Iron Supplementation Influence on the Gut Microbiota and Probiotic Intake Effect in Iron Deficiency—A Literature-Based Review (2020)

https://doi.org/10.3390/nu12071993

 

해당 리뷰 논문은 철분 결핍과 그에 따른 장내 미생물군의 변화를 다루고 있으며, 철분 보충제와 프로바이오틱스가 철분 결핍을 해결하는 데 어떤 역할을 하는지를 설명한다.

 

철분 결핍과 철분의 중요성

• 철분의 역할: 철분은 체내에서 산소를 운반하고 저장하는 데 중요한 역할을 하며, 전자 이동, 산화-환원 반응, 호르몬 합성, DNA 복제, 세포 주기 조절 및 항산화 작용 등 다방면에서 필수적인 역할을 한다. 성인 남성의 체내에는 약 3.5~4.0g의 철분이 있으며, 대부분은 헤모글로빈에 존재한다. 철분 결핍 시에는 이러한 중요한 기능이 제대로 이루어지지 않아 전반적인 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
• 철분 결핍의 주요 원인: 철분 결핍은 영양 섭취 부족, 흡수 장애, 만성 출혈 등 여러 요인으로 발생할 수 있다. 특히 개발도상국에서 약 40%, 선진국에서는 약 10%의 인구가 철분 결핍에 노출되어 있으며, 세계적으로 약 20억 명이 이 문제를 겪고 있다. WHO에 따르면 전 세계 빈혈의 약 50%가 철분 결핍에 기인한다.

 

철분과 장내 미생물의 상호작용

• 철분 결핍과 장내 미생물군의 변화: 장내 미생물군은 신체 대사와 인지 기능에 중요한 역할을 하며, 장내 균형은 건강한 면역 체계를 유지하고 소화 기능을 지원하는 데 필수적이다. 철분 결핍은 장내 미생물 구성에 변화를 일으킬 수 있으며, 특히 병원성 미생물의 성장을 촉진하여 장 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 일부 연구에 따르면 아프리카 아기의 이유식에 철분을 강화했을 때 장내 병원성 대장균과 염증 관련 마커가 증가한 것으로 나타났다. 이는 철분 결핍이 감염성 질병에 취약하게 만드는 원인으로 작용할 수 있음을 시사한다.
• 철분과 유익균의 관계: 일부 유익균(예: 비피도박테리아, 유산균)은 장내 염증을 완화하고 장 건강을 유지하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 반면, 특정 병원성 균주는 철분 수치가 높아질수록 더 활발하게 증식할 수 있어 장내 염증과 대장암 위험을 높일 수 있다. 따라서 철분 보충 시 장내 유익균의 균형을 유지하는 것이 중요하다.

 

철분 보충제와 흡수 메커니즘

• 철분 흡수 과정: 철분은 헴(heme) 철과 비헴(non-heme) 철로 구분되며, 각각 다른 경로를 통해 장내에서 흡수된다. 헴 철은 주로 육류에 포함되며 쉽게 흡수되는 반면, 비헴 철은 채소나 곡물에 많이 포함되어 있어 흡수가 어렵다. 비헴 철은 장 내벽에서 특정 단백질(2가 금속 수송체, DMT1)을 통해 흡수되기 전에 2가 철로 환원되는 과정을 거쳐야 한다. 흡수된 철분은 장 점막 세포 내에서 페리틴 형태로 저장되거나, 페로포틴 단백질을 통해 혈류로 방출된다.
• 흡수율을 높이기 위한 방법: 비타민 C와 같은 항산화 물질은 철분 흡수를 촉진할 수 있으며, 철분 보충제와 함께 복용할 경우 흡수율을 더욱 높일 수 있다. 반면, 차와 커피에 포함된 폴리페놀이나 칼슘과 같은 일부 성분은 철분 흡수를 방해하므로 주의가 필요하다.

 

프로바이오틱스와 철분 결핍 치료

• 프로바이오틱스의 역할: 특정 프로바이오틱스 균주는 철분 흡수를 돕는 기능을 가지고 있다. 예를 들어, Lactobacillus plantarum 299v는 비헴 철의 흡수를 촉진하여 철분 결핍 빈혈 예방에 기여할 수 있다. Lactobacillus fermentum은 철분을 흡수 가능한 형태로 환원시키는 능력을 가지며, 이는 장 점막 세포를 통한 철분 흡수를 증가시킨다.
• 프로바이오틱스와 병원성 미생물의 경쟁: 일부 프로바이오틱스는 장내에서 병원성 미생물과 철분을 놓고 경쟁함으로써 병원성 미생물의 성장을 억제할 수 있다. 예를 들어, E. coli Nissle 1917이라는 균주는 장내 철분 흡수를 차단하여 병원성 살모넬라 균의 성장을 억제하는 효과가 있다.

 

프리바이오틱스와 신바이오틱스의 철분 흡수 개선 효과

• 프리바이오틱스: 프리바이오틱스는 유익균의 성장을 돕는 비발효성 식품 성분으로, 장내 미생물 균형을 유지하여 전반적인 건강을 개선하는 역할을 한다. 예를 들어, 갈락토올리고당과 같은 프리바이오틱스는 장내 유익균을 증가시키고 철분 흡수율을 높이는 데 도움이 된다.
• 신바이오틱스: 신바이오틱스는 프리바이오틱스와 프로바이오틱스를 함께 복용하는 방법으로, 철분 흡수를 증진시키는 상호작용을 통해 장내 환경을 최적화할 수 있다. 연구에 따르면 어린이에게 신바이오틱스를 포함한 철분 보충제를 제공했을 때, 장내 비피더스균 수치가 높아지고 장 건강이 개선된 것으로 나타났다.

 

 

그래프 설명

1. Iron Absorption by Probiotics (%): 프로바이오틱스 종류에 따른 철분 흡수율로, 특히 L. acidophilus와 L. plantarum이 상대적으로 높은 흡수율을 보여 특정 프로바이오틱스를 사용함으로써 철분 흡수를 효과적으로 증진할 수 있음을 시사한다.

2. Iron Absorption by Prebiotic and Synbiotic (%): 프리바이오틱스와 신바이오틱스가 철분 흡수에 미치는 영향을 비교한 결과 신바이오틱스가 더 높은 흡수율을 보인다. 이는 프리바이오틱스와 프로바이오틱스를 함께 사용하는 것이 철분 흡수에 시너지 효과를 낼 수 있음을 나타낸다.

3. IDA Prevalence by Region (%): 개발도상국과 선진국의 철 결핍 빈혈(IDA) 유병률을 비교한 그래프로, 개발도상국에서 철 결핍 빈혈이 더 흔함을 보여준다. 이는 철분 결핍 문제가 특히 영양 상태가 열악한 지역에서 심각함을 시사하며 철분 보충이 필요한 지역의 중요성을 강조한다.

4. Treatment Efficiency (%): 철분 결핍 치료 방법의 효율성을 비교한 그래프로, 식이 보충보다는 보충제나 IV(정맥 주사)를 통한 치료가 더 높은 효율을 보임을 나타낸다. 이는 중증 철분 결핍 상태에서는 보충제를 활용한 치료가 더 효과적일 수 있음을 시사한다.

 

결론

• 철분은 산소 운반에 필수적이므로, 철분 수치가 낮으면 피로, 집중력 저하 등의 증상이 나타날 수 있다. 적절한 철분 섭취는 신체 에너지 유지에 중요하며, 철분 결핍을 예방하기 위해 철분이 풍부한 식품을 섭취하거나 보충제를 사용할 수 있다.
• 장 건강: 철분 보충이 장내 미생물 균형에 영향을 미칠 수 있으므로, 프로바이오틱스와 함께 섭취하면 장 건강을 유지하는 데 도움이 된다. 특히, 장내 염증을 줄이고 유익균을 증가시켜 철분 흡수를 개선하는 것으로 보고되었다.
• 신바이오틱스의 효과: 철분과 프리바이오틱스 및 프로바이오틱스의 조합은 철분 결핍을 완화하고, 장내 환경을 개선하는 데 효과적일 수 있다. (주; 비용을 고려할 경우 프리바이오틱스는 따로 섭취하는 것이 더 나을 수 있다.)

 

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