최근 유산균의 유용성이 다시 조명을 받고 있다. 유산균이 장 건강뿐 아니라 인체의 면역체계에까지 영향을 미친다는 내용이 전해지면서 주목을 받고 있는 것이다.
국내 연구진이 자체 개발한 유산균에서 과민 염증반응을 억제하는 효과를 찾아냈다. 임신혁 광주과학기술원(GIST) 생명과학부 교수 연구팀이 하버드의과대학 권호근 박사 등과 공동으로 연구를 수행, 그 결과를 ’임상면역학회(Clinical Immunology)’ 지에 게재한 것이다.
염증반응이란 면역세포가 세균이나 바이러스 등 외부의 해로운 물질을 제거하는 과정에서 혈관이 확장되거나 부종과 통증 등을 증상을 동반하는 면역반응으로, 조절이 제대로 이뤄지지 않아 과민 염증반응이 발생하는 경우 다양한 질병을 일으키는 상태를 의미한다. 이번 연구결과로 신경계 자가면역질환에 대한 보조제로 활용될 수 있는 가능성이 제시돼 국내외 학계의 관심을 받고 있다.


잘못된 면역 시스템 교정… 다양한 질환 치료 가능




최근 연구 결과에 의하면 장은 단순한 소화기관의 역할만 하는 게 아니라 ‘면역 세포의 훈련소’ 역할을 하는 것으로 전해진다. 즉, 장에서 다양한 면역세포로의 분화와 활성이 이뤄지고, 이들이 몸의 구석구석에 있는 면역기관으로 이동해 몸을 지키는 것이다. 장은 우리 인체의 파수꾼이기도 한 셈이다.
“하지만 이때 면역세포가 잘못된 교육이나 과민 면역반응을 일으키도록 훈련 받는다면 몸은 과민 염증반응을 일으키게 됩니다. 때문에 당뇨병과 류머티스 관절염 등 자가면역질환이나 아토피 피부염과 알레르기 비염 등 알레르기 질환 등을 일으키게 되죠. 만성 염증 질환을 앓는 사람들의 경우 과민 면역반응이 수시로 일어납니다. 이런 현상은 장내에 존재하는 미생물 균총의 다양성이나 분포도가 정상인과 많이 다르기 때문입니다. 특히 나쁜 미생물은 염증 면역세포의 과민 활성화에 영향을 미치는 것으로 알려져 있어요.”
임 교수는 좋은 미생물을 일정기간 과량 투여해 나쁜 미생물 균총을 바꿔준다면, 자연스럽게 장내의 잘못된 면역 시스템을 교정할 수 있고 다양한 질환을 치료할 수 있을 것이라는 가정 하에 이번 연구를 진행했다.
연구팀은 IRT5 유산균 혼합물을 다발성 경화증 동물모델에 투여한 결과, 인체의 면역반응을 담당하는 조절 T세포가 활성화되는 것을 확인할 수 있었다. 반면 염증성 T세포는 활성을 잃었다. 이는 질병의 발병과 진행도가 각각 약 50%, 30% 완화됨을 의미하는 것이었다.
“우리 몸의 면역체계는 출생 시부터 갖고 있는 ‘선천성 면역’과 출생 후 여러 가지 면역 반응에 의해 발달하는 ‘후천성 면역체계’가 있습니다. 후천적으로 이뤄지는 면역반응은 주로 항체를 만들어내는 ‘B 세포’와 다양한 면역반응에 관여하는 ‘T 세포’로 나눠지죠. 이들 면역세포가 서로 신호를 주고받으면서 면역반응이 증폭되는 것입니다.”
감염이나 다른 원인으로 인해 염증을 수반하는 면역반응이 1차로 일어나 외부물질을 성공적으로 제거하고 나면, 활성화된 면역세포는 다시 비활성화 과정을 거치게 된다. 면역학적 항상성이 유지되는 것이다. 임 교수는 “하지만 이때 비정상적인 만성 염증반응이 지속된다면 오히려 몸에 해로운 만성 염증 질환이 생겨나게 된다”고 설명했다.
임 교수팀이 연구를 통해 규명한 IRT5 유산균 투여에 의해 생겨난 조절 T세포는, 염증이 발생하는 곳으로 이동해 염증세포와 직접 결합하거나 염증세포의 불황성화를 유도하는 물질을 분비해 염증을 억제한다.


장에서 교육받은 면역세포, 다른 부위로


임 교수팀은 자체개발한 유산균 혼합물이 장관 면역계에서 과민 염증반응을 억제한다는 연구 결과를 토대로 새로운 가설을 세웠다. 장에서 교육받은 면역세포가 다른 분위에서 일어나는 염증반응도 제어할 것이라고 생각한 것이다.
임 교수팀은 이러한 발견을 통해 장에서 생겨나고 활성이 증강된 면역조절세포가 어떻게 염증이 일어나는 곳으로 직접 이동해 과민염증 반응을 억제했는지를 조사, 실제로 이와 같은 현상이 일어나는 것을 증명했다.
“기존의 연구는 주로 유산균이 장기능 개선과 소화기에서 일어나는 염증질환 완화에 도움을 준다는 것에 국한돼 있었습니다. 우리 연구팀은 항염증 유산균 복합물인 IRT5를 투여하면 이 면역조절 세포들이 장과 멀리 떨어진 중추신경계 등과 같은 곳으로 이동, 이곳에서 일어나는 염증도 억제할 수 있다는 것을 밝혔습니다. 연구 결과는 장-뇌/신경계 사이의 상호 신호전달이 일어나고, 장에서의 면역 교육을 통해 중추 신경계에 염증 질환을 제어할 수 있을 가능성을 제시했다는 점은 우리 연구진의 큰 업적이라고 할 수 있습니다.”
이 같은 사실은 항염증 면역 조절 세포 유도기능을 지닌 IRT5를 투여하면, 몸의 다양한 곳에서 진행되는 각종 염증성 질환에 폭넓게 응용할 수 있음을 알려주고 있다. 실제로 연구팀은 IRT5 투여를 통해 류머티즘 관절염, 아토피 피부염, 염증성 장질환의 진행을 효과적으로 억제할 수 있음을 밝혔다. 최근 발표된 연구 논문을 통해 중증근무력증 발병 억제 효과와 다발성경화증 발병 및 진행 억제 기능을 증명하기도 했다.
임 교수는 “연구결과는 IRT5와 같은 맞춤형 유산균조합을 개발한다면, 유산균이 단순한 기호식품의 한계를 벗어나 면역조절 기능성 식품으로의 새로운 장르를 개척할 수 있음을 의미한다”고 설명했다.
임 교수팀의 연구는 ‘맞춤형 유산균’이라는 개념을 제시했다는 점에서 큰 의의가 있다. 즉, 모르는 길을 찾아갈 수 있도록 도와주는 ‘내비게이션’ 유산균 시스템이 개발된 셈인 것이다.
더불어 유산균이 단순 기호 식품에 그치지 않고 면역체계를 발달시키고 교육할 수 있는 ‘면역조절제’로서 역할한다는 가능성과 과학적 근거를 제시했다는 점 역시 높은 평가를 받고 있다. 이와 함께 유산균이 어떻게 면역계를 교육시키고 특정 세포로 분화를 유도하는지 등에 대한 일련의 신호전달체계에 대해 새로운 개념과 증거를 제시했다.
임 교수는 앞으로 후속 연구를 통해 더욱 심도있는 연구를 진행할 계획이라고 밝혔다. 개발한 IRT5 유산균을 이용해 아토피 피부염, 류머티즘 관절염 및 다발성 경화증과 같은 면역 과민 질환 환자를 대상으로 국내외에서 임상 연구를 수행할 계획이다.
“유산균 유래 어떤 물질이 이러한 면역 조절 효능을 나타내는지를 규명하고 이를 이용해 신약 개발 등에 활용하고 싶습니다. 이를 위해서는 더 많은 관심과 지속적인 연구지원이 필요합니다. 특히 우리나라처럼 발효식품이 발달해 다양하고 유용한 미생물 자원이 풍부한 곳에서는 미생물을 새로운 생물자원으로 활용하는 연구가 지속적으로 이루어져야 한다고 생각합니다.”