똑같이 먹는데 왜 나만 살찌지?…원인은 '뚱보균'

[메디슈머 시대2-비만·당뇨클리닉<8>프로바이오틱스]①장내미생물, 체중과 연관

/그래픽=김다나 디자인 기자

#실험을 위해 깨끗하게 관리된 무균 생쥐 2마리가 한곳에서 똑같은 음식을 동일한 분량으로 먹었는데 1개월 후 A쥐만 비만이 되고 B쥐는 마른 상태를 유지했다. 원인은 장내 미생물(세균)이었다. A쥐에게는 비만 쥐의 장에서 분리한 미생물을 먹이고 B쥐에게는 마른 쥐의 장내 미생물을 먹인 것. 장에 서식하는 미생물총이 변화하며 A쥐도 비만이 된 것이다.

뚱뚱해지면 같은 양의 식사를 해도 더 살이 찐다. 장내 미생물에 변화가 생겨서다. 나이가 들면 근육과 기초대사량이 줄면서 같은 열량을 섭취해도 덜 소비돼 내장지방이 쌓이는 것과는 별개의 문제다. 장내 미생물의 변화만으로 비만해지거나 체중이 감소한다는 연구결과는 계속 나온다.

9일 의학계에 따르면 미국 워싱턴 의과대학 제프 고든 교수팀은 장내 미생물과 비만의 연관성을 쥐 실험을 통해 여러 차례 입증했다. 우선 비만 쥐의 장내 미생물을 무균 쥐(실험 쥐)의 장에 주입한 결과 체지방이 증가한 반면 정상 쥐의 장내 미생물을 주입한 무균 쥐에서는 체중변화가 없었다. 음식의 종류와 양 등 모든 환경은 동일했다.

제프 고든 교수팀은 인체의 미생물도 똑같이 적용되는지 확인하기 위해 유전적, 환경적 영향이 비슷한 쌍둥이 자매의 장내 미생물을 가지고도 동일한 실험을 했다. 결과는 마찬가지였다. 동일한 조건에서 쌍둥이지만 비만인 언니의 분변을 먹은 무균 쥐는 비만해졌고 날씬한 동생의 분변을 먹은 무균 쥐는 정상체중을 유지했다.

이주호 대한비만대사외과학회장은 “비만 쥐와 사람의 장내 미생물을 이식받은 무균 쥐의 체지방량과 체중이 증가한 것은 특정 장내 미생물이 비만 발생에 중요한 역할을 하고 있다는 방증”이라고 설명했다.

전자현미경으로 본 락토바실러스균/사진제공=쎌바이오텍

비만과 연관이 있는 대표적인 장내 미생물은 퍼미큐테스(Firmicutes)와 박테로이데테스(Bacteriodetes)다. 비만인 쥐나 사람의 장에는 퍼미큐테스가 많고 마른 쥐나 사람의 장에는 박테로이데테스가 많다는 건 이미 많은 연구를 통해 확인됐다. 즉 장내에 박테로이데테스보다 퍼미큐테스의 비율(F/B 비율)이 높을수록 비만이 되기 쉽다는 것이다.

‘비만 균’으로 알려진 퍼미큐테스는 독소(LPS)를 내뿜어 식욕 억제 호르몬 ‘렙틴’의 기능을 저하하는 한편 식욕 호르몬을 활성화해 단 음식을 찾게 한다. 반면 ‘날씬 균’으로 알려진 박테로이데테스는 지방분해 효소를 활성화해 체내 지방 연소와 체중감소에 효과를 주며 혈당 감소 호르몬을 활성화해 체내 혈당 수치도 낮춘다.


장내 미생물의 변화는 비만대사수술 이후에도 발생하는 것으로 알려졌다. 엘리스 리오우 팀이 2013년 ‘사이언스중개의학’(Science Translational Medicine)에 발표한 연구에 따르면 위우회수술을 받은 쥐로부터 대변 이식을 받은 무균 쥐에서는 수술받은 쥐와 유사하게 체중과 체지방이 감소했다.

이러한 일련의 연구결과들을 바탕으로 장내 미생물 개선을 통해 비만을 치료하려는 노력이 전세계적으로 이뤄지고 있다. 특히 프로바이오틱스에 대한 연구가 활발하다. 프로바이오틱스는 장내 환경에 유익한 작용을 하는 균주(유익균)다. 장점막의 장벽기능을 개선해 전신의 염증 반응을 완화하고 면역력을 높이는 역할을 한다.

형광 현미경으로 본 락토바실러스균/사진제공=쎌바이오텍

국내에서는 세계김치연구소가 김치와 김치유산균 섭취에 따른 비만 개선 효과를 검증, 내년부터 비만 및 당뇨 개선 효능이 뛰어난 기능성 김치를 개발할 계획이다. 서주영 메디파트너생명공학연구소장은 “프로바이오틱스에 의한 비만이나 당뇨 치료가 아직 과학적으로 충분히 입증되지 못한 것은 사람을 대상으로 한 임상연구가 쉽지 않기 때문”이라며 “하지만 말 그대로 아직 입증되지 못했다는 것이지 효과가 없다는 의미는 아니다”라고 설명했다.

그는 이어 “고도비만인의 비만대사수술 전후를 비교하는 임상연구가 프로바이오틱스의 효과를 입증하는 솔루션이 될 수도 있을 것으로 기대한다”며 “사람은 유전적으로 개개인이 다르고 환경조건도 다르므로 개개인에게 적합한 프로바이오틱스를 개발해야 할 것”이라고 말했다.

한편 프로바이오틱스 관련 연구는 비만·당뇨 치료뿐 아니라 암 치료제 개발로도 이어진다. 지놈앤컴퍼니가 올 하반기 미국에서 장내 미생물 기반 폐암 항암제 임상 1상을 추진할 예정이며 쎌바이오텍이 유전자 재조합 유산균을 활용한 대장암 치료제를 개발 중이다. 바이오리더스는 자궁경부암 신약을 개발한다.

'연중기획-메디슈머(Medical+Consumer) 시대'는 코스피상장사 메디파트너생명공학 과 함께 합니다.