장 건강을 향상시키는 법

 

요약

스탠퍼드 대학의 신경생물학자 앤드류 허버먼이 진행하는 팟캐스트에 장내 미생물군 전문가 저스틴 소넨버그 박사가 출연하여, 장내 미생물군의 역할과 건강에 미치는 영향을 논의하였습니다.

주요 내용

1. 장내 미생물군의 개념: 장내 미생물군은 장 속에 서식하는 수조 개의 미생물 집합체를 뜻하며, 호르몬, 면역체계, 뇌 건강 등 전반적인 신체 기능에 기여합니다.

2. 미생물군의 형성과 발달: 출생 방법, 유년기의 환경(자연분만/제왕절개, 반려동물, 항생제 노출 등)이 초기 미생물군 형성에 중요한 역할을 합니다.

3. 미생물군과 식단:

    • 발효 식품: 요거트, 김치, 사워크라우트 같은 발효 음식이 미생물군의 다양성을 높이고 염증을 줄이는 데 기여.
    • 고섬유질 식단: 통곡물, 채소, 콩류 등을 통해 장내 미생물군에 긍정적 영향을 줌.

4. 미생물군의 건강과 균형:

    • 서구식 식단은 미생물 다양성을 감소시키고 건강 문제를 야기.
    • 가공식품과 인공 감미료는 미생물군에 부정적인 영향을 미칠 수 있음.

5. 생활습관과 미생물군:

    • 반려동물과의 상호작용, 자연 환경 노출이 미생물군 다양성을 증가시킬 수 있음.
    • 금식이나 클렌즈의 효과는 명확하지 않으나 단기적인 대사 이점 가능.

연구 결과

    • 발효 음식을 섭취한 참가자들은 장내 미생물군의 다양성이 증가하고 염증이 감소하는 경향을 보임.
    • 섬유질 섭취는 장내 미생물의 기능을 향상시키지만, 초기 미생물 상태에 따라 효과가 달랐음.

결론 및 실천 방안

    • 건강한 장내 미생물군 유지를 위해 섬유질이 풍부한 식단과 발효 식품 섭취를 권장.
    • 가공식품과 인공 감미료를 피하고, 자연 환경 및 발효 식품을 통해 미생물군 다양성을 유지하는 것이 중요.

 

 

전체 내용

허버먼 랩 팟캐스트에 오신 것을 환영합니다. 이 팟캐스트에서는 일상생활에 적용할 수 있는 과학과 과학 기반 도구들에 대해 다룹니다. 저는 스탠퍼드 의과대학의 신경생물학 및 안과학 교수인 앤드류 허버먼입니다. 오늘은 장내 미생물군 분야에서 세계적인 권위자인 저스틴 소넨버그 박사를 모셨습니다.

장내 미생물군이란 장내에 서식하는 수조 개의 작은 미생물들의 존재를 말합니다. 여기서 '장'이라고 할 때 단순히 위만을 의미하는 것이 아니라 전체 소화관을 포함합니다. 놀랍게도 우리의 코나 피부 등 외부 세계와 접촉하는 모든 신체 부위에도 미생물군이 존재합니다. 이러한 미생물들이 다소 침투적이거나 불쾌하게 느껴질 수 있지만, 사실 우리의 호르몬 건강, 뇌 건강, 면역체계 기능 등 건강 전반에 걸쳐 엄청난 이점을 제공합니다.

소넨버그 박사는 장내 미생물군의 공간적 조직화, 즉 어떤 미생물이 어디에 서식하는지에 대해 설명합니다. 또한 소화관 내부의 특정 미생물이 자리 잡는 '크립트'와 '니치'라는 작은 동굴 같은 구조에 대해서도 이야기합니다. 이러한 최적의 장소에서 미생물들은 우리의 건강을 돕는 놀라운 역할을 합니다. 박사는 우리의 장내 미생물군이 뇌와 신체 건강을 지원하도록 돕는 방법에 대해서도 알려줍니다.

소넨버그 박사는 그의 배우자인 에리카 소넨버그 박사와 함께 실험실을 공동 운영하며, 'The Good Gut: Taking Control of Your Weight, Your Mood, and Your Long Term Health'라는 훌륭한 책을 공동 집필했습니다. 비록 몇 년 전에 출판된 책이지만, 그 정보는 여전히 유용합니다. 오늘 그는 발효식품의 중요성과 건강한 장내 미생물군을 지원하는 데 있어 섬유질의 역할에 관한 최근 연구 결과를 추가로 설명합니다. 따라서 장내 미생물군에 대해 들어보셨거나 들어보지 못하셨더라도, 오늘 세계적인 전문가로부터 이에 대해 명확히 이해할 수 있을 것입니다.

오늘의 논의에서는 영양에 대한 이야기뿐만 아니라 행동이 미생물군에 미치는 영향에 대해서도 다룹니다. 예를 들어, 누구와 접촉하고, 누구와 키스하거나 포옹하는지, 동물과 상호작용하는지 여부, 그리고 그 동물이 자신의 소유인지 타인의 소유인지가 장내 미생물군에 영향을 미칩니다. 이러한 내용이 조금 기이하게 들릴 수 있지만, 당신의 미생물군은 행동적, 영양적 상호작용과 더불어 외부 세계에 대한 내적 반응에 의해 지속적으로 변화하고 있다는 것을 이해하게 될 것입니다.

- 저는 미생물군에 대해 완전 초보라 정말 기본적인 질문으로 시작하고 싶습니다. 미생물군이란 무엇인가요? 제 머릿속엔 장에서 작은 벌레들이 돌아다니는 모습이 그려지는데, 솔직히 그런 이미지는 별로 좋아하지 않아요. 하지만 미생물군이 우리에게 이로울 수 있다는 것을 알고 있고, 건강하지 못한 미생물군도 있을 수 있다는 것도 알고 있습니다. 그렇다면 미생물군을 더 의미 있게 볼 수 있는 수준으로 확대해서 본다면, 그것은 어떤 모습일까요? 그리고 그 안에서 무슨 일이 일어나고 있나요?

- 네, 본질적으로 맞습니다. 우리 장에서 돌아다니는 작은 미생물들이 모두 있습니다. 먼저 용어를 명확히 하고 시작하겠습니다. 미생물군(microbiome)과 미생물군집(microbiota)은 종종 서로 교차해서 사용되며, 제가 오늘도 이 두 용어를 번갈아 사용할 것입니다. 또 알아야 할 중요한 사실은 이러한 미생물들이 단지 장에만 있는 것이 아니라 우리 몸 곳곳에 있다는 것입니다. 코, 입, 피부 등 환경이 우리 몸에 닿을 수 있는 모든 부위에 미생물이 존재합니다. 물론 소화관 내부도 포함되며, 대부분은 장 끝부분과 대장에서 발견됩니다. 이곳이 바로 장내 미생물군 또는 장내 미생물군집이라고 불리는 곳입니다. 그리고 이들의 밀도는 정말 놀랍습니다.

현미경으로 개별 미생물을 볼 수 있는 수준으로 확대하면, 처음에는 장 내부에서 소화 중인 대변 같은 것을 보게 될 것입니다. 그리고 더 확대하면 미생물들을 볼 수 있습니다. 이들은 정말 빽빽하게 들어차 있습니다. 거의 생물막처럼, 즉 미생물로 이루어진 집합체처럼 되어 있으며, 대변의 약 30%에서 50%가 미생물로 이루어져 있다고 여겨질 정도입니다. 이는 엄청난 밀도의 미생물 집단이며, 그 규모는 수조 개의 세포에 이릅니다. 이러한 미생물 세포들은 장내에서 수백에서 천 종에 이르는 다양한 종으로 나뉩니다.

대부분은 박테리아지만, 다른 생물체들도 많이 존재합니다. 아르케아(고세균)라는 박테리아와 유사한 작은 미생물도 있고, 진핵생물(eukaryote)도 있습니다. 장내 진핵생물은 기생충으로 생각되곤 하지만, 실제로는 다양한 형태가 존재하며, 곰팡이와 작은 바이러스도 있습니다. 박테리오파지(세균을 감염시키는 바이러스)는 박테리아보다 10배 더 많습니다. 이들은 박테리아를 죽이기도 하고, 먹이-포식자 상호작용도 관찰됩니다. 결과적으로 이는 정말 복잡하고 동적인 생태계입니다.

그래서 우리는 인간을 단일 종으로 생각하지만, 동시에 수백에서 수천 종의 생물이 통합된 복잡한 생태계로 생각할 수도 있습니다.

- 정말 놀랍네요. 우리 몸은 정말로 복잡한 생태계의 운반체 같은 느낌입니다.

- 그렇죠. 실제로 어떤 사람들은 인간을 미생물을 배양하고 전파하기 위한 고도로 발전된 배양 플라스크라고 묘사하기도 합니다. 진화 과정에서 인간은 이런 미생물 군집을 세대에서 세대로 효과적으로 전파하도록 설계된 존재라는 생각도 있습니다.

- 흥미롭네요. 우리 소화기관의 pH가 입에서 식도, 위로 내려가면서 변한다고 알고 있습니다. 그리고 말씀하신 대로 대부분의 미생물군이 대장 끝부분에 집중되어 있다면, 소화기관을 따라 다양한 종류의 미생물군이 존재할까요?

- 그렇습니다. 입안과 침 속에 존재하는 구강 미생물군부터 시작됩니다. 이 미생물 종들은 소화기관에서 발견되는 것들과는 매우 다릅니다. 보통 산소에 잘 적응된 종들이며, 치아 표면에 매트처럼 자주 구조화되어 있습니다. 소화기관을 따라 내려가면서 식도와 위에도 미생물이 있지만, 그 밀도는 낮고 잘 연구되지 않았습니다. 예를 들어, 헬리코박터 파일로리라는 유명한 위내 박테리아가 있습니다. 이는 위궤양을 유발하고 드물게는 위암을 유발하기도 합니다. 이런 박테리아는 위의 강산성 환경에 적응해야 하므로 아주 독특한 특성을 가지고 있습니다.

하지만 다른 미생물과 상호작용하는 능력 면에서도 매우 다릅니다. 왜냐하면 이런 집단은 밀도가 낮고 역동적이지 않으며, 영양소가 적게 공급되고 빠르게 이동하기 때문입니다. 그래서 이런 미생물 집단은 우리가 섭취한 음식보다는 주로 숙주로부터 유래된 영양소에 의존하는 경우가 많습니다. 위를 지나 소장에서 이러한 미생물 집단을 만나게 되는데, 최근 소장에 대한 연구가 조금씩 진행되고 있습니다. 소장은 여전히 연구가 어려운 영역으로 남아 있는데, 소장 내 상황을 더 잘 이해하기 위해 캡슐을 이용한 샘플링 기술 같은 흥미로운 기술들이 개발되고 있습니다. 그리고 대장에 도달하면, 밀도가 매우 높고 엄청난 대사 활동이 이루어지는 미생물 집단을 만나게 됩니다.

이곳은 연구가 가장 활발히 진행된 집단입니다. 그 이유 중 하나는 대변을 통해 쉽게 연구할 수 있기 때문입니다. 연구 결과에 따르면, 대변은 대장에서 일어나는 일을 비교적 잘 반영합니다. 따라서 밀도가 높고 흥미로운 이 집단은 연구 접근성이 좋아 가장 많이 연구되었습니다.

- 흥미롭습니다. 이런 미생물들이 결국 어디서 오는지 궁금합니다. 신생아에게도 미생물군이 발견되나요? 즉, 이 미생물들은 어디에서 유래하고, 어떻게 몸에 들어오나요?

- 좋은 질문입니다. 미생물군이 어디에서 유래하는지는 이 분야에서 여전히 뜨거운 질문 중 하나입니다. 태아가 자궁에 있을 때는 무균 상태로 알려져 있습니다. 일부 연구에서는 자궁 안에 미생물이 존재할 가능성을 제시했지만, 대부분 이는 미생물 집단 형성 과정에서 큰 부분을 차지하지 않는 것으로 보입니다.

따라서 신생아가 태어날 때마다 새로운 생태계가 형성됩니다. 이는 마치 바다에서 떠오른 새로운 섬처럼, 처음에는 아무 종도 없던 땅에 갑작스럽게 다양한 생물이 몰려드는 것과 같습니다. 신생아는 생후 며칠, 몇 주, 몇 달, 그리고 몇 년에 걸쳐 복잡한 미생물군 형성 과정을 겪게 됩니다. 생후 2~3년 동안 고형식을 시작하면서부터 변화가 일어나며, 어린 시기와 청소년기를 거쳐 성인이 되면서 미생물군은 안정적인 상태로 들어갑니다.

생후 첫 1년은 장내 미생물군의 발달에 있어 매우 역동적인 시기로, 이 시기에 미생물군 발달 과정이 잘못되면 일부 경우에서 문제가 발생할 수 있습니다. 하지만 극단적인 경우를 제외하고도 초기 생애의 다양한 요인들이 미생물군의 발달 경로에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 제왕절개로 태어났는지 자연분만으로 태어났는지가 미생물군의 초기 형성에 큰 영향을 미칩니다. 연구에 따르면, 제왕절개로 태어난 신생아의 장내 미생물군은 인간 피부의 미생물군과 더 유사하며, 자연분만으로 태어난 아기의 장내 미생물군은 산도와 어머니의 대변 미생물군과 더 유사합니다.

또한, 모유 수유를 받는지 분유를 먹는지, 가족이 반려동물을 키우는지 여부, 항생제에 노출되었는지 여부 등 다양한 요인이 미생물군의 발달 과정과 궁극적인 미생물 정체성에 영향을 미칩니다.

이 분야에서 이 주제를 주의 깊게 연구하는 이유는 동물 연구를 통해 초기 생애에 어떤 미생물을 가지는지에 따라 면역 체계, 대사, 그리고 생물학의 다른 부분이 완전히 다른 발달 경로를 따를 수 있다는 것을 알게 되었기 때문입니다. 초기 생애에 어떤 미생물로 식민지가 형성되는지가 생물학에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이 부분은 나중에 다시 다루도록 하겠습니다.

당신의 미생물은 어디서 오는 것일까요? 사람들은 당신이 어머니의 산도를 통해 태어나거나 어머니의 피부 미생물에 노출되기 때문에 대부분의 미생물이 어머니로부터 온다고 생각할 수 있습니다. 실제로 어머니로부터 유래된 미생물이 아기에게서 검출됩니다. 하지만 많은 미생물이 다른 곳, 즉 표면, 다른 사람들, 아마도 다른 보호자 또는 심지어 낯선 사람들로부터도 옵니다. 우리는 다양한 출처로부터 미생물을 얻습니다. 첫 번째는 어머니나 보호자, 병원 환경에서 얻은 것이며, 이후 생애 첫 해 동안 크게 추가됩니다.

- 놀랍네요. 심지어 반려동물이 있는 경우도 말씀하셨습니다. 반려동물이 집에 있다면 아이는 그 동물로부터 미생물을 얻을 수도 있나요?

- 맞습니다. 집에 반려동물이 있는 경우가 없는 경우와 비교해 아기의 미생물군이 약간 다를 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 그리고 반려동물이 미생물에 어떤 영향을 미치는지가 중요한 질문입니다. 반려동물은 직접적으로 미생물군의 구성원이 될 수도 있습니다. 제 반려견이 가끔 저도 모르게 제 입을 핥는 경우가 있는데, 이는 아마 미생물을 전달하는 방법 중 하나일 것입니다. 또한 반려동물은 흙 속이나 외부 환경에 노출되면서 우리가 평소에 접하지 않는 환경 미생물을 가져오는 역할도 할 수 있습니다.

- 반려동물 이야기로 돌아가 보겠습니다. 훌륭한 반려견이군요. 이름이 무엇인가요?

- 루이 파스퇴르입니다.

- 정말 적절한 이름이네요. 정말 매력적인 반려견입니다.

- 맞습니다. 사람들이 궁금해할 중요한 질문은 '건강한 미생물군이란 무엇인가?'일 것입니다. 건강한 미생물군은 면역 체계, 대사, 또는 장-뇌 축을 지원한다고 들었는데요, 건강한 미생물군과 건강하지 않은 미생물군을 어떻게 정의할 수 있을까요? 불균형한 미생물군은 '디스바이오시스(dysbiosis)'라는 단어로도 표현됩니다. 그런데 미생물군의 종류가 이렇게 다양한데, 우리는 어떻게 건강한 것과 그렇지 않은 것을 정의하나요? 이를 확인할 수 있는 테스트가 있나요? 요즘 많은 사람들이 대변 샘플을 보내 분석하고 있는 것으로 알고 있습니다.

- 이것은 현재 연구 분야에서 가장 중요한 질문 중 하나입니다. 여러 학술회의나 리뷰 논문 등에서 '건강한 미생물군의 특징이 무엇인가?'에 대해 많은 논의가 이루어지고 있습니다. 이 주제는 매우 복잡하며 맥락이 중요합니다. 한 사람이나 한 집단에게 건강한 것이 다른 사람에게는 건강하지 않을 수 있습니다. 미생물군은 가변적이고 인간 생물학에 영향을 미칩니다. 체질량지수(BMI), 수명, 생식 성공률 등으로 건강을 정의하는 것처럼 미생물군도 다양한 형태를 가질 수 있습니다. 따라서 건강한 미생물군에 대한 단일 정의는 어렵지만, 몇 가지 중요한 고려사항이 있습니다. 가장 좋은 시작점은 NIH에서 시작한 인간 미생물군 프로젝트(Human Microbiome Project)입니다.

2008년과 2009년에 NIH는 장내 미생물군 연구를 크게 발전시키기 위해 많은 자금을 투자했습니다. 이 당시만 해도 장내 미생물군이 단순히 인간 생물학의 호기심 대상이 아니라 우리의 건강에 매우 중요한 요소일 가능성이 높다는 점이 분명해지고 있었습니다. 인간 게놈 프로젝트에서 개발된 뛰어난 시퀀싱 기술을 이용해, 이번에는 장내 미생물을 시퀀싱하는 데 집중했습니다.

이 프로젝트의 중요성을 이해하기 위해 이들이 문서화하려는 정보의 양을 고려할 필요가 있습니다. 장내 미생물군의 집단 게놈은 인간 게놈보다 100~500배 더 방대합니다. 유전자 수만 보더라도 방대한 규모이며, 세부 변화를 분석하면 그 규모는 10배에서 100배까지 더 커집니다. 이 방대한 정보를 문서화하려는 시도는 매우 중요했으며, 현재까지도 많은 성과를 내고 있습니다.

이 프로젝트의 주요 목표 중 하나는 건강한 미생물군과 질병 상태의 미생물군을 정의하는 것이었습니다. 이를 위해 건강한 사람들과 염증성 장질환 같은 질병을 가진 사람들을 모집해 이들의 미생물군을 문서화했습니다. 연구를 통해 건강한 사람들의 공통점을 파악하고, 어떻게 잘못될 수 있는지를 분석하려 했습니다. 그러나 연구 초기에 밝혀진 것은 장내 미생물군의 엄청난 개별성이었습니다. 이로 인해 건강한 미생물군이란 무엇인지 결론을 내리기가 어려웠습니다.

또 다른 흥미로운 사실은 전통적인 생활 방식을 유지하는 인류 집단, 즉 수렵채집인이나 농경 생활을 하는 지역사회의 장내 미생물군을 연구하는 과정에서 밝혀졌습니다. 이들은 건강하지만, 미국인들의 장내 미생물군과는 완전히 다른 모습을 보였습니다.

- 그렇다면 미국인의 장내 미생물군이 미국이라는 환경에 잘 적응해서 건강하다는 뜻인가요? 아니면 역사적으로나 전 세계적으로 더 우월한 미생물군이 존재한다고 볼 수 있나요?

- 이는 현재 큰 질문 중 하나입니다. "생물학에서 모든 것은 진화의 관점에서만 이해될 수 있다"라는 도브잔스키의 유명한 말을 인용할 수 있을 것 같습니다. 전통적인 집단의 생활 방식은 초기 인간의 삶을 가장 잘 반영하는 것으로 보입니다. 따라서 이들의 미생물군은 우리가 진화 과정에서 인간 게놈을 형성한 미생물군에 더 가깝습니다.

산업화된 세계에서는 이와 다른 미생물군을 가지며, 이는 현재의 생활 방식에 적응하여 건강한 것으로 보일 수 있습니다. 하지만 항생제 사용과 서구식 식단 같은 산업화된 환경의 문제로 인해 미생물군이 악화되었을 가능성도 있습니다. 따라서 인간 미생물군 프로젝트가 문서화한 '건강한 미국인의 미생물군'이 사실은 다양한 염증성 및 대사성 질환에 취약한 상태를 반영했을 가능성도 있습니다.

- 이는 신경생물학에서의 '중요한 시기(critical period)' 개념을 떠올리게 합니다. 초기 환경이 뇌를 강하게 형성한다는 연구와 유사합니다. 장내 미생물군 발달에도 중요한 시기가 존재한다고 할 수 있나요?

- 네, 장내 미생물군 발달의 중요한 시기와 관련된 연구는 지금 매우 활발히 진행되고 있습니다. 이를 '장내 미생물군 재프로그래밍'이라고 부릅니다.

인간을 인간 미생물 생물학의 집합체로 이해하고자 한다면, 많은 사람들이 CRISPR라는 기술을 들어봤을 것입니다. 이는 인간 게놈의 유전적 문제를 교정할 수 있는 잠재력을 가진 기술로, 유전 공학을 통해 질병을 치료할 수 있는 가능성을 열어줍니다. 하지만 장내 미생물을 변화시키는 것이 훨씬 더 쉽습니다. 문제는 미생물군이 건강하거나 질병 상태에 있든 간에, 종종 안정적인 상태에 머무른다는 점입니다. 마치 중력처럼 생물학적 중력이 작용해 그 상태에서 벗어나기가 어렵습니다.

예를 들어, 항생제를 복용한 경우, 장내 미생물군은 큰 타격을 입고, 구성 변화가 일어나며, 병원체가 침입해 질병을 일으킬 수 있는 취약한 시기를 겪습니다. 하지만 병원체가 침입하지 않는다면, 미생물군은 항생제 치료 전 상태와 매우 유사한 상태로 되돌아갑니다. 식단 변화로 인해 장내 미생물군이 급격히 변하는 경우도 자주 관찰되지만, 원래 상태로 되돌아가는 경향이 있습니다. 이는 장내 미생물군의 회복력과 변화에 대한 저항성을 보여주는 사례입니다.

그러나 이는 건강하지 않은 미생물군을 건강한 상태로 바꾸는 것이 불가능하다는 것을 의미하지 않습니다. 오히려 새로운 안정 상태를 만들고, 이를 유지하기 위해 미생물군 구조를 신중히 재구성해야 한다는 것을 의미합니다. 이를 잘 보여주는 간단한 예는 우리가 쥐를 대상으로 진행한 실험입니다. 쥐에게 일반적인 쥐 사료를 먹이다가, 절반의 쥐에게는 섬유질이 적고 지방이 많은 서구식 식단을 먹였습니다. 결과적으로 장내 미생물군의 다양성이 감소했고, 이는 산업화된 지역과 전통적인 지역 간의 차이와 유사했습니다.

흥미로운 점은 이 쥐들을 다시 건강한 식단으로 되돌렸을 때, 많은 미생물이 복원되었지만, 섬유질이 적은 식단을 몇 세대 동안 계속 먹인 경우에는 장내 미생물군의 다양성이 점진적으로 감소했습니다. 네 번째 세대에서는 원래의 30% 정도만 남아 있는 상태로 보였습니다. 이 쥐들을 다시 고섬유질 식단으로 바꿔도 복원되지 않았습니다. 이는 새로운 안정 상태가 형성된 것으로 보이며, 소실된 미생물에 접근할 수 없기 때문일 가능성이 큽니다.

우리는 고섬유질 식단에서 모든 미생물군을 유지한 쥐의 대변을 사용해 미생물을 잃은 쥐들에게 대변 이식을 했고, 모든 다양성이 회복되었습니다. 이 실험은 건강하지 않은 미생물군을 건강한 미생물군으로 복원하기 위해 필요한 것은 적절한 미생물 접근과 올바른 식단의 조합이라는 것을 보여줍니다.

현재 여러 회사에서 건강한 미생물 칵테일을 개발하고 있으며, 이는 미래 치료법으로 활용될 수 있습니다. 건강한 미생물군으로 복원하려면 적절한 미생물을 확보하고, 이를 적합한 식단으로 지원해야 합니다.

이 다세대 연구는 진화 과정에서 특성이 발달하는 데는 오랜 시간이 걸리지만, 퇴화되는 데는 그리 오래 걸리지 않는다는 점을 상기시켜줍니다.

예를 들어, 위의 pH는 특정 범위 내에 있고, 장과 같은 다른 부분의 pH도 고정되어 있습니다. 특정 미생물군이 소화관의 특정 위치에서 잘 자라는 이유가 무엇일까요? 그리고 왜 그들이 위아래로 이동하지 않는 걸까요? 이들은 pH에 민감해서 특정 위치를 선택하는 것일까요? 또한 음식의 변화가 미생물군에 강력한 영향을 미치는 이유도 궁금합니다.

음식이 미생물군의 질을 결정짓는 주요 변수처럼 들리지만, 다른 요인들도 있을 겁니다. 그리고 한 가지 더 묻고 싶은데, 이 미생물들은 정확히 어디에 살고 있는 걸까요? 그리고 왜 모두 배출되지 않는 걸까요? 대변의 30%가 미생물이라면, 그들은 어디에 살고 있나요? 장의 미세융모에 붙어 있나요? 그들은 무엇과 상호작용하며, 어떻게 그 안에 머물고 있을까요?

우리는 위장에 신경세포가 있다는 것을 알고 있으며, 이들이 뇌와 신호를 주고받는 연구가 진행 중입니다. 그렇다면 미생물들은 숙주의 어떤 세포와 상호작용하고 있는 걸까요? 단순히 음식에 의존해 존재하는 것인지, 아니면 그 이상으로 숙주와 소통하고 있는 걸까요?

- 네, 이 질문은 정말 흥미롭습니다. 우선 미생물들이 씻겨 나가지 않고 그 자리에 머무르는 이유부터 이야기해 보겠습니다. 소화관의 생리학적, 생화학적 차이, 특히 pH의 변화가 중요합니다. 위산을 중화하기 위해 소장에는 중탄산염이 분비되고, 담즙도 분비됩니다. 이러한 화학적 환경은 특정 지역에서 특정 미생물이 살기에 적합한 조건을 만듭니다.

또한, 소장에서 음식이 나가면서 간단한 영양소가 흡수되기 때문에, 소장에서는 단순한 당을 소비하는 미생물이 발견될 수 있지만, 대장에서는 이런 미생물을 거의 찾을 수 없습니다. 대장에서는 이미 단순 당이 고갈되기 때문입니다. 소장은 영양소를 흡수하는 조직이기 때문에 방어 장벽이 강하게 형성되지 않으며, 면역 체계가 이곳에서 매우 활발히 작동합니다. 미생물이 너무 가까이 접근하지 못하도록 면역 체계가 반응하고, 미생물들이 제 위치를 유지하도록 돕습니다.

또한, 장 전체의 구조를 따라 pH와 같은 종적 변화가 있습니다. 대장에서 미생물들은 발효를 통해 산을 생성하기 때문에 pH가 다시 낮아지는 경향을 보입니다. 이런 변화는 위산만큼 낮지는 않지만 발효 활동에 따라 변합니다.

이 외에도, 장의 상피 세포에서 장의 중앙부로 이어지는 또 다른 변화가 있습니다. 이는 미생물군이 유지되고 씻겨 나가지 않도록 돕는 중요한 요소입니다. 장의 상피 세포는 소장에서 주로 흡수 기능을 하며, 대장에서는 점액을 많이 생성합니다. 이 점액층은 주로 탄수화물로 이루어져 있으며, 미생물이 제자리를 유지하면서 영양소와 물이 흡수되도록 돕습니다.

이 점액층은 장 내용물보다 더 천천히 교체되므로, 미생물이 이 점액층에 붙는 방법을 배우면 장 내용물의 흐름에 저항할 수 있습니다. 실제로 장에는 점액에 잘 붙는 것뿐만 아니라 이를 먹는 데 능숙한 미생물이 많이 있습니다. ’아커만시아 뮤시니필라(Akkermansia muciniphila)’와 같은 박테리아는 점액을 좋아하는 대표적인 미생물입니다.

장내에서 점액을 먹는 것이 주요 활동 중 하나인 미생물들이 있습니다. 장의 중심부에서 숙주 조직으로 갈수록 활동이 달라지는 경사가 있습니다. 놀랍게도 일부 미생물은 점액층을 뚫고 더 깊이 들어가 장의 ‘크립트’라 불리는 함몰된 구조에 자리 잡습니다. 이곳은 상피세포를 생성하는 줄기세포가 위치한 장소로, 크립트 안에서도 미생물 군집이 형성될 수 있습니다. 연구에 따르면 크립트에 자리 잡은 미생물들은 장내에서 우위를 점하는 데 큰 이점을 가집니다. 크립트에 있는 미생물은 새로운 미생물이 장으로 들어와도 자신들의 자리를 유지하며, 배출되지 않는 위치를 확보할 수 있습니다.

이 크립트와 점액층 가까이에 위치한 작은 공간들은 장 내용물의 흐름에 의해 씻겨 나가지 않기 위해 필수적인 장소일 가능성이 높습니다.

- 정말 흥미롭습니다. 여기서 두 가지 인기 있는 주제가 떠오릅니다. 첫 번째는 ‘클렌즈’라는 개념으로, 입을 통해 섭취하거나 다른 방식으로 소화관을 정화하려는 시도입니다. 두 번째는 금식이나 시간 제한 식사입니다. 금식과 관련된 흥미로운 점은 오랜 시간 금식을 하면 소화기관이 자체 조직을 흡수하거나 소화하면서 갱신된다는 개념입니다. 음식이 없을 때 위와 장이 자신의 내벽을 어느 정도 소비하는 것으로 알려져 있습니다. 클렌즈와 금식이 미생물군 건강이나 불균형(dysbiosis)에 어떤 영향을 미치는지 무엇을 알고 있나요?

- 이 주제에 대한 고품질 과학 연구는 많지 않아서, 건강에 이로운지 해로운지 확실히 결론을 내리기 어렵습니다. 금식과 같은 방법에 대해 이야기하자면, 현대 산업화된 세계에서는 소화관과 관련된 많은 문제가 발생하고 있으며, 이는 고도로 가공된 식단이나 변화된 미생물군과 연관이 있을 가능성이 높습니다.

따라서 이런 방법들이 좋거나 나쁘다고 정의하기 어렵습니다. 많은 사람들이 이미 비교적 건강하지 않은 상태에서 출발하기 때문입니다. 예를 들어, 대사 증후군이나 염증성 장질환 같은 질병은 많은 인구가 겪고 있는 문제로, 건강한 상태에서 출발한 사람들과는 완전히 다른 상황에 놓이게 됩니다. 이러한 맥락에서 금식이나 특정 치료법, 그리고 케토제닉 식단 등이 큰 이점을 제공할 수 있습니다. 특히 지속적으로 나쁜 식단을 섭취하거나 대사 증후군을 겪고 있는 사람들에게 유리합니다.

- 또한 ‘지속성’도 중요한 요소입니다. 간헐적 단식이나 시간 제한 식사, 그리고 특정 음식을 완전히 배제하는 배제 식단(Exclusion diet)이 인기를 얻는 이유 중 하나는 이러한 방식이 ‘올 오어 낫씽(All or Nothing)’ 방식으로 뇌와 심리에 쉽게 적용되기 때문입니다. 신경생물학적으로 복잡한 결정을 내리기보다는 아예 특정 음식을 배제하거나 단식을 선택하는 것이 더 쉬운 경우가 많습니다.

- 맞습니다. 이런 간단한 선택이 심리적으로도 큰 도움이 될 수 있습니다.

- 맞아요. 그런데 이런 모든 것을 통합해보면, 건강한 식단의 간단하고 보편적인 정의를 내릴 수 있습니다. 예를 들어 지중해식 식단이나 식물 기반 식단이 그러한 예가 될 수 있습니다.

특히 유럽계 조상을 가진 사람들에 대한 많은 데이터가 있지만, 대체적으로 식물 기반의 식단을 주로 섭취하는 것이 대부분의 사람들에게 매우 건강에 좋다는 것은 널리 받아들여지고 있습니다. 우리의 훌륭한 동료 크리스토퍼 가드너는 평생 동안 건강한 식단이 무엇인지 연구해왔습니다. 그는 한 영양사가 사람들에게 추천할 건강한 식단 규칙을 정리하려는 모습을 보며 조언을 건넸습니다.

그는 이렇게 말했습니다. “첫 번째 규칙은 식물 기반 섬유질 섭취가 매우 중요하며, 이는 목록의 가장 상단에 있어야 합니다.” 그러자 영양사가 두 번째 규칙을 정리하려 하자 그는 “멈추세요. 사람들이 첫 번째 규칙만 잘 지킨다면 다른 규칙은 필요 없습니다.“라고 말했습니다.

즉, 고섬유질 식물 기반 식단을 잘 지키면, 고기를 너무 많이 먹거나 단 음식을 과도하게 섭취할 염려가 없습니다. 이미 엄청난 양의 식물성 섬유질을 섭취하기 때문에 배가 부르고 더 이상 음식을 필요로 하지 않게 됩니다. 따라서 “무엇을 먹어야 할지, 무엇을 먹지 말아야 할지”에 대한 걱정이 줄어듭니다. 통곡물, 콩류, 채소, 섬유질이 많은 과일을 많이 먹으면 충분합니다.

- 고기, 생선, 유제품은 완전히 제외되나요?

- 그는 사람들이 각자 원하는 방식으로 추가 조정을 할 수 있다고 말했습니다. 그러나 주요 원칙은 간단합니다. “음식을 먹되, 너무 많이 먹지 말고, 주로 식물을 섭취하라”는 마이클 폴란의 만트라처럼 간단한 규칙을 따르면 됩니다. 이러한 단순한 규칙을 지키는 것이 식단을 접근하기 쉽게 만듭니다.

그러나 우리는 왜 이러한 잘 알려진 식이 지침을 따르기 어려운지에 대한 논의도 필요합니다. 예를 들어, 당근이 문제를 일으킨다면 당근을 먹지 않으면 되지만, 왜 당근을 먹을 수 없는지를 해결하지는 못합니다. 대부분의 사람들은 당근을 먹을 수 있어야 합니다. 그래서 금식이나 다양한 식단, 클렌즈에 대해 생각할 때, 우리는 먼저 기본적인 원칙으로 돌아가야 합니다.

예를 들어, 동면하는 동물처럼 장기간 금식을 하면, 식단에서 들어오는 음식이 없는 상태에서 점액을 섭취하는 박테리아가 번성하는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 박테리아는 숙주로부터 유래된 영양소를 섭취하며 살아가며, 이는 염증을 유발할 수 있습니다. 동물 실험에서는 식이섬유를 제한했을 때 염증성 마커가 증가하는 것을 확인했습니다.

단기적으로 금식은 대사 측면에서 이점이 있을 수 있지만, 장기적으로 장내 미생물군 건강에 미치는 영향에 대해서는 아직 답이 없습니다. 반면, 클렌즈와 관련해서는 개인적으로 매우 부정적인 입장입니다. 미생물군을 완전히 새롭게 재구성하려면 기존의 미생물군을 제거하는 것이 첫 단계입니다. 그러나 재구성 과정에서 무엇이 자리 잡을지 알 수 없기 때문에 이는 일종의 도박과 같습니다. 따라서 클렌즈 후에는 섭취하는 음식에 특히 신경을 써야 합니다.

감사합니다. 많은 사람들이 이런 배제 식단(elimination diet)에 관심을 가지고 있습니다. 간헐적 단식이나 시간 제한 식사도 인기를 얻고 있는 것 같습니다. 우리 모두 잠을 잘 때는 자연스럽게 이런 식단을 실천하게 됩니다. 대부분의 사람들이 잠자는 동안 음식을 먹지 않으니, 숫자만 조정하면 접근하기 쉽습니다. 스탠퍼드에 있는 많은 동료들도 이런 식단을 실천하고 있으며, 전통적인 식사 간격을 유지하는 사람들도 있습니다.

주로 식물 기반 식단에 대해 이야기하면서 생각나는 것은 마이클 폴란의 문구입니다. "음식을 먹되, 너무 많이 먹지 말고, 주로 식물을 섭취하라." 이 간단한 문구가 자주 반복됩니다.

저탄수화물 식단을 선호하거나, 고기나 내장 등 동물성 식품에 기반한 식단에서 건강을 더 잘 유지한다고 말하는 사람들도 있습니다. 제 생각에는 이것이 유전자와도 연관이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 스칸디나비아, 남미, 또는 특정 부족의 후손들이 특정 식단에서 더 잘 적응할 수 있는 유전적 요소를 가지고 있을 가능성이 있습니다. 또한 이들의 장내 미생물군이 각기 다른 식단에 따라 다른 특징을 가질 수도 있습니다.

탄수화물 제한과 관련해 사람들이 건강을 더 잘 유지한다고 느끼는 이유는 미국과 산업화된 국가의 식단에 포함된 탄수화물이 대부분 가공된 형태의 탄수화물이기 때문일 가능성이 높습니다. 단순 전분과 설탕 같은 음식은 혈당을 급격히 올려 건강에 해로울 수 있습니다. 반면, 복합 탄수화물, 즉 장내 미생물이 발효할 수 있는 '미생물 접근 가능 탄수화물(Microbiota-Accessible Carbohydrates)'은 건강에 유익할 수 있습니다. 이러한 복합 탄수화물은 소화되지 않지만, 장내 미생물군의 연료 역할을 합니다.

또한, 인간의 유전적 적응이 식단에 영향을 미친다는 점도 흥미로운 주제입니다. 예를 들어, 락타아제 지속성(Lactase Persistence)은 지난 10,000년 동안 특정 집단이 우유를 섭취할 수 있도록 적응한 사례입니다. 대부분의 세계 인구는 어린 시기에만 락타아제를 생산하지만, 일부 집단은 성인이 되어서도 이를 지속적으로 생성할 수 있습니다.

락타아제 지속성의 발달은 특정 인간 집단이 짧은 기간 동안 식단에 유전적으로 적응한 좋은 예입니다. 이러한 적응은 세계 여러 지역에서 식단의 다양한 측면과 관련하여 발생했습니다. 따라서 특정 유전자와 인간 게놈에 따라 특정 그룹에 더 적합한 식단이 있을 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.

또한, 장내 미생물군이 식단의 문화적 차이에 적응한 좋은 사례도 있습니다. 예를 들어, 대부분의 미국인이 스시를 먹을 때 김(nori)에 포함된 해조류 섬유질인 포피린(porphyrin)은 대부분 변하지 않고 체내를 통과합니다. 반면, 동남아시아의 해조류 섭취가 일반적인 문화 속에서 성장한 사람들은 포피린을 대사할 수 있는 장내 미생물을 가지고 있습니다. 이는 장내 미생물이 특정 식단에서 살아남기 위해 유전자 전이를 통해 적응한 예입니다.

이와 같이, 인간의 유전적 적응뿐만 아니라 미생물군의 적응도 존재합니다. 하지만 인간 진화의 대부분 동안, 지구상의 대다수 사람들의 조상은 사냥과 채집을 통해 생존하며 엄청난 양의 식물성 섬유질을 섭취했습니다. 예를 들어, 우리가 연구하는 아프리카 하드자(Hadza) 사냥채집인은 하루에 약 100~150그램의 식이섬유를 섭취합니다. 이는 평균적으로 하루 15그램을 섭취하는 미국인과 비교했을 때 7~10배에 달하는 차이입니다.

하드자는 식이섬유가 풍부한 식단을 선택하는 것이 아니라, 단순히 생존을 위해 식물 기반의 음식을 주로 섭취합니다. 이들의 주식은 환경에서 얻을 수 있는 베리, 뿌리작물, 바오밥 열매 등이며, 사냥에서 얻는 고기는 매우 드물게 성공합니다. 연구에 따르면, 하드자가 사냥에서 큰 고기를 잡는 성공률은 약 20번 중 1번에 불과합니다. 그러나 흥미로운 점은 이들의 음식 선호도는 고기와 꿀입니다.

결론적으로, 하드자는 섬유질이 풍부한 식단을 선호해서가 아니라, 그들의 환경에서 이용 가능한 음식이 대부분 식물성이기 때문에 섭취하는 것입니다. 그러나 그들의 뇌 또한 칼로리 밀도가 높은 음식을 선호하도록 설계되어 있습니다. 만약 하드자를 미국의 레스토랑에 데려간다면, 그들도 우리처럼 고칼로리와 지방, 설탕이 많은 음식을 선택할 가능성이 높습니다. 이는 인간의 뇌가 칼로리와 지방에 자연스럽게 끌리도록 설계되었기 때문입니다.

제가 이 모든 것과 관련하여 가지고 있는 질문 중 하나는, 순수 채식주의자부터 순수 육식주의자까지 모든 스펙트럼을 아우르며, 가공식품을 피하는 것이 장내 미생물군에 좋다는 사실은 의심의 여지가 없어 보인다는 점입니다.

- 네, 맞습니다.

- 완전히 동의합니다. 당신이 저탄수화물 식단을 선호하든, 육류나 내장을 주로 섭취하든, 아니면 극단적인 채식주의자이든, 가공식품을 피하는 것이 가장 중요한 원칙인 것 같습니다. 크리스토퍼 가드너가 말한 것처럼, 많은 양의 섬유질이 풍부한 식물성 음식을 우선시하면, 자연스럽게 가공식품을 먹을 공간이 줄어듭니다. 이는 가공식품을 피하는 것과 같은 원칙이라고 볼 수 있습니다.

가공식품이 우리 몸과 장내 미생물군에 해로운 이유에 대한 많은 데이터가 있습니다. 그중 일부를 간단히 설명드리겠습니다. 한편으로는 식물 기반 식단과 육류 기반 식단의 차이점을 살펴보면, 육류나 고지방, 혹은 케토제닉 식단이 단기적인 대사 건강 측면에서 큰 이점을 제공할 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 그러나 동시에 심장병과 연관이 있다는 연구도 있습니다.

반면, 식물 기반 식단은 장내 미생물군을 통해 단쇄 지방산(short-chain fatty acids, SCFAs)이라는 물질을 생성합니다. 이 물질은 대장 세포에 연료를 공급하고, 장벽을 강화하며, 염증을 억제하고, 면역 체계와 대사를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 많은 사람들이 식이섬유를 단순히 배를 채우는 역할로 생각하지만, 실제로 섬유질은 장내 미생물군의 발효 과정을 통해 다양한 유익한 부산물을 생성합니다.

단순 탄수화물과 복합 탄수화물의 차이를 보면, 단순 탄수화물은 혈당을 급격히 상승시키고, 인슐린 스파이크를 유발하며, 다양한 대사 문제를 일으킬 수 있습니다. 반면, 복합 탄수화물은 낮은 혈당 지수를 가지며, 단쇄 지방산을 생성하여 우리 생물학에 긍정적인 영향을 미칩니다.

또한, 가공식품에는 인공 감미료, 정제된 영양소, 그리고 유화제 같은 화학물질이 포함되어 있습니다. 예를 들어, 인공 감미료는 장내 미생물군에 큰 부정적 영향을 미치며, 대사 증후군을 유발할 수 있습니다. 이스라엘 와이즈만 연구소의 연구에 따르면, 유화제는 장 점액층을 파괴하고 염증을 유발하며, 결국 대사 증후군으로 이어질 수 있습니다. 따라서 가공식품에 포함된 특정 성분들이 장내 미생물군에 직접적인 부정적 영향을 미친다는 점이 밝혀졌습니다.

인공 감미료에 대한 언급은 흥미롭습니다. 이 주제는 두 가지 주요 입장이 있습니다. 하나는 인공 감미료가 전혀 해롭지 않다고 주장하는 그룹이고, 다른 하나는 주로 쥐 실험에 기반하여 매우 해롭다고 주장하는 그룹입니다. 저는 그 중간에 속합니다. 저는 가끔 다이어트 소다를 마시긴 하지만, 많은 양을 섭취하지는 않습니다.

최근 연구에 따르면, 듀크 대학교의 Diego Bohorquez 박사 연구팀은 장 점막의 신경 세포가 인공 감미료와 진짜 설탕을 구분할 수 있다는 것을 밝혔습니다. 이 신경 세포는 서로 다른 신호를 뇌로 전달하며, 이는 뇌의 회로에 영향을 미칩니다. 이러한 연구는 인공 감미료가 문제를 일으킬 수 있거나, 최소한 장에서 다른 신호를 생성할 수 있다는 가능성을 보여줍니다.

한편, 인공 감미료와 식물 기반 감미료를 구분해야 합니다. 스테비아와 같은 식물 기반의 비열량 감미료는 인공 감미료와는 다릅니다. 이러한 식물 기반 감미료는 매우 적은 양으로도 강한 단맛을 낼 수 있어, 인공 감미료보다 생물학적 영향을 덜 미칠 가능성이 있습니다. 또한, 인공적으로 만들어진 성분보다 역사적으로 인간 식단에 포함되었던 자연 유래 성분에 우리의 몸이 더 잘 적응했을 가능성도 있습니다.

개인적으로 저는 수크랄로스, 아스파탐, 사카린과 같은 인공 감미료를 피하려고 합니다. 제 아내 에리카와 저는 15년 동안 장내 미생물군 연구를 하며, 우리의 식단과 생활 방식을 조금씩 바꿔왔습니다. 초기에는 오후에 머핀이나 쿠키 같은 단 음식을 먹는 습관이 있었습니다. 그러나 식이섬유 섭취를 늘리고 단 음식을 줄여야 한다는 것을 깨닫게 되었고, 이를 실천하는 데 꽤 오랜 시간이 걸렸습니다.

이러한 변화는 단번에 이루어지지 않았습니다. 오랜 기간에 걸쳐 식단을 덜 단 음식으로 바꾸고, 입맛을 재훈련하는 과정을 거쳤습니다. 지금은 단 음식에 대한 갈망이 훨씬 줄어들었고, 새로운 식단에 만족하고 있습니다.

최근 저는 이전에 매일 먹던 달콤한 음식을 다시 먹으려 했을 때, 그 단맛이 견딜 수 없을 정도로 불쾌하다는 것을 느꼈습니다. 저는 인공 감미료를 피할 뿐만 아니라, 일반적인 설탕이 들어간 단 음식도 피하고 있습니다. 처음에는 의식적으로 식단을 바꾸기 위해 노력했지만, 이제는 단맛 자체가 제게는 맛있게 느껴지지 않게 되었습니다.

저도 설탕에 대한 식욕이 완전히 사라졌습니다. 그러나 지방이 많은 음식에 대한 식욕은 여전히 남아 있습니다. 치즈와 고기 같은 음식은 여전히 좋아하며, 이는 아르헨티나 혈통 때문인 것 같습니다. 어쨌든, 가공식품, 설탕, 유화제를 피하는 것은 중요한 것 같습니다. 그리고 청취자들에게 말씀드리자면, 우리는 엄격한 가이드라인을 설정하려는 것이 아닙니다. 장내 미생물군과 영양에 대한 논의를 자유롭게 진행하고 있을 뿐입니다.

단식과 클렌즈에 대해 말씀드리자면, 장내 미생물군을 다시 건강하게 재구성하려 할 때, 기존의 미생물군을 완전히 제거할 필요는 없을 것 같습니다. 즉, 장내 미생물군을 더 건강하게 만들기 위해 먼저 모든 것을 씻어내야 한다는 생각은 꼭 필요하지 않은 것 같습니다. 현재까지의 연구로는 이 방법이 유익하거나 유해하다는 결론을 내릴 수 없습니다.

만약 누군가 단식이나 클렌즈를 통해 더 나은 기분을 느끼고 문제가 없다면, 그들에게는 좋은 선택일 수 있습니다. 그러나 저는 현재로서는 이 방법이 훌륭하다고 말할 수 없습니다. 장내 미생물군이 정밀 건강 관리 패러다임에 통합되는 미래를 상상할 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 클리닉에서는 당신의 장내 미생물군을 분석하고, 건강에 해로운 특정 박테리아를 발견할 수 있을 것입니다. 그런 경우, 장을 세척하고, 경미한 항생제 치료를 통해 기존의 미생물군을 제거한 후, 연구를 통해 건강하다고 입증된 미생물군으로 다시 채우는 방식을 사용할 수 있을 것입니다.

또한, 새롭게 설치된 미생물군을 적절한 식단으로 강화하고 유지하는 방법을 배우는 것이 중요할 것입니다. 하지만 지금으로서는 이 방법이 너무 초기 단계에 있어 완전히 신뢰할 수는 없습니다.

다음으로, 섬유질과 발효 식품에 대해 이야기하고 싶습니다. 크리스와 함께한 연구는 매우 흥미로웠고, 염증 마커와 섬유질 및 발효 식품 섭취 간의 상관관계를 비교한 논문이었습니다. 이 연구는 미디어에서 매우 다양한 해석을 받았습니다. 어떤 보도는 섬유질이 중요하지 않다는 결론을 내렸고, 다른 보도는 섬유질과 발효 식품이 모두 중요하다고 주장했으며, 또 다른 보도는 발효 식품이 유일하게 중요하다고 말했습니다. 이처럼 연구 결과가 다양하게 해석되었습니다.

이 팟캐스트를 통해 연구자들에게 직접 이야기를 들을 수 있다는 점이 정말 훌륭합니다. 저는 미생물군 분야의 전문가는 아니지만, 사워크라우트와 가끔 마시는 저당의 콤부차를 좋아합니다. 또한, 너무 달지 않은 발효 음식을 선호합니다. 발효 음식이 건강에 좋다면 기쁠 것입니다만, 저는 발효 식품 산업과는 무관합니다.

크리스토퍼 가드너의 연구실과 스탠퍼드의 많은 동료, 그리고 연구에 참여해주신 멋진 참가자들과 함께 한 이 연구는 대규모 협력의 결과입니다. 이 연구를 설명하기 전에, 왜 이 연구를 시작하게 되었는지 배경을 설명하고 싶습니다.

스탠퍼드에서 장내 미생물군 연구를 시작했을 때, 우리는 장내 미생물군을 새롭게 발견된 생물학적 요소로 여기며, 이를 질병 완화에 활용할 수 있는 방법에 대해 고민했습니다. 이는 서구 의학의 전통적인 관점에서 비롯된 접근법으로, 감염이 발생하면 항생제로 이를 치료하는 방식이었습니다. 그러나 현재 우리가 직면한 대사 증후군, 자가면역 질환, 염증성 질환 등은 이러한 전통적인 접근법으로 효과적으로 다루기 어렵습니다.

특히 지난 10년 동안 나온 연구들은 장내 미생물군이 면역 상태를 조절하는 데 매우 중요한 역할을 한다는 점을 보여줍니다. 미생물군의 구성을 바꾸면 면역 체계의 작동 방식을 근본적으로 변화시킬 수 있습니다. 이는 현대 산업화된 생활 방식, 항생제 사용 등의 영향으로 미생물군이 쇠퇴했을 가능성을 시사합니다. 현재 우리의 미생물군은 염증성 질환으로 이어질 수 있는 면역 체계의 기저 상태를 설정하고 있을 수 있습니다.

우리는 인간의 장내 미생물군을 연구하기 위해 인간 대상 연구를 시작해야 한다는 것을 깨달았습니다. 다행히도 식이 중재는 약물과 달리 FDA 승인을 받을 필요가 없기 때문에, 우리는 인간을 대상으로 식단이 미생물군과 면역 체계에 미치는 영향을 장기간 추적 조사할 수 있었습니다. 이 과정에서 우리는 건강한 미생물군이 무엇인지 정의하고, 면역 체계를 세밀히 모니터링하며, 이를 재구성하는 방법을 알아내고자 했습니다.

이 연구에는 두 가지 중요한 요소가 있었습니다. 하나는 미생물군에 대한 전문 지식이고, 다른 하나는 크리스토퍼 가드너의 팀과의 협력이었습니다. 사실 우리는 인간 대상 연구를 두려워했습니다. 우리는 주로 쥐를 연구해왔기 때문에, 인간 연구는 여러 면에서 도전적이었습니다.

크리스토퍼의 연구팀은 인간을 대상으로 한 연구에 있어 뛰어난 전문성을 가지고 있었습니다. 또한, 스탠퍼드에는 마크 데이비스와 홀든 메이커가 운영하는 인간 면역 모니터링 센터가 있습니다. 이 센터는 인간 면역학 연구를 가능하게 하며, 쥐 연구의 결과가 인간에게 잘 적용되지 않는 경우가 많기 때문에 인간 면역 시스템에 대한 연구가 매우 중요합니다.

이 센터를 통해 우리는 혈액 샘플을 이용하여 수백에서 수천 가지의 면역 체계 매개변수를 추적할 수 있었습니다. 이를 통해 CRP나 인터류킨-6의 변화뿐만 아니라, 미생물군과 식단 변화에 따라 면역 시스템의 다양한 측면이 어떻게 함께 변화하는지 관찰할 수 있었습니다. 이는 연구에 있어 매우 중요한 요소였습니다.

우리의 대표적인 연구는 관대한 후원자들에 의해 지원받았으며, 고섬유질 식단이 미생물군과 면역 체계에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 발효 음식이 풍부한 식단이 미생물군과 면역 체계에 어떤 변화를 가져오는지 알아보는 것이 목적이었습니다.

고섬유질 식단의 경우, 우리는 참가자들에게 통곡물, 콩류, 채소, 견과류 등 식물성 섬유질 섭취를 증가시킬 것을 요청했습니다. 하루 섬유질 섭취량을 기존의 15~20g에서 40g 이상으로 늘리는 것이 목표였습니다. 이는 자연스럽게 육류, 동물성 단백질, 동물성 지방 섭취를 줄이는 결과를 가져왔습니다. 결과적으로, 포화 지방과 동물성 단백질 섭취는 줄어들고, 식물성 단백질 섭취는 증가하는 등 건강한 식단 변화가 나타났습니다.

반면, 발효 음식 식단의 경우, 참가자들은 자연 발효되고 살아있는 미생물이 포함된 식품을 섭취하도록 지시받았습니다. 요거트, 케피어, 사워크라우트, 김치, 발효된 채소 등이 주요 식품으로 포함되었습니다.

중요한 점은 발효 음식을 선택할 때 주의가 필요하다는 것입니다. 예를 들어, 슈퍼마켓의 통조림 코너에 있는 피클은 발효 음식이 아닙니다. 이런 제품은 단순히 식초와 아세트산에 담가 발효된 맛을 재현한 것이며, 실제로 살아 있는 미생물이 포함되지 않습니다. 심지어 통조림 사워크라우트도 자연 발효 과정을 거쳤더라도, 살아 있는 미생물이 남아 있지 않을 수 있습니다.

통조림된 피클과 사워크라우트는 종종 단순히 식초에 절여진 상태입니다. 설령 자연 발효된 것이라 하더라도, 통조림 과정에서 모든 미생물이 사멸합니다. 따라서 살아 있는 미생물이 포함된 발효 식품을 원한다면 냉장 보관 섹션에서 구매해야 합니다.

이 점을 강조한 것이 정말 다행입니다. 예를 들어, 냉장 보관되지 않는 선반에 놓인 사워크라우트는 발효 식품이 아닙니다. 또한, 미국에서 판매되는 발효 식품 중 일부는 설탕 함량이 높은 경우가 많습니다. 연구에서는 참가자들에게 저당 요거트를 섭취하도록 지시했으며, 설탕이 많이 첨가된 요거트는 피하도록 안내했습니다.

발효 식품의 신맛에 익숙해지기는 쉽지 않지만, 설탕이 많이 들어간 발효 식품은 피해야 한다는 것이 연구의 지침이었습니다. 개인적으로는, 우리 아이들이 어렸을 때, 플레인 요거트에 소량의 메이플 시럽이나 꿀을 섞어주며 천천히 신맛에 적응하도록 했습니다. 현재는 아이들도 플레인 요거트를 즐기게 되었습니다.

맥주는 포함되지 않았습니다. 많은 사람들이 발효 식품 연구와 관련하여 맥주를 물어보았지만, 대부분의 상업용 맥주는 통조림되고 필터링되어 살아 있는 미생물이 포함되지 않습니다. 반면, 집에서 직접 발효시킨 맥주는 상황이 다를 수 있습니다.

발효 식품이 비싸다는 점도 사람들이 망설이는 이유 중 하나입니다. 팀 페리스의 'The 4-Hour Chef' 책에는 저렴하게 사워크라우트를 만드는 방법이 소개되어 있습니다. 배추, 물, 소금만으로 큰 용량의 발효 사워크라우트를 만들 수 있습니다. 발효 과정 중 잘못하면 유해한 박테리아가 생길 수 있으므로, 위생 규정을 철저히 지켜야 합니다. 저희도 집에서 발효 사워크라우트를 만들기 시작했습니다.

콤부차 역시 집에서 쉽게 만들 수 있습니다. SCOBY(박테리아와 효모의 공생체)를 사용해 차를 발효시키고, 일주일에서 이주일 정도 기다리면 됩니다. 직접 발효 식품을 만드는 것은 재미있고 비용도 절감할 수 있는 방법입니다.

이번 연구에서 참가자들에게 발효 음식을 최대한 많이 섭취하도록 지시한 것은 매우 중요한 요소였습니다. 그 이유는 초기 연구에서 생물학적 신호를 극대화하여 확인하려는 목표 때문이었습니다. 참가자들은 6주 동안 발효 음식을 하루 평균 6회 이상 섭취했습니다. 이는 식사마다 약 두 번씩 발효 음식을 섭취한 셈입니다.

참가자들은 발효 음식으로 콤부차(6~8온스 정도), 사워크라우트(약 반 컵), 요거트 등의 추천량을 따랐습니다. 실험 결과는 놀라웠습니다. 연구 시작 전에는 고섬유질 식단이 큰 신호를 줄 것이라고 예상했지만, 발효 음식 식단에서 더 강력한 결과가 나타났습니다. 발효 음식 섭취가 서구식 미생물군의 다양성을 증가시키는 데 크게 기여했으며, 6주 동안 꾸준히 증가하는 양상을 보였습니다.

미생물군의 다양성이 항상 더 나은 것은 아니지만, 장내 미생물군과 관련하여 산업화된 세계에서 더 높은 다양성은 일반적으로 더 건강한 상태와 연관이 있습니다. 연구 결과, 발효 음식을 섭취한 참가자들의 면역 시스템에서 염증 마커가 현저히 감소했습니다. 인터류킨-6, 인터류킨-12와 같은 염증 매개체가 감소했고, 면역 세포의 신호 전달 경로가 덜 활성화된 것으로 나타났습니다. 이는 장기적으로 염증성 질환의 위험을 줄이는 데 도움이 될 가능성을 시사합니다.

이 연구의 전체 프로토콜은 약 14~17주였으며, 4주간의 준비 단계와 6주간의 집중 유지 단계로 구성되었습니다. 연구 결과는 발효 음식을 서서히 늘리며 시스템이 적응할 시간을 주는 것이 중요하다는 것을 보여줍니다. 발효 음식을 갑자기 대량으로 섭취하면 장내에 부담이 될 수 있기 때문입니다.

발효 음식을 섭취하는 과정에서 적응 기간이 중요하다는 점을 강조하고 싶습니다. 처음부터 너무 많은 발효 음식을 섭취하면 소화 시스템에 부담이 될 수 있기 때문에, 소량으로 시작해 점진적으로 늘리는 것이 좋습니다. 예를 들어, 저는 운동 후에 사워크라우트의 국물을 마시곤 합니다. 소금기가 있는 국물이 운동 후의 전해질 보충에 도움이 된다고 느껴지기 때문입니다. 하지만 처음부터 이렇게 했다면 제 몸에 무리가 갔을 겁니다. 처음에는 소량으로 시작해 점진적으로 섭취량을 늘렸습니다.

실제로 사워크라우트의 국물은 연구에서도 발효 음식으로 사용되었습니다. 'Gut Shots'라는 이름으로 판매되는 제품이 있는데, 이는 발효 음식을 액체 형태로 제공하는 제품입니다. 저희 연구실에서는 이러한 제품을 쥐를 대상으로 연구 중이며, 이 발효액이 점막 면역 시스템에 미치는 영향을 분석하고 있습니다. 이 액체는 락테이트와 같은 흥미로운 대사 산물의 풍부한 공급원입니다.

이러한 제품은 종종 가격이 비쌉니다. 하지만 집에서 사워크라우트나 콤부차를 만드는 방법은 상대적으로 비용 효율적입니다. 예를 들어, Tim Ferriss의 'The 4-Hour Chef' 책에는 간단하게 사워크라우트를 만드는 방법이 소개되어 있습니다. 집에서 만드는 발효 식품은 비용을 절감할 뿐만 아니라, 자신만의 방식으로 조절할 수 있는 장점이 있습니다.

또한, 발효 음식을 처음 접하는 사람들이 가장 흔히 저지르는 실수는 한 번에 너무 많은 양을 섭취하는 것입니다. 예를 들어, 냉장고에서 Gut Shots와 유사한 제품을 발견해 한 병 전체를 마셨는데, 이는 24인분에 해당하는 양이었습니다. 결과적으로 제 몸이 적응하지 못했고, 매우 불편한 경험을 했습니다. 따라서 발효 음식을 섭취할 때는 항상 적은 양으로 시작해 점진적으로 늘리는 것이 중요합니다.

연구의 다른 흥미로운 부분은 교차 설계 방식(crossover design)을 사용한 실험입니다. 참가자들은 한 식단에서 다른 식단으로 전환하거나, 특정 식단을 중단한 후 다시 시작하는 과정을 거쳤습니다. 이러한 설계는 식단 변화가 미생물군과 대사에 미치는 영향을 더 정확히 분석하는 데 매우 유용했습니다.

최근에는 케토제닉 식단과 지중해 식단을 비교한 연구도 진행되었습니다. 이 연구의 초기 결과는 아직 발표되지 않았지만, 연구팀은 참가자들에게 음식을 배달해 제공하거나 직접 준비하도록 요청하는 방식으로 식단을 완전히 통제했습니다. 이처럼 철저히 통제된 연구는 식단이 미치는 영향을 명확히 이해하는 데 매우 중요합니다.

이번 연구에서는 교차 설계 연구(crossover study)를 진행할 시간이나 예산이 부족했지만, 세척(washout) 단계를 추가했습니다. 참가자들이 특정 식단을 중단한 후에도 발효 음식과 섬유질 섭취량을 계속 관찰했습니다. 그러나 일부 참가자는 섬유질과 발효 음식을 덜 섭취하게 되면서 미생물군의 다양성이 점차 감소하고, 연구에서 관찰된 건강상의 이점도 줄어드는 것을 확인할 수 있었습니다. 이는 건강 효과를 유지하려면 식단 개입을 지속해야 할 필요성을 시사합니다.

연구 도중, 발효 음식과 프로바이오틱스 음료를 섭취한 사람들이 "기분이 더 좋아지고", "생각이 더 명료해졌다"고 보고한 사례가 많았습니다. 연구에서는 이러한 주관적인 감각을 객관적으로 측정하기 위해 설문지와 인지 테스트를 사용했습니다. 또한, 많은 참가자가 "에너지가 더 많아졌다", "잠을 더 잘 자게 되었다", 심지어 "가족 간의 분위기가 좋아졌다"고 말했습니다. 이는 단순히 식단을 조절하면서 얻게 된 심리적 만족감일 수도 있지만, 장-뇌 축(gut-brain axis)의 신호에 의한 영향일 가능성도 있습니다.

또한, 참가자들은 피부 상태가 좋아지고 알레르기가 완화되었다고 보고하기도 했습니다. 이는 염증을 감소시키는 것이 피부 및 인지 기능 등 전반적인 건강에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 점을 시사합니다. 다만, 연구 기간이 짧고, 참가자 수가 제한적이어서 이러한 주관적인 변화를 객관적으로 측정하기에는 한계가 있었습니다.

장내 미생물군과 관련하여 두 개입 그룹 모두에서 배변 습관이 개선되었다는 점도 흥미로웠습니다. 참가자들은 변비가 줄어들고 배변 활동이 규칙적으로 변했다고 보고했습니다. 이러한 개선은 기분 향상과도 연관이 있을 수 있지만, 이번 연구에서는 이를 명확히 측정하지는 못했습니다.

한편, 섬유질 섭취 그룹에서도 예상치 못한 흥미로운 결과가 관찰되었습니다. 발효 음식 그룹만큼 강렬한 신호는 나타나지 않았지만, 섬유질이 면역 체계 및 장내 환경에 미치는 다양한 영향이 확인되었습니다.

우리는 데이터를 더 자세히 분석하기 시작했을 때, 실험에 참여한 전체 집단에서 일관된 면역 반응을 발견하지 못했습니다. 그러다 면역 매개변수들을 측정하는 과정에서 세 가지 다른 면역 반응 그룹이 있다는 것을 관찰하게 되었습니다. 하나의 그룹은 염증이 전반적으로 줄어들었고, 나머지 두 그룹은 혼합된 결과를 보였습니다. 즉, 일부 지표에서는 염증이 증가하고, 다른 지표에서는 감소한 것입니다.

우리는 왜 사람들이 이런 그룹으로 나뉘는지, 어떤 생물학적 요인이 이러한 그룹을 예측하는지를 조사하기 시작했습니다. 그 결과, 연구를 시작했을 때 장내 미생물군의 다양성이 가장 높은 사람들이 염증 감소 가능성이 가장 높다는 점을 발견했습니다. 이는 장내 미생물군이 다양하고, 다양한 식이섬유를 분해할 수 있는 능력이 뛰어날수록 긍정적인 반응을 보일 가능성이 높다는 것을 시사합니다.

반대로, 장내 미생물군이 매우 고갈된 사람들은 높은 섬유질 식단에도 긍정적으로 반응할 가능성이 낮았습니다. 이는 이전에 논의했던, 서구식 식단을 섭취한 쥐 실험 결과와 유사합니다. 그 실험에서는 여러 세대에 걸쳐 섬유질을 발효하는 미생물이 점차 사라지는 현상이 관찰되었습니다. 산업화된 세계의 많은 사람들 또한 장내 미생물군이 고갈된 상태일 가능성이 있으며, 이로 인해 단기간의 고섬유질 식단으로는 충분한 효과를 얻기 어려울 수 있습니다.

특히 미국으로 이민 온 사람들을 대상으로 한 미네소타 대학의 연구에 따르면, 이민자들은 미국에 온 지 9개월에서 몇 년 사이에 장내 미생물군의 다양성을 상당 부분 잃어버리고, 섬유질을 분해하는 능력도 감소했습니다. 이는 장내 미생물군의 손실이 단방향으로 진행될 가능성을 시사하며, 우리가 섬유질을 분해하는 미생물을 회복하기 어렵게 만들 수 있습니다.

또한, 현대의 위생 환경과 새로운 미생물 노출 부족도 이 문제와 관련이 있을 수 있습니다. 과거에 있었던 미생물들이 손실되고, 이를 되찾기 위해서는 의도적으로 섬유질 분해 미생물을 재도입하는 방법이 필요할 수 있습니다.

- 어린 시절, 흙을 먹거나 달팽이를 먹던 아이들이 떠오르네요.

- 맞습니다. 당시에는 아이들이 흙과 접촉하는 것이 자연스러웠습니다. 그러나 현재는 손 소독제 사용이 일반화되었고, 팬데믹 이후 이러한 경향이 더욱 강화되었습니다. 물론 질병 예방을 위해 손 씻기와 위생을 유지하는 것은 중요하지만, 우리의 환경에서 미생물 노출이 과도하게 줄어든 측면도 있습니다.

저는 아이들이 어릴 때 흙, 반려동물, 그리고 환경과 상호작용하도록 장려했습니다. 물론 즉각적으로 유독한 요소가 없다면 말입니다. 그러나 공공 놀이터처럼 다른 아이들로부터 전염병이나 화학물질에 노출될 가능성이 높은 환경에서는 손 씻기가 더욱 중요하다고 판단했습니다.

결론적으로, 환경으로부터 미생물에 노출되는 것은 면역 체계를 교육하고 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이를 안전하게 실행하는 방법을 찾는 것이 핵심이며, 발효 식품 섭취는 이러한 미생물 노출 경로를 활용하는 안전한 방법일 수 있습니다.

장 내에서는 장 전체를 따라 활발한 신호 전달과 물질 수송이 이루어지고 있으며, 이는 혈류를 통해 다른 장기와 조직으로 전달됩니다. 면역 체계와 관련해서는 비교적 단순하게 설명할 수 있습니다. 염증성 사이토카인(예: IL-6 등)의 양을 줄이거나, 항염증성 사이토카인(예: IL-10 등)을 증가시키는 역할을 할 수 있습니다. 우리는 또한 뇌와 장이 양방향으로 소통하는 신경 네트워크를 통해 연결되어 있다는 것을 알고 있습니다.

하지만 제가 발효 음식을 먹고, 올바른 음식을 섭취하며, 장내 미생물군이 다양하고 건강하게 유지되고 있다면, 이런 건강한 미생물군이 신체 전체에 어떤 영향을 미치는지 궁금합니다. 미생물들이 단순히 자신의 역할을 하면서도 제가 덜 아프거나, 병을 더 빨리 이겨낼 수 있는 이유는 무엇일까요? 장내 미생물이 장 안에 국한되어 있지만, 이들이 만들어내는 신호 분자가 신체의 다른 부분에 영향을 미치는 걸까요? 아니면 신체가 건강한 장내 미생물군을 인식하고 긍정적인 변화를 만들어내는 어떤 메커니즘이 있을까요?

정말 복잡한 주제입니다. 우리의 몸은 장내 미생물과 그들이 생산하는 분자들을 다양한 방식으로 인식합니다. 미생물이 생성하는 분자는 그들이 받는 대사 입력, 우리가 섭취하는 음식, 그리고 주변 환경의 미생물에 의해 영향을 받습니다. 이 복잡한 매트릭스에서 가장 기본적인 출발점은 면역 체계입니다. 우리 몸의 면역 세포 중 대부분은 장에 집중되어 있습니다. 이는 장 내에 높은 밀도로 존재하는 미생물들 때문입니다.

장내 미생물들은 우리가 유익하다고 간주하지만, 올바른 위치에 있을 때만 유익합니다. 미생물이 잘못된 위치로 이동하면, 기회성 병원체(opportunistic pathogens)가 될 수 있습니다. 면역 체계는 이러한 미생물들이 제자리를 유지하도록 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 장에는 '파이어스 패치(Peyer's patches)'라는 구조가 있는데, 여기에서 면역 세포들이 미생물을 받아들여 분석하고 학습합니다. 일종의 국경 관리처럼, 미생물을 식별하고 필요한 반응을 준비하는 것입니다.

또 다른 예로, 수지상세포(dendritic cells)라는 특수한 면역 세포가 있습니다. 이 세포는 긴 팔을 내밀어 장 내강에서 미생물을 샘플링하고, 이를 면역 시스템으로 가져와 분석합니다. 이 외에도, 장 세포는 미생물이 만드는 분자 패턴을 인식하는 다양한 수용체를 가지고 있습니다. 예를 들어, 박테리아 세포벽의 구성 요소인 리포폴리사카라이드(LPS)와 같은 분자를 인식하는 특수 수용체가 있습니다. 이러한 신호가 과도하거나 잘못된 위치에서 발생하면, 염증 반응이 유발될 수 있습니다.

또한, 장에서 대사 활동이 어떻게 진행되고 있는지를 인식하는 시스템도 있습니다. 특정 세포들은 장 내 대사산물을 인식하여 신체가 어떤 대사 활동이 진행 중인지 알 수 있도록 합니다. 이에 더해, 장 신경 시스템은 뇌로 신호를 보내 소화 운동, 면역 세포와의 상호작용 등 다양한 기능을 조절합니다. 이 모든 요소가 서로 상호작용하며 복잡한 네트워크를 형성하고 있습니다.

장의 세포 중 많은 수가 신호를 감지하여, 면역 세포들이 장에서 혈액으로 들어가 몸을 순환한 뒤 점막 표면의 다른 부위로 돌아갈 수 있습니다. 이를 통해 장을 통과하는 물질에 대한 면역 시스템이 전반적으로 교육됩니다. 또한, 미생물이 생산하는 다양한 분자들은 직접적으로 혈류로 들어갈 수 있습니다. 현재 우리는 이러한 화학물질들이 무엇인지 정의하기 위해 노력하고 있으며, 단쇄 지방산(short-chain fatty acids) 외에도 여러 흥미로운 화합물이 존재합니다. 예를 들어, 인돌 유도체, 페놀 같은 아미노산에서 유래된 화합물들이 장내 미생물에 의해 대사되고 혈류로 흡수됩니다.

이러한 화합물들은 우리 몸의 대사 과정에서 추가적으로 변형되며, 이를 '공동 미생물-숙주 대사체'라고 부릅니다. 이러한 대사체들은 몸 전체의 다양한 수용체와 결합하여 신호 전달 경로를 촉발시킬 수 있습니다. - 그 중 일부는 혈액-뇌 장벽을 통과할 수 있나요? 현재로서는 장에서 생성된 신경전달물질과 장-뇌 축을 따라 전달되는 신호가 기분이나 동물 모델에서의 자폐 스펙트럼 장애, 심지어 ADHD 같은 정신과적 또는 발달적 장애 증상을 개선할 수 있다는 가설이 존재합니다. 그렇다면 이러한 화합물들이 혈류에서 직접 뇌로 이동할 수 있을까요? 신경을 통한 축이 아닌, 세로토닌이나 아세틸콜린 같은 화합물이 뇌로 스며들어갈 가능성도 있나요?

- 맞습니다. 대부분의 이러한 분자들의 생물학적 작용은 아직 잘 이해되지 않았지만, 뇌척수액에서 미생물 대사 산물이 관찰되었다는 점은 확인되었습니다. 즉, 일부는 장벽을 넘어간다는 의미입니다. 정말 흥미로운 점은 이러한 분자들이 고농도로 존재하면 독성을 가지거나 독성 속성을 띨 수 있다는 것입니다. 우리가 알고 있는 바에 따르면, 이러한 대사 산물은 혈류로 들어간 뒤 결국 신장에서 소변을 통해 배출됩니다. 따라서 장에서 진행되는 대사 과정을 이해하기 위해 소변에 포함된 대사 산물을 분석할 수 있습니다.

그러나 신장이 제대로 작동하지 않는 신장 질환 환자의 경우, 이러한 대사 산물이 혈류에 축적되고 혈액-뇌 장벽을 넘어 뇌에 영향을 미칠 가능성이 큽니다. 신장에서 이러한 분자를 소변으로 내보내는 역할을 하는 운반체는 혈액-뇌 장벽에서도 발견됩니다. 이는 이러한 분자들이 장벽을 넘어간 뒤 다시 혈류로 되돌아가도록 하는 기능을 합니다.

- 놀랍습니다.

- 그리고 신장 질환의 대표적인 증상 중 하나인 '멘탈 포그(mental fog)'는 이 대사 산물이 혈액에 축적되어 뇌로 전달되는 것과 관련이 있을 가능성이 높습니다.

- 흥미롭네요. 과거에, 과도한 프로바이오틱스 섭취가 '멘탈 포그'를 유발할 수 있다는 보고가 있었습니다. 이와 관련된 더 큰 논의로 프로바이오틱스의 효과에 대한 질문이 떠오릅니다. 저는 한동안 프로바이오틱스를 섭취했었지만, 이후 발효 음식을 선호하게 되었습니다. 프로바이오틱스에 대한 일반적인 입장은 어떠신가요? 프로바이오틱스가 항상 우리가 원하는 미생물 종을 증식시키는 것은 아니라고 들었는데, 사실인가요?

- 맞습니다.

- 또, 저는 비용 문제도 중요하다고 생각합니다. 프로바이오틱스는 고가의 보충제 중 하나로, 고품질 제품을 구매하려면 매달 수백 달러가 들 수 있습니다. 그리고 이러한 제품이 뇌에 부정적인 영향을 미친다면, 섭취를 고민해볼 필요가 있을 것입니다.

- 네, 동의합니다.

프로바이오틱스 시장에는 수많은 가짜 상품들이 넘쳐납니다. 많은 기업이 사람들이 두려움을 이용해 데이터를 제공하지 않고도 많은 돈을 벌 수 있다는 점을 알고 있는 것 같습니다. 따라서 첫 번째로 드릴 말씀은 소비자가 주의해야 한다는 것입니다. 보충제 시장은 대부분 규제가 느슨하기 때문에 품질 관리가 좋지 않은 제품들이 많습니다. 일부 연구에서는 시중에 판매되는 프로바이오틱스를 조사한 결과, 라벨에 표시된 내용과 실제 내용물이 일치하지 않는 경우가 많음을 밝혔습니다.

- 이것은 많은 보충제와 관련된 문제이며, 일부 보충제 회사의 경우 더욱 그러합니다. 우리 팟캐스트에서도 자주 다루는 주제이죠. 신뢰할 수 있는 브랜드도 있지만, 그렇지 않은 브랜드가 훨씬 많습니다.

- 맞습니다. 프로바이오틱스 회사들은 제품을 독립적으로 검증받을 수 있는 기관에 제품을 보낼 수 있습니다. 따라서 이러한 검증을 받은 제품을 찾는 것이 중요합니다. 또한, 이름이 잘 알려진 브랜드는 평판을 지키기 위해 품질 관리에 더 많은 투자를 할 가능성이 높습니다.

프로바이오틱스에 대한 연구는 광범위하지만, 현재 데이터를 보면 프로바이오틱스가 장내 미생물군에 미치는 영향에 대해 압도적으로 긍정적인 결과를 보이지는 않습니다. 예를 들어, 항생제 치료 후 프로바이오틱스가 장 점막 미생물군의 회복 속도를 늦춘다는 연구 결과가 있습니다. 또한 특정 질병을 치료하기 위한 프로바이오틱스 사용에서 기대했던 큰 효과가 나타나지 않는 경우도 많았습니다. 다만, 몇몇 메타분석에서는 프로바이오틱스가 항생제 복용 후 설사를 예방하거나 바이러스성 설사 회복에 도움을 줄 수 있다고 제안합니다.

그러나 프로바이오틱스 제품이 매우 다양하고, 각 개인의 미생물군이 다르기 때문에 특정 프로바이오틱스 제품이 모든 사람에게 효과가 있을 것이라고 보기는 어렵습니다. 제가 들은 가장 좋은 조언 중 하나는, 특정 프로바이오틱스가 원하는 효과를 발휘한 연구를 찾아보고 그 제품을 사용해보라는 것입니다. 특히 의료 문제를 겪고 있거나 의사와 상담을 원하는 경우, 신뢰할 수 있는 연구를 기반으로 제품을 선택하는 것이 좋습니다.

- 그렇다면 프리바이오틱스는 어떨까요? 오늘 논의한 대로 프리바이오틱스는 식이섬유 시스템을 활성화하는 데 유용할 것 같습니다.

- 맞습니다. 프리바이오틱스에 대한 연구는 혼재된 결과를 보입니다. 일부 연구에서는 특정 섬유질로 인해 특정 박테리아만 급격히 증식하면서 장내 미생물 다양성이 감소하는 경우도 확인되었습니다. 따라서 정제된 섬유질로 샐러드바에서 얻을 수 있는 다양한 복합 탄수화물을 대체하기는 어렵습니다. 이 분야에서 일반적으로 권장되는 접근법은 다양한 식물을 섭취하고, 그와 함께 제공되는 다양한 섬유질을 섭취하는 것이 장내 미생물군의 다양성을 유지하는 데 더 효과적이라는 것입니다.

정제된 섬유질은 일부 사람들에게 GI(위장) 운동이나 장 건강의 특정 문제를 해결하는 데 유익할 수 있습니다. 그러나 서구식 식단 위에 빠르게 발효되는 섬유질을 추가하면 간에서 대사가 비정상적으로 이루어질 수 있다는 연구도 있습니다. 쥐를 대상으로 한 연구에서는 고농도의 프리바이오틱스를 서구식 식단에 추가했을 때, 일부 쥐가 간세포 암종(간암)에 걸리는 경우가 관찰되었습니다. 이는 인간 생물학과 관련이 있는지 확실하지 않지만, 정제된 섬유질은 매우 다양한 구조와 발효 속도를 가지고 있어 천연 섬유질과는 크게 다릅니다.

천연 식물 기반 섬유질은 복잡한 구조로 인해 미생물의 발효 속도가 느려지고, 대장 전체에 걸쳐 서서히 발효됩니다. 반면, 정제된 섬유질은 미생물이 쉽게 접근할 수 있어 빠르게 발효되며, 이는 소화관에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 가공된 음식과 높은 당분, 유화제가 포함된 음식은 피하는 것이 좋습니다. 발효 음식과 고섬유질 식품을 병행하면 미생물군에 긍정적인 효과를 얻을 수 있습니다. 발효 음식에는 섬유질이 포함된 경우가 많아 한 번에 두 가지 효과를 얻을 수 있습니다.

우리 연구팀은 고섬유질 식단, 발효 식단, 그리고 두 가지를 병행한 식단의 시너지 효과를 알아보기 위한 새로운 연구를 계획 중입니다. 연구는 혈액 채취를 통해 염증 상태를 모니터링하며, 이는 정확한 데이터를 제공하는 신뢰할 수 있는 방법입니다.

제 아내 에리카와 저는 이 연구를 통해 개인적인 생활 방식을 변화시키며, 이를 기반으로 한 책 "The Good Gut"을 집필했습니다. 이 책은 우리가 연구와 일상생활에서 경험한 내용을 바탕으로 작성되었으며, 일반 독자들에게 장내 미생물군과 관련된 과학적 정보를 쉽게 전달하기 위한 목적으로 제작되었습니다.

흥미로운 에피소드로, 한 미생물군 학회에 참석했을 때, 학회 참석자들이 샐러드바의 음식을 모두 소비해 학회 관계자들이 놀란 적이 있습니다. 이는 미생물군 연구자들이 일상적으로 실천하는 식습관이 다른 사람들과 얼마나 다른지를 보여주는 사례였습니다. 따라서 이 책은 우리의 개인적인 경험과 연구 결과를 일반 대중이 이해할 수 있도록 설명하며, 건강한 식습관을 시작하는 데 도움을 줄 수 있는 기초를 제공합니다.

스탠퍼드에 위치한 인간 미생물군 연구 센터는 우리가 많은 식이 요법 및 개입 연구를 수행하는 본거지입니다. 그곳에서 우리는 연구 목록을 제공하고, 우리의 연구에 대한 자세한 정보를 공유합니다. 또한, 연구실 웹사이트에서도 우리의 연구에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있습니다. 우리는 항상 연구에 참여할 참가자를 찾고 있습니다.

오늘 시간을 내주셔서 저와 이야기를 나눠주신 닥터 저스틴 소넨버그에게 감사드립니다. 이번 에피소드에서는 장내 미생물군과 건강을 최적화하는 방법에 대해 다루었습니다. 소넨버그 연구실 웹페이지는 sonnenburglab.stanford.edu에서 확인하실 수 있습니다. 이곳에서 다양한 연구와 영양이 장내 미생물군에 미치는 영향을 다룬 내용을 확인할 수 있습니다. 또한, 닥터 저스틴 소넨버그와 그의 아내 에리카 소넨버그가 공저한 책, "The Good Gut"도 많은 플랫폼에서 쉽게 구매하실 수 있습니다.

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마지막으로, 보충제에 대해 이야기하자면, 보충제가 모든 사람에게 필요한 것은 아니지만, 많은 사람들이 수면, 집중력, 장내 미생물군 지원과 같은 부분에서 큰 이점을 얻고 있습니다. 다만, 보충제 시장에는 독립적으로 검증되지 않은 제품도 많다는 점을 유의해야 합니다. 우리는 높은 품질 기준을 가진 Thorne이라는 브랜드와 협력하고 있으며, Thorne 보충제는 성분과 품질 면에서 매우 신뢰할 수 있습니다. Thorne 제품을 할인된 가격으로 구매하시려면 thorne.com/u/huberman을 방문해주세요.

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과학에 대한 여러분의 관심과 참여에 다시 한 번 감사드리며, 다음 논의에서 다시 뵙기를 기대합니다.