장내 미생물군을 위한 영양 전략

 

Osher WISE 프로그램 소개 및 강사 소개

환영합니다, Osher WISE에 오신 것을 환영합니다. 저는 Dr. Natalie Marshall이며, 이번 공공 교육 시리즈 **“건강과 웰빙을 지원하기 위한 라이프스타일 전략”**의 책임자입니다. 오늘 밤의 강의 제목은 **“당신의 미생물군을 먹이세요: 건강과 질병 예방을 위한 식이 전략”**입니다. 여러분께 강연자를 소개하게 되어 기쁩니다. 오늘 강사이신 Dr. Sean Spencer를 소개합니다. Dr. Spencer는 스탠포드 대학교에서 소화기내과 전문의이자 의사 과학자로 활동하며, 장내 미생물군과 점막 면역 체계에 대한 식단의 역할을 연구하고 있습니다. Dr. Spencer는 펜실베니아 대학교에서 의학 박사 학위를 취득했으며, 국립보건원에서 영양 면역학을 연구하며 박사 학위를 받았습니다. 그 후, 매사추세츠 종합병원에서 레지던시 과정을 마쳤고, 스탠포드 대학교에서 소화기내과 전문 훈련을 마쳤습니다. Dr. Spencer를 환영합니다!

강의 시작

Dr. Sean Spencer : Dr. Marshall, 멋진 소개 감사합니다. 오늘 밤 여러분과 함께 제 연구를 공유하고 건강한 장내 미생물군을 육성하는 방법에 대해 이야기하게 되어 매우 기쁩니다. 먼저, 장내 미생물군이 무엇인지에 대해 간단히 소개하겠습니다. 이 주제는 최근 언론에서도 큰 관심을 받고 있어 여러분도 이미 들어보셨을 가능성이 큽니다. 간단히 말해, 인간은 걷는 생태계입니다. 우리 몸은 수조 개의 미생물을 품고 있으며, 대부분은 우리의 내부, 특히 소장 끝부분과 대장에 밀집되어 있습니다.

장내 미생물군 소개

장내 미생물군에 대해 흥미로운 점은, 우리의 유전체는 고정되어 약 4만 개의 유전자를 가지지만, 미생물군은 개개인마다 크게 다릅니다. 우리의 장내 미생물군에는 인간 유전자보다 100배 많은 유전자가 있습니다. 즉, 우리의 유전적 능력은 우리 내부의 미생물이 가진 유전적 능력에 비해 훨씬 작습니다. 장내 미생물은 대부분 대장에 서식하며, 그곳에서 섬유질, 즉 프리바이오틱스를 먹습니다. 섬유질은 우리가 먹는 채소, 과일, 통곡물 등에 포함된 복합 탄수화물입니다. 단순당(설탕)은 소장에서 바로 흡수되어 혈액으로 들어가지만, 섬유질은 대장으로 이동해 미생물이 분해합니다.

섬유질 분해의 중요성

우리 유전체에는 탄수화물을 분해하는 유전자가 17개밖에 없지만, 장내 미생물군은 섬유질을 분해하는 유전자만 해도 약 10만 개를 보유하고 있습니다. 이 과정에서 미생물은 짧은 사슬 지방산과 같은 건강에 유익한 대사 산물을 생성합니다. 이 대사 산물은 혈액으로 흡수되어 조직에 침투하며 심지어 뇌에도 영향을 미칩니다. 따라서 우리가 섭취하는 음식이 장내 미생물군에 어떤 영향을 미치는지가 매우 중요합니다.

섬유질의 역할과 건강 효과

프리바이오틱스로서의 섬유질

섬유질은 장내 유익한 박테리아의 성장을 촉진하는 프리바이오틱스로 알려져 있습니다. 이 과정에서 생성되는 대사 산물, 특히 짧은 사슬 지방산은 염증을 줄이고 면역 체계를 강화합니다.

혈당 조절에 미치는 영향

섬유질은 또한 단순당의 흡수를 지연시키는 젤 형태를 형성할 수 있습니다. 예를 들어, 빈속에 콜라를 마시면 혈당이 빠르게 상승하지만, 섬유질이 풍부한 식사 후에 마시면 흡수가 지연되어 혈당 상승이 완화됩니다.

섬유질과 GLP-1

최근 인기를 끌고 있는 GLP-1 기반의 항비만 약물(Ozempic, Wegovy 등)은 식욕을 조절하고 체중 감소를 돕습니다. 흥미롭게도 섬유질은 GLP-1 분비를 자연스럽게 촉진하며, 이 호르몬 부족이 비만의 주요 원인 중 하나일 수 있습니다.

섬유질 부족 시 나타나는 문제점

섬유질 섭취가 부족하면 미생물군이 굶주리고 유익한 대사 산물을 충분히 생성하지 못하게 됩니다. 또한 단순당의 흡수가 빨라지고, GLP-1 분비가 감소하며, 유익한 미생물이 감소하여 장내 생태계가 약화됩니다. 섬유질 부족은 심혈관 질환, 당뇨병, 비만 등 다양한 건강 문제와 관련이 있습니다.

섬유질의 분자적 이해

섬유질이란 정확히 무엇일까요? 섬유질은 식물 세포벽에 존재하는 복합 탄수화물로, 우리의 소화 효소만으로는 분해할 수 없습니다. 예를 들어, **콜라에 포함된 단순당(포도당)**은 간단한 고리 구조로 되어 있어 소장에서 즉각 흡수됩니다. 하지만 섬유질은 포도당 고리들이 다양한 방식으로 교차 연결된 복잡한 구조를 가지고 있어 미생물만이 이를 분해할 수 있습니다.

섬유질과 식품의 차이

예를 들어, 오트밀에 포함된 베타 글루칸 섬유질은 소장에서 설탕 흡수를 억제하고, 대장에서 미생물에 의해 분해되어 유익한 대사 산물을 생성합니다. 섬유질 구조의 다양성은 식물마다 다르며, 이로 인해 섬유질이 풍부한 식단은 장내 미생물군의 다양성을 촉진합니다.

다양한 섬유질의 유형과 식품 예시

각기 다른 유형의 섬유질은 특정 식품에 포함되어 있습니다:

• 베타 글루칸: 귀리, 버섯, 현미
• 갈락토올리고당: 렌틸콩, 병아리콩, 강낭콩
• 자일로올리고당: 대나무싹, 옥수수 속, 사탕수수
• 펙틴: 사과 껍질
• 저항성 전분: 덜 익은 바나나, 감자, 귀리

섬유질이 풍부한 통곡물과 채소, 과일은 장내 미생물군을 최적의 상태로 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

저항성 전분(Resistant Starch)의 중요성

저항성 전분은 장내 미생물군의 활동을 촉진하는 강력한 성분으로 떠오르고 있습니다. 저항성 전분은 다음과 같은 유형으로 나뉩니다:

1. 물리적으로 접근이 어려운 전분: 껍질로 둘러싸인 곡물이나 씨앗 (예: 생 옥수수)
2. 소화가 어려운 전분: 감자, 옥수수 등 식물의 뿌리에 저장된 전분
3. 조리 후 냉각된 전분: 밥, 감자, 파스타를 조리 후 냉각하면 저항성 전분이 증가합니다.
4. 가공 전분: 화학적으로 변형되어 소화 효소에 저항성을 갖춘 전분

저항성 전분은 소장에서 흡수되지 않고 대장으로 이동하여 미생물군을 먹이고, 유익한 대사 산물을 생성합니다.

섬유질 섭취량과 건강 효과

미국 농무부(USDA)에서는 성인 1일 섬유질 섭취 권장량을 26~38g으로 제안하고 있지만, 대다수 미국인의 평균 섭취량은 10~15g에 불과합니다. 역사적으로, 인간은 수렵-채집 시대에 하루 100~150g의 섬유질을 섭취했을 것으로 추정됩니다. 따라서 현대인의 섬유질 섭취량은 진화적 기준에 비추어 매우 부족합니다.

섬유질과 사망률

185개의 연구를 종합한 메타분석에 따르면, 충분한 섬유질 섭취는 모든 원인 사망률을 15~30% 감소시키며, 심혈관 질환, 당뇨병, 대장암 등의 위험도 줄이는 데 기여합니다.

섬유질 섭취량 늘리기

섬유질 섭취량을 늘리려면 간단한 식단 변경으로도 충분합니다. 예를 들어, 아침에 100g의 오트밀을 먹으면 약 10g의 섬유질을 섭취할 수 있습니다. 또한, 오트밀에 아마씨, 치아씨드, 호두, 블루베리 등을 추가하면 하루 권장 섬유질 섭취량을 쉽게 충족할 수 있습니다. 이러한 조합은 단순히 섬유질 섭취를 늘리는 것뿐만 아니라, 혈당 지수를 낮추고 포만감을 더 오래 지속시키는 데도 도움이 됩니다.

초가공식품의 문제점

초가공식품은 “반(反)섬유질”이라고 할 수 있습니다. 미국인의 약 60%에 해당하는 열량이 초가공식품에서 나옵니다. 초가공식품에는 색소, 유화제, 인공 감미료, 나노 입자(예: 이산화티타늄) 등이 포함되어 있어, 장내 유익균에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 연구에 따르면 초가공식품 섭취가 많을수록 사망률 위험이 18% 증가하며, 4회 이상 섭취 시 사망률이 62% 증가할 수 있습니다. 따라서, 초가공식품의 일부를 통곡물과 같은 섬유질이 풍부한 음식으로 대체하는 것이 건강에 큰 이점을 줄 수 있습니다.

장내 미생물군과 비만

비만은 섬유질 섭취 부족과 초가공식품 소비 증가로 인해 악화될 가능성이 큽니다. 장내 미생물군의 건강이 비만과 깊은 관련이 있다는 증거가 많습니다.

미생물군과 체중 증가 실험

한 연구에서는, 비만 유전자를 가진 쥐의 장내 미생물을 비만 유전자가 없는 쥐에게 이식했을 때, 수혜 쥐가 같은 식단을 섭취했음에도 체중이 두 배로 증가하는 현상이 관찰되었습니다. 이는 비만 유래 미생물군이 에너지 흡수를 증가시킨 결과로 나타났습니다.

인간 연구 사례

인간을 대상으로 한 사례 연구에서는, **대변 미생물 이식(FMT)**이 체중과 대사 건강에 미치는 영향을 확인했습니다. 한 환자가 C. difficile 감염 치료를 위해 비만 친척의 대변을 이식받은 후, 환자의 체질량지수(BMI)가 기증자와 동일하게 증가한 사례가 보고되었습니다. 이러한 결과를 통해, 비만 치료에 있어 미생물군 조작이 중요한 전략이 될 수 있음을 시사합니다.

저항성 전분의 체중 감소 효과

2023년 한 연구에서는 저항성 전분(RS2)을 사용한 식단 실험을 진행했습니다. 참가자들은 하루 40g의 저항성 전분을 섭취했으며, 그 결과:

• 체중 감소 및 특히 복부 지방 감소가 관찰되었습니다.
• 대변으로 배출되는 지방이 증가하여, 하루 약 200kcal가 소실되었습니다. 이는 연간 20파운드(약 9kg)의 체중 감소에 해당합니다.

저항성 전분이 장내 미생물을 먹이고, 그 결과로 일부 에너지가 대변으로 배출된다는 것을 보여줍니다.

미생물군 강화 식단 연구

2023년에 발표된 또 다른 연구에서는 미생물군 강화 식단(Microbiome Enhancer Diet)을 개발하여 실험했습니다. 이 식단의 주요 특징은:

1. 섬유질과 저항성 전분이 풍부
2. 가공되지 않은 통곡물과 큰 입자 크기의 음식 (예: 통 견과류 vs. 견과류 버터)
3. 초가공식품 최소화

결과

• 식단을 섭취한 참가자들은 대변에서 더 많은 칼로리가 배출되었습니다.
• 이는 장내 미생물이 음식을 섭취하고, 에너지의 일부를 우리 몸이 아닌 미생물군으로 이동시켰기 때문입니다.
• 이러한 식단은 염증 감소, 줄기세포 기능 개선, 그리고 전신 건강 증진 효과를 보였습니다.

프로바이오틱스와 관련된 문제점

프로바이오틱스(유익균 보충제)는 일반적으로 건강에 도움이 되는 것으로 여겨지지만, 현재 시중에 판매되는 대부분의 프로바이오틱스는 임상 검증이 부족합니다.

항생제와 프로바이오틱스

2019년 한 연구에서는 항생제 복용 후 프로바이오틱스를 섭취한 그룹이, 아무것도 하지 않은 그룹이나 **자가 대변 이식(FMT)**을 받은 그룹보다 장내 미생물 회복 속도가 느렸다고 보고했습니다. 이는 프로바이오틱스가 장내 미생물의 자연 회복을 방해할 가능성을 보여줍니다.

암 면역요법과 프로바이오틱스

또 다른 연구에서는 암 면역요법을 받는 환자들 중 프로바이오틱스를 섭취한 그룹이 면역요법에 대한 반응률이 70% 낮아지는 결과를 보였습니다. 반면, 섬유질 섭취량이 높은 환자들은 면역요법에 더 긍정적인 반응을 보였습니다.

올바른 식단으로 미생물군 건강 증진

현재로서는 미생물군 건강을 증진시키기 위해 가장 좋은 방법은 다양한 섬유질이 포함된 통곡물과 전체 식품을 섭취하는 것입니다. 30가지 이상의 식물성 식품을 매주 섭취하는 것이 장내 미생물군 다양성을 높이는 데 가장 효과적이라는 연구 결과가 있습니다. 가공식품과 첨가된 설탕을 피하고, 원재료에 가까운 음식을 선택하는 것이 중요합니다.

프로바이오틱스의 미래

미래의 프로바이오틱스는 개개인의 식단과 맞춤화된 미생물군을 기반으로 개발될 것입니다. 특히, 특정 섬유질과 미생물이 결합된 시너바이오틱스(Synbiotics)는 섬유질의 효과를 극대화하며 건강을 증진시킬 것으로 기대됩니다.

 

요약 및 권장 사항

1. 섬유질은 장내 미생물군의 건강을 지원합니다. 미생물군은 섬유질을 먹고, 유익한 대사 산물을 생성합니다.
2. 현재의 프로바이오틱스는 제한적인 효과만 있습니다. 대신 발효 식품과 같은 자연적인 방법으로 섭취하는 것이 권장됩니다.
3. 섬유질과 발효 식품 섭취를 점진적으로 늘리세요. 부작용(예: 가스, 복부 팽만감)이 생길 경우 천천히 양을 늘리는 것이 좋습니다.
4. 가공식품을 피하고 통곡물과 다양한 식물성 식품을 섭취하세요.