락토바실러스

락토바실러스; 젖산균 (국문) Lactobacillus‏‎ (영문) 

2018년 6월 현재 231종과 29아종으로 이루어진 세균 속(屬, genus)이며, Lactobacillaceae의 type genus이기도 하다¹⁾²⁾. 피르미쿠테스(Firmicutes) 문(門, division) 아래 Bacilli – Lactobacillales – Lactobacillaceae 아래 포함된 세균 속이며, 표준 종(Type species)은 Lactobacillus delbrueckii (Leichmann 1896) Beijerinck 1901 (Approved Lists 1980)이다¹⁾²⁾.

Lactic acid fermentation (그림: 서울대 생명과학부)

목차

락토바실러스의 유전체는 1.2 Mb에서 4.9 Mb에 이르기까지 다양한 길이를 가진다. 단백질 생성 유전자의 개수도 L. sanfranciscensis의 1,267개부터 L. parakefiri의 4,758개까지 다양하다. ³⁾⁴⁾

영양보충제에 포함된 Lactobacillus acidophilus의 그람염색 후 현미경 사진. 1500배율. 숫자와 숫자 사이는 11 µM 떨어짐 (출처: )

내생포자(endospore)를 형성하지 않는다. 유제품 등 다양한 식품, 과일 등 식물체, 토양 등 자연환경, 그리고 인체나 동물의 구강, 소화기관 및 질 내부 등에 서식하며, 당류의 발효에 의해 생장하나 산소에 의해 저해되지 않는 통성혐기성(facultative anaerobic) 세균이다. 발효 결과 유산만을 생성하는 동형유산발효(homolactic fermentation)을 생성한다. 

프로바이오틱스(probiotics)의 대명사인 락토바실러스에 의한 발효식품은 김치, 요거트, 치즈, 사우어크라우트 등 다양하며, 발효식품 종류에 따라 락토바실러스 외에 류코노스톡(Leuconostoc) 등 다양한 유산균이 함께 참여한다. 

Lactobacillus rhamnosus GG (LGG)의 위상차 현미경 사진 (출처: )

여성의 질 내 미생물 군집은 다양한 세균, 효모 및 기타 미생물이 균형을 이루며 미생물 대사에 의해 여성의 건강에 영향을 미치는 독특한 환경을 조성한다. 건강한 질 내의 우점종으로 잘 알려진 락토바실러스는 젖산 생산으로 질 내 산성화를 유도하거나 유해균의 생장을 억제하는 과산화수소를 생산하고 대장점막 면역계의 활성화 등을 통해 질 내 건강을 보호한다. 질 내 유익균인 락토바실러스가 사라지고, 대신 혐기성 세균이 증식하여 세균 균형이 깨지는 증상을 질염(膣炎, vaginitis)이라 하며, 전 세계적으로 여성 인구의 3/4이 살아가면서 세균성 질염을 포함한 염증성 여성 질환을 겪는 것으로 보고된 바 있다. 또한 항생제, 스트레스, 폐경기 이후의 호르몬 변화는 질염에 대한 감수성을 크게 증가시키는 것으로 알려져 있다. 따라서 질 내 정상균총(normal flora)을 파악하고 질병으로 인한 불균형 상태의 군집 변화를 규명하는 여성 건강의 증진을 위한 연구의 중요성이 부각되고 있다.⁵⁾

Ravel 등은 2010년 400여 개의 정상 여성군의 질 내 시료를 pyrosequencing 기법으로 분석하여 생식기 미생물의 군집 유형을 5가지로 분류하였다.⁵⁾ 이 중 네 개의 그룹은 각기 다른 종의 락토바실러스를 우점종으로 보유하였으며 해당 균은 L. crispatus, L. iners, L. jensenii, L. gasserii를 포함한다. 나머지 그룹은 ‘다양성’ 그룹으로 하나의 우점종이 아닌 여러 종류의 균이 다양하게 나타났으며, 질염균으로 알려진 G. vaginalis와 Prevotella 속 균이 많은 것으로 나타났다. Nugent score와 생식기 균총과의 연관성을 관찰한 결과, 기존의 연구와는 달리 L. crispatus와 L. jensenii가 우점종인 시료는 정상 Nugent score를 나타내었으나 L. iners와 L. gasserii는 BV 지수를 가진 새로운 결과를 발표하였다. 즉, 락토바실러스가 우점종인 질 내 환경이 꼭 정상임을 의미하지 않는다고 해석될 수 있는 여지를 남겼다.⁵⁾

Anahtar 등은 2015년 남아프리카의 HIV 연구를 위한 코호트 중 146명의 대상자를 선정하여 생식기 세균의 16S rRNA 대용량 염기서열 분석을 통해 대상자를 총 4그룹으로 분류하였다.⁵⁾ 각각의 그룹은 L. iners를 제외한 Lactobacillus가 우점종인 그룹, L. iner가 우점종인 그룹, Gardnerella가 우점종인 그룹, 다양한 세균을 보유한 그룹으로 나뉘며 다양한 세균을 보유한 그룹은 대상자 모두 Prevotella를 보유하는 것으로 나타났다. 이러한 ‘다양성’ 그룹은 성병의 여부와 상관없이 염증성 역할을 하는 cytokine 농도가 증가되어 있었으며 Fusobacterium, Aerococcus, Sneathia, Gemella, Mobiluncus, Prevotella와 같은 특정 세균과 염증의 강한 상관성을 입증하였다. 특히 Prevotella의 경우 적은 양의 세균로도 충분히 cytokine 분비를 유도하는 것으로 나타났다. 따라서 특정 질병의 유무에 따른 질 내 균총의 변화를 보고하는 기존의 연구에서 더 나아가 질 내 염증이 여성의 성생활 여부, 호르몬 투여, 성병과 별개로 생식기 균과 직접적으로 관련있음을 밝혀냈다.⁵⁾ 

정상균총, 항생제, 면역계, 우점종, 대장점막, 류코노스톡(Leuconostoc), 락토바실러스, 프로바이오틱스, 동형유산발효(homolactic fermentation), 내생포자, 혐기성, 표준 종(Type species), 피르미쿠테스(Firmicutes) 문, 속(genus), 세균

배진우/경희대학교

정우현/덕성여자대학교

1.
2.
3. Mendes-Soares, H., Suzuki, H., Hickey, R.J., and Forney, L.J. 2014. Comparative functional genomics of Lactobacillus spp. reveals possible mechanisms for specialization of vaginal lactobacilli to their environment. J. Bacteriol. 196, 1458–1470. doi: 10.1128/JB.01439-13.
4. Sun, Z., Harris, H.M., McCann, A., Guo, C., Argimón, S., et al. 2015. Expanding the biotechnology potential of lactobacilli through comparative genomics of 213 strains and associated genera. Nat. Commun. 6, 8322. doi: 10.1038/ncomms9322.
5. 미생물학. 한국미생물학회. 범문에듀케이션. ISBN 979-11-5943-058-9