[비즈월드] 우리 몸은 병원성 미생물과 같은 다양한 외부인자로부터 방어작용을 하는데 이를 면역계라고 한다. 

인체의 면역계는 감염에 대한 신체 방어기전으로 태어날 때부터 가지고 있는 선천면역과 생활 등에 적응되어 얻어지는 후천면역의 두 가지 메커니즘으로 구성되어 있다. 

후천면역은 B 림프구, T 림프구의 면역세포를 포함하며 외부 항원에 대해 특이적으로 작용하여 면역반응을 나타내고 면역 조절물질을 통하여 활성화된다.

면역계는 출생과 함께 개체가 생존하는 동안 계속 보유되고 있으면서 생체 내·외부로부터 출현하는 각종 병원체 등의 이물질을 백혈구가 외래물질로 인식해 그것을 파괴하고 소멸시켜 개체를 효과적으로 방어하는 생체방어체계를 의미한다.

면역시스템은 내부 및 외부의 병원성 물질로부터 인체를 보호하기 위해 다양한 세포로 구성된 방어 체계를 구축하고 있으며 이는 각각의 세포가 가진 특이적 기능 및 각 세포 간의 신호 전달을 통해 이뤄진다.

인체의 면역계는 면역을 억제하고 조절하는 면역 관용(tolerance)와 면역을 촉진하는 면역반응(immunity)로 크게 나눠 볼 수 있다. 이 두 가지 면역 작용이 서로 균형을 이뤄 면역학적 항상성(immunological homeostasis)이 이뤄지게 된다.

면역조절물질은 생체 내의 면역세포를 비 특이적으로 자극해서 생체의 면역기능을 활성 또는 증진시켜 생체의 방어력을 증강시키는 물질을 말한다. 

호중구와 대식세포 등의 식세포와 종양세포 괴사 활성을 가진 NK 세포 등이 활성화되는 선천성 자연 면역과 면역계를 총괄하는 T-림프구, 항체생성세포인 B-림프구 등이 활성화되는 획득 면역으로 분류된다.

B-림프구는 다시 T-림프구 등의 면역세포가 직접 반응을 활성화시키는 세포성 면역과 항체와 각종 세포의 신호 전달분자인 사이토카인 등의 분자가 반응을 담당하는 체액성 면역으로 나눌 수 있다. 

따라서 면역계에서 면역초기 단계에서 중요한 역할을 하는 세포가 대식세포이며 일반적으로 면역 활성을 보기 위한 표적세포로 이용되는 것으로 이 대식세포에 의하여 활성화된 면역 반응 산물이 T 세포를 활성화하고 이를 통해 다른 면역반응을 유도하게 된다.

면역 질환의 예방 또는 치료를 위한 면역억제제에는 그 반응만을 억제하는 특이적 억제제와 비특이적 억제제가 있으며, 이론적으로 특이적 억제제의 작용이 뛰어나야 하나, 비특이적 억제제가 주로 사용된다. 

임상적으로 가장 흔히 사용되는 면역억제제로는 싸이클로스포린(cyclosporine, Neoral, Cipol A), 아자치오프린 (imuran), 프레드니솔론(일종의 스테로이드) 등이 있다. 

현재 FK 506, RATG, OKT3, Cellcept 등 여러 가지 면역억제제가 개발되어 사용되고 있으며, 면역억제제는 항원자극에서 항체생성에 이르는 과정 중 대식세포에 의한 항원의 탐식, 림프구 등에 의한 항원 인식, 세포 분열, T 세포와 B 세포의 분열, 항체 생성 등 몇 가지 과정을 저하시킴으로써 면역 억제를 일으킬 수 있는 것으로 연구됐다.

일반적으로 특정한 질병을 예방하기 위하여 예방 주사를 접종해 병원균에 대한 항체를 미리 생산하도록 해 면역력을 강화시키기도 한다. 

이처럼 외부의 병원성 이물질에 대한 방어 기능을 위한 항체의 생산은 대단히 중요하다.

특히 가축의 경우 항생제 사용 규제의 강화에 따라 항생제를 대체할 수 있는 물질에 대한 관심이 높아지고 있다. 

어린 가축은 이유, 사료의 변화 등으로 인한 장 내 세균총의 변화에 따른 병원성 또는 바이러스성 설사, 각종 질병에 대한 방어 능력 감소 등이 발생할 수 있으며, 이에 대한 대안적인 기술이 요구되고 있다.

또 면역 조절 작용을 갖는 식품 소재로서 유산균 또는 유산균을 함유하는 유제품이 시판되고 있으며, 최근 미국을 중심으로 장내 세균의 균총을 규명하는 메타지놈 프로젝트 진행결과 장내균총의 분포와 알레르기를 포함하는 다양한 면역계 질환과 상관관계가 밝혀지고 있다. 장내 세균의 분포와 다양성 그리고 장 면역과 면역계가 밀접히 연관되어 지고 있음이 규명되고 있는 단계이다.

유산균(lactic acid bacteria, lactobacillus)은 글루코오스 등 당류를 분해하여 젖산을 생성하는 세균으로 젖산균이라고도 불리며, 젖산발효에 의해 생성되는 젖산에 의해서 병원균과 유해세균의 생육이 저지되는 성질이 있어 유제품, 김치류, 양조식품 등의 식품제조에 이용하고 있다. 

유산균은 인간의 식생활에 있어 예로부터 이용되어 왔던 미생물의 하나로서 우리나라에서는 김치 등과 같은 발효 식품에, 서양에서는 유가공 발효식품에 많이 이용되고 있다. 식물성 식품으로부터 검출되는 유산균을 식물성 유산균이라고 하여 발효유, 치즈 등의 동물성 식품 유래의 유산균과는 구별할 것을 장려하고 있다. 이것은 식물성 유산균과 동물성 유산균이 생육 환경에 있어서 다르고, 특히 식물성 유산균은 상기 균을 이용할 수 있는 당의 종류가 많으며, 항균 물질내성, 효소 내성, 산소 내성 등의 점에서 보다 가혹한 환경에 적응할 수 있는 능력을 갖는 것에 기초하고 있다.

최근에는 유산균에 대한 연구가 활발히 진행되어 일반 식품뿐만 아니라 건강기능식품 및 의약품으로써 이용되는 등 그 응용범위가 넓어지고 있으며, 여기에 속하는 세 균들로는 스트렙토코코스(Streptococcus) 속, 페디오코코스(Pediococcus)속, 류코노스톡(Leuconostoc)속, 락토바실러스(Lactobacillus)속, 스포로락토바실러스(Sporolactobacilus) 속과 비피도박테리움(Bifidobacterium)속 등이 있다.

이런 균들은 그람 양성균으로 편성 혐기성이거나 또는 통성 혐기성이며 동물의 장내에 증식하면서 동물이 섭취한 영양분 및 섬유소등을 분해해서 에너지원으로 이용해 젖산 및 항생물질을 생산함으로써 장내 유해균의 증식을 억제하는 것에 의해 장내 건강 유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

유산균은 포유류의 장내에 서식하여 잡균에 의한 이상발효를 방지하여 정장제(整腸劑)로도 이용되고 있다.

또 유산균은 발효 산업의 대표적 미생물로서, 유산균에 대한 대부분의 연구는 내산성, 내담즙산성 및 유해미생물 억제 활성을 갖는 유산균에 의해서 주로 수행되며, 최근 비피도 박테리아 균주를 포함하는 살아있는 미생물 제제인 생균제(프로바이오틱스)를 사용한 각종 건강기능성 제제가 개발되고 있다.

프로바이오틱스(probiotics)는 섭취 때 사람이나 동물에게 건강상의 이로움을 주는 살아있는 미생물로서 최근 김치, 젓갈 및 장류와 같은 전통 발효식품에서 프로바이오틱스 기능을 갖는 유산균의 분리에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 

이와 같이 전통발효식품에서 건강 기능성 유산균들이 발굴되고 있지만 산업적 활용에 있어서
는 제한적이었다. 프로바이오틱스 기능을 갖는 유산균을 다양한 식품에 적용 때 그 활성이 감소되거나 균체가 충분히 증식하지 못하는 경우가 있다. 

또 제품의 품질이나 관능면에서 만족스러운 결과를 나타내지 못하는 등 제품 제조 과정에서 적용성이 떨어지기 때문이다. 따라서 현대인의 식품 소비 형태를 고려해 건강 기능성 효과를 보유하면서도 식품 제조 때 적용도가 높은 유산균에 대한 개발이 요구되고 있다.

최근 건강 기능 식품 소재의 연구는 초기부터 제품화를 고려하고 물질간 교호작용을 통해 유효성과 안전성을 높일 수 있도록 하는 복합 물질의 연구가 증가하는 추세로 이에 따라 기능성 소재 물질의 발굴 및 이런 물질들을 복합화해 면역기능을 극대화할 수 있는 복합 기능성 소재로서, 조합의 필요성이 제기되고 있다.

유산균(lactic acid bacteria, LAB)의 이로운 점은 앞서 설명한 것 이외에 당을 발효해서 다량의 젖산을 생산하는 세균으로 유산 음료, 치즈, 된장, 김치, 탁주, 젓갈 등 전통발효식품의 제조에 이용되어 식품의 보존성을 높여온 경제적으로 중요한 의미를 지닌 미생물이다. 

전 세계적으로 이용되고 있는 주요 유산균 종은 락토바실러스(Lactobacillus) 속으로 장내 정상 세균총의 유지, 면역 증강 작용 및 아토피 피부염 치료 효능 등의 기능이 보고되고 있다. 

특히 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)은 락토바실러스 속 유산균으로 주로 김치, 우유, 치즈, 버터 등에서 분리되며 자연계에서 가장 분포가 넓은 유산균 중 하나이다. 

또 락토바실러스 플란타룸은 김치가 발효되어 신맛이 날 때 주로 생장하는 균으로 내산성과 내담즙성이 강하며, 푸자리움(Fusarium), 슈도모나스(Pseudomonas)에 대한 항균 활성을 갖고, 항산화 및 항염증 효과를 갖고 있어 매우 유용한 균주이다.

락토바실러스 플란타럼은 많은 발효 식품 및 혐기성 식물 물질에서 흔히 발견되는 락토바실러스 속의 박테리아로, 주로 김치에서 분류해 이용되고 있다. 

이런 가운데 ㈜항신바이탈이라는 국내 업체가 유산균으로 면역기능을 높일 수 있는 조성물에 대한 특허를 취득한 것으로 밝혀졌다.

해당 특허는 2020년 4월 27일 출원(출원번호 제1020200050558호)됐으며 2020년 7월 24일 등록(등록번호 제102139732호)을 받은 ‘유산균을 함유하는 면역 기능 개선용 조성물’이라는  명칭이다.

이 발명은 미생물 및 천연물 기반의 유산균을 포함해 복용량 및 복용기간이 증가해도 부작용의 문제가 없으며, 면역 기능 개선 효과를 나타낼 수 있는 유산균을 함유하는 면역 기능 개선용 조성물을 제공하기 위한 것이다.

이 회사 연구진은 유산균 중에서 락토바실러스 플란타럼, 락토바실러스 사케아이, 바실러스 코아글란스 및 페디오코커스 애시디락티시를 혼합했다.

락토바실러스 플란타럼 100 중량부에 대해 돌가사리 추출물 20~30 중량부 차즈기 추출물 20~30 중량부, 마디풀 추출물 20~30 중량부, 민들레 추출물 20~30 중량부, 궁채 추출물 10~15 중량부 및 초석잠 추출물 10~15 중량부를 포함한 조성물에 대해 동물 실험을 통해 확인한 결과 결과 미생물 및 천연물 기반의 유산균을 포함해 복용량 및 복용기간이 증가해도 부작용의 문제가 없으며, 면역 기능 개선 효과를 나타냈다고 한다.

해당 조성물을 동물용 사료에 첨가해 사육하는 경우 가축의 면역력을 높여 생존율을 향상시키고 생장성을 높여 축산경쟁력을 증진시킬 수 있다고 설명했다.

문제는 이 사료 첨가물의 가격이다. 아무리 좋은 성분이어도 사육 과정에 주기적으로 투입해야하기 때문에 비용이 많이 발생하면 상대적으로 경쟁력이 떨어질 수 있어서다.

[비즈월드=정영일 기자 / zprki@bizwnews.com]