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포스트바이오틱스, 식품 알레르기치료의 새로운전략(Ⅰ)
  • 일간투데이
  • 승인 2020.05.27 10:17
  • 19면
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▲ 사진=윤복근 광운대학교 교수

식품알레르기(FA, Food Allergy)는 가장 흔한 면역질환으로 알려져 있으며, 면역내성의 붕괴에 의해서 파생될 수 있다. FA는 특히 선진국에서는 환자의 삶의 질에 영향을 미치는 손꼽히는 건강위험요인으로 간주 돼오고 있다. 

지난 20년 동안 FA의 임상양상 유병률과 심각성은 건강과 경제적 영향 (특히 소아 연령에 대한 병원 방문치료 및 추가비용 증가)과 함께 크게 증가했다. 

연구결과에 따르면 170개 이상의 식품이 FA를 유발하는 것으로 확인됐으며, 보다 심각한 식품알레르기반응의 대부분은 생선, 조개, 땅콩, 우유, 견과류, 콩, 밀, 씨앗, 그리고 달걀의 소비와 관련이 있을 수 있으며, 이는 개인, 국가, 지리적인 조건 등에 따라서 다를 수 있다고 알려져 있다. 

FA 증가의 주요 위험요인은 유전학, 환경, 그리고 그들 사이의 상호작용과 연결돼 면역 내성의 실패로 이어진다. 

한편, 장내 미생물들의 개체수와 구성이 면역학적 발달에 중요한 역할을 하고 있으며, 식품알레르기 반응을 조절하는 핵심요인으로 인식되고 있음을 암시하는 증거들도 증가하고 있다. 특히 출생 이후 초기의 장내미생물과 장내환경의 균형은 FA의 증가에 영향을 미칠 수 있다.

근래에는 FA에 상당한 종류의 치료 전략이 사용되며, 이러한 치료 전략의 메커니즘은 일반적으로 다양한 특이적 알레르겐 (알레르기 유발 항원) 및 특이적 비알레르겐 치료법에 초점을 맞추고 있다.

특정 IgG 또는 IgA의 수준을 촉진하거나 Th2 주효 세포억제, 조절T세포 촉진, 특정 lgE 레벨 감소 등에 의한 특이적 비알레르겐 치료법에서 중요한 접근법 중 하나는 프로바이오틱스(probiotics)를 사용하는 것인데, 이것은 적절한 양을 섭취했을 때 숙주건강에 유리한 영향을 주는 미생물로 정의된다.

최근 몇 년간 사전 임상 및 임상적 증거는 프로바이오틱스가 면역내성을 촉진함으로써 FA에 상당한 영향을 끼친다는 것을 보여 주었다. 

프로바이오틱스의 이러한 유익한 효과는 주로 선천적인 면역체계와 연관돼 있으며, 면역세포에 의한 조절 사이토카인의 분비를 촉진하고, 장내 IgA 응답 향상, 장내 상피세포와 상호작용하고 장의 투과성 및 점액 두께 조절, 모유에 가장 많이 함유된 방어인자인 slgA(Saskatchewan Liquor and Gaming Authority), 그리고 베타-디펜신(Beta-defensins) 합성 자극, 장내 미생물 개체 수와 포스트바이오틱스 생산기능 등을 조절한다.

또한 프로바이오틱스의 효능은 미생물종이나 균주와 그로 인해 파생된 포스트바이오틱스, 프로바이오틱스 세포의 양, 프로바이오틱스 운반체의 종류에 따라 크게 좌우된다. 

이러한 점에서, 장에 유익한 미생물들의 건강을 촉진하는 이점은 실행 가능한 프로바이오틱스와 특히 그들의 비생존대사물 및 대사산물(포스트바이오틱스) 둘 다 관련이 있을 수 있다. 포스트바이오틱스는 적절한 양으로 투여하면 숙주에게 건강상의 이익을 준다. 

또한 포스트바이오틱스 용어는 비타민, 박테리오신(Bacteriocin), 유기산, 효소, 단쇄지방산(SCFAs), 과산화수소(hydrogen peroxide), 에탄올(ethanol), 디아세틸(diacetyl), 펩타이드(peptides), 세포표면단백질, 테이코산(teichoicacids), 펩티코글리칸 유도 뮤로펩타이드(peptidoglycan-derived muropeptides), 세포내 다당류 및 세포외 다당류, 락토신(lactocepins), 플라스말로겐(plasmalogens), 다중 인산(polyphosphates), 그리고 쿼럼감지분자(quorum sensing molecules)는 발효과정에서 또는 실험조건에서 합성해 생산된 살아있는 프로바이오틱스 세포에 의해 생성된다. 이러한 부산물은 추가적인 생물학적 작용을 통해 소비자에게 생물학적으로 건강에 다양한 영향을 준다.

생존력과 관련된 프로바이오틱스의 의미에도 불구하고 프로바이오틱스의 생존력을 뒷받침하는 증거는 거의 없지만 비생존성 전체 세포, 무세포추출물(cell-free extracts), 정제된 세포벽 및 배양상등액은 건강상의 이점을 발휘할 수 있다. 

더욱이 프로바이오틱스 성분이 포함된 보충제에서는 생존 가능한 프로바이오틱스 세포와 비생존성 프로바이오틱스 세포의 상대적 비율에 대한 의미가 다를 수 있으며 비생균세포(포스트바이오틱스)의 수는 생존 가능한 세포보다 훨씬 클 수 있다.

따라서 프로바이오틱스 성분이 함유된 보충제의 주요 유익효과는 비생균세포(포스트바이오틱스)의 존재에서 비롯되는 효과와 연관될 수 있다.

의학연구의결과, 일부 프로바이오틱 균주인 락토바실러스 부크네리(Lactobacillus buchneri), 락토바실러스 헬베티쿠스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 힐가르디(Lactobacillus hilgardii),비피도박테륨(Bifidobacterium), 바실러스(Bacillus), 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)등 이미 생물 식품 배양으로 사용되고 있고, 보충제가 유해균의 번식과 같은 바람직하지 않은 부작용과 거의 관련이 없다는 것이 밝혀졌다. 

또한 장내 미생물군집에서 부적절한 내성유전자의 확산, 프로바이오틱스 미생물균주에서 독성인자의 존재, 다른 군집화 패턴, 다양한 조직과 혈액으로의 변환, 염증반응자극, 다른 미생물군집의 정상적인 군집화를 방해하는 것을 예방하며, 복부농양(abdominal abscesses), 균혈증(bacteremia), 패혈증(sepsis), 복막염(peritonitis), 비뇨기과감염(urological infections), 감염성 심내막염(infective endocarditis), 뇌막염(meningitis,), 폐렴(pneumonia), 류마티스 혈관질환(rheumatic vascular diseases),특히 면역체계가 억제된 어린이 또는 중증 환자에게서 많이 나타난다. 

그러므로 숙주에게 살아있는 프로바이오틱스 세포와 동일한 생물학적 건강상의 이점을 부여하는 포스트바이오틱스 등 안전한 대체제를 고려할 필요가 있다.

장내 유익균들은 성장조절과 유익한 유기체의 재생산을 돕고, 장내 상피세포의 보호와 스트레스 요인 사이의 관계에서 주요한 역할을 하는 작은 분자량을 가진 대사물질을 분비한다.

이러한 수용성 생체 활성대사 물질은 살아있는 프로바이오틱스 세포를 통해 생성되거나, 용해 후 숙주의 장 내강으로 유입돼 숙주에서의 조절 세포활성 및 대사경로를 이용해 생물학적으로 건강상 이점을 부여한다.

이외에도 포스트바이오틱스는 영양분의 최종 분해와 흡수, 신진대사조절, 원활한 배설 기능에 효과를 가지고 있으며, 숙주의 다양한 위치(장기와 조직)에 높은 양의 신호를 보내며 다양한 생물학적 반응을 촉발시킨다.

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