집에서 기르는 애완견은 친구 이상의 존재다. "유아기에 개와 가축에게 노출되면 나중에 알러지와 천식에 걸릴 위험을 줄여 준다"는 증거가 속속 제시되고 있으니 말이다. 이제 과학자들은, 이 같은 건강상 이점이 위장관에 서식하는 미생물 때문이라는 증거를 제시했다. 즉, 마우스를 대상으로 한 실험에 의하면, 마우스 새끼에게 적절한 세균 혼합물이 포함된 먹이를 먹인 결과, 애완견이 없더라도 알러지를 예방할 수 있는 것으로 밝혀졌다고 한다. "이번 연구는 `환경노출에 의한 알러지 반응 예방이 위장관 세균을 매개로 하여 이루어진다`는 사실을 세련되게 밝혔다. 이제 위장관 세균을 조작함으로써 알러지를 예방·치료할 수 있음을 증명하는 후속연구들이 줄을 이을 것"이라고 네덜란드 마스트리히트 대학교 메디컬센터의 존 펜더스 박사(분자역학)는 논평했다. (펜더스 박사는 이번 연구에 참가하지 않았다.)

10여 년 전, 미국의 과학자들은 애완동물(특히 개보다는 고양이)과 함께 지내는 어린이들의 건강기록을 검토한 결과, 다른 어린이들에 비해 알러지와 천식에 덜 걸리는 경향이 있다는 사실을 발견했다. 한편 유럽의 과학자들이 실시한 역학연구에서도 이와 비슷한 상관관계가 발견됐지만, 그 대상이 좀 넓었다. 다시 말해서, 애완동물뿐만 아니라 가축까지도 어린이의 건강에 긍정적 영향을 미치는 것으로 나타난 것이다. 2010년 UCSF의 수전 린치 교수(미생물학)는 "실내외를 드나들면서 사육되는 애완견들이 외부의 세균을 집안에 들여오며, 그중 일부가 인간의 위장관 내에서 검출된다"는 연구결과를 발표했다. 그녀는 선행연구에서 "위장관 세균이 면역반응에 영향을 미친다"라고 보고한 바가 있기에(참고 1), "애완견에 의한 알러지예방 효과가 위장관 세균을 매개로 하여 이루어지는 것은 아닐까?"라는 의문을 품게 되었다.

린치 교수는 이 같은 의문을 해결하기 위해 이번 연구를 기획했다.

(1) 먼저, 그녀가 이끄는 연구진은 `애완견이 없는 집`과 `애완견이 집 안팎을 드나드는 집`에서 집먼지를 채취했다. 그리고는 이 먼지를 물에 섞어 새끼 마우스에게 먹인 다음, 바퀴벌레 및 달걀 단백질 분말을 이용하여 마우스의 면역계를 자극했다. (이 두 가지 물질은 모두 인간과 설치류에게 알러지 반응을 일으키는 것으로 알려져 있다.) 결과는 놀라웠다. 애완견이 있는 집의 먼지가 섞인 물을 마신 마우스들은 알러지 반응을 전혀(또는 거의) 일으키지 않는 데 반해, 애완견이 없는 집의 먼지가 섞인 물을 마신 마우스들은 콧물과 기도수축 반응을 보였다. 나아가, 애완견(이 있는 집)의 먼지가 섞인 물을 마신 마우스에게서는 알러지 반응에 관여하는 면역세포가 덜 검출되었고, 설사 그러한 면역세포가 검출되더라도 알러지 유발물질을 덜 생성하는 것으로 밝혀졌다.

(2) 다음 단계로, 연구진은 집먼지에 노출되기 전후에 마우스의 위장관 세균구성이 어떻게 달라지는지를 조사했다. 조사 결과, 애완견의 먼지에 노출된 마우스(알러지 반응을 덜 일으킨 마우스)의 위장관에서는 Lactobacillus johnsonii라는 세균이 다량으로 검출됐다. 연구진이 이 세균을 다른 마우스에게 먹인 결과, 그 마우스도 역시 - 굳이 애완견의 먼지에 노출되지 않더라도 - 알러지 반응이 감소하는 것으로 나타났다. 한편 L. johnsonii를 먹은 마우스는 특정 바이러스(유아에게 천식을 유발하는 바이러스)에 감염되어도 천식에 걸리지 않는 것으로 밝혀졌다. "L. johnsonii는 환경의 자극으로부터 기도(airway)를 보호하는데 있어서 핵심적인 중재자(critical mediator) 역할을 한다"고 연구진은 말했다. 연구진은 이상의 연구결과를 정리하여 PNAS 12월 16일호(온라인판)에 발표했다(참고 2).

이번 연구는 오랫동안 논란을 빚어 왔던 위생가설(hygiene hypothesis)의 퍼즐 조각 하나를 맞춘 것으로 생각된다. 위생가설이란 "현대적이고 청결한 생활방식이 인간을 알러지, 천식, 자가면역질환에 취약하게 만든다"는 주장을 말한다. "지금껏 `애완동물이나 가축에 노출될 경우 알러지 발병률이 감소한다`는 내용의 연구는 많이 발표됐지만, 이번 연구는 그 이면에 숨어 있는 메커니즘을 밝혀낸 매우 흥미롭고 도발적인 연구"라고 헨리포드 병원(미시건주 디트로이트 소재)의 수잔 하프스타드 박사(생물통계학)는 말했다. (하프스타드 박사는 이번 연구에 관여하지 않았다.)

연구진은 인간의 위장관 속에서 L. johnsonii의 개체수가 증가하는 메커니즘을 두 가지로 생각하고 있다. 첫 번째는 애완견에 묻어 들어온 L. johnsonii가 집먼지에 실려 인간의 위장관으로 직접 들어가는 것이고, 두 번째는 환경 속의 다른 세균이 애완견에 달라붙어 집으로 들어온 다음, 실내의 공기 중에서 떠다니다가 코와 입을 통해 위장관으로 유입되는 것이다. 과정이야 어떻든, 일단 위장관으로 유입된 세균은 미생물총의 구성을 L. johnsonii에게 유리한 쪽으로 변화시켜, 기존에 서식하고 있는 L. johnsonii의 개체수를 급격하게 증가시키는 것으로 보인다.

이번 연구결과를 임상에 응용하는 방법은 두 가지로 요약된다. 첫 번째 방법은 세균이 포함된 건강기능식품을 어린이에게 먹이는 것이고, 두 번째 방법은 어린이를 위해 애완견을 입양하는 것이다. 그러나 그러기 전에 임상시험을 포함한 후속연구를 실시하는 것이 급선무인 것으로 보인다. "이번 연구는 마우스를 대상으로 실시되었기 때문에, 그 결과를 인간에게 적용하려면 신중을 기해야 한다. 이번 연구의 실험 환경은 매우 인위적"이라고 독일 뮌헨 대학교의 마르쿠스 에게 교수(역학)는 말했다. 한편 전문가들은 L. johnsonii의 효능에 대해서도 100% 확신하지 못하고 있는 분위기다."L. johnsonii가 알러지 질환 예방을 위한 프로바이오틱스 제제로 사용되려면 보다 많은 연구가 필요하다"고 펜더스 박사는 말했다.