장내 세균총의 기본적인 생리적 기능

균형 영양 이론에 따르면, 고등 생물의 소화관 내 세균총이 증식하는 것은 바람직하지 않고 어느 정도 해로운 부작용입니다. 그러나 위장관 내 세균총은 해롭지 않을 뿐만 아니라, 거대 생물의 생리 기능의 정상적인 발달에 필수적이며, 그 계통발생학적 및 개체발생학적 발달은 미생물의 생물군집화와 밀접한 관련이 있습니다.

소화계의 미생물총 또한 기능적 특성에 영향을 미칩니다. 특히 세균성 장독소는 장 투과성에 상당한 영향을 미칩니다. 대부분의 경우, 무균 동물의 소장 효소 활성은 정상 동물보다 높습니다. 그러나 무균 쥐와 정상 쥐의 소장 이당화효소 활성 수치가 동일하다는 증거가 있습니다. 췌장 효소에 대한 데이터도 상반됩니다. 어떤 데이터에 따르면 무균 동물의 효소 활성이 정상 동물보다 높은 반면, 다른 데이터에 따르면 동일한 것으로 나타났습니다. 마지막으로, 장내세균총 불균형은 소장 효소 활성 감소로 이어져 막 소화 장애를 유발한다는 점에 유의해야 합니다.

장내 미생물총은 유기체의 면역 방어에 대한 태도를 결정합니다. 국소 면역의 두 가지 기전이 논의됩니다. 첫 번째는 IgA를 포함한 국소 항체에 의해 매개되는 장 점액에 대한 세균 부착을 억제하는 것입니다. 두 번째 기전은 이 부위에 항균 항체가 존재하여 장 점막 표면에 국한된 특정 세균 집단의 수를 조절하는 것입니다. 정상 동물과 비교했을 때, 무균 유기체는 국소 면역에 관여하는 IgA를 생성하는 세포의 10%만 포함합니다. 동시에, 무균 동물의 혈장 내 총 단백질, 알파, 베타, 감마 글로불린 함량이 정상 동물보다 낮은 것으로 나타났습니다. 정상 미생물총이 없는 미세대식세포의 정상적인 식세포작용 중, 항원의 가수분해는 느려집니다.

그러나 혐기성 발효 과정에서는 개미산, 숙신산, 젖산과 일정량의 수소가 (보통 개별 생성물로) 생성된다는 점을 명심해야 합니다. 수소 측정은 소장, 특히 대장 질환 진단에 널리 사용됩니다.

따라서 위장관의 세균총은 일종의 영양 항상성 조절자(trophic homeostat) 또는 영양 조절자(trophostat) 역할을 하며, 과도한 음식 성분을 분해하고 부족한 영양분을 생성해냅니다. 또한, 그 생명 활동의 일부 산물은 대생물의 여러 기능 조절에 관여합니다. 따라서 체내의 정상적인 세균총을 유지하는 것은 인간을 포함한 고등 생물의 영양 및 생명 활동을 최적화하는 데 가장 중요한 과제 중 하나입니다.

장 점막의 세균 집단은 구성과 생화학적 특성 모두에서 공동 세균 집단과 현저히 다릅니다. 저희 연구실에서는 1975년 소장 점막의 세균 집단 중 용혈성 형태는 거의 존재하지 않으며, 공동 세균 집단에 널리 분포되어 있음을 확인했습니다. 당시 저희는 점막 세균 집단이 자생적이며 공동 세균 집단의 구성을 크게 결정한다고 제안했습니다. 동시에, 식단과 질병의 변화로 인해 공동 세균 집단보다 점막 세균 집단에서 더 심각한 장애가 관찰된다는 사실도 밝혀졌습니다.

장내 세균총 억제의 타당성에 대한 II 메치니코프의 생각은 이제 근본적으로 수정되어야 합니다. 실제로, 이미 언급했듯이, 정상 유기체와 무균 유기체를 비교한 결과, 무균 유기체는 대사적, 면역학적, 심지어 신경학적 결함이 있으며 정상 유기체와 크게 다르다는 결론을 내릴 수 있었습니다.

이미 언급했듯이, 미생물과 거시생물의 공생은 아마도 고대 진화적 획득물일 것이며, 원시 다세포 생물 수준에서 이미 관찰되었습니다. 어쨌든 진화 과정에서 대부분의 다세포 생물은 특정 유형의 박테리아와 공생 관계를 발전시켰습니다.

사실, 장내 세균총은 복잡한 유기체의 존재에 필수적인 요소입니다. 현대적 개념에 따르면, 복잡한 유기체는 개별 개체보다 더 높은 계층적 수준의 단일 시스템으로 간주되어야 합니다. 이 경우, 미생물과 관련된 거시 유기체는 전체 시스템의 지배자이자 조절자 역할을 합니다. 거시 유기체와 공생체 사이에는 영양소, 다양한 무기 성분, 자극제, 억제제, 호르몬, 그리고 기타 생리 활성 화합물을 포함한 대사산물의 교환이 이루어집니다. 장내 세균총의 억제는 종종 신체의 대사 균형에 변화를 초래합니다.

따라서 대사적 관점에서 생물체는 우세한 다세포 생물과 특정 세균 다종, 때로는 원생동물로 구성된 초유기체적 시스템이라는 것이 이제 분명해지고 있습니다.

내생태계는 자가 조절 능력을 가지고 있으며 상당히 안정적입니다. 하지만 동시에 안정성에 대한 몇 가지 중요한 한계를 가지고 있으며, 이 한계를 넘어서면 돌이킬 수 없는 교란이 발생합니다. 정상적인 내생태계는 특이적 또는 비특이적 영향에 의해 교란될 수 있으며, 이는 세균 대사산물의 흐름에 급격한 변화를 초래합니다. 특히 식단 구성 변화, 위장관 질환, 다양한 극한 요인(예: 스트레스, 감정적 요인, 특수한 상황 등)의 영향으로 장내 세균 구성이 교란되는 것으로 나타났습니다. 장내세균총 이상증은 다양한 원인, 특히 항생제 사용으로 인해 발생합니다.

따라서 소화관에서는 전통적으로 외부 거시생태계에만 기인하는 영양 사슬의 다양한 변종과 연결 고리가 발견되었습니다.

항생제는 사람과 다양한 가축을 치료하는 데 널리 반복적으로 사용되는 수단입니다. 이 경우, 처음에는 정상 미생물총이더라도 부분적으로 또는 완전히 파괴되고 무작위로 대체될 수 있으며, 그 결과 형태와 정도에 있어 다양한 질환이 발생할 수 있습니다. 그러나 이러한 질환은 출생 시 최적의 미생물총을 받지 못해 발생하는 불리한 조건으로 인해 훨씬 일찍 시작될 수 있습니다. 따라서 최적의 미생물총, 즉 체내 미세생태학과 내생태학을 구축하고 복원하는 방법에 대한 의문이 이미 제기되고 있습니다.

앞으로 산부인과 병원에는 이상적인 세균 다배양 시설이 마련될 가능성이 높다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 다배양 시설은 (모유 수유나 다른 방법을 통해) 아이들에게 접종되어야 합니다. 가장 건강한 산모에게서 이러한 다배양 시설을 채취할 가능성도 있습니다. 또한, 최적의 다배양 시설이 국가마다 동일한지, 아니면 기후 및 다양한 집단의 생활 특성에 따라 달라야 하는지 판단해야 합니다.

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