식약처 허가 프로바이오틱스 19종 중 11개
2016년 1월 현재 락토바실러스 속에는 최소 215개종(species)과 아종으로 구성되는데, 이는 2008년 145개에서 빠르게 늘어난 것이다(Rossi, Martínez‐Martínez et al. 2016).
당으로부터 에너지를 얻고 결과적으로 유산을 생산하는 막대 모양의 균이며, 발효음식에 대표적으로 들어가는 박테리아다. 우리 식약처가 프로바이오틱스로 허가 고시한 19종의 미생물 중 11종이 락토바실러스 속에 해당한다.
계통으로 보면 락토바실러스는 Bacteria(계) Firmucutes(문) bacilli(강) lactobacillales(목) lactobacillaceae(과) lactobacillus(속)에 속한다.
락토바실러스가 속해있는 후벽균(Firmicutes)은 튼튼하다는 의미(firmus)와 피부(혹은 그 연장으로서 세포벽)를 의미하는 cutes가 합쳐진 말이다. 튼튼한 세포벽을 가진 박테리아 문(phylum)으로 대부분 그람 양성 세균에 포함된다.
한때 과학자들은 그람 양성세균 모두 퍼미큐테스 문으로 몰아 분류하기도 했지만 최근에는 그람 양성 세균 중 DNA 염기서열에서 G+C의 비율이 낮은 박테리아의 그룹 중 하나로 생각한다.
락토바실러스는 퍼미큐테스 문 중에서도 가장 많은 부분을 차지한다. 락토바실러스가 속하는 bacilli강의 bacilli는 여러 사람을 혼동케하는 미생물학적 분류체계다. 유사한 단어가 다른 의미를 갖기 때문이다. 대문자로 표시되면서 이탤릭체인 우사는 또 다른 종(genus)을 의미한다. 그냥 bacillus라고 할 때는 막대모양 박테리아를 의미하는 일반적인 의미다.
락토바실러스는 유전적으로나 표현형, 생태학적으로 다양하다. 이는 같은 유산균인 비피도와는 큰 차이다. 때문에 락토바실러스의 종과 아종을 어떻게 분류하느냐가 여러 차례 혼돈을 겪어왔고, 지금도 혼돈은 진행 중이다.
락토바실러스는 비피도에 비해 오래전부터 연구가 시작됐지만 게놈에 대해서는 게놈분석이 완성되면 그것을 따라 분류체계가 재정돈될 것으로 보인다.
락토바실러스는 가장 먼저 분리된 유산균 중 하나다. 1900년 Moro에 의해 유아 분변에서 분리돼 Bacillus acidophilus라고 기술됐고, 1920년 Holland에 의해 L. acidophilus라고 재명명된다.
세균이 형태와 탄수화물의 발효 특성과 같은 표현형으로만 분류하던 1970년 정도까지는 인간의 구강과 질, 소화관에서 분리되는 모든 락토바실러스를 L. acidophilus로 분류됐다.
하지만 1980년 Johnson이 DNA 분석을 통해 acidophilus가 실제 많은 이종성(heterogenous)을 포함하고 있어 3개 그룹 정도로 구분 가능하다고 주장했다(Johnson, Phelps et al. 1980).
이후에도 L. acidophilus는 미국에서 판매되는 발효유 80% 정도에 함유될 만큼 상업적 성공을 거두며 동일한 균 종(strain)을 회사들에 의해 다른 이름으로 불린다.
막대 모양의 균…유산균 중 종류 가장 많아
당 분해·혐기성·산성 환경 좋아하는 공통점
인체 소화관에 상주…일부는 음식 통해 유입
락토바실러스는 인체에서 구강, 소화관, 여성의 질뿐 아니라 동물의 소화관에도 서식한다. 또한 여러 식물, 식물성 음식, 발효음식들, 심지어 쓰레기에서도 찾아볼 수 있다.
이처럼 다양한 곳에 서식하는 락토바실러스는 대사능력이나 유전형에서 매우 다양하지만 당을 분해하고, 혐기성이며, 산성환경에서 잘 자라는 것은 물론 수포를 만들지 않으며 막대모양을 갖는 공통성을 갖는다.
음식에 포함돼 잇는 락토바실러스는 분리하기가 용이한데 반해 인간의 대변 샘플에서는 분리하기가 쉽지 않다. 락토바실러스와 같이 당을 분해하며 살고, 산성 환경을 좋아하면서도 그 수는 훨씬 많은 비피도 박테리아 때문이다.
락토바실러스가 건강증진효과로 주목을 받는 것과는 달리 사실 장내 박테리아에서 비율은 높지 않다. 보통 장내 미생물 중 박테리아는 74~80%를 점유한다. 이를 문 수준으로 보면 Bacteriodes가 가장 많고, 다음이 Firmicutes이다. 이 둘이 전체 장내 박테리아의 7~80%를 차지한다. 이어 Proteobacteria, Actinobactria가 뒤를 잇고 있다.
대장의 미생물 농도는 1조g 정도의 세포수를 가지고 있다. 이중 락토바실러스 속은 8.4~8.6Log/g cell 정도의 농도이다. 이는 g당 1마리 정도를 의미하며, 수치는 그리 크지 않다.
락토바실러스 속 중 가장 많은 종은 L. rhamnosus로, 전체 18.9~56.7%에 달한다. 이어 L.ruminis, L. delbrueckii, L. plantarum, L. casei, L. acidodphilus 순으로 많다. 애시도필러스는 샘플·시기간 편차가 컸다(Angelis, Calasso et al. 2016).
대변 샘플에서 발견되는 락토바실러스 중 어떤 것은 본래 상주했던 것이고, 어떤 것은 음식을 통해 우리 몸속에 들어온 일시적인 것이다. 이 둘을 구분하는 연구가 필요하다.
2년간 장기관찰에 의하면 인체 소화관에서는 52종에서 속하는 86균종의 락토바실러스가 발견되고, 이중에서도 43종은 모든 샘플에서 2년 전후에도 모두 발견되는 것으로 보아 소화관에 원래 살던 상주세균으로 보인다(Rossi, Martínez‐Martínez et al. 2016).
