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기후대학교 응용생물과학부 교수/농학박사

가나마루 요시히로

 

모유에는 아기를 감염으로부터 지키기 위한 성분이 포함되어 있다는 사실은 이미 잘 알려져 있습니다. 실은 우유에도 인체의 면역력 향상에 도움이 되는 성분이 많이 발견되고 있습니다. 우유를 시작으로 젖의 생체방어기능에 대해 연구하고 있는 기후대학교 응용생물과학부의 카나마루 요시히로 교수로부터 우유와 면역에 대한 이야기를 들어보겠습니다.

 

프로필 : 가나마루 요시히로

기후대학교 응용생물과학부 교수, 농학박사. 홋카이도대학교 이학부 고분자학과 졸업 후, 동대학교 대학원 재학 중에 조수로 근무. 그 후 기센대학교로 유학. 귀국 후, 기후대학교 농학부 조교수 취임, 그 후 다시 오클라호마 대학교로 유학.

1993년 4월, 기후대학교 농학부 교수로 취임. 1985년 일본축산학회상, 2000년 BBB논문상 수상. 발표논문으로는 '우유 무틴복합체와 생체방어' '모유의 면역기능' 외 다수.

 

우리 인간의 몸은 미생물 등의 외부 공격에 대항하여 스스로 몸을 지키도록 하는 고도로 발달된 시스템을 가지고 있습니다. 감염의 원인이 되는 어떤 물체가 체내로 들어오면, 우선 자연면역이라고 하는 시스템이 기동하기 시작합니다. 자연면역은 식세포나 NK세포 등이 담당합니다만, 이들 세포는 그다지 강한 효력을 가지고 있지 않기 때문에 획득면역을 발달시켜 감염원에 대한 특이적 방어를 하도록 작용시킴으로써, 우리 몸이 감염으로부터 회복되도록 합니다. 획득면역의 가장 큰 특징 중 하나가 면역학적 기억으로 이 기억 때문에 재감염이 일어나지 않습니다. 이러한 기억능력이 작용하기 위해서는 항체(면역 글로블린) 등의 역할이 중요합니다.

늘은 우유 속에 포함되어 있는 자연면역계와 획득면역계 물질이 각각 우리의 몸을 위해 어떻게 기능 하고 도움을 주는지에 대하여 이야기하겠습니다.

 

아기에게 있어서 모유는 매우 중요한 식품입니다. 아기는 면역시스템뿐 아니라, 신체 전반에 걸친 여러 기능들이 미숙하여 몸을 지키기 위한 보조적인 혹은 좀 더 중요한 기능을 하는 물질들을 모유를 통해 전달 받게 됩니다. 사람의 경우는 과학기술의 발달로 육아용 조정우유 등이 시판되고 있기 때문에 반드시 모유를 먹이지 않더라도 아기는 충분히 자라날 수 있습니다. 그런데 다른 포유동물은 엄마의 젖을 먹지 못하면 죽어버리게 됩니다. 즉, 다른 동물에게 있어서 엄마의 젖은 생명유지를 위해 없어서는 안 되는 양식입니다.

 

우유에는 많은 물질이 포함되어 있습니다만(그림1), 그 중에서도 기억해두면 좋은 물질이 우유를 희게 보이게 하는 카세인, 유지방이라고 불리기도 하는 지방구, 요구르트의 윗부분에 고이는 투명한 액체인 유청(훼이)입니다. 이번에 소개하려는 물질은 우유 무틴복합체, 유청단백질(훼이단백질)인 알파 락토알부민과 항체입니다.

모유에는 항체나 무틴이 들어있고, 이들 성분이 유아의 몸을 지킬 수 있도록 도와주고 있다는 사실은 잘 알려져 있습니다. 제가 하는 연구는 우유일 경우에도 이러한 영양소가 존재하고 있으며, 그것들이 우리 몸을 지켜 주는지를 실험을 통해 밝혀내고자 하는 것입니다.

 

 

용어집

*항체

우리 몸은 이물질의 침입을 감지하여 해당 이물질에 맞도록 단백질을 생산하는데, 이 단백질이 바로 항체이다. 혈액 속에 많이 포함되어 있으며 면역 글로블린이라고도 불린다. 크기나 역할이 다른 IgA, IgD, IgE, IgG, IgM의 5종류가 있다.

 

*로타바이러스

1969년에 소의 대변에서 발견된 바이러스로 유아에게 구토, 설사를 일으킨다. 현재로서는 유효한 백신은 없다.

 

*과면역

평소에 비해 자연적 또는 인공적으로 면역반응이 진행된 상태를 말한다. 또는 동물에게 바이러스 등을 주사하여 면역반응을 진행시키는 경우를 가리키기도 한다.

 

*초유

초유란 분만 후 며칠 동안 분비되는 젖을 말하며 일반 모유보다 면역력을 높이는 작용이 강한 것이 특징이다. 그 이후에 분비되는 젖을 상유라고 한다. 초유는 유당 이외에 거의 모든 성분이 상유보다 많이 포함되어 있다. 특히 단백질, 무기질, 비타민의 농도가 높다. 단백질 중에서는 면역 글로블린의 농도가 높고 비타민류로는 비타민A가 특히 많이 포함되어 있다.

 

감염은 미생물이나 독소 등의 병원체가 표적으로 삼은 세포에 영향을 미치면서 성립됩니다.

우유 속에 들어있는 성분이 감염을 예방하는 메커니즘으로는 위와 같은 3가지 패턴이 있습니다
(그림2).

 

 

1. 우선 획득면역 성분을 가지는 항체가 직접 병원체에 작용하여 감염의 초기 움직임을 차단한다. 

2. 우유 무틴복합체와 같이 자연면역 성분이 병원체가 표적세포에 영향을 미치지 못하도록 차단한다. 

3. 알파 락토알부민과 같이 병원체에는 직접 작용하지 않고 병원체의 표적세포 쪽에 작용하여 결과적으로 병원체의 감염을 차단한다.

 

그럼 첫 번째로 획득면역 성분인 항체에 대해 알아보겠습니다.

 

인간은 혈액 속에 대량의 항체를 가지고 있으며, 이들 항체를 소화관으로 흘려보내 환경 속의 미생물에 대해 저항을 합니다. 항체에는 IgA, IgD, IgE, IgG, IgM 등의 종류가 있고 각각 다른 역할을 합니다.

태어난 직후의 아기는 엄마의 뱃속에서 전달받은 IgG를 혈액 속에 높은 수준으로 유지하고 있습니다만, 생후 8개월 정도가 되면 이들 항체는 소비되어 없어집니다. 한편으로는 태아 때부터 스스로 조금씩 항체를 만들기 시작하고, 혈액속의 IgG는 1년 만에 80%정도로 증가되어 거의 성인과 비슷한 수준에 달하게 됩니다. 그런데 IgA나 IgM은 1년이 지나도 20%정도 밖에 만들어지지 않습니다. 특히 IgA는 소화관의 생체방어를 담당하는 가장 기본적인 항체이기 때문에 아기는 소화관의 감염을 잘 일으킵니다.

 

이를 보충하기 위해 엄마는 모유를 통해 아기에게 IgA를 시작으로 하는 항체를 전달합니다. 엄마는 자신이 사는 환경 속의 미생물의 영향을 받아 항체를 만들고 분만 후에는 자신의 항체를 유선세포에 담아 모유로 이동시킵니다. 모유를 마신 아기의 뱃속에서는 엄마에게서 받은 항체가 활동하게 됩니다.

다만 위의 경우 엄마와 아기가 같은 환경에서 생활하는 것이 전제가 되며, 예를 들어 유모처럼 다른 장소에서 생활하는 여성과 아기의 사이에서는 개별적이고, 엄밀한 의미에서 모자간의 항체교환과 같은 작용은 이루어지지 않을지도 모릅니다. 그러한 의미에서 엄마가 모유를 주는 것은 매우 중요한 의미를 가집니다.

 

이야기를 좀 바꿔볼까요. 우유의 항체를 사람의 면역에 이용한다는 생각은 100년도 전부터 있었습니다.

연구자들은 로타바이러스를 예방하기 위해서 우유의 항체를 이용할 수 없을까 생각하게 되었습니다. 로타바이러스란 격렬한 설사와 그로 인한 탈수증상을 일으키고 주로 아프리카나 아시아의 개발도상국에서 매년 약 87만 명에 이르는 아기의 사망원인이 되고 있습니다. 유효한 백신을 하루 빨리 만들어 내는 것이 급선무입니다만 유감스럽게도 한 번 만들어졌던 백신은 부작용이 강해서 곧바로 시장에서 사라졌습니다. 현재로는 유효한 백신이 없으며 로타바이러스를 어떻게 예방할 수 있을 지가 큰 과제로 남아 있습니다.

 

이 로타바이러스를 소에게 주사하여(과면역이라 한다) 체내에서 항체가 만들어지도록 유도하고 우유로 전달된 그 항체가 로타바이러스의 예방에 이용할 수 있는지의 여부를 생쥐를 이용해 확인해보는 시도가 이루어졌습니다. 대변의 상태를 통해 연구하였는데, 그 구분은 휴지 위에 떨어트렸을 때 간신히 그 형태를 유지하는 정도를 무른 대변, 완전하게 형태가 흐트러지는 정도를 설사로 분류하였습니다.

 

로타바이러스의 투여 1시간 전에 이 항체가 들어 있는 소의 초유(분만 직후의 젖)를 먹인 생쥐는 설사를 전혀 일으키지 않은 반면 아무것도 먹이지 않은 혹은 로타바이러스를 대체하는 물질(바이러스의 배양액)을 투여한 생쥐의 대부분은 설사를 일으켰습니다. 즉, 과면역을 유도한 소로부터 채유한 초유를 먹게 되면 설사를 예방할 수 있다는 결과가 나왔습니다(그림3). 좀 오래된 자료입니다만, 미야기현 암센터의 에비나 선생님과의 공동 연구에서 얻은 결과를 소개하겠습니다. 1991년 1월부터 2월에 걸쳐 로타바이러스가 유행하던 시기에 어느 탁아소의 1세까지의 아기들에게 항체가 들어있는 우유를 투여했습니다. A.항체들이 우유를 투여하지 않은 그룹 10명, B.설사 증상을 보인 다음에 투여한 그룹 4명, C.격일로 투여한 그룹 3명, D.매일 투여한 그룹 3명으로 각 그룹의 변화를 조사한 결과, A와 B에서는 대부분의 아기가 설사를 일으켰습니다만 C에서는 설사를 일으킨 예가 1명, D에서는 아무도 설사를 일으키지 않았습니다. 즉, 람에게도 병원체에 대한 예방수단으로 소의 항체를 이용할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

 

TABLE III. Protective Effect of Cow Colostrum Against MO-Induced Diarrhea*<그림3>

초유시료

실험군

생쥐 마리수

설사 건수

설사빈도/총계

설사비율

W-350

 

K-428

 

3-16-A

 

3-16-P

 

Unimmunized

Colostrums

Control MEM

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

5

5

5

5

9

7

10

5

5

5

8

8

7

0

0

0

0

0

0

0

0

5

5

7

8

5

0/10

 

0/10

 

0/16

 

0/15

 

10/10

 

23/21

0

 

0

 

0

 

0

 

100

 

91.3

 * One hour before being challenged with 106 FCFU of the human rotavirus MO strain, 5-day-old BALB/c suckling mice were orally inoculated with 50㎕ of colostrums

 

From Ebina, T. et al. : Passive Imunization of Suckling Mice and Ifants with Bovine Colostrum Containing Antibodies to Human Rotavirus, J. Med. Virol., 38, 117-123, 1992

 

이와 같이 과면역을 유도한 소의 항체를 사용한 연구는 이미 많이 발표되고 있습니다. 그러나 과면역을 유도한 소로부터 착유한 우유는 일반시장에서는 판매할 수 없고, 한정된 사용법으로 밖에 이용할 수 없습니다. 그래서 일반우유에도 이러한 기능이 있는지를 조사해 본 결과, 여러 가지 병원체에 대한 항체가 우유에도 들어있다는 사실을 알 수 있었습니다.

예를 들면 로타바이러스의 경우, 보통소의 초유에서도 과면역을 유도한 소의 초유에 뒤떨어지지 않는 강한 활성을 나타냈습니다. 이는 아마도 로타바이러스에 자연 감염되었기 때문으로 볼 수 있으며, 다수의 소를 스크리닝 하면 반드시 과면역이 아니더라도 이와 같은 유효한 항체를 얻을 수 있을 것으로 추측됩니다. 단, 스크리닝 방법이나 항체의 유효성에 대해서는 앞으로도 더 많은 검토가 필요합니다.

 

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