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감미료 성분 특정 수용체 차단해 장내 세균끼리의 소통 방해.

스테비아(Stevia)가 장내 세균총을 불균형하게 한다.

식물에서 추출한 감미료, 박테리아 간의 소통을 억제 할 수 있어

설탕 대체물의 부작용 :
건강에 좋다는 평판과는 달리 감미료 스테비아는* 우리 몸에 부정적인 영향을 미치는 것 같다. 장내 세균총의 균형을 잃게 한다. 연구에 따르면, 감미료 성분이 특정 수용체를 차단해 장내 세균이 소통에 방해받는다. 하지만 스테비아는 박테리아에 치명적인 영향을 미치지 않는다.
* 스테비아(Stevia) : 국화과의 여러해살이풀로 습한 산간지대에서 잘 자란다. 잎에는 무게의 6∼7% 정도 감미 물질인 스테비오시드가 들어 있다. 감미 성분은 설탕의 300배로 파라과이에서는 옛날부터 스테비아잎을 감미료로 이용해 왔다. 

▲ 스테비아 식물은 건강하고 지속 가능한 감미료 공급 자로 간주됐다. 그러나 그들의 성분은 장내 박테리아 간의 의사 소통을 분명히 방해 할 수 있다. © Mokkie / CC-by-sa 3.0

 

설탕은 치아, 신체 및 혈당 수치에 부정적인 영향을 미치기 때문에 평판이 좋지 않다.
점점 더 많은 사람이 감미료 스테비아와 같은 건강에 좋다는 대체품에 눈을 돌리고 있다.
스테비아잎 추출물은 설탕보다 3백 배 더 달지만 칼로리가 없고 혈당이나 충치 형성에 영향을 미치지 않는다. 이러한 장점에도 불구하고 유럽 식품 안전 당국은 소량만 섭취할 것을 권장한다.

문제 :
이미 인공 감미료가 식욕을 증가시켜 비만으로 이어질 수 있다는 연구 결과가 있다.
감미료가 신진대사를 방해하는 박테리아 유형에 유리하게 장내 세균총을 변화시켜 당뇨병과 같은 질병을 촉진한다는 증거도 있다. 연구자들에 따르면, 임산부의 미생물 불균형은 신생아의 장내 세균총에도 영향을 미칠 수 있다.

스테비올 배당체는 2011년 12월 2일부터 EU에서 E960으로 식품 첨가물로 승인됐다.
승인 1년 전 유럽식품안전청(EFSA)의 연구에서 스테비아에 대한 유전 독성이나 발암 효과가 나타나지 않았다. 생식력과 인간 생식 기관에 대한 부정적인 영향도 결정할 수 없었다.
이는 EU 승인을 위한 전제 조건이었다. 뒤늦게 새로운 연구결과가 나온 것이다.

스테비아는 장내 세균에 어떤 영향을 미칠까?

사이프러스 니코시아에 있는 중동 대학의 빅터 마르쿠스와 협력하는 과학자들은 스테비아와 같은 감미료가 실제로 장내 박테리아에 영향을 미치는 정도를 조사했다.
특히, 그들은 다양한 장내 세균의 균형이 어떻게 변하는지, 스테비아의 어떤 성분이 이를 담당하는지 조사하고 싶었다.

박테리아는 그들의 행동과 밀도를 조절하기 위해 소위 'autoinducer(자가유도물질)'라는 다양한 신호 분자를 보낸다. 이러한 분자의 농도에 따라 미생물은 환경에서 얼마나 많은 동종이 주위를 돌아 다니는지 결정하고 그에 따라 행동을 조정할 수 있다.

 

* 참고: 

자가유도물질은 세포 집단 밀도의 변화에 반응하여 생성되는 신호 분자다.

'오토인덕션autoinduction'이라는 용어는 1970 년에 처음 만들어 졌다. 

생물 발광 해양 박테리아 Vibrio fischeri는 배양이 임계 개체수 밀도에 도달했을 때만 발광 효소(루시페라제luciferase)를 생산한다는 것이 관찰됐다. 낮은 세포 농도에서 V. fischeri는 luciferase 유전자를 발현하지 않았다. 그러나 배양이 기하 급수적 성장기에 도달하면 루시퍼라제 유전자가 빠르게 활성화됐다. 이 현상은 성장 배지에 축적되어 발광 시스템 구성 요소의 합성을 유도하는 분자(자가 유도제)를 포함하기 때문에 "자가 유도"라고 불린다. 

연구팀은 먼저 스테비아가 '정족수 감지Quorum Sensing'로 알려진 이 통신 채널에 영향을 미쳤는지 여부를 테스트했다. 이를 위해 그들은 장내 세균 대장균의 유전자 변형 배양에 스테비아 보충제를 제공했다. 정족수 감지에 관여하는 유전자는 활성화될 때 생물 발광 빛을 발생시키는 방식으로 수정됐다. 

▲ Quorum Sensing 다이아그람

스테비아 성분은 신호를 억제한다

결과 :
스테비아 보충제는 실제로 장내 박테리아 간의 의사소통을 변화시켰다.
스테비아가 첨가되었을 때, 연구자들이 보고한 것처럼 미생물의 생물 발광이 현저하게 감소했기 때문이다. 스테비아가 더 많이 추가될수록 더 많은 광도가 감소했다.
이것은 이 흔한 스테비아 추출물이 박테리아의 소통을 억제한다는 것을 시사한다고 마르쿠스(Markus)와 그의 팀은 말했다.

▲ 정제 형태로 압축된 스테비아 추출물 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Stevia_Tabs.jpg

▲ 스테비아의 주성분 스테비오사이드(Steviosid)의 구조식

세균의 종류에 따라 효과가 약간 다르다.

이 테스트에서 스테비아 성분과 관련하여 종 특이적 차이가 발견됐다.
대장균에서는 스테비오 사이드와 스테비올이 통신 신호에 대한 억제 효과를 보였지만 레바우도사이드 A는 그렇지 않았다. 대조적으로, 슈도모나스 에어루기노사(Pseudomonas Aeruginosa)에서는 모든 추출물이 과학자들이 보고한 것처럼 생물 발광을 감소시켰다.

▲ 그림 2. 양이온 모드에서 이온 트랩 MS를 사용한 CSHS의 실험 및 이론적 질량 스펙트럼. (A) 스테비오사이드; (B) Reb A; (C) 스테비올. 오른쪽에는 분자식과 함께 배당체의 구조. (출처:관련 논문 Fig 2, Anti-Quorum Sensing Activity of Stevia Extract, Stevioside, Rebaudioside A and Their Aglycon Steviol)

그들의 의견으로는, 스테비아가 소통에 영향을 미치고 다른 종류의 박테리아가 다른 강도로 성장할 수 있음을 보여준다.
연구원들은 스테비아 성분이 실제로 어떻게 작용하는지를 결정하기 위해 컴퓨터 모델을 사용했다. 이는 성분이 박테리아의 정족수 감지에 중요한 다양한 수용체에 결합한다는 것을 보여주었다. 이런 식으로 신호 분자가 수용체에 도킹하여 해당 반응을 유발하는 것을 차단한다.

▲ 스테비아가 소통에 영향을 미치고 다른 종류의 박테리아가 영향을 받는다.

▲ 그림 8. 개방 루프 형태에서 LasR LBD 주변의 각 클러스터에서 스테 비올 배당체의 대표적인(즉, 최상위) 결합 형태. 왼쪽 패널 : Reb A. 오른쪽 패널 : stevioside. (출처:관련 논문 Fig. 8)

더 많은 연구 필요

“요약하면, 우리의 결과는 스테비아를 많이 섭취하면 장내 세균총의 미생물 균형이 방해 받을 수 있다는 것을 시사한다”고 Markus와 그의 동료들은 말했다. 

실험에서 감미료와 그 성분은 박테리아 균주를 죽이지는 않았다. 종에 따라 박테리아 통신에 미치는 약간 다른 영향은 스테비아 추출물이 장내 미생물 개체군의 균형을 맞출 수 없게 한다는 것을 의미한다.

마르쿠스(Markus)의 동료 카리나 골베르그(Karina Golberg)는 결론적으로 “식품 산업이 설탕과 인공 감미료를 스테비아와 그 추출물로 대체하기 전에 더 많은 연구가 필요하다는 것을 나타내는 첫 번째 연구다”고 설명을 덧붙였다.
(Molecules, 2020, doi : 10.3390 / 분자 25225480)

출처 : American Associates, Ben-Gurion University of the Negev

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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