장의 미생물종이 균형을 맞춰 공존하는 것은 매우 중요하다. 이 균형이 깨지면 무엇보다 몸 안의 대사 체계에 혼란이 생겨 비만, 2형 당뇨병 등 여러 가지 질병이 올 수 있다.
그런데 음식을 한꺼번에 너무 많이 먹거나 먹는 시간이 불규칙하면 장 미생물의 균형에 큰 충격을 준다는 연구 결과가 나왔다.
5일 저널 '셀 리포트'(Cell Reports)에 논문으로 실린 미국 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 의대의 아미르 자린파 조교수팀이 수행한 연구 결과에 따르면 장의 미생물은 24시간 주기의 '생체시계'(circadian clock)에 맞춰 순환적 변화를 반복했고, 과식이나 나쁜 음식 섭취 패턴은 이 리듬을 교란했다.
연구팀은 생쥐 모델의 회장(回腸ㆍileum)에 집중했다. 소장(small intestine)의 끝 부위인 회장은 길게 뻗은 구조로 대장이 시작되는 부분과 연결된다. 소장은 위의 소화 작용으로 액화된 음식물로부터 영양분을 흡수하고 대장은 주로 수분을 빨아들인다.
소장과 대장에선 매우 복잡하고 역동적인 생리 현상이 벌어진다. 섭취 음식의 유형, 섭식 패턴, 장 미생물 구성 등 다양한 요인들이 영향을 미친다. 특히 장 미생물의 존재와 행동은 소화, 영양분 흡수, 비타민 생합성, 면역계 발달 등의 제어에 관여한다.
논문의 수석저자인 자린파 교수는 "장의 미생물은 우리가 먹는 음식물뿐 아니라 하루 중 어느 시간대에 먹는지에 따라 끊임없이 변화한다"라고 말했다.
지금까지 다른 연구자는 하루 중에도 계속 변하는 장내 미생물 환경을 부분적으로만 살펴봤다. 실제로 장에서 어떤 일이 벌어지는지 알아내기 어려웠던 이유가 여기에 있다.
자린파 교수팀은 온종일 장 미생물의 변화를 관찰했다. 이 과정에서 장 미생물의 순환적 변화가 건강 유지에 매우 중요하다는 게 확인됐다.
장 미생물은 생체 리듬에 맞춰 변화하면서 포도당, 콜레스테롤, 지방산 등의 조절과 통제를 도왔다. 이는 장 미생물의 순환적인 변화가 전반적인 체내 물질대사에 깊숙이 관여한다는 걸 시사한다.
연구팀은 식이성 비만(DIO)과 시간제한 섭식(TRF)에 초점을 맞췄다. 실험 결과 식이성 비만이 있거나 아무 때나 내키는 대로 먹는 생쥐는, 장 미생물의 순환 변화 리듬과 장내 생체시계 조절을 돕는 신호 경로가 교란됐다. 쉽게 말하면 살이 쪄서 건강을 잃었다는 뜻이다.
하지만 TRF를 지켜 먹이에 대한 접근을 제한하면 상황이 달라졌다. 살이 찐 상태에서 망가진 생쥐의 섭식 패턴이 정상으로 돌아오고 생체시계 조절에 도움을 주는 새 신호 경로도 생겼다.
자린파 교수는 "어떤 음식을 얼마나 규칙적으로 먹는지가 장 미생물의 건강 유지에 중요하다는 걸 알 수 있다"라면서 "그래야 건강한 대사를 지배하는 생체 리듬도 제어될 수 있다"라고 강조했다.
이 발견은 미래의 장 미생물 연구에도 유용한 참고가 될 수 있을 것으로 기대된다. 예컨대 하루 중 특정 시간대의 미생물 상태에 따라 장의 기능과 약의 효과가 달라질 수 있다고 연구팀은 지적했다.
(사진=미국 신시내티대)