분당서울대병원 소화기내과 김나영 교수 연구팀(최용훈 교수, 남령희 연구원, 최수인 박사 (사진 왼쪽부터)은 낙산균(clostridium butyricum) 섭취를 통해 고지방 식이로 인한 장내미생물 불균형 상태를 정상적으로 되돌리는 기전(매커니즘)을 발표했다. 

최근 국내 20대~40대 젊은 대장암의 발병률이 10만 명당 12.9명 수준으로 세계 1위를 기록하며, 주된 원인으로 식습관 서구화에 따른 고지방 식이가 지목되고 있다. 비만, 지방간, 이상지질혈증 등 대사 질환의 위험을 높인다고 알려진 과도한 지방 섭취가 각종 대장 질환의 원인으로 작용하고 있는 것이다.

고지방 식이는 장내미생물의 불균형을 유발하고 염증 물질을 증가시켜 대장 질환을 유발하는 것으로 알려져 있는데, 이러한 고지방 식이로 인한 장내불균형을 치료하는 프로바이오틱스(인체에 이로움을 주는 유익균)를 개발하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다.

특히 뷰티르산(butyric acid)은 장내 유해균의 정착을 막고 항염, 면역 조절 및 유지 작용 등을 하며 장 기능을 개선할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 연구팀은 뷰티르산이 낙산균(clostridium butyricum)에 의해서 생성된다는 점에 주목, 고지방 식이를 실시한 쥐실험 모델에 낙산균을 급여해 지방 과다 섭취로 인한 장내미생물 불균형을 회복시킬 수 있는지 그 효능과 기전을 알아보는 연구를 수행했다.

연구는 쥐실험 모델을 △일반 식이 △고지방 식이 △고지방 식이 및 낙산균 급여 세 그룹으로 나누고, 8주간 대장 점막, 대변, 장내미생물 변화 양상 등을 비교 관찰하는 식으로 진행됐다.

그 결과, 먼저 고지방 식이를 실천한 그룹에서는 일반 그룹에 비해 대장 점막에서 염증 물질이 유의미하게 증가하고 지방이 침착됐으며, 장내 유익균을 늘려주는 뷰티르산 및 뷰티르산 생성 세균이 감소하는 결과가 나타났다.

또한 고지방 식이 그룹은 장관 투과성이 증가하고 탄수화물과 에너지 대사가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 고지방 식이가 장내미생물의 변화를 유도하고, 그로 인해 다시금 장내 대사 과정에 악영향을 끼침으로서 결과적으로 탄수화물 및 에너지 대사를 저해한다는 것을 의미한다.

반면, 고지방 식이와 동시에 낙산균을 투여한 그룹에서는 고지방 식이에 의한 유해한 변화들이 정상적으로 회복하는 양상을 보였다. 염증 물질은 감소하고 대변 내 뷰티르산이 증가했으며, 장관 투과성 및 에너지 대사 회복 등이 호전된 것이다.

특히 이러한 결과는 수컷 그룹에서 두드러졌는데, 이는 향후 고지방 식이에 의한 장내미생물 불균형 치료에 대한 연구 및 낙산균을 치료제로 활용할 시 성차가 반드시 고려돼야 함을 의미한다.

이번  연구 결과는 장 건강의 회복뿐만 아니라, 소아 비만과 같은 대사 질환 개선에도 기여할 수 있는 프로바이오틱스로서 낙산균의 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 깊다.

김나영 교수는 “고지방 식이로 인해 장내미생물 불균형이 발생하고 대사 체계가 손상된다는 점, 그리고 이를 원래대로 회복시키는 데 낙산균이 주요한 역할을 했다는 점을 확인했다”며 “최근 과도한 지방 섭취로 대장암, 염증성장질환, 과민성장증후군 등 각종 중증 장 질환과 소아 비만 등 대사 질환이 가파른 증가 추세에 있는데, 이를 예방 및 치료하기 위한 프로바이오틱스로서 낙산균의 가능성을 확인할 수 있었다”고 전했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Digestive Diseases and Sciences’, ‘Journal of Neurogastroenterology and Motility’에 게재됐다. 

[참고자료]

그림1. 고지방 식이를 에 의해 대장 점막 염증이 증가(흰색 → 빨간색 막대)했으며, 낙산균 투여 시 이러한 증상이 회복되는 양상(빨간색 → 파란색 막대). 이러한 변화는 수컷(왼쪽 그래프)에서만 관찰됐다.