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알츠하이머 예방에 도움 되는 토종유산균 개발

2023.10.25 농촌진흥청
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여러분, 안녕하십니까? 농촌진흥청 국립축산과학원장 임기순입니다.

먼저, 바쁘신 가운데에도 알츠하이머 예방에 도움이 되는 토종유산균 개발 브리핑에 참석해 주신 기자 여러분께 감사드립니다.

그동안 우리나라 낙농업은 성장과 발전을 거듭해 왔습니다. 2021년 우유 생산액은 2조 1,000억 원에 달하며, 1902년 처음 젖소가 도입된 이래 사양·개량기술 및 정책의 발달과 낙농가의 노력으로 우리나라는 세계에서 손꼽히는 우유 생산성을 보유하게 되었습니다.

하지만 우유 생산량은 200만 t으로 유지되고 있는 반면에 우리나라 국민 한 사람당 연간 소비하는 흰 우유는, 흰 우유와 가공유는 2001년 36.6㎏에서 2021년 32㎏으로 지속적으로 감소되고 있는 실정입니다.

한편, 우리나라의 작년 합계출산율은 역대 최저치인 0.78명으로 OECD 가입국 가운데 가장 낮은 수치라고 합니다. 우유의 주소비층인 영유아 수의 급감이 전망됨에 따라 우유 소비는 앞으로 더욱 감소될 것으로 전망되고 있습니다.

또한, 계속되는 원자재 수급 불안과 사룟값 상승은 낙농가의 경영난을 야기하고 있습니다. 실제로 젖소용 배합사료의 공장도가격은 2021년도보다 40% 가까이 상승했으며, 현장에서 실제 체감되는 정도는 더욱 크리라고 생각됩니다.

낙농가뿐만이 아니라 유가공 산업체에서도 많은 어려움을 겪고 있습니다. 치즈, 발효유 등 유제품 소비는 증가하고 있으나, 수입산 제품의 소비 비중이 나날이 높아지고 있어 치즈 자급률은 2% 수준에 달하고 있습니다.

이러한 낙농산업의 동시다발적인 문제를 해결하고 유가공업이 국민 먹거리를 선도할 주요 산업으로 발전해 나가기 위해서는 다함께 지혜를 모아야 합니다.

이에 우리 원은 낙농산업의 어려움을 극복하고 지속 가능한 산업으로 나아갈 수 있도록 다양한 연구를 추진하고 있습니다.

그중 하나로 오늘 브리핑 내용은 목장에서 착유한 우유에서 분리한 항산화 활성이 우수한 토종유산균의 베타아밀로이드 침착 감소 효과에 대해서 설명드리고자 합니다.

잘 아시다시피 알츠하이머는 노인 치매의 가장 일반적인 형태로 공중보건이 주요한 문제이고, 질병 발달을 예방하거나 감소시키는 활동이 없다면 급격한 발병이 예상되고 있습니다.

국내 65세 이상 노인의 치매 유병률은 2020년 10.39%에 달한다고 보고된 바 있으며, 치매 환자의 60~80%가 알츠하이머 질환이라고 보고되고 있습니다.

알츠하이머는 베타아밀로이드라는 단백질이 뇌에 쌓이면서 뇌의 기능이 떨어져서 일어나는 질환으로 알려져 있습니다. 알츠하이머는 치료약이 없어서 치료보다 예방이 중요한 질환으로 인식되고 있습니다. 최근에 미국 FDA에서 승인을 받은 치료제에도 뇌 단백질의 베타아밀로이드를 제거한다고 알려지고 있지만 효과와 안전성에 논란이 있는 것으로 알려지고 있습니다.

저희가 오늘 소개해 드릴 유산균 락티카제이바실러스 카제이는 저희 연구진이 목장에서 착유한 우유에서 분리한 토종유산균으로 항산화 활성이 우수하며, 특히 철이온을 소거하는 그런 기능이 가장 우수한 균주입니다.

연구에 사용된 알츠하이머 모델 생쥐는 알츠하이머 관련 인체 유전자가 형질 전환돼 있어서 뇌 조직에 베타아밀로이드 플라크가 빠르게 침착되며, 빠르면 생후 2개월부터 관찰되는 그런 특성을 가지고 있는 쥐입니다.

최근에 논문에 따르면 알츠하이머 질환 생쥐의 뇌 조직 내 베타아밀로이드 침착에 철이온이 직접적으로 관여한다고 보고되고 있습니다. 여기에 착안해서 경상국립대학교와 공동으로 항산화 유산균이 알츠하이머 모델 동물 뇌 조직에 베타아밀로이드 침착 감소에 효과가 있는지를 알아보기 위하여 실험을 진행했습니다.

국립축산과학원 연구진은 알츠하이머 모델 실험 쥐를 6개 집단으로 나눴습니다. 대조구 집단에는 일반 사료만, 치료제 집단에는 치료제인 타크린을 먹였으며, 나머지 4개의 집단은 선발된 유산균을 고농도나 저농도로 먹인 집단, 그리고 선발 유산균을 첨가해서 발효유나 치즈를 먹인 집단으로 구성해서 3달 동안 하루건너 한 번씩 급여를 했습니다.

하루건너 한 번씩 먹인 이유는 치즈는 괜찮지만 다른 액체 상태의 유산균이, 유산균이나 발효유를 인위적으로 먹이는 과정에서 쥐에서 스트레스를 주기 때문에 이를 줄이기 위해서 하루건너 한 번씩 급여를 했습니다.

시간이 경과함에 따라서 모델 동물 특성상 모두 베타아밀로이드 플라크 침착이 증가하였으나 유산균이나 발효유제품을 먹인 쥐에서는 베타아밀로이드 플라크 침착이 크게 감소하였습니다.

특히 선발 유산균을 고농도, 즉 1회당 유산균 100억 개 수준으로 먹인 경우 뇌 조직에 베타아밀로이드 플라크 침착이 대조구에 비해서 41.7% 감소하였습니다.

또한, 선발 유산균이 함유된 발효유와 치즈를 급여한 집단에서도 각각 31.9%, 36.2%가 감소하여 발효유제품도 우수한 효과를 나타내었습니다.

일반적으로 알츠하이머 모델 연구에서 치료제로 사용되는 타크린 처리군은 베타아밀로이드 플라크 생성이 12.7% 감소에 그쳤습니다.

이외에 생쥐의 체중이나 장기를 조직학·면역학적으로 분석한 결과, 대조구와 시험구 간에 차이가 나타나지 않아 유산균이나 발효유제품이 안전하다는 것을 다시 한번 확인하였습니다.

저희는 이러한 동물실험 결과를 바탕으로 항산화 유산균 KACC 92338을 특허출원하여 산업체에 기술이전을 협의 중에 있습니다. 미생물 제제나 유가공제품 개발 등 다양한 활용 가능성도 모색하고 있습니다.

KACC 92338은 락티카제이바실러스 카제이라는 균으로 건강기능식품법상 고시형 기능성 원료인 프로바이오틱스에 해당되며, 장 건강기능식품 생산 및 발효유와 치즈 제조에 널리 활용되는 유산균의 일종입니다.

본 연구에 적용된 코티지 치즈는 샐러드와 함께 또는 간식으로 활용되기에 적합한 신선치즈의 일종입니다. 식생활의 서구화로 치즈 소비와 함께 수입이 늘어나고 있는 요즘 차별화된 생산기술로 국내산 치즈 보급 확대를 위해 노력하겠습니다.

알츠하이머 질환의 명확한 발병 기전은 아직까지 밝혀지지 않고 있지만 뇌의 베타아밀로이드 침착에 의한 연쇄작용이라는 아밀로이드의 가설이 현재로서는 유력한 설명입니다.

최근 승인되는 치료제도 아밀로이드 플라크를 제거하는 기작으로 알려지고 있습니다. 모든 병이 치료보다 예방이 더욱 중요하듯이 아밀로이드 플라크 제거보다 침착 전에 예방하는 것이 더욱 중요하다고 생각합니다.

뇌의 아밀로이드 침착을 예방하기 위해 항산화 식품을 섭취하는 등 여러 가지 방법이 있겠으나 오늘 소개해드린 항산화 유산균을 섭취하는 것도 하나의 좋은 대안이라고 생각됩니다.

유산균은 오랜 세월 인류와 함께하면서 건강을 지켜온 미생물로 알려져 있으며, 최근에는 프로바이오틱스로 많은 소비자들의 사랑을 받고 있습니다. 특히 유산균을 첨가하여 제조한 발효유제품을 드시면 유산균의 유익한 효과뿐만 아니라 단백질과 칼슘 등 노화 예방에 필요한 영양소 섭취를 높일 수 있고 우리나라 낙농가의 소득 증대에도 도움이 될 것으로 생각합니다.

국립축산과학원은 낙농업이 지속 가능하고 축산업의 성장동력으로 자리매김해서 우리 축산의 미래를 바꾸고 국제 경쟁력을 가질 수 있도록 언제 어디서나 최선을 다하도록 하겠습니다.

이상으로 브리핑을 마치겠습니다. 감사합니다.


[질문·답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 표기하였으니 양해 바랍니다.

<질문> 토종유산균 말씀하시면서 유제품 소비 활성화 말씀하셨는데 그러면 이 토종유산균을 유제품에 어떻게 활용을 할 수 있는 거예요? 이게 아예 들어 있는 유제품이 나오는 방식이 어떤 방식이 있는지.

<답변> 그러니까 이 토종유산균이 들어 있는 발효유 또는 치즈, 조금 전에 브리핑할 때 말씀드린 것처럼 코티지 치즈 같은 신선치즈를 만들 때 그 안에 넣어서 섭취할 수... 가능합니다.

<질문> 그러니까 이런 토종유산균이 나오는 소가 있는 거예요? 아니면, 제가 잘 몰라서 그러는데 그런 거예요? 어떤 거예요?

<답변> 이 토종유산균은 저희가 15개 목장에서 착유한 우유에서 선별을 했습니다. 그래서 전체가 다 가지고 있는 건 아니고요. 그중에서 2마리 정도, 2개 농장에서 채취한 우유에 함유하고 있었는데요. 거기에서 토종유산균을 분리해서 그걸 대량 증식을 시킵니다. 증식을 시켜서 유제품을 만들 때 그 안에 같이 넣어서 만들게 되는 겁니다.

<질문> 그럼 토종유산균을 소... 다른 그런 유산균이 없는, 유산균을 생산할 수 없는 소에도 접종을 한다거나 그런 방식은 아니고 제품에 그냥 그거를 첨가하는 방식으로 쓰는 거예요?

<답변> 네, 그렇습니다. 저희가 실험실이나 이런 데서 배양을 해서 유산균을 치즈나 아니면 발효유를 만들 때 그 안에 넣어서 만들면 제품이 되겠습니다.

<질문> 제가 잘 몰라서 그러는데요. 이게 실험에, 그러니까 이 검증을 한 항산화 유산균, 락티카제이바실러스는 우유에서만 뽑아낼 수 있는 성분인 건가요?

<답변> 네, 조금 전에 설명드린 것처럼 저희가 15개 목장에서 착유한 우유에서 뽑아낸 거라고 보시면 됩니다.

<질문> 우유 이외 다른 데서는 이 성분이 나올 수 없다는?

<답변> 지금 현재까지는 저희가 알기로는 그렇습니다.

<질문> 그리고 이 성분이, 그러니까 유산균의 종류가 되게 다양하지 않습니까? 그런데 그 다른 유산균, 다른 종류의 유산균과 차별화되는 성분이나 물질로 볼 수 있는 건가요?

<답변> 네, 그렇습니다. 저희가 여러 개 우유에 있는 유산균 중에서 항산화 기능이 우수한 것을 선별해 낸 것입니다. 그리고 이 유산균을 가지고 마우스, 그러니까 질환 모델 마우스죠. 알츠하이머가 발병되도록 만들어진 질환 모델 마우스에다가 급여를 해서 그 효과를 확인했다고 보시면 될 것 같습니다.

<질문> 이 유산균 이외에 다른 유산균은 치매 관련 연구나 이런 게 진행된 게 없는 거죠? 나온 게.

<답변> 전체적으로는 진행됐는지 없는지는 말씀드리긴 좀 어려운데, 워낙 많은 유산균들이 있기 때문에. 그런데 일반적으로 유산균은 항노화나 이런 항산화 그런 기능을 가지고 있다고는 알려져 있습니다. 그런데 그런 것들을 다 이렇게 일일이 다 비교해 볼 수는 없었고요. 저희가 일단 선발한 유산균이, 토종유산균이 질환 모델에 걸린 마우스에서 뇌에 베타아밀로이드 침착을, 플라크 침착을 감소시킨다는 결과를 얻었습니다.

<질문> 이게 여기 보도자료 보니까 대조군을 갖다가 아무것도 먹이지 않은 집단하고 질환 치료제를 먹인 집단도 있고 유산균 먹이고 유제품 먹인 게 있는데, 혹시 여기에서 질환 치료제를 먹인 집단은 결과가 혹시 어떻게 나왔습니까?

<답변> 질환 치료제를 먹인 집단은 12.7% 아밀로이드 플라크가 감소되는 증상을 보였습니다.

<질문> 그러면 유산균하고 유제품 먹인 집단은 그것보다 훨씬 더 많은 침착이 감소되는 걸 확인이 됐다는 겁니까?

<답변> 네, 그렇습니다. 유제품을 발효유나 치즈를 먹인 경우에는 34% 정도 감소되는 효과가 있었고요. 그다음에 유산균만을 먹인 경우에는 41.7% 감소하는 효과를 얻었습니다.

<질문> 아까 유산균을 고농도로 먹인다는 거는 어떤 방식으로 먹이는 겁니까?

<답변> g당 100억 개의 유산균을 먹인다는 얘기입니다. 그래서 실험할 때는 그 100억 개의 유산균을 물에다가 타서 직접 주사기로 해서 마우스의 입에다가 투여를 했습니다. 일반적으로 사람에게 먹을 때는 발효유나 치즈 같은 그런 가공제품, 발효유제품으로 만들어서 먹으면 될 것 같습니다.

<질문> 그러면 결과적으로는 여기 대조군 중에서 질환 치료제를 먹인 집단보다 이 유산균을 먹인 집단이 효과가 훨씬 더 크게 나타난 거네요?

<답변> 예, 그렇습니다. 단순 숫자로 비교하면 12.7% 대 41.7% 이렇게 보시면 될 것 같습니다.

감사합니다.

<끝>

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