노엘 파트노(Noelle Patno) 박사,Bened Life
프로바이오틱스(“적절한 양으로 투여되었을 때 숙주에게 건강상의 이점을 주는 살아있는미생물”¹)에 대해서는 이미 알고 계실지 모르겠지만, 최근 등장하기 시작한 다른 많은 ‘바이오틱스’라는 용어에 대해서는 아직 잘 모르실 수도 있습니다.반려동물 사료부터 스킨크림에 이르기까지 다양한 제품에 ‘프리바이오틱스’(프로바이오틱스의 먹이가 되는 탄수화물)가 포함되어 있을 수 있습니다. 그다지 일반적이지 않은 용어인 ‘포스트바이오틱스’는 현재 혼란을 야기할 정도로 다양한 물질을 지칭하는 데 사용되고 있습니다(이에 대해서는 후술하겠습니다).
보충제나 식품에 포스트바이오틱스가 점점 더 많이 포함됨에 따라, 포스트바이오틱스가 무엇인지, 그리고 이 용어가 어떻게 다양하게 사용되고 있는지 이해하는 것이 중요합니다. 여기서는 포스트바이오틱스에 대한 합의된 정의와 관련 과학 지식을 간략히 소개해 드리겠습니다.
포스트바이오틱스의 정의
포스트바이오틱스를 이해하는 간단한 방법은 이를 ‘유익한’ 사멸한 박테리아로 보는 것입니다. 좀 더 자세히 설명하자면, 포스트바이오틱스는 구성 성분의 유무와 관계없이 유익한 비활성화된 미생물입니다. 이제 그 정의와 관련된 논쟁을 자세히 살펴보겠습니다. 실제로는 상황이 훨씬 더 복잡하기 때문입니다.
‘포스트바이오틱스’라는 용어는 최근 몇 년간 전문가들 사이에서 논의되어 왔습니다. 연구자든 비전문가든, 사람들은 ‘포스트바이오틱스’라는 용어를 비활성화된 프로바이오틱스(사멸한 유익균)나, 박테리아 또는 프로바이오틱스가 생성한 물질(유익균이 만드는 것)을 설명하는 데 사용해 왔습니다.
이 두 정의 모두 ‘유익한 사균’과는 다릅니다. 이는 국제 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스 과학 협회(ISAPP)가 2021년에 포스트바이오틱스를 정의한 내용의 일부입니다.
포스트바이오틱스에 대한 기술적 정의는 “숙주에게 건강상의 이점을 제공하는 비활성 미생물 및/또는 그 구성 성분의 제제”입니다.2 “비활성 미생물”은 기본적으로 죽은 세포입니다. 비활성화 과정에서 죽은 세포는 그 구성 성분(세포를 구성하는 단백질이나 리포다당류 등의 세포 성분 및 구조)으로 분해될 수 있습니다.
그러나 세포의 부산물, 즉 비활성화되기 전에 미생물에 의해 생성된 생물학적 활성 대사산물은 포스트바이오틱스 제품에 포함되어 있더라도, ISAPP에 따르면 그 자체로는 포스트바이오틱스로 정의되지 않습니다.
과학 애호가 여러분을 위해, 여기서 두 가지 추가 사항을 말씀드리겠습니다.
우선, 이 정의는 포스트바이오틱스가 프로바이오틱스에서 유래해야 한다고 요구하지 않습니다. 예를 들어, 프로바이오틱스로서의 기능을 하지 않을 가능성이 있는 박테리아(즉, 연구를 통해 유익함이 입증되지 않았거나 연구 당시 유익함을 제공하지 않았던 박테리아)는 비활성화된 형태로만 인체 건강에 유익을 줄 수 있습니다.
둘째, ISAPP는 프로바이오틱스의 대사 산물을 포스트바이오틱스로 간주하지 않습니다. 부티르산, 아세트산, 프로피온산 등의 유기산, 비타민, 단쇄지방산은 일부 박테리아에 의해 생성될 수 있지만, ‘포스트바이오틱스’에는 대사 산물뿐만 아니라 비활성 세포 또는 세포 구성 요소도 포함되어야 합니다.
부티르산과 같은 분자를 포스트바이오틱스로 간주하지 않는 이유 중 하나는, 이러한 분자가 박테리아와 별개로 존재할 수도 있기 때문입니다. 예를 들어, 부티르산은 버터 지방에 포함되어 있습니다.3,4 혈액 응고와 뼈, 심장 건강에 중요한 것으로 여겨지는비타민 K5는 박테리아뿐만 아니라 녹색 채소와 노란색 채소에서도 섭취할 수 있습니다.
그 자체로는 ISAPP의 포스트바이오틱스 정의를 충족하지 않는 대사산물 또는 세균 생성물(단, 포스트바이오틱스의 일부일 가능성은 있음)의 예로는 다음이 포함됩니다.2
- 세균에 의해 생성되는 단쇄 지방산(부티르산 등)
- 박테리아에 의해 생성되는 비타민(비타민 K 등)
- 젖산을 포함한 유기산
- 항균 펩타이드, 박테리오신, 세균이 분비하는 효소를 포함하는 단백질
ISAPP가 이 정의를 발표한 것은 최근의 일이며, 아직 보편적으로 받아들여지지 않았기 때문에, 부티르산이나 기타 세균 유래 물질이 여전히 포스트바이오틱스로 표기되는 사례를 종종 볼 수 있습니다. 마찬가지로, 현재 많은 제품이 세계보건기구(WHO)와 식량농업기구(FAO)가 2001년에 제시한 프로바이오틱스 정의에 부합하지 않음에도 불구하고 프로바이오틱스로 불리고 있습니다.6
요약하자면, 포스트바이오틱스에는 사멸한 세포가 포함되어 있으며, 이 세포가 유래한 살아있는 미생물의 다른 성분이나 대사 산물도 포함되어 있을 수 있습니다.
포스트바이오틱스 보충제를 구별하는 방법
‘포스트바이오틱스’라는 용어는 아직 일반인들에게 널리 알려지지 않았기 때문에, 많은 포스트바이오틱스 제품의 병에는 이 용어가 명확하게 표기되어 있지 않은 경우가 있습니다. 포스트바이오틱스를 나타내는 용어로는 열살균(HK), 열비활성화(HI) 또는 열처리(HT) 등이 있습니다.예를 들어,L. paracasei PS23(열처리) 또는 HT-PS23은 모든 세포가 사멸할 때까지 고온에서 처리된 PS23 제제입니다.
포스트바이오틱스 제품의 함량을 라벨에 표기할 때, ‘CFU’(콜로니 형성 단위) 대신 ‘세포’라는 용어가 사용되기도 합니다.
포스트바이오틱스와 프로바이오틱스에는 이점이 있을까?
포스트바이오틱스는 여러 가지 이유로 매력적일 수 있습니다.
첫째, 이들은 살아 있지 않기 때문에 체내에서 증식할 수 없습니다. 살아 있는 프로바이오틱스 세포가 경구 섭취되어 혈류로 흡수되거나 장 내에서 과도하게 증식할 위험은 매우 적지만, 포스트바이오틱스에는 그러한 위험이 없습니다. 따라서 장 장벽 기능이 저하된 사람들에게는 더 안전한 것으로 여겨집니다.
또한, 포스트바이오틱스는 이미 사멸한 상태이므로 위산의 산성 환경을 통과할 때 생존을 위해 특별한 보호 조치가 필요하지 않습니다. 게다가 일부 특수한 프로바이오틱스 균주와 달리, 일반적으로 상온에서 안정적입니다. 이러한 안정성 덕분에 포스트바이오틱스는 효능이 떨어질 위험이 적으며, 캡슐 제형이 아닌 식품에 배합하는 것도 가능합니다.
포스트바이오틱스의 단점은, 프로바이오틱스의 정량 및 품질 검사에 사용되는 많은 절차들이 현재의 포스트바이오틱스에서는 그다지 견고하지 않다는 점입니다. 사멸 세포의 정량 방법은 표준화되어 있지 않으며, 다양한 절차가 사용되고 있습니다.또한 미생물을 비활성화하는 방법은 다양하며, 이 절차의 일관성은 제조 공정 내에서는 물론, 포스트바이오틱스 균주가 건강상의 이점을 제공하는지 파악하기 위해 활용되는 제조 공정과 임상 연구 간에도 항상 보장되지는 않습니다.
이상적으로는, 포스트바이오틱스 제품의 품질이 다음의 모든 방법을 통해 관리되어야 합니다.2
- 비활성화 전 미생물의 동정: 균주명, 유전자 염기서열 및 계수 단위를 통한 정량
- 포스트바이오틱스 제조: 특성이 잘 알려져 있고 검증된 비활성화 방법을 사용한다
- 품질 관리: 미생물이 불활성화되었으며, 살아있는 미생물이 남아 있지 않은지 확인한다. 포스트바이오틱스 설명: 어떤 성분(비활성화된 미생물, 구조 성분, 대사산물 등)이 포함되어 있는지 확인하고, 해당 성분들의 함량을 정량화한다
- 안전성 점검: 섭취 시 유해 반응이 관찰되는가?
- 건강상의 이점에 대한 증거: 무작위 대조 시험(RCT)과 같은, 체계적이고 우수한 연구 설계를 갖춘 임상 연구를 완료한다
살아있는 미생물인 프로바이오틱스는 포스트바이오틱스에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 일부 프로바이오틱스는 장 내에서 단쇄지방산, 비타민 또는 항균 펩타이드를 생성할 수 있으며, 이 모든 성분은 인체 건강에 이점을 줄 가능성이 있습니다.그러나 포스트바이오틱스는 새로운 화합물을 생성할 수 없습니다. 다만, 포스트바이오틱스에는 제조 과정에서 원래의 미생물이 비활성화되는 과정에서 그 대사 산물이 그대로 보존되어 있는 경우가 있습니다.
포스트바이오틱스는 어떻게 작용할까요?
포스트바이오틱스는 프로바이오틱스와 마찬가지로 다양한 방식으로 작용할 가능성이 있습니다.2 포스트바이오틱스는 장 세포, 면역 세포 및 소화관 내 세균과 상호작용할 수 있습니다. 포스트바이오틱스를 섭취하면 이러한 효과 중 하나 이상을 얻을 수 있습니다.1,2
- 장내 미생물 군집의 조절
- 장 장벽 기능 개선
- 숙주의 신경계를 통한 신호 전달
- 대사 조절
- 면역 조절
HT-PS23 등 흥미로운 포스트바이오틱스에 대한 전임상 연구 및 임상 연구는 이 물질이 제공할 수 있는 작용 기전 및/또는 유익한 효과를 밝혀줄 수 있습니다. 이러한 효과는 살아있는 상태의 동일한 균주에서 나타나는 효과와 동일할 수도 있고, 다를 수도 있습니다. 실제로, 살아있는 세포에서 측정 가능한 건강상의 이점이 없더라도 포스트바이오틱스는 유익할 가능성이 있습니다.
포스트바이오틱스의 장점
ISAPP의 포스트바이오틱스 정의에 부합하는 수많은 포스트바이오틱스 제품이 연구실 및 임상 현장에서 시험되어 왔습니다. ‘살아있는’ 프로바이오틱스와 마찬가지로, ‘죽은’ 포스트바이오틱스 역시 균주 특유의 이점을 지닌 것으로 보입니다. 즉, 균주마다 각기 다른 이점을 가지고 있습니다. 포스트바이오틱스의 잠재적 이점의 범위 또한 마찬가지로 광범위하여, 장 건강에 그치지 않고 다양한 분야에 걸쳐 있습니다.
포스트바이오틱스에 관한 여러 실험실 연구에서는 항산화 작용 및 기타 분자적 기전이 시사되고 있습니다. 동물 및 인간을 대상으로 한 일부 연구에서는 혈중 바이오마커를 평가한 결과, 포스트바이오틱스가 면역 기능과 장내 미생물 군집에 영향을 미칠 가능성이 시사되었으며, 장내 미생물 군집에 유익한 효과가 있을 것으로 나타났습니다.7
인간의 건강과 관련하여, 임상 연구 결과 특정 포스트바이오틱스가 대변의 경도, 인지 기능, 수면의 질 또는 신진대사에 건강상의 이점을 가져다줄 가능성이 시사되고 있습니다.⁷ 각 프로바이오틱스가 프로바이오틱스로서의 효능(임상적 이점)을 입증해야 하는 것과 마찬가지로, 포스트바이오틱스 역시 그 특정 성분이 주장하는 이점이 임상적 증거로 뒷받침될 때만 ‘유익한 사균’으로 인정받을 수 있습니다.
프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스 알아보기
세상에는 수많은 ‘바이오틱스’가 있는데, 도대체 어떤 것이 어떤 것인지 어떻게 구분할 수 있을까요? 영어 전공자분들을 위해, 이를 구별하는 방법은 접두사에 주목하는 것입니다.
- 「프리」바이오틱스: 미생물의 ‘전(前)’. 프리바이오틱스는 특정 미생물이 영양원으로 선택적으로 이용하는 종류의 장쇄 전분질 탄수화물(농산물이나 통곡물에 포함된 불용성 식이섬유 등)입니다. 이들은 세포나 사멸한 세포가 아닌 분자 형태의 유일한 ‘바이오틱스’입니다.8
- “프로”바이오틱스: 미생물을 “지원”한다. 프로바이오틱스는 건강상의 이점을 제공함으로써 생명을 “지원”하는 박테리아입니다.1
- 「포스트」바이오틱스: 미생물의 ‘후’(미생물이 비활성화된 후를 의미합니다).2
프리바이오틱스와 프로바이오틱스는 건강한 식단에서 훌륭한 조합이 될 수 있습니다. 장을 프로바이오틱스와 같은 유익한 생균이 서식하기 좋은 환경으로 만들기 위해서는 적절한 영양소(프리바이오틱스)를 공급하는 것이 좋습니다. 프리바이오틱스는 수용성 식이섬유를 함유한 대부분의 식품에 포함되어 있을 수 있습니다. 보충제 형태로 섭취할 수도 있습니다. 이눌린은 매우 흔한 프리바이오틱스 보충제로, 치커리 뿌리나 키쿠이모에서 추출할 수 있습니다.
포스트바이오틱스는 프리바이오틱스나 프로바이오틱스에 의존하지 않아도 유익하지만, 물론 이들과 함께 섭취하는 것도 가능합니다(별도의 지침이 없는 한). 예를 들어, 장 건강을 돕는 것을 목적으로 한 프로바이오틱스 보충제, 기분 개선을 돕는 포스트바이오틱스 보충제, 그리고 이눌린이 함유된 프리바이오틱스 식품을 정기적으로 섭취하는 것 등이 있습니다(프리바이오틱스 식품 목록은에서 확인하실 수 있습니다).
그렇다면 프리바이오틱스, 프로바이오틱스, 포스트바이오틱스 중 무엇을 선택해야 할까요? 프로바이오틱스나 포스트바이오틱스의 균주 선택은 여러분이 원하는 건강상의 이점에 전적으로 달려 있습니다. 하지만 프리바이오틱스 식품은 ‘바이오틱스’ 보충제를 섭취하지 않더라도 일상 식단에 포함시키는 것이 언제나 현명한 선택입니다.
포스트바이오틱스의 미래
포스트바이오틱스는 미생물군집 치료의 새로운 분야입니다. 비활성 미생물이기 때문에 프로바이오틱스처럼 엄격하게 관리된 보관 조건이 필요하지 않습니다. 이로 인해 포스트바이오틱스를 저온 살균된 식품이나 기타 식품에 첨가하여, 캡슐을 복용하지 않고도 건강상의 이점을 얻을 수 있는 폭넓은 기회가 열립니다.
그러나 프로바이오틱스의 건강상의 이점은 훨씬 더 잘 알려져 있습니다. 포스트바이오틱스의 이점(및 그 생물학적 활성을 규명하는 방법)에 대해서는 더 많은 연구가 필요합니다. 포스트바이오틱스가 무엇인지에 대한 정의, 특히 부티르산과 같은 대사 산물을 포스트바이오틱스로 지칭하는 문제에 대해서는 여전히 격렬한 논쟁이 이어지고 있습니다.
포스트바이오틱스의 정의, 작용 기전, 그리고 이를 통해 얻을 수 있는 이점에 관한 연구가 진행 중입니다. 많은 기대 부탁드립니다!
추천 도서:
뇌-장 상관관계란 무엇인가? 당신의 마이크로바이옴이 행복에 어떤 영향을 미치는가
HT-PS23이란? (HT L. paracasei PS23)
참고문헌:
1. Hill, C. 외.Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014;11(8):506-514. doi:10.1038/nrgastro.2014.66
2. Salminen, S. 외.Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(9):649-667. doi:10.1038/s41575-021-00440-6
3. Danudol, A., & Judprasong, K.Foods. 2022;11(22):3606. doi:10.3390/foods11223606
4. Månsson, H.Food Nutr Res. 2008;52:10.3402/fnr.v52i0.1821. doi:10.3402/fnr.v52i0.1821
5. Mladěnka, P. 외.Nutr Rev. 2022;80(4):677-698. doi:10.1093/nutrit/nuab061
6. https://www.fao.org/3/a0512e/a0512e.pdf. 2024년 3월 22일 확인.
7. Vera-Santander, V. 외.Molecules. 2023;28(3):1230. doi:10.3390/molecules28031230
8. Gibson, G. 외.Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017;14(8):491-502. doi:10.1038/nrgastro.2017.75
