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1. 개요
Normal (bacterial) flora, Microbiome / 正常細菌叢특별한 질병이 아니라도 건강한 사람의 몸의 장기, 조직 등에서 인간과 공생 혹은 편리공생을 하는 세균 무리를 이른다. 이 문서는 정상세균총만 서술하지만 사람의 몸에는 세균뿐 아니라 효모를 비롯한 진균, 고균, 바이러스 등 다른 미생물들도 서식하고 있다. 그 미생물들까지 총칭하는 명칭은 '장내미생물' 이라고 부른다.
신체의 대부분[1]에는 온갖 종류의 미생물이 서식한다. 자궁 내의 정상적인 태아는 무균 상태[2]이나, 출산할 때부터 세균 등 미생물의 접촉을 받게 된다.[3]. 즉 태어날 때부터 인간은 정상세균총을 가지고 나오는 것이다. 상술했듯 대부분의 장기, 예컨대 각지의 피부, 대장과 소장을 포함한 소화기, 눈, 기도 등의 호흡기, 여성기 등 다양한 곳에 세균들이 정상세균총으로써 서식한다.
2. 무엇을 하는가?
2.1. 소화 기능
이 정상세균총 중 창자에 서식하는 세균들은 장내에 눌러앉아 영양소를 분해하며 사는데, 식이섬유 등 내 몸이 직접 분해할 수 없거나, 힘든 영양소를 분해하며 이것을 인간이 소화할 수 있는 형태로 만든다. 상당히 희한한 것을 먹는 균도 있는데 옥살산을 먹어서 분해하는 옥살로박터(Oxalobacter)가 대표적이다.2.2. 보호 기능
정상세균총은 화학물질 분비 등을 통해 약간의 면역 기능을 수행한다. 이미 정상세균총이 많은 위치에 다른 세균이 유입될 경우 이미 많은 세균들이 영양소를 다 빼앗아가 사멸되기도 한다. 또 유당을 분해하여 질내 환경을 산성으로 유지해주는 유산균, T6SS라는 것을 통해 세균을 죽이는 박테로이데스 등을 보면 알 수 있다.그러나 세균이 인간의 의료기술처럼 유익균과 병원균을 정확히 구분하여 공격하는 것이 아니기 때문에 장내세균에 의한 면역 부가 기능은 큰 의미가 없다.
2.3. 면역계와의 상호작용
면역반응이 과해서 온갖 면역계가 날뛰면 당연히 정상세균총도 무사하질 못하다. 그래서 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides flagilis)등의 세균들은 T세포, 그 중에서도 면역반응을 억제하는 제어성 T세포를 자극하는 물질을 만든다. 물질에 자극된 제어성 T세포는 과격하게 움직이는 면역계를 제압한다.[4] 이런 특성 때문에 정상세균총과 1형 당뇨병, 류마티스 관절염[5] 등 각종 자가면역질환이 엮인다.또한 락토바실러스 카제이(Lactobacilus casei) 등의 세균은 염증반응을 억제하며 자가면역 항체의 생산을 방해한다.
반대로 락토바실러스는 피루빈산이라는 물질을 제작하는데, 이것으로 대식세포가 활성화하기도 한다. 또한 몇몇 세균은 항체의 생산을 돕고, 다당체를 생성해 수지상 세포의 정상적인 항원 제시를 돕는다.
2.4. 비타민의 합성
세균 하면 생각나는 대장균이나 유산균은 비타민 B나 비타민 K를 합성하는데 인간은 이런 몇몇 비타민들을 합성하지 못하므로 중요한 공급원들이다.3. 질병과의 연계성
정상세균총에 포함된 대부분의 세균은 면역력이 멀쩡할때는 가만히 있다가 면역력이 떨어질 시 질병을 일으킬 수 있다. 이런 세균들을 기회감염균이라고 한다. 또한 특정 장기에만 있어야 할 세균이 모종의 이유로 다른 장기로 이동하게 될 경우 반드시 염증을 일으킨다고 봐도 무방하다. 칼 또는 총기에 의해 복부가 관통될 경우 복막염이 쉽게 오는 것이 좋은 예시. 작은창자나 큰창자에만 있어야 할 세균들이 뚫린 곳을 통해 다른 장기로 싹 퍼져 복막염을 일으키는 것이다.4. 대변 이식
상술했듯이 정상세균총은 인체에 있어 많은 기능을 수행한다고 알려져 있고, 그 중 가장 큰 주목을 받는건 장내 정상세균총[6]이다. 이러한 장내 정상세균총이 파괴되거나 약화된 환자의 경우 정상세균총이 건강한 사람의 대변을 이식받아 장내 정상세균총을 회복시키고자 하는 대변 이식이 새로운 치료법으로 등장했다.이 치료법은 항생제 투여에 의해 장내미생물 소멸로 인한 클로스트리디움 디피실리균의 창궐인 가막성 대장염에 대해 효과적인 것으로 알려져 있으나 대변 공여자의 장내미생물 중 항생제 내성균이 존재하여 이식받은 환자가 감염으로 인해 사망한 사례도 있어 현재는 조심스럽게 시행되는 치료법이다.
5. 장유형(Enterotype)?
21세기 들어 마이크로바이옴에 대한 연구가 늘어나고 프로바이오틱스에 대한 대중들의 관심이 커짐에 따라 몇몇 학자들이 인간은 장에서 서식하는 세균에 따라 3가지로(혹은 2가지로) 구분할 수 있다 라는 주장을 하였다. 해당 유형은 다음과 같다.* 박테로이데스(Bacteroides) 유형
- 프리보텔라(Prevotella) 유형
- 루미노코쿠스(Ruminococcus) 유형
하지만 장내미생물은 위 3종만 사는 것이 아닌 매우 다양한 종의 세균으로 구성되고 연구 자체가 시작된지 그리 오래 되지 않아 어떤 세균이 어떤 작용을 하는지 구체적으로 밝혀진 사항이 많지 않다. 근거가 명확하지 않은 주장으로 향후 연구가 더 진행되어 구체적인 결과가 발표되기 전까진 이런 가설이 있다 정도만 알아두는 편이 좋을 것이다.
다만 TV 교양 프로그램에서 쇼닥터들이 이게 완전히 옳다는 식으로 주장하면서 홈쇼핑과 연계해 약팔이를 하기도 하니 비판적인 시각으로 바라볼 필요도 있다.
6. 정상세균총의 목록
일반적으로 피부나 호흡기 등 산소가 잘 통하는 곳에는 산소가 물질대사에 필요한 호기성(好氣性) 세균이, 창자 등에는 산소가 불필요하거나 산소가 있으면 죽는 혐기성(嫌氣性)[7] 세균이 산다.여기에 써있는 거의 모든 균은 병원성을 지닌다. 면역계가 이들의 창궐을 억제하고 있기 때문에 질환을 일으키지 못하는 것뿐이다.
- 대장균(Escherichia coli)
- 유산균
- 녹농균(Psuedomonas aeruginosa)
- 포도상구균
- 박테로이데스(Bacteroides)
- 프리보텔라(Prevotella)
- 루미노코쿠스(Ruminococcus)
- 연쇄상구균
- 폐렴구균(Streptococcus pneumoniae)
- 화농성연쇄상구균(Streptococcus pyogenes)
- 뮤탄스 연쇄구균(Streptococcus mutans)
- 유산연쇄구균(Streptococcus thermophilus)
- 쿠티박테륨 아크네스(Cutibacterium acnes)
- 간균속(Bacilus)
- 고초균(Bacilus subtilis)
- 클로스트리디움(Clostridium)
- 디피실리균(Clostridium difficile) [8]
- 파상풍균(Clostridium tetani) - 파상풍의 원인균이기도 하지만, 장내에서 잘 살고 있는 정상세균총이기도 하다.
- 가스괴저균(Clostridium perfrigens) - 피부의 정상세균총으로, 피부에 상처가 나면 침입해 가스 괴저를 일으킬 수 있다.
- 위나선균(Helicobacter pylori)
[1] 일부 배설계, 예를 들어 신장 등 제외. 오줌은 본래 세균이 없다고 여겨졌으나, 연구 결과 정상세균총과 관련된 세균이 있다는 게 밝혀졌다. 기사[2] 풍진, 지카바이러스, 에이즈 바이러스 등의 병원체는 임산부 - 태아 간 수직감염이 발생할 수 있다.[3] 흥미로운 연구 결과가 있는데, 자연분만으로 낳은 아이의 큰창자에는 어머니의 질에 서식하던 세균이 많고, 제왕절개로 낳은 아이는 어머니의 피부에 서식하던 세균이 많다고 한다.[4] 이렇게 간단한 과정은 아니며, 요약한 것.[5] 장에서 락토바실러스(Lactobacilus)가 사라지면 류마티스성 관절염 발병 확률이 줄어든다는 연구 결과가 있다.[6] 사람들이 괜히 유산균이 좋다며 프로바이오틱스를 먹는 것이 아니다.[7] 미산소성, 무산소성, 조건무산소성 세균.[8] 다른 세균들이 건재한 상태에서는 문제를 일으키지 않지만, 항생제 사용으로 다른 세균들이 전멸할 경우 이 세균은 항생제 내성이 대단히 강해서 마구 증식해서 거짓막 대장염(pseudomembranous colitis)을 일으켜서 설사를 하게 만든다.