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비만의 원인 : 미생물
비만의 원인
- 폭식과 과식의 일상화
- 비만의 확산범 : 다이어트 지식과 이에 기반한 다이어트 활동
- 비만의 완성자(?) : 비타민 C가 세포골격을 확장시키면서 비만이 완성된다
- 내 몸안의 미생물과 바이러스
- 비만은 염증(면역) 반응
장내 세균
대장균 : 생명과학의 핵, 대장균, 위험한 대장균
최근엔 놀랍게도 바이러스나 세균이 비만과 관련이 있다는 사실이 점점 밝혀지고 있다. 아데노바이러스 36(AD-36)이라는 바이러스는 사람 및 동물의 체중 증가와 연관성이 있는 것으로 알려졌으며, 사람의 장내 세균 역시 어떤 종류의 세균이 많으냐에 따라 체중에 영향을 준다고 한다. 식욕 억제와 관련된 소위 비만 유전자는 십여 종 넘게 보고되었고 식욕을 조절하는 호르몬인 렙틴 역시 기초대사량과 비만에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 인슐린에 대해 많이 알게 되었어도 당뇨병은 크게 감소하지 않았듯 이런 분자적 메커니즘으로 비만을 줄이기는 쉽지 않아 보인다.
비만자는 Firmicutes 속 세균이 Bacteroidetes 속 세균보다 7 배나 더 많다
여윈 자는 Bacteroidetes 속 세균이 Firmicutes 속 세균 보다 더 많다
비만자에게 많은 Firmicutes 속 세균은
정상인에게는 소화가 안되는 많은 비소화성 음식을 소화시킨다
소처럼 풀이라도 잘게 분해시켜 소장에서 흡수되는 당과 지방산으로 변화시켜 준다
먹는 질과 량은 같아도
따라서 비만자든 여윈 자든 먹는 음식 종류가 같고 그 량이 같다 할지라도
내장에서 다양한 당과 지방이 만들어지고
모두가 잘 흡수되어 지방 살을 찌게 한다
따라서 비만자가 많이 가지고 있는 장내세균
Frimicutes 속은 비만 조장 세균이라 말할 수 있다
또한 이 세균은 타인에게 전염시켜 비만케 할 수 있다
여윈 자에게 비만자의 장내 세균 총을 주입하면 14일 지나서 비만해진다
사람도 마찬가지다
비만인 사람은 Firmicutes 속 세균이 Bacteoroidetes 보다 많다
날씬한 사람은 Bacteoroidetes 세균이 Firmicutes 보다 많다
사람의 장내 세균을 DNA 분석 해 본 결과 입증된 것이다
당신의 몸 속에 당신의 유전자 정보보다 더 다양한 유전 정보를 가진 음식물 대사에 관여하는 생명체가 무수히 많이 존재한다는 사실을 아는가? 이 생명체란 바로 박테리아를 말한다. 우리 몸에는 500종 이상의 세균들이 살고 있는데 이는 500개의 다른 유전자 정보를 가진 생명체가 우리 몸과 서로 영향을 주면서 살고 있음을 의미한다. 더군다나 이 세균 수가 우리 몸을 구성하는 체세포 수보다 10배 이상 많고 그 전체 무게만 하여도 1kg 정도라고 하니 이들이 인체에 미치는 영향을 무시할 수 없는게 당연하다.
실제로 우리 몸에 살고있는 상주균들이 신체 대사에 미치는 영향은 매우 크다. 우리의 장에 사는 세균은 우리의 장이 해결 못하는 일들을 해결하는 ‘해결사’와 같은 존재이다. 우리 몸이 형성하지 못하는 비타민 B의 합성, 식물성 탄수화물의 분해효소 생성, 유해균의 침입 방지, 음식물 대사 과정에서 발생하는 암 생성물질의 중화까지 그 기능은 다양하다.
미국 워싱턴 의과대학의 제프 고든 교수는 연구를 통하여 비만한 사람과 그렇지 않은 사람의 장내 세균의 구성이 다른 것을 관찰하였다. Firmicutes와 Bacteriodetes라는 균 그룹간의 비율을 비교하여 보면 비만의 경우 Firmicutes의 양이 더 우세하여져 있음을 볼 수 있었다고 한다.
고든 (Gordon)박사팀은 또한 쥐 실험을 통하여 장내 세균과 비만의 연관성을 보여준 바 있다. 무균쥐의 장에 비만 쥐의 내장에 살고 있는 균을 주입하면 실험쥐의 체지방이 증가됨이 보였고 한편 정상쥐의 장내 세균을 무균쥐에 주입한 경우에는 체중 변화가 나타나지 않았다.
고든 교수는 장내 세균 구성의 차이가 동일한 양의 음식을 먹더라도 사람들마다 영양분을 흡수, 저장하는 능력이나 방법의 차이가 나타나는 이유를 설명할 수 있는 하나의 기전이라고 말한다. 즉 의학적으로 보았을 때 “나는 물만 먹어도 살로 가”라는 말이 일리가 있는 말이라는 것이다.
아직 현대 의학으로는 나의 유전자를 변화시킬수 없다. 하지만 장내 세균의 유전적 정보는 유익한 균의 섭취를 통하여 변화를 줄 수 있다. 프로바이오틱스의 섭취를 통하여 고지방 다이어트를 시킨 쥐들의 체중 증가가 예방되었고, CLA (Conjugated Linoleic Acid)와 같은 체중 감소 효과가 있는 것으로 알려진 물질의 형성이 증가된다는 등 프로바이오틱스의 체중 감소 효과에 대한 다양한 논문들이 발표되고 있다. 이처럼 인체에 유익한 유전자 정보를 가진 좋은 균을 섭취하는 것과 함께 비만의 또 다른 원인인 불규칙한 식생활, 운동 부족과 같은 환경적인 요인을 극복하려는 노력이 병행되어야 한다.
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뚱뚱이,날씬이 결정하는 장내 미생물
미국 워싱턴대학 의과대학의 제프리 고든 박사팀은 최근 사람의 장 속에서 공생하는 세균이 비만을 유도한다는 사실을 밝혀냈다. 사람의 장 속에는 세균과 곰팡이, 원생동물 등 다양한 미생물이 살고 있는데, 이 중 세균은 약 1조 마리로 군집을 이루며 살고 있다.
이들은 모세관을 만들어 장에 영양분을 공급하는 역할을 하고 비타민을 만들기도 한다. 특히 장내 세균은 음식물에서 칼로리를 추출한 뒤 나중에 이를 사용할 수 있도록 ‘비만세포’에 저장하는 것을 돕는다. 우리 몸을 살찌게 하거나 마르게 하는 게 이들의 역할이라는 것이다.
고든 박사 연구팀은 사람의 장내 세균의 종류가 달라짐에 따라 비만 여부가 결정된다는 사실을 밝혀내 지난해 12월 21일자 ‘네이처’ 표지논문으로 발표했다. 연구팀은 12명의 비만 환자들을 1년간 저지방, 저탄수화물 식사를 하도록 하며 RNA 검사법으로 장내 세균의 종류 변화를 관찰했다.
비만 환자들의 장에 살고 있는 세균은 90% 이상이 ‘페르미쿠테스’(Fermicutes)였으며 ‘박테로이데테스’(Bacteroidetes)는 3%에 불과했다. 반면 정상 체중인 사람들에서는 박테로이데테스가 30%나 된다.
고든 박사는 1년 동안 비만인 사람들의 체중이 줄면서 장 속의 박테로이데테스 균이 늘어나 점점 날씬한 사람들의 장 속을 닮아가기 시작했다고 밝혔다. 페르미쿠테스는 73%까지 떨어진 반면 박테로데테스는 15%까지 늘었다. 즉 박테로이데테스가 사람을 날씬하게 하고 페르미쿠테스는 비만을 유도한 것이다.
지방 분해 과정 방해해
연구팀은 네이처에 같은 날 발표한 또 다른 논문에서 생쥐 실험을 통해 장내 세균 종류의 변화만으로도 체중이 증가한다는 사실을 재차 확인했다.
연구팀이 실험대상으로 삼은 것은 돌연변이 비만생쥐였다. 이 비만생쥐는 전분이나 복잡한 구조의 당을 잘라서 장에서 흡수가 잘되는 간단한 당과 지방산을 만드는 유전자를 더 많이 갖고 있다. 동일한 식사를 하더라도 정상 생쥐에 비해 비만이 될 확률이 훨씬 높은 것이다.
연구팀은 장내 세균을 모두 없앤 생쥐의 장에 비만생쥐의 장내 세균을 이식한 결과, 2주 만에 체지방이 47%나 증가한 사실을 확인했다. 반면 정상 생쥐의 장내 세균을 이식한 경우엔 체지방 증가가 27%에 그쳤다. 세균 변화만으로 비만이 유도된 것이다.
그렇다면 장내 세균은 어떻게 비만을 유도할 수 있을까. 고든 연구팀은 1월 1일자 ‘미국립과학원회보’(PNAS)에 발표한 논문에서 그 단서를 제공했다.
연구팀은 인위적으로 장내 세균을 없앤 생쥐는 서구 스타일의 고지방 식사를 먹여도 비만에 걸리지 않는다는 사실을 확인했다. 분석 결과, 세균을 없앤 생쥐에서는 근육 단백질 합성을 촉진하는 효소와 지방 분해를 유도하는 효소의 활동이 증가했다. 따라서 장내 세균은 근육 합성과 지방 분해 과정을 억제해 비만을 유도했다고 볼 수 있다.
하지만 아직 장내 세균이 이들 효소와 관련된 유전자의 활동에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 명확한 메커니즘은 규명되지 않고 있다. 연구팀은 이 메커니즘이 규명되면 새로운 비만 진단법과 함께 장내 세균을 조작하는 방식으로 비만을 치료하는 것도 가능해질 것으로 기대하고 있다.
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줄지 않는 나의 뱃살 내 안의 박테리아 탓?
2011년 05월 13일 원호섭 동아사이언스 기자 wonc@donga.com
우리 몸속에는 약 1000조 마리의 미생물이 살고 있다. 그 무게만 해도 약 1kg. 이 중 약 99%는 장 속에 살며 인체에 다양한 역할을 한다. 최근 과학계에서는 내 몸의 주인이 내가 아니라 ‘미생물’일 수 있다는 내용의 연구가 자주 등장해 화제다. 숙주 역할을 하는 사람 등의 행동, 성격 등이 ‘나의 의지’가 아니라 ‘미생물’의 조종을 받을 수 있다는 연구다.
12일 ‘네이처’에는 사람의 체질을 장 속에 살고 있는 박테리아에 따라 3가지로 나눌 수 있다는 연구가 실렸다. 독일 하이델베르크대 유럽분자생물연구소 페어 보르크 박사는 장 속에 사는 박테리아 1151종의 유전자를 분석했다. 그는 “인간의 장 속에는 크게 박테로이데테스, 프레보텔라, 루미노코쿠스 등 3가지 박테리아 중 하나가 주도권을 쥐고 있다”고 밝혔다. 인종과 거주 지역에 상관없이 관찰한 379명의 사람에게서 모두 이런 패턴이 나타났다.
박테리아의 종류에 따라 인간의 체질이 분류될 수 있다면 항생제를 쓰지 않아도 세균이 들어오지 못하게 박테리아 생태계를 구성하는 치료법이 가능해질지도 모른다.
아무리 다이어트를 해도 늘어난 뱃살이 줄지 않는다면 몸속의 박테리아를 한 번쯤 의심해 봐야 한다. 장 속에 ‘피르미쿠테스’ 계열의 박테리아가 많고 ‘박테로이데테스’ 계열이 적은 사람이 비만일 확률이 높다는 연구 결과가 쥐와 인간을 대상으로 한 실험에서 밝혀져 ‘네이처’에 2006년 12월 소개됐다. 미국 워싱턴대 게놈과학센터 제프리 고든 박사는 정상적인 몸무게의 쥐에게 피르미쿠테스 박테리아를 대량 주입했다. 2주 뒤 같은 먹이를 먹인 다른 쥐에 비해 체중이 두 배 이상 늘어났다.
고든 박사는 12명의 비만 환자를 1년 동안 체중을 줄이며 장내 박테리아의 구성 비율을 조사했다. 처음 환자의 장 속에는 박테로이데테스의 비율이 3%에 불과했지만 체중이 줄면서 15%까지 증가했다.
병원균이 ‘맨인블랙’과 같은 SF영화에서처럼 동물의 몸속에서 조종사 역할을 한다는 연구가 생물학 학술지인 ‘BMC 에콜로지’ 9일자에 발표됐다. 박테리아가 열대 지역 왕개미의 몸속으로 들어가 원하는 대로 로봇처럼 움직이다가 원하는 시간, 원하는 장소에서 죽게 한다는 것이다. 연구진에 따르면 오피오코르디세프스에 감염된 왕개미 42마리를 관찰한 결과 곰팡이에 감염되자 술에 취한 듯 나뭇잎 사이를 헤매다가 잎맥에 매달려 죽었다.
미국 펜실베이니아주립대 데이비드 휴스 박사팀은 곰팡이가 개미의 뇌에 포자를 가득 심어뒀다가 밤중에 머리를 뚫고 나와 포자를 방출한다고 설명했다. 자신의 포자를 퍼뜨리기 쉬운 장소와 시간을 선택했다는 얘기다. 이 곰팡이는 개미뿐 아니라 귀뚜라미, 말벌, 거미의 행동도 조종하는 것으로 밝혀졌다.
내장에 살고 있는 미생물이 배우자 선택에 영향을 미치기도 한다. 이스라엘 텔아비브대 유진 로젠버그 교수팀은 내장에 살고 있는 미생물의 종류가 같은 초파리끼리 교미를 하는 경향을 발견했다고 생물학 분야 국제 학술지 ‘미국 국립과학원회보(PNAS)’에 지난해 11월 발표했다. 실험실에서 교미에 성공한 38쌍의 초파리 중 29쌍은 내장에 같은 미생물이 살고 있었다. 항생제로 내장 속 박테리아를 모두 제거한 초파리는 무작위로 교미를 했다.
하지만 장 속 미생물이 인간의 행동에 직접적인 영향을 미친다고 단정적으로 말하기 어렵다고 과학자들은 말한다. 인체에 대해 모르는 부분이 많고 증명하기가 까다롭기 때문이다. KAIST 생물과학부 이성택 교수는 “특성을 갖고 있는 미생물이 있는 것은 맞지만 아직 인체에 특정한 영향을 미친다고 말하기는 어렵다”고 말했다.
비만은 염증이다
장내 세균의 종류가 달라지고 증가하면 경증의 염증 반응을 계속적으로 일으키게 된다. 이에 대하여 10여 종이나 되는 장내 세균 감지 수용체(TLR=Toll-like receptor)가 장내 세균총이 비정상임을 판단하게 된다. 이에 따라 면역계가 과잉 염증 반응을 일으키면서 대사 증후군이 유발된다.
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