일요주간 - ‘腸淸腦淸’ 매직파워! ‘프로바이오틱스’

<기고>, 빅뱅! ‘뇌-장축(Brain-gut axis)’이론 [일요주간=이영주 박사]
◇ 장내 유익균의 총아 ‘천연 항암제’

▲ 이영주박사

우리 장내에는 1kg이 넘는 400~500여 종, 약 100조개의 유익균과 유해균이 서로 공생하면서 영양과 생리기능, 노화, 발암, 면역, 감염에 영향을 미치고 있습니다. 프로바이오틱스(probiotics)란 살아있는 장내 유익균으로 만들어진 보충제로써 흔히 말하는 유산균을 말합니다.

유해균은 세균독소를 생산하고 발암물질을 생산하는 등 장을 부패하게 하여 설사와 변비, 발육장애, 간장장애, 면역억제, 암 발생 등 각종 질병을 발생하게 하지만, 유익균은 비타민을 합성하고 감염을 방지하며, 면역을 증가시켜 건강하고 활동적인 삶을 살게 하여 인생을 긍정적으로 바꾸어줍니다.

유해균이 형성하는 유해효소인 베타-글루쿠로니다아제(β-glucuronidase)는 발암전구물질을 발암물질로 전환시키는 역할을 하는데, 유익균이 발암물질과 독성물질의 형성에 사용되는 유해균의 효소생성을 억제하여 암예방에 도움을 줍니다.

또한 유익균은 우리가 삼겹살을 구수하게 구울 때 형성되는 발암물질인 이종환식아인(heterocyclic amine)이 체내로 흡수되지 못하도록 발암물질과 결합하여 대변으로 함께 배설되기도 합니다.

유익균은 올리고당을 이용하여 단쇄지방산인 아세트산, 프로피온산, 부티르산을 생성하는데, 단쇄지방산 중 하나인 부티르산이 암세포 성장을 억제하여 대장암과 선종에 효과를 보입니다. 물론 유익균에 의해 생성된 단쇄지방산과 유산은 90%가 대장의 상피세포에 흡수되어 일부는 상피세포의 증식에 사용되고 나머지는 에너지를 생산하는데 사용되고 있습니다.

유익균은 콜레스테롤을 동화하여 소비시키거나, 콜레스테롤 미셀(micelle)이 장벽을 통하여 흡수되는 것을 억제하여 유익한 콜레스테롤은 증가하고 유해한 콜레스테롤은 감소시켜줍니다.

또한 장내에서 생성되는 암모니아(간독성), 아민(간독성), 담즙산 대사산물(발암성), 인돌, 페놀(발암인자) 등 유해균들에 의해서 생성되는데, 유독 물질들은 장을 부패하게 만들고 장암의 발생과 노화 등에 영향을 미치고 있습니다.

이처럼 유익균에 의하여 유독물질들을 생성이 적어지면 간장이 해야 할 해독 부담(detoxifying load)도 줄어들어 간장이 보호되어 해독의 생활화가 실현됩니다.

◇ 새로이 부각되는 ‘뇌-장축 이론’

뇌와 장은 서로 끊임없이 소통하면서 서로에게 영향을 준다는 뇌-장축 이론(Brain-gut axis)에 의하면, 뇌와 장은 서로 긴밀하게 협조하면서 우리 몸을 가꾸어간다고 합니다.

퇴행성 자폐증을 앓고 있는 아이들에게 신경독소를 분비하는 장내 유해균을 억제하는 항생제를 복용시킨 결과 자폐증 증상이 호전되었다는 것을 보더라도, 장내 세균이 뇌에 얼마나 영향을 미치는지 쉽게 알 수 있을 것입니다.

이처럼 뇌와 장과의 관계는 서로 긴밀한 관계를 유지해왔습니다. 우리가 긴장, 고민, 불안, 두려움 등의 스트레스를 받으면 장내 분비세포와 면역을 담당하는 점막 비만세포를 자극하고, 비만세포에서는 세로토닌(Serotonin)과 통증유발인자인 물질P(Substance P) 등이 분비되어 장의 이상 운동과 통증을 일으키게 됩니다.

이와 같은 뇌-장축 이론을 설득력있게 설명해주는 질환으로는 과민성장증후군를 비롯하여 주의력결핍과잉행동장애(ADHD), 자폐증 등이 대표적입니다.

◇ 주의력 ‘결핍 과잉’행동장애(ADHD)

아이가 공부를 해도 성적이 오르지 않는다고요? 그럼 혹시 아이가 이런 행동을 보이십니까?

끊임없이 움직이며 안절부절 못하고 높은 곳에 기어오르며 물건을 잘 망가뜨리고, 자주 몸에 상처를 입는다면 주의력결핍 과잉행동장애(Attention Deficit Hyperactivity Disorder; ADHD)를 가졌을 가능성이 큽니다.

이러한 아이들은 생각 없이 행동하는 것처럼 보이고, 저질러진 행동에 대해 후회하거나 죄의식을 갖습니다. 아이는 자신의 행동을 상황에 맞게 조절하거나 억제하는 데에 어려움을 겪고, 조심성이나 책임감이 없고 버릇없이 굴며 게으르다는 주위 사람들의 평가를 받기도 합니다.

주의력결핍과잉행동장애 아동들에서 좌측 안와전두엽 영역과 좌측 상위 측두엽 영역에서 국소 혈류량의 저하가 관찰되었는데, 그 혈류량 감소는 ADHD의 인지적 특성 등에서 충동성과 연관된 병태생리에 중요한 역할을 한다고 합니다.

프로바이오틱스로 장을 정상으로 돌려놓으면 장내 환경이 개선되어 뇌의 혈류량이 증가할 것이고, 뇌가 맑아지면 집중력이 향상되므로 성적도 쑥쑥 올라갈 것입니다.

주의력결핍과잉행동장애를 가진 아동들의 30~40%는 특수교육의 경험을 가지고, 50%는 개별적 학업지도를 필요로 하며, 10~35%는 고등학교를 졸업하는데 어려움을 겪기도 합니다.

주의력결핍과잉행동장애 아동들의 특징으로, 30~64%는 언어적 결함을 갖고, 수다스럽거나, 지나치게 크게 이야기하거나, 대화의 주제를 자주 바꾸거나, 남의 말을 잘 듣지 않거나, 대화의 시작과 종료가 부적절하고, 이야기가 장황하며 매끄럽지가 못한 경향이 있고, 듣는 사람이 무슨 이야기인지 이해하기 어려워 의사소통의 장애가 발생하기도 합니다.

이러한 주의력결핍과잉행동장애를 가진 아이들의 70%가 청소년기까지 이어져 지속적으로 장애의 어려움을 겪고 있습니다.

또한 성인이 되면 과잉행동(Hyperactivity)이 빠진 주의력결핍장애(Attention Deficit Disorder; ADD)가 남게 되어 잡념이 끊이지 않고, 잦은 실수와 건망증, 안전사고에 쉽게 노출됩니다.

특히 직장생활이나 사업을 하는 사람들이 ADD를 가진 경우에는 사회적으로 성인에 대한 ADHD나 ADD에 대한 인식이 부족하여 주의력결핍장애가 성격상의 문제로 오해를 받아 갈등이 심해진다면 단순히 개인적인 문제로만 돌리기에는 심각한 사회 문제가 아닐 수 없습니다.

◇ ‘소화관 과부하’ 뇌력 활성화 관건

뇌와 장과의 관계를 설명해주는 이론이 또 하나 있는데, 고비용 조직가설(The expensive tissue hypothesis)이 그것입니다. 영장류가 큰 뇌를 발달시킬 수 있었던 것은 에너지 소모율이 높은 조직인 소화관이 작아진 덕분이며, 소화관이 상대적으로 작아진 영장류는, 작은 소화관 덕분에 절약된 에너지를 뇌를 발달시키는 데에 집중적으로 사용하였던 것입니다.

장이 작아지면 장이 소비하는 에너지가 작아지기 때문에 절약된 에너지를 신체의 다른 부분에 사용할 수 있는데, 남아메리카의 코끼리물고기는 상대적으로 작은 소화관을 가지고 있어서 전체 에너지의 60%를 유난히 큰 뇌에 공급하고 있습니다.

현대인들은 장내 유익균의 절대부족과 대사효소의 부족으로 장은 점차 커지고 있어, 장의 에너지 소모율이 높아짐에 따라 뇌로 공급되는 에너지와 혈류가 급속히 감소하고 있습니다. 아이들은 이른 아침부터 시작하여 잠자리에 들 때까지 치킨, 햄버거, 피자, 과자, 빵 등을 쉬지 않고 먹습니다.

아이의 소화관은 잠들기 전까지 음식물을 섞고 쪼개고, 위액과 소화효소를 만들고, 소화된 분자들을 소화관 벽을 통해 혈액으로 보내는 등 높은 열량을 소비하게 됩니다. 공부를 해야 하는 배고픈 뇌에게 더 많은 포도당을 공급해야 하는데, 장도 하루 종일 혹사당하므로 여분의 에너지를 뇌에 보내지 못하고 다 사용해버리는 것입니다.

배고픈 뇌에게 에너지를 공급해하기 위해서는 장이 작아져야 하는데, 아이러니컬하게도 소화효율이 뚝 떨어진 장에게 배고픈 뇌는 자꾸 소화시켜라고 명령을 내리지만, 장은 유익균과 소화효소가 감소함에 따라 더 많은 일을 하게 되고, 일을 많이 하기 위해 장은 점점 더 몸집을 키워가고 있다는 것입니다.

장이 커짐에 따라 여분의 에너지는 점차 줄어들어들 수밖에 없어 결국 뇌 혈류량은 점차 감소하게 되어 조그만 자극에도 억제하기 힘든 충동을 느끼게 되는 것입니다. 따라서 주의력 결핍 과잉 행동장애 아이들이 적대적 반항장애(35%), 품행장애(26%), 불안장애(26%), 우울장애(18%) 등을 동반하여 학교생활을 함에 있어 지속적이고도 심각한 영향을 끼치는 장애를 앓게 되는 것입니다.

이러한 주의력결핍과잉행동장애를 장내 유익균의 균형이 무너져서 오는 알레르기 질환으로 보려는 시각에 힘을 실어주고 있습니다. 그 이유는 면역계에 관련한 유전자가 ADHD와 관계하고 있는 경우가 있기 때문에, 집중력장애를 보이는 아이들에게 있어 알레르기가 있을 확률이 높습니다. 따라서 면역치료는, 면역세포의 80%가 살고 있는 장의 환경을 조절해주는 프로바이오틱스를 사용하고 있습니다.

◇ ‘올리고당 프로바이오틱스’ 환상적 결합

유익균의 먹이가 되어 유익균을 증식시키고 유해균의 번식을 억제하여 장내균총을 개선시키는 올리고당은 콩에 많이 함유되어 있습니다. 올리고당은 당질을 그 분자량의 크기에 따라 분류하였을 때 중간 정도의 분자량을 가진 물질을 총칭하는 이름입니다.

당질은 분자량의 크기에 따라 단당류, 올리고당류, 다당류로 분류하는데, 여기에서 올리고당은 단당이 2개에서 10개가 결합한 당질(이당류, 삼당류, 사당류, 오당류 등)을 말합니다. 비피더스균은 장내에서 당질을 이용하여 초산, 젖산 등 유기산을 생성하여 장내 유해균의 증식을 억제하고 유익균의 증식을 촉진시키는 대표적인 장내 세균입니다.

비피더스균이나 락토바실러스균은 올리고당을 먹이로 삼아 증식하지만 그 이외의 균은 올리고당을 먹이로 하지 않습니다. 올리고당은 콩에 가장 많이 들어 있으며 치커리, 양파, 벌꿀, 마늘, 두부, 바나나 등에도 함유되어 있습니다.

물론 유익균의 먹이가 되기 위해서는 위의 소화효소에 의해 분해되지 않고 대장까지 가야합니다. 유익균이 장에 가득하면 세균들은 장 상피세포 속으로 파고들지 못해 감염증에 걸릴 위험성이 현저하게 낮아지게 됩니다. 락토바실러스균의 수가 줄어든 사람에게서 알레르기가 흔하게 일어나는 현상도 이와 같은 이유에서입니다.

뇌-장축 이론과 고비용 조직가설이 주는 시사점은, 프로바이오틱스를 사용하여 장내 유익균을 활성화시켜 장누수증후군, 알레르기, 자가면역, 과민성장증후군, 염증성장질환, 암, 비만, 변비, 당뇨 등을 극복하려는 시도가 몸의 혁명을 완성하는데 긍정적이라는 것입니다.

◇ 프로바이오틱스의 진정한 1인자는!

‘프로바이오틱스를 먹어야할 이유는 이제 충분한 것 같은데, 시중에 나와 있는 제품군들은 매우 다양하여 어떤 제품을 선택해야 할지 망설여지는 것은 어찌 보면 당연한 것입니다. 프로바이오틱스균들만 보아도 락토바실러스균종과 비피도박테리아균종, 사카라미세스 보울라디균 등 많지만, 어떤 균을 사용하든 가장 중요한 것은 균의 생존능력과 장착능력일 것입니다.

즉 pH 2.5~3.5의 강한 산성의 위에서 살아남아야 하고, 위산에서 살아남은 균은 다시 담즙과 췌장액으로부터 또 다시 살아남아야 합니다. 여기까지 살아남았다 하더라도 유해균과 싸워 장벽에 부착하지 못한 균은 결국 대변으로 배출되고 맙니다.

따라서 살아있는 생균상태로 동결건조된 균이 1g당 적어도 10억 마리 정도는 되어야 하며, 체온 37℃ 장 속에서 17시간 이내에 50~500배 이상 증식이 가능해야 효과를 볼 수 있을 것입니다.

프로바이오틱스를 100배 즐기시려면, 위산과 담즙, 췌장액으로부터 살아남아 장에 도착하여 유해균들과 싸울 충분한 양을 먹어야 하며, 몸에 필요한 균의 종류를 선택해서 먹어야 우리가 원하는 효과를 볼수 있을 것입니다.

이처럼 좋은 프로바이오틱스를 꾸준히 섭취하면 장내 유익균의 수가 증가하여 장내 환경에 개선될 수 있지만, 섭취를 중단하면 몇 주 후부터 다시 이전상태로 돌아가게 됩니다.

유익균이 잘 증식하여 오래동안 장에 머물수 있도록 하려면 장기적으로 유익균을 섭취하면서 항생제나 방부제가 들어간 음식은 피하고, 섬유질이 많은 채소와 장관면역에 꼭 필요한 비타민A, C, D, E와 아연과 셀레늄 등을 충분히 섭취해야 합니다.

죽은 균을 사용하는 프로바이오틱스는 유해균 억제효과나 면역기능을 기대할 수 없기 때문에, 생균 수를 명시한 제품을 고르셔야 합니다. 생균을 동결건조하는 방법으로 생산한 프로바이오틱스는 실온에서 오래 살지 못하므로 냉장보관하여야 하며, 동결건조된 생균은 공기 중의 수분을 흡수하여 깨어나게 되고, 깨어난 생균은 영양분이 없는 상태에서는 바로 죽게 되므로 개별 포장된 제품은 개봉 즉시 먹어야 합니다.

건강한 장을 가진 사람이라면 규칙적인 운동과 올바른 식생활, 여유롭고 긍정적인 마음을 통해 건강을 지켜나갈 수 있지만, 유익균에 문제가 있어 장내 환경을 효과적으로 개선시키고자 하는 사람이라면 앞에서 제시한 조건을 갖춘 프로바이오틱스를 선택하는 것이 효과적일 것입니다. 장이 편해야 두뇌도 편해지고, 인생도 편해지니까요.

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