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프로바이오틱스(Probiotics)와 프리바이오틱스(Prebiotics)는 일상에서 꽤 자주 듣는 말이다. 장 건강에 좋다는 이야기, 어쨌거나 건강에 도움이 된다는 이야기 등이 함께 들리곤 한다. 언뜻 보면 헷갈리기 쉬운 이 두 단어는 어떻게 다를까? 

세계보건기구(WHO)의 정의

세계보건기구(WHO)와 유엔 식량농업기구(FAO)의 정의에 따르면, 프로바이오틱스는 “적절한 양으로 섭취했을 때 건강에 도움이 되는 살아있는 미생물”이다. 일상에서 즐겨먹는 요거트, 사우어크라우트, 콤부차 등과 같은 ‘발효식품’이 대표적인 공급원이다. 이들 식품에는 건강에 유익한 박테리아와 효모가 포함된다.

반면, 프리바이오틱스는 이름이 비슷하지만 전혀 다르다. 앞서 말한 프로바이오틱스들이 체내에서 생존하기 위해 필요한 ‘음식’이다. 보통 식이섬유라는 말로 더 잘 알려져 있다. 프리바이오틱스 역시 여러 종류의 성분을 포괄하는 말인데, 갈락토올리고당, 저항성 전분, 펙틴, 이눌린형 프럭탄 등 여러 유형으로 나뉜다.

프리바이오틱스는 식물성 식품에서 자연적으로 만들어진다. 이들은 빵이나 시리얼 등 식물성 원료를 가공해 만드는 식품에 함께 첨가되기도 하고, 보충제 형태로 따로 판매되기도 한다. 여기서 명확한 구분을 다시 한 번 기억하도록 하자. ‘프로’는 유산균, ‘프리’는 섬유질이다.

체내 미생물군과의 관련성

프로바이오틱스와 프리바이오틱스는 어쨌거나 모두 건강한 미생물군 형성에 기여하는 것으로 알려져 있다. 여기서 말하는 ‘미생물군’은 인간의 몸 내부 또는 외부에 서식하는 수많은 미생물들의 집합체를 가리키는 말이다. 그래서 존재하는 위치에 따라 ‘체내 미생물군’, ‘장내 미생물군’, ‘구강 미생물군’ 등으로 나눠서 부른다. 이밖에 피부와 호흡기, 비뇨생식기에도 미생물군이 존재한다.

수많은 미생물 종류로 구분할 때, 사람들의 미생물군 구성은 서로 다르다. 또, 살아가면서 지속적으로 변한다. 예를 들어, 식단을 바꾼다거나 신체 활동량이 바뀌는 경우, 혹은 어떤 감염성 질환에 걸리거나 항생제를 복용하는 경우 등 여러 변수가 있다.

건강에 관해 가장 자주 언급되는 것이 바로 ‘장내 미생물군’일 것이다. 장내 미생물은 다양성과 함께 유익균 비율을 강조하는 경우가 많은데, 이 두 가지 요소에 문제가 있을 경우를 ‘장내 미생물 불균형’이라 부른다. 장내 미생물 불균형이 있을 경우 설사, 변비, 과민성 대장 증후군 등이 나타날 수 있다. 다른 부위의 미생물군도 불균형이 발생할 경우 각종 증상이나 질환이 생길 수 있다.

프로바이오틱스, 효과가 있나?

미생물 균형은 건강에 매우 중요한 역할을 한다. 체내 미생물군이 건강하게 갖춰져 있을 경우, 전반적인 면역 기능이 개선된다. 이는 알레르기성 질환이나 염증성 질환은 물론, 암이나 심혈관 질환 같은 치명적인 병의 위험과도 관련이 있다.

그렇다면 프로바이오틱스 보충제를 섭취하는 것이 미생물군 개선에 도움이 될까? 2016년 <Genome Medicine>에 게재됐던 무작위 대조 시험 결과를 보면, 건강에 별다른 이상이 없는 사람의 경우 프로바이오틱스 보충제를 먹어도 미생물군 다양성이 증가하지는 않는 것으로 나타났다.

그렇다면 항생제를 복용해 미생물군이 손상된 경우라면 어떨까? 오픈 액세스 저널인 <BMC Medicine>에 2023년 게재된 연구를 참조하면, 이 역시도 ‘미생물군의 다양성’이 개선되는 효과는 없는 것으로 알려졌다. 2018년 <Cell> 학술지에 게재된 한 연구에서는, 오히려 프로바이오틱스 보충제를 섭취함으로써 미생물 다양성이 악화될 수도 있다고 지적했다.

프리바이오틱스, 효과가 있나?

프리바이오틱스는 어떨까? 프리바이오틱스는 기존 미생물군들이 필요로 하는 ‘음식’이라고 했으므로, 다른 효과가 있지 않을까? 프리바이오틱스 보충제만을 별도로 섭취하는 경우에 대한 연구는 거의 없다. 

하지만, 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 함께 섭취하는 경우에 대한 연구는 있다. 쉽게 말해, 유산균과 그들이 먹을 먹이를 함께 섭취하는 경우다. 이에 관해서는 다양한 연구 결과가 있지만, 명확하게 한 방향으로 결론이 나오지는 않았다. 

다만 분명한 것은, 보충제 형태로 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 섭취한다고 해도, 근본적으로 건강하고 균형 잡힌 식단을 먹는 것에 비하면 효과가 크지 않다는 것이다. 앞서 언급한 요거트, 사우어크라우트, 콤부차는 물론, 김치, 치즈, 각종 장류 등 발효식품을 통해 미생물군 건강과 다양성을 충분히 유지할 수 있다.

프리바이오틱스는 ‘섬유질’을 강조하는 모든 식품에 풍부하게 들어있다. 이때 중요한 것은 식물성 식품을 다양하게 섭취하는 것이다. 다양한 종류의 미생물마다 좋아하는 ‘음식’이 다르므로, 다양한 섬유질 식품을 골고루 섭취하면 미생물군 다양성도 자연히 향상시킬 수 있다.

식단에 포함된 단백질 공급원이 무엇인지에 따라 장내 미생물군(microbiome)의 개체 수, 기능에 큰 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 제기됐다. 섬유질과 장내 미생물의 관계에 대해서는 꾸준히 강조돼 왔으나, 단백질 공급원과의 관계에 주목했다는 점에서 이번 연구는 의의가 있다.

단백질 공급원에 따른 미생물 변화

미국 노스캐롤라이나 주립대학 연구팀이 <국제 미생물 생태학회지(The ISM Journal)>에 최근 게재한 논문에 따르면, 단백질을 어떤 음식으로 섭취하는지에 따라 장내 미생물에 변화가 생긴다. 

단백질 공급원은 여러 가지로 나뉜다. 동물성인지, 식물성인지를 나누는 가장 원초적인 구분도 있지만, 그 안에서도 세부적인 종류로 나뉜다. 연구팀은 이들 중 어떤 음식을 통해 단백질을 공급하는지에 따라 장내 미생물군에 어떤 영향을 미치는지를 확인하고자 했다.

연구팀은 생쥐들에게 일주일 동안 달걀 흰자, 현미, 콩, 효모 중 한 가지 단백질 공급원만을 포함한 식단을 제공했다. 또, 일주일마다 제공 식단을 바꾸며 어떤 변화가 있는지를 체크했다. 쥐들의 장내 미생물 구성 및 변화를 분석하고자 통합 메타게놈학-메타단백질체학 접근법과 고해상도 질량 분석법을 사용했으며, 어떤 미생물들이 어떤 대사산물을 만들어내고 있는지를 정량 측정했다.

단백질 종류에 따라 달라져

실제로 단백질 공급원을 바꿀 때마다 장내 미생물 구성이 크게 달라졌다. 연구팀에 따르면 기능적으로 가장 효과가 큰 것은 현미, 효모, 달걀 흰자였다. 

연구팀 소속의 박사 후 연구원인 알프레도 블레이클리-루이즈 박사는 “현미만 먹는 경우, 그리고 달걀 흰자만 먹는 경우, 장내 미생물군에서 아미노산 분해가 증가했다”라며 “이는 장내 미생물이 스스로 아미노산을 만드는 대신, 단백질을 분해해 아미노산을 얻는다는 것을 의미한다”라고 이야기했다.

단백질의 기본 구성 요소가 아미노산이라는 것은 널리 알려져 있는 내용이다. 하지만 각각의 아미노산이 우리 몸에서 어떻게 분해·결합되는지, 어떤 곳에서 어떤 영향을 미치는지는 매우 복잡한 내용이다. 게다가 어떤 아미노산은 소장에서 소화되지 않고 대장으로 넘어갈 수 있으며, 장내 미생물에 의해 분해되는 과정에서 독성을 띠는 물질을 만들어낼 수도 있다.

단백질, 섭취량만큼이나 질도 중요해

일반적으로 단백질 하면 근육 생성을 위해 재료라는 인식이 가장 기본이다. 건강에 대해 조금 더 관심이 있는 사람이라면, 단백질이 근육 외에 매우 다양한 용도로 사용된다는 점을 안다. 여기에 더해, 단백질이 장내 환경을 구성하는 데도 영향을 미친다는 점이 이번 연구를 통해 확인됐다.

이번 연구 결과는 단백질의 일일 섭취량만큼이나 단백질 공급원도 중요하다는 시사점을 던진다. 어떤 음식으로 단백질을 섭취하느냐에 따라 장내 미생물의 종류와 활동 방식이 달라질 수 있다는 것이다. 

무엇보다도, 단백질 공급원으로 특정 식품 한 가지만을 섭취하는 방식은 권장되지 않는다는 점을 강조한다. 단백질 공급원마다 장내 미생물의 기능에 미치는 영향이 다르며, 장내 미생물은 균형이 가장 중요하기 때문에 여러 종류를 골고루 섭취하는 것이 바람직하다.