장내 세균 다양성이 해로운 병원균이 필요로 하는 영양분을 차단해서 보호한다는 연구 결과가 나왔다. 지난 12월 15일 저명한 학술지 사이언스에 실린 옥스퍼드 대학 연구 결과이다. 전에도 장내 세균의 종류가 다양할수록 사람의 장 건강에 유익하다는 사실은 알려져 있었다. 인간의 장은 수백 종의 다양한 박테리아로 이루어져 있으며, 이들을 집합적으로 장내 마이크로바이옴이라고 부른다.

이들 다양한 미생물이 인체에 제공하는 유익 중 하나는 해로운 감염을 일으킬 수 있는 침입하는 병원성 미생물에 대해 장을 보호하는 것이다. 마치 숲에 자라는 나무가 다양하면 그 숲의 생태계가 더 튼튼한 것과 비슷하다. 장내 미생물의 다양성이 덜한 신생아의 경우에는 감염에 더 취약하다. 생후 12개월 미만의 아기에게 벌꿀을 먹이면 안 되는 이유이다. 벌꿀 속에 들어있는 보툴리누스균의 포자가 아기의 장속에서 깨어나 자라면 근육 마비와 죽음에까지 이를 수 있기 때문이다. 성인의 경우에는 꿀을 먹고 이런 문제가 생기는 일이 극히 드물다. 장내에 이미 살고 있는 다양한 미생물이 보툴리누스균 포자가 깨어나 자라서 독소를 만들 여지를 주지 않는다.

하지만 지금까지 이런 식으로 장내 미생물 군집이 감염성 미생물로부터 장을 보호하는 효과가 어떻게 나타나는지는 불분명했다. 특정 박테리아가 다른 박테리아보다 더 중요한 역할을 하는지 여부도 확실치 않았다. 이번 옥스퍼드 대학 연구 결과는 이렇게 되는 것이 기존 장내 미생물이 병원균이 먹고 자랄 영양소를 먹어치워 버리기 때문이라고 알려준다.

옥스포드 대학의 연구자들은 100가지 다른 장내 박테리아 균주를 개별적으로 또는 조합으로 하여 두 가지 유해한 박테리아 병원균인 폐렴막대균(Klebsiella pneumoniae)와 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica)의 성장이 어떤 경우에 더 줄어드는지 평가했다. 연구 결과 개별적으로 장내 박테리아를 넣어주었을 경우에는 병원균이 퍼지는 걸 막는 능력이 매우 부족했다. 병원균 차단 효과는 50종까지 다양한 균종이 함께 배양될 때 훨씬 강해졌다.

개별 장내 박테리아와 배양했을 때보다 병원균의 성장은 최대 1000배 더 강하게 억제됐다. 이러한 보호 효과는 이들 박테리아가 시험관에서 함께 배양되었든 실험 시작 시점에 장내 세균이 없었던 무균 생쥐의 장 속에서 배양되었든 관계없이 나타났다. 장내 미생물이 하나가 아닌 공동체로서 다양하게 존재할 때 병원균으로부터 인간의 장을 보호하는 효과가 나타난다는 것이다.

그러나 개별 박테리아의 구성이 중요하긴 했다. 다양하기만 하면 되는 게 아니라 구성원이 뭔가도 중요하다는 이야기다. 이렇게 되는 것은 장내 미생물 군집이 장내 보호효과를 내는 기전과 관련된다. 이번 연구 결과는 기존 장내 세균이 병원균이 필요로 하는 영양분을 소비함으로써 병원균의 성장을 차단한다는 것을 보여준다. 연구진은 다양한 박테리아의 게놈을 분석하여 병원균과 유사한 단백질 구성을 가진 균종이 병원균 차단효과가 크다는 걸 알아냈다.

연구진은 또한 대사 프로파일링을 통해 차단효과를 내는 균종이 병원균과 비슷한 영양분을 필요로 한다는 사실을 발견했다. 쉽게 말해 장내에 병원균이 들어오면 먹이를 두고 경쟁하는 과정에서 병원균과 비슷한 식성을 가진 기존 장내 세균 공동체가 병원균을 밀어낸다는 뜻이다. 예를 들어 대장균 균주와 영양분 필요가 제일 많이 중복되는 미생물 공동체는 보호효과가 낮은 공동체보다 대장균 번식을 줄이는 데 최대 100배 더 효과적인 것으로 나타났다.

이번 연구 결과를 구체적으로 활용하기 위해서는 후속 연구가 필요하다. 하지만 장내 미생물의 다양성을 늘릴 수 있는 방법은 어렵지 않다. 2021년 스탠포드 대학 연구에 따르면 발효식품을 자주 먹으면 장내 미생물 다양성을 늘릴 수 있다. 김치, 요거트, 된장, 청국장 다 좋다. 그런데 이런 발효식품을 먹을 때 발효식품에서 들어온 미생물은 새로 발견된 것들의 5%에 불과했다. 장에서 새로 발견된 다양한 미생물 대부분은 발효식품에서 온 게 아니었다는 의미이다. 어딘가에서 들어온 것인지 아니면 장에서 감지되지 못할 정도로 수가 적었던 게 늘어난 것인지 불분명하다. 아마도 2023년 오스트리아 그라츠 공과대학 연구가 답이 될 수 있을 것 같다.

이 연구에 따르면 인간의 장내 미생물 상당수는 과일, 채소에서 온 것이다. 과일, 채소, 발효식품을 즐겨 먹자.