비만 환자들에게 희소식이 있다. 특히, 胃우회술(gastric bypass surgery)을 통해 체지방 감소를 꾀하는 고도비만 환자는 또 하나의 선택사항을 갖게 될 것 같다. 그것은 바로 `새로운 위장관 세균 일습(一襲)을 꿀꺽 삼키는 것(swallowing a new supply of gut bacteria)`이다. "그게 무슨 해괴한 소리야?"라고 핀잔을 주는 사람이 있을지도 모르겠다. 그러나 마우스를 대상으로 실시된 한 연구에 의하면, "위우회술을 받은 후 체중이 감소하는 것은 수술 자체 때문이 아니라, (최소한 부분적으로) 수술로 인해 위장관 세균(gut microbe)의 구성에 변화가 일어났기 때문"이라고 한다.

위우회술은 위의 일부분을 잘라내고 나머지 부분을 소장(小腸)에 직접 연결하는 수술을 말한다. 위우회술 시술을 받은 환자들은 배고픔을 덜 느끼고, 포만감을 쉽게 느끼며, 기초대사량이 높아지는(즉, 휴식할 때도 보다 많은 칼로리를 연소시키는) 것으로 알려져 있다. 그 결과 그들은 종종 초과지방의 최대 75%가 감소하는 효과를 누린다. 일반인들은 위우회술의 이러한 효과가 단순히 `위장의 크기가 줄어들었기 때문`이라고 생각하기 쉽다. 그러나 놀랍게도 많은 과학자들은 "위우회술로 인한 체지방 감소 효과는 위장의 크기가 줄어들었기 때문이 아니라, 수술로 인해 대사(metabolism)가 변화했기 때문"이라는 사실을 입증하는 연구결과를 속속 발표해 왔다.

그런데 이러한 `대사 변화(change in metabolism)`의 이면을 좀 더 깊숙이 들여다보면, 위장관 세균이 도사리고 있는 것으로 보인다. 위우회술을 받은 환자들은 위장관 세균총의 구성 변화를 경험하는 것으로 알려져 있기 때문이다. 사실 `뚱뚱한 사람들의 위장관에 존재하는 미생물이 날씬한 사람의 위장관에 서식하는 미생물과 다르다`는 것은 이미 상식이 되어 있으며, 나아가 "뚱뚱한 마우스의 위장관 세균을 날씬한 마우스에게 이식한 결과, 날씬한 마우스가 풍선처럼 부풀어 올랐다"고 보고한 논문도 발표되어 있다. 그러나 위우회술을 받은 환자를 놓고 볼 때, "「날씬해진 것」과 「위장관 세균의 구성이 변화한 것」 사이에는 어떤 인과관계(또는 선후관계)가 있는지", 다시 말해서 "날씬해진 것이 먼저인지, 아니면 위장관 세균의 변화가 먼저인지"에 대해서는 갑론을박이 이어져 왔다.

미국 보스턴 소재 매사추세츠 종합병원 산하 비만·대사·영양연구소(Obesity, Metabolism and Nutrition Institute at Massachusetts General Hospital)의 소장을 맡고 있는 리 캐플런 박사는 `닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐`의 문제를 해결하기 위해 동물실험에 착수했다. 그가 이끄는 연구진은 먼저, 12마리의 뚱뚱한 마우스에게 위우회술을 실시했다. 수술 결과, 예상했던 대로 위우회술을 받은 마우스들의 몸무게는 평균 29% 감소했으며, 그 후 고지방식을 먹이더라도 감소한 체중은 유지되었다. 나아가 마우스의 대변을 검사(16S ribosomal RNA gene sequencing)해 보니, 신체조건의 변화(예: 담즙산의 변화)에 따라 마우스의 장내에는 종전과 다른 종류의 세균들이 서식하는 것으로 나타났다.

구체적으로, 위우회술을 받은 마우스의 장내에는 Gammaproteobacteria(Escherichia)와 Verrucomicrobia(Akkermansia)라는 세균의 비중이 빠르게 증가하여 유지되었는데, 이러한 변화는 체중변화나 칼로리 제한과는 무관했으며, 위장관 전체, 특히 수술받은 부위의 아랫부분인 윈위 위장관(distal gut)에서 두드러지게 나타났다(첨부그림 참조). 연구진은 다음 단계로, 위우회술을 받은 마우스들로부터 대변 샘플을 채취한 다음, 그 속에서 세균을 분리하여 무균 마우스(위장관에 세균총이 서식하지 않도록, 특별히 사육된 마우스)의 장(腸)에 이식하였다. 그 결과, 무균 마우스는 - 원래 비만하지도 않았었지만 - 먹이를 바꾸지도 않았는데 체중이 5%나 감소한 것으로 나타났다. 이에 연구진은 "위우회술의 체중감량 효과를 초래하는 일등공신은 장내 미생물의 변화"라는 결론을 내리고, 이상의 연구결과를 정리하여 Science Translational Medicine 3월 27일호에 발표했다.

"일반적으로 무균 마우스는 어떤 세균을 이식받더라도 체중이 증가하는 것으로 알려져 있다는 점에 비추어 볼 때, 이번 연구에서 나타난 체중감량 효과의 크기는 매우 인상적이다. 그러나 위장관 세균의 변화가 위우회술로 인한 체중감량 효과를 100% 설명하지는 못하는 것으로 보인다. 즉, 위장관 세균을 이식받은 마우스의 체중감량 효과는 공여자(위우회술을 받은 마우스)의 체중감량 효과에 미치지 못하는 것으로 나타났는데, 이는 위우회술의 체중감량 메커니즘에는 위장관 세균 변화 이외의 다른 요인, 예컨대 호르몬 변화(hormonal changes)가 도사리고 있다는 것을 시사한다"고 신시내티 대학에서 비만을 전문적으로 연구하고 있는 랜디 실리 박사는 논평했다.

"이번 연구결과는 유망한 비만치료의 방법을 제시하고 있지만, 여기에는 몇 가지 넘어야 할 장벽이 있다. 단지 올바른 세균(right bacteria)이 들어 있는 캡슐 하나를 꿀꺽 삼키기만 하면, 그 세균들이 알아서 장(腸)에 정착할 것이라고 생각하면 큰 오산이다. 문제는 `장의 환경`이다. 장의 환경이 바뀌지 않는다면 아무리 `착한 세균`을 이식하더라도 정착할 수 없고, 그렇게 되면 예의 `나쁜 세균`들이 돌아오게 될 것"이라고 실리 박사는 덧붙였다. 그러나 캐플런 박사는 요지부동이다. 그의 다음 연구과제는, (이번 연구에서 체중감소에 관여하는 것으로 밝혀진) 4가지 세균만을 분리하여 뚱뚱한 사람 또는 마우스에게 이식하는 것이다. "실리 박사의 지적에는 일리가 있지만, 항생제를 잘 이용하면 새로운 세균의 장내 정착을 도울 수 있다. 나는 이번 연구의 성공 가능성을 굳게 믿는다"고 캐플런 박사는 기염을 토했다.

출 처 : http://www.nature.com/news/gut-microbe-swap-helps-mice-shed-weight-1.12688 (GTB)