마이크로바이옴이란?
과거에는 장내세균이라고 간단히 말했지만, 지금은 마이크로바이옴이라고 부르고 우리와 함께 살아가는 동반자로 생각합니다.
마이크로바이옴은 우리 몸 안과 바깥, 특히 장내에 존재하는 수많은 미생물들(박테리아, 바이러스, 곰팡이, 원생동물 등)의 총합을 의미합니다. 이 미생물들은 우리의 건강에 큰 영향을 미칩니다. 특히 장 마이크로바이옴은 소화, 영양소 흡수, 면역 시스템 조절, 병원균 방어 등 다양한 기능을 담당합니다.
마이크로바이옴내의 균을 크게 나눠보면 여러가지가 있지만, 다음 2종류는 알아둘 필요가 있습니다.
박테로이데테스 : 박테로이데테스는 그람 음성균입니다.
1. 특징
- 박테로이데테스는 그람음성 세균으로, 주로 바실러스(Bacillus) 또는 코쿠스(Coccus) 형태를 가집니다.
- 이 균주는 특히 인간의 대장에서 풍부하게 발견되며, 장 내 미생물의 주요 구성 요소 중 하나입니다.
2. 역할
- 박테로이데테스는 다양한 다당류를 분해하고, 짧은 사슬 지방산(short-chain fatty acids, SCFAs)과 같은 중요한 대사물을 생성합니다.
- SCFAs는 대장의 세포에 에너지를 제공하며, 염증을 줄이고 장의 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
3. 박테리오디테스와 건강
- 장 마이크로바이옴의 균형에 있어 박테리오디테스의 비율은 중요합니다. 특히, 박테리오디테스와 피르미쿠테스(Firmicutes) 사이의 비율은 비만, 당뇨병, 심혈관 질환 등과 관련이 있을 수 있습니다.
- 몇몇 연구에서는 비만인 개체에서 피르미쿠테스의 비율이 높고 박테리오디테스의 비율이 낮은 것을 관찰하였습니다. 그러나 이러한 관측 사항이 원인과 결과의 관계를 나타내는 것인지는 아직 명확하지 않습니다.
4. 환경적 분포
- 박테리오디테스는 물과 토양과 같은 다양한 환경에서도 발견됩니다. 이들은 자연 환경에서의 물질 순환에 중요한 역할을 합니다.
피르미쿠테스 : 피르미쿠테스는 그람 양성균입니다.
1. 특징
- 피르미쿠테스는 그람양성 세균으로, 다양한 모양과 크기의 세균들로 구성되어 있습니다.
- 대부분의 피르미쿠테스 세균은 바실러스(Bacillus) 또는 코쿠스(Coccus) 형태를 가집니다.
2. 장 내에서의 역할
- 피르미쿠테스는 인간의 장 마이크로바이옴에서 매우 흔하며, 대부분의 성인의 장 내에서 가장 흔한 세균 균주 중 하나입니다.
- 박테리오디데스와 동일하게 단쇄지방산 등이 만들어집니다.
장에서 발견되는 다양한 균들
장에서는 박테로이데스(Bacteroides), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 클로스트리듐(Clostridium), 에셔리키아(Escherichia), 유박테리움(Eubacterium), 락토바실러스(Lactobacillus), 루미노코커스(Ruminococcus), 스트렙토코커스(Streptococcus) 가 많이 발견됩니다.
1. Bacteroides 박테로이데스
- 그룹: 박테리오디테스(Bacteroidetes)
- 특징: 인간의 장에서 흔하게 발견되며, 다양한 다당류를 분해하여 에너지를 얻습니다. 장 건강과 밀접한 연관이 있습니다.
2. Bifidobacterium 비피도박테리움
- 그룹: 액티노박테리아(Actinobacteria)
- 특징: 프로바이오틱스로 널리 알려져 있으며, 유산균 중 하나입니다. 유아의 장에서 풍부하며, 장 건강 및 면역 반응과 관련이 있습니다.
3. Clostridium 클로스트리디움
- 그룹: 피르미쿠테스(Firmicutes)
- 특징: 대부분의 종은 아나로브(산소 없는 환경에서 살아가는)입니다. 몇몇 종류는 유용하거나 무害하지만, Clostridium difficile과 같은 일부 종류는 병원성을 가질 수 있습니다.
4. Escherichia 대장균
- 그룹: 프로테오박테리아(Proteobacteria)
- 특징: Escherichia coli (E. coli)가 가장 잘 알려져 있습니다. 대부분은 장에서 무害하게 존재하지만, 일부 변종은 식중독을 일으킬 수 있습니다.
5. Eubacterium 유박테리움
- 그룹: 피르미쿠테스(Firmicutes)
- 특징: 인간의 대장에서 흔하게 발견되며, 다양한 대사 기능을 가진 아나로브 세균입니다.
6. Lactobacillus 락토바실러스
- 그룹: 피르미쿠테스(Firmicutes)
- 특징: 유산균 중 하나로, 발효식품(예: 요구르트)에서 발견되며, 장 건강에 도움을 줄 수 있습니다. 프로바이오틱스로 널리 사용됩니다.
7. Ruminococcus
- 그룹: 피르미쿠테스(Firmicutes)
- 특징: 대장에서 발견되며, 섬유질 분해에 관여합니다.
8. Streptococcus 스트렙토코코스
- 그룹: 피르미쿠테스(Firmicutes)
- 특징: 다양한 환경에서 발견되며, 몇몇 종류는 인간의 입, 목, 피부 등에서 발견됩니다. 일부는 무害하거나 유익하지만, 일부 종류는 질병을 일으킬 수 있습니다(예: 인플루엔자).
식이섬유의 분해
소화될 수 있는 물질은 소장에서 흡수되어 사람이 사용할 수 없는 식이섬유가 장에서 분해되고 그것을 균이 사용합니다. 대장에서는 산소가 거의 없기 때문에 이것이 완전히 분해되지 않고 단쇄지방산이 만들어집니다.
단쇄지방산은 장세포가 흡수해서 에너지로 사용합니다. 이것이 매우 중요한 이유는 흔히 말해서 식이섬유가 에너지를 전혀 공급하지 않는다고 생각하는 분들이 많은데 실제로는 이렇게 단쇄지방산이 만들어지기 때문에 에너지원이 됩니다. 그래서 발효가 가능한 식이섬유는 에너지가 생각보다 높게 나올 수가 있습니다.
우리나라의 법에는 이것을 명확하게 표현하고 있습니다.
(나) 열량의 산출기준은 다음과 같다.
① 영양성분의 표시함량을 사용(“00g 미만”으로 표시되어 있는 경우에는 그 실제 값을 그대로 사용한다)하여 열량을 계산함에 있어 탄수화물은 1g당 4kcal를, 단백질은 1g당 4kcal를, 지방은 1g당 9kcal를 각각 곱한 값의 합으로 산출하고, 알콜 및 유기산의 경우에는 알콜은 1g당 7kcal를, 유기산은 1g당 3kcal를 각각 곱한 값의 합으로 한다.
② 탄수화물 중 당알콜 및 식이섬유 등의 함량을 별도로 표시하는 경우의 탄수화물에 대한 열량 산출은 당알콜은 1g당 2.4kcal(에리스리톨은 0kcal), 식이섬유는 1g당 2kcal, 타가토스는 1g당 1.5kcal, 알룰로오스는 1g당 0kcal, 그 밖의 탄수화물은 1g당 4kcal를 각각 곱한 값의 합으로 한다.
식품등의 표시기준, 별지1 표시사항별 세부표시기준 : 바로가기
보통 식품에서 칼로리 표기에는 식이섬유는 포함하지 않고 계산합니다. 하지만, 식이섬유가 칼로리가 전혀 없다는 것은 잘못된 정보이고, 특히 발효가 가능한 수용성 식이섬유의 경우에는 1g당 2kcal로 계산하라고 되어 있습니다. 물론 2kcal이 너무 높다고 생각할 수도 있습니다. 하지만 전혀 없는 것은 아니라는 것도 항상 염두에 두어야 합니다.
장에서 만들어지는 단쇄 유기산
장에서 만들어지는 단쇄 유기산 중 초산이나 탄소가 3개인 프로피온산은 간으로 전달되면 포도당이나 지방의 합성에 사용될 수 있습니다. 탄소가 4개인 부틸산은 아미노산의 글루탐산과 마찬가지로 장세포의 주요한 에너지원이 되며, 장의 방어력을 높여준다고 생각합니다. 뿐만 아니라 부틸산은 우리 몸에 흡수되어 다양한 역할을 하는 것으로 현재 알려져 있고, 이것이 마이크로바이옴 연구의 큰 주제이기도 합니다.
단쇄지방산은 사람마다 생성되는 종류가 다르고 그 종류는 장내 미생물에 따라서도 달라집니다.