 균형을 잘 유지하는 생활 습관은 어떤 것일까? 

 

 

 

첫째, 부패 과정에서 독소를 내는 지방과 단백질을 과식하지 말고 식이섬유가 많은 야채와 과일을 먹어야 한다.

 

둘째, 항생제를 남용하면 안 된다.

 

셋째, 나이가 들수록 장내 유산균인 비피더스균이 줄어들므로 유산균 음료 등을 마시는 것이 좋다.

 

넷째, 적절한 운동을 해서 장이 활발하게 움직이도록 하는 것이 좋다. 




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