베타-글루칸…면역기능 활성화, 암세포 억제에 주목

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미생물 유래 베타글루칸, 면역증강 효과 주목
고순도 생산 가능, 가격은 상대적으로 저렴해


소득수준이 높아지고 고령화 사회로 접어들면서 건강유지 및 건강증진에 대한 국민들의 관심이 꾸준히 증가되고 있다. 이에 따라,생리기능이 있는 식품소재 또는 성분을 함유한 식품을 선호하는 추세가 증대되고 있는데 면역증강 및 항암효과가 있는 베타글루칸도 그 중 하나다.

베타글루칸은 암세포를 직접 공격하기보다는 비특이적 면역반응으로 대식세포, 자연살해세포, T 세포 등 면역세포의 면역기능을 활성화시켜 암세포의 증식을 억제한다. 베타글루칸이 들어있는 것으로는 영지, 운지, 상황버섯, 아가리쿠스 등의 버섯류가 대표적이며 일본에서는 버섯류의 베타글루칸을 이용한 크레스틴(krestin), 렌티난(lentinan), 시조필란(schizophyllan) 등이 고가의 항암용 의약품으로 판매되고 있고, 기능성 식품으로서도 커다란 시장을 형성하고 있다. 효모 세포벽으로부터 추출한 베타글루칸은 1983년 미국 FDA로부터 안전한 식품으로 인정되어 FDA가 규정하는 일반안전기준(GRAS 규격 Title21, vol. 3)에 기재된 상태다. 이처럼 버섯류와 효모로부터 얻어진 베타글루칸의 효능과 안전성이 확인되어 여러 제품이 출시된 상황이지만 효모유래의 베타글루칸은 추출 및 분리·정제과정을 통해 얻어지는 제품의 순도가 높지 않으며, 버섯유래 베타글루칸의 경우 존재하는 베타글루칸의 양이 적어 고가의 가격으로 판매되고 있다.


토양 유래 미생물로부터 대량 생산 기술 확보


베타글루칸은 일반적으로 버섯류, 효모의 세포벽, 곡류에 존재하는 물질로 생물학적 반응 수정물질 (BRMs, Biological Response Modifiers)로 알려져 있다. 미국의 Louis Pillemer 박사가 효모의 세포벽에서 비특이적인 면역반응을 일으키는 물질을 1941년 발견하여 Zymosan이라 명명하였고1960년대 초 미국의 Nicholas Diluzio 박사는 효모 세포벽에서 추출한 고분자 다당을 면역증강작용이 있는 베타글루칸이라 명명하였다. 이러한 베타글루칸은 포도당만을 구성당으로 하는 포도당 중합체로서 포도당 단위체가 1, 3위치에 β-글리코시드 결합으로 연결된 기본골격을 이룬다. 특히, 포도당의 결합위치와 추출원에 따라 구조적인 차이와 함께 물리·화학적인 성질이 다르다. 효모나 버섯류, 곡류에서 분리된 베타글루칸은 β-1,4 결합 혹은 β-1,6 결합의 branch(측쇄)를 가지며 곡류나 버섯에서 발견되는 베타글루칸은 β-1,3의 주된 구조에 β-1,4 혹은 β-1, 6 측쇄결합에 의해 수용성을 띠기도 한다. 이와는 달리 미생물유래 베타글루칸은 포도당이 β-1,3 결합으로만 이루어진 특징을 갖고 있다.

◇ 미생물 유래 베타글루칸의 구조
베타글루칸은 포도당의 결합형태에 따라 베타(1-3), (1-4), (1-6)의 구조를 가지며 이러한 구조적인 차이와 효능과의 비교는 아직까지 여러 보고가 있는 데 효능에 가장 중요한 구조는 베타글루칸 연구의 세계적인 전문가인 일본 동경약과대의 야도마에(宿前理郞)교수의 연구결과에 따르면 베타(1-3)글루칸 구조를 가진 것만이 면역증강 및 각종 항암 효능을 발휘한다.

또 최근 태국 방콕에서 개최한 제20차 FAPA(아시아약학연맹) 학술발표에서도 베타-1,3-D 글루칸이 면역성세포, Macrophage를 조정해준다고 발표했다. 미생물 발효를 이용한 베타글루칸 생산은 세포외로 베타글루칸을 생산하므로 버섯류와 효모에 비해 대량생산이 가능하며 고순도로 분리 정제할 수 있는 데 FT-IR 및 13C NMR 구조분석 결과 베타-1,3글루칸으로 존재함을 밝혔다.

㈜더멋진바이오텍에서는 토양으로부터 미생물을 분리하여 베타(1-3)글루칸만을 생산할 수 있는 고농도 생산균주를 개발하였으며, 60 g/L 이상의 베타글루칸을 34톤 발효조 설비를 이용하여 월 1000kg 이상 대량 생산하고 있다.

◇ 베타글루칸의 면역강화 효능
다양한 실험통해 기능성 확인돼

미생물이 생산하는 베타글루칸의 면역활성 효능을 검증하기 위하여 한국생명공학연구원 공동으로 수행된 여러 연구결과 우선 인체말초단핵세포 (pheriperal Blood Mononuclear cell; PBMCs)의 IFN-(에 미치는 영향에 대한 연구결과 IFN-(의 분비를 촉진하여 macrophage나 NK cell, cytotoxic T cell을 활성화하며 결과적으로 세포내 세균 및 바이러스 감염에 억제능을 가지는 효능이 입증되었다. 그리고 베타글루칸을 마우스에 복강주사한 후 비장과 흉선에서 여러가지 사이토카인 발현정도를 비교한 결과 IL-1, IL-2, TNF-( 등의 분비를 증가시킴으로써 세포를 직접공격하는 세포성 면역반응을 촉진할 뿐 아니라 IL-6의 분비를 증가시킴으로써 항원특이적 면역반응을 촉진하였다. 이외에도 정상세포에는 영향을 미치지 않으면서 암세포만을 특이적으로 공격하는 항암효과도 확인됐다.

◇ hPBMC의 IFN-γ생성에 미치는 영향
한편, 비만인구가 증가되면서 식품으로부터 건강을 해치지 않으면서 다이어트 효과를 높여주는 소재에 대한 관심이 증가하고 있는데 미생물 유래 베타글루칸은 인체내에서 분해되지 않고 콜레스테롤 저하 및 식이섬유로서 효능이 입증되어 다이어트식품 및 음료 등에 첨가된 제품들이 출시되고 있다. 고지방 식이로 유도된 비만쥐를 대상으로 수행된 연구결과 (경희대 동서의학대학원과 공동연구)를 보면 6주간 고지방 섭취로 유도된 비만쥐에게 베타글루칸을 6주간 공급하였고, 체지방 형성 및 지방세포 크기를 측정한 결과 베타글루칸 식이군에서는 고지방 식이군과 비교시 감소하는 경향을 보였으며 내장지방 무게와 복막지방 무게가 감소하여 베타글루칸 섭취에 의해 체지방 축적이 억제됨을 보여주었다. 또한 베타글루칸 식이군에서 HDL 콜레스테롤 수준은 증가하여 베타글루칸 섭취가 지질 대사 개선을 유도하여 체지방 형성과 축적을 억제함으로써 항 비만효과를 나타내는 것을 확인했다.

◇ 고지방식이군 지방세포 ◇ 베타글루칸식이군 지방세포
정상식이 고지방식이 베타글루칸섭취군 내장지방 무게
이 밖에도 베타글루칸은 기능성식품이라는 용어가 보편화되면서 기능성 소재로 SARS (중증 급성호흡기 증후군)예방, 면역증진 효과 등 건강기능식품 소재로 활용이 가능하며 이외에도 가공유, 발효유, 면류, 장류, 음료 등 일반 식품으로 적용범위가 확장될 것으로 사료된다.

자료제공 : ㈜더멋진바이오텍  
2005.04.29


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