1. 베타글루칸(β-Glucan)
베타글루칸(β-Glucan) 은 면역조절, 항암, 항산화, 항염증효과로 주목받고 있는 생리 활성 다당류입니다. 베타글루칸은 β-1,3/1,6 또는 β-1,4 결합을 가진 다당류로 구조적 차이 (β-1,3/1,6 vs. β-1,4 결합)에 따라 생리활성이 다르게 나타나며 효모, 버섯, 귀리 또는 보리, 조류(해조류)로부터 얻을 수 있습니다. 베타글루칸의 연구는 1940~50년대에 시작되었습니다. 중국과 일본에서는 오래전부터 영지버섯과 표고버섯이 면역력을 높이는 약재로 사용되었고 과학자들이 이러한 버섯의 주요 활성 성분을 분석하던 중 베타글루칸이 면역세포를 활성화시키는 핵심성분임을 발견하게 됩니다. 1960~1970년에 들어 과학자들은 미생물과 면역학에 대한 연구글 진행하던 중 베타글루칸이 대식세포(macrophage)를 활성화하여 면역 반응을 유도함을 발표하고 이후 세균, 곰팡이, 곡물에서 유래한 베타글루칸이 각각 다른 면역 조절 효과를 갖는다는 연구로 이어지게 됩니다. 이후 1980~1990년대에 과학자들은 베타글루칸이 특정 수용체를 통해 면역계를 조절한다는 사실을 밝히는데 이 시기에 베타글루칸과 결합하는 면역세포의 Dectin-1 수용체를 발견하게 됩니다. 이 수용체는 대식세포, 수지상세포, NK세포와 같은 면역세포에 존재하며 이 수용체와 베타글루칸의 결합이 면역반응을 유도하는 것을 확인하여 이로 인해 면역 증강 효과 연구가 활성화되며 베타글루칸의 감염병, 암 치료 보조제로 활용 가능성에 대한 연구가 되고 베타글루칸이 항생제와 함께 사용할 때 면역 시너지 효과가 있음이 보고됩니다. 2000년대 이후 들어서는 베타글루칸의 항암, 항염 연구가 활발하게 진행되었는데 화학요법과 베타글루칸을 병행 할시 항암 면역 효과가 증가하고, 표고버섯, 영지버섯에서 추출한 베타글루칸이 NK세포를 활성화하여 암세포 제거를 촉진하는 사실이 밝혀졌습니다. 뿐만 아니라 크론병 및 과민성대장증후군 개선 연구에서 장내 염증 완화에 효과적이며 베타글루칸이 장점막 보호 및 장내 미생물 균형 조절에도 기여하는 것을 확인하게 되었습니다. 최근 10년간은 베타글루칸과 다이어트 및 대사 건강 연구가 한창 진행되고 있으며 베타글루칸이 장내 마이크로바이옴을 변화시켜 대사율을 증가시키는데 긍정적 역할을 하는 것이 밝혀졌습니다. 이렇게 베타글루칸은 면역력 증진, 항암, 혈당조절, 다이어트 효과까지 과학적으로 연구된 강력한 생리활성 물질로 자리 잡게 되었습니다. 이 글에서는 베타글루칸의 분자세포 수준에서의 작용기작을 통한 효능과 미미하지만 발생할 수 있는 부작용 및 올바른 섭취 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.
2. 베타글루칸의 효능
1) 면역조절 및 항암작용
베타글루칸은 선천면역(innate immunity)과 적응면역(adaptive immunity)을 활성화하여 면역계를 최적화 상태로 만드는데 기여합니다. 베타글루칸은 Dectin-1 수용체(C-type lectin)와 결합하여 NF-κB 신호 경로 활성화하고, TLR-2(Toll-like receptor 2) 및 CR3(Complement receptor 3) 신호 활성화하여 염증성 사이토카인(IL-6, TNF-α) 분비 증가시켜 수지상세포(Dendritic Cell, DC) 및 대식세포 (Macrophage)를 활성화시켜줍니다. 그리고 β-1,3/1,6 글루칸이 NK 세포의 IFN-γ 생성 촉진시켜 암세포 제거 능력 증가시키며, 수지상세포의 MHC II 발현 증가는 T세포(Th1, Th2) 활성화시킵니다. 베타글루칸의 항암작용은 세포사 유도를 통해 이루어지는데 베타글루칸이 암세포의 Bcl-2(B-cell ltmphoma 2)를 억제하여 미토콘드리아 경로를 통한 세포사가 유도되며 p53 및 Caspase경로 활성화를 통해 암세포 자멸사(apoptosis)를 촉진합니다. 즉, 베타글루칸은 면역세포의 활성화뿐만 아니라 암세포의 세포사멸 경로까지 직접 조절하여 강력한 항암 작용을 합니다.
2) 장 건강 개선 및 마이크로바이옴 조절
베타글루칸은 장내 유익균을 증가시키고 장 점막을 보호하는 효과가 있습니다. 장에서 MUC2유전자 발현을 증가시켜 장 점액층을 강화시키고, 장 상피세포(Tight Junction), 단백질(ZO-1, Occludin)의 발현은 촉진하여 장누수를 방지하도록 합니다. 뿐만 아니라 장내 미생물 조절에도 영향을 미치는데 베타글루칸에 의해 Bifidobacterium & Lactobacillus가 증가하면 단쇄지방산(SCFA, Short Chain Fatty Acids) 생성이 증가하여 장 염증 발생을 줄이고, Clostridium 및 Proteobacteria 가 감소 하면 장내 독소 생성 억제됩니다. 이로서 베타글루칸은 장내 미생물 균형을 조절하고 장점막을 강화하여 장 건강을 전반적으로 향상해 줍니다.
3) 심혈관 보호
귀리 및 보리에서 유래한 β-1,4 글루칸은 콜레스테롤 흡수를 억제하고 혈당을 조절하는 효과가 연구를 통해 밝혀졌습니다. 베타글루칸이 담즙산과 결함하여 콜레스테롤 흡수를 억제하여 혈중 LDL 콜레스테롤을 감소시키고, HMG-CoA reductase 억제하여 콜레스테롤 합성도 감소시켜줍니다. 그리고 GLUT4(glucose transporter 4) 발현 증가하여 인슐린 감수성이 향상되도록 하며 당 흡수 속도를 감소시켜 혈당 스파이크 방지를 통해 혈당을 조절하는 효과가 있습니다. 이를 통해 보면 귀리 및 보리에서 유래한 베타글루칸은 콜레스테롤과 혈당을 조절하여 심혈관 질환을 예방하는데 효과 적임을 알 수 있습니다.
4) 항산화 및 항염증 효과
베타글루칸에 의해 Nrf2(핵심 항산화 경로) 활성화가 되면 SOD(슈퍼옥사이드 디스뮤타제), GPx(글루타티온 퍼옥시다제) 증가하고 ROS(활성산소종)을 제거하여 산화 스트레스를 감소시킴으로써 세포 노화를 방지합니다. 그리고 NF-κB 경로 억제를 통해 TNF-α, IL-6 감소하여 염증을 억제하고 COX-2(사이클로옥시게나제-2)가 억제되어지면 프로스타글란딘 감소하여 염증을 완화하는데 도움을 주어 베타글루칸은 항산화 및 항염 효과로 만성 질환 예방하는데 도움을 줍니다.
3. 베타글루칸과 다이어트 (체중조절)
위의 베타글루칸의 효능을 보면 베타글루칸은 체중 감량과 다이어트에 여러 기전을 통해서 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 다당류임을 알 수 있습니다. 베타글루칸이 물리적으로 식이섬유로서 작용하여 포만감을 증가시키고 칼로리 섭취를 줄여 줄 수 있으며, 혈당 및 인슐린 조절을 통해 지방이 축적되는 것을 억제할 수 있습니다. 게다가 장내 미생물을 조절하여 신진대사를 활성화하고 AMPK 활성화 및 갈생지방 활성화를 도와 지방 연소를 촉진시켜 줍니다. 비만은 만성 염증으로부터 발생되고 다시 염증을 유발하는데 베타글루칸의 염증 조절을 통해 비만과 관련괴 만성 염증을 감소시킬 수 있습니다. 조금 더 분자생물학적으로 이를 살펴보도록 하겠습니다.
1) 베타글루칸의 식이섬유소로서 역할을 통해 포만감을 높이고 칼로리 섭취 감소
베타글루칸은 수용성 식이섬유로 작용하여 위장 내 점도를 증가시키고, 이 배출 속도를 늦춰 포만감을 유지하도록 합니다. 이 과정에서 베타들루칸은 장에서 GLP-1 및 PYY 분비를 촉진하여 식욕을 억제하고 분비된 GLP-1이 인슐린 분비를 증가하고 위 배출 속도를 감소시켜 포만감을 지속시켜 줍니다. 연구에 따르면 귀리 유래 베타글루칸을 섭취한 그룹은 칼로리 섭취가 15~20% 감소하기도 하였습니다. 비만 상태에서는 렙틴 저항성이 증가하여 포만감을 잘 느끼지 못하는데 베타글루칸이 렙틴 수용체의 민감도를 회복하여 과식을 방지하도록 합니다.
2) 혈당 및 인슐린 조절을 통한 지방 축적 억제
인슐린 저항성이 높아지거나 인슐린 분비가 증가하면 체지방 축적이 촉진 됩니다. 베타글루칸은 혈당을 안정적으로 조절하여 지방 축적을 억제하는 역할을 합니다. 귀림 및 보리에서 유래한 β-1,3/1,4 글루칸이 소장에서 점성을 높여 당 흡수를 지연 시키고, 혈당 스파이크를 방지하여 지방의 합성을 감소시킵니다. 그리고 베타글루칸이 AMPK(AMP-activated protein kinase) 경로 활성화 하면 근육 및 지방세포에서 GLUT4 발현 증가되고 GLUT4가 포도당을 세포로 빠르게 이동시켜 혈당을 낮추고 지방 합성을 억제하도록 합니다. 게다가 PPAR-γ(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma) 활성화되면서 지방세포 내 인슐린 민감도를 개성하여 인슐린 감수성이 증가하여 체지방이 감소하는데 도움을 줍니다. 즉, 베타글루칸은 혈당 및 인슐린을 조절하여 지방 축적을 억제하고, 다이어트에 효가적인 환경을 만들는데 기여합니다.
3) 장애 미생물 조절을 통해 신진대사 활성화
베타글루칸은 장내 프로바이오틱스(Bifidobacterium, Lactobacillus)를 증가시켜 지방 대사를 촉진하고, 장내 단쇄지방산(SCFA) 생성 증가시켜 지방 분해(β-Oxidation) 활성화하여 체지방이 감소하도록 합니다. 비만 상태에서는 LPS(지질다당류, Endotoxin)가 증가해 염증 반응이 발생하는데 베타글루칸은 장내 보호막을 형성하여 LPS유입을 차단함으로써 장내 LPS를 감소시켜 만성 염증을 줄여 줍니다.
4) AMPK 및 갈색지방 활성화를 통해 지방 연소 촉진
AMPK는 세포 에너지 센서로 활성화되면 지방을 분해하고 ATP생산을 증가 시킵니다. 연구에 따르면 베타글루칸이 AMPK신호를 강화하여 지방분해를 촉진하는 것이 밝혀졌고, 갈색지방을 활성화하여 칼로리 소모를 증가하여 지방 연소를 돕게 되고 갈색지방 활성화로 체온 상승이 일어나는데 이로 인해 기초대사량도 증가하게 됩니다.
4. 베타글루칸의 부작용과 효과적으로 섭취하는 방법
베타글루칸은 항암, 장건강, 심혈관 보호, 항산화 등 전반적인 건강을 개선하는 강력한 천연물질로 대부분 안전하여 심각한 부작용은 없으나 특정 상황에서는 부작용이나 주의가 필요할 수 있습니다. 면역계를 과도하게 자극하여 면역 활성이 강해지면 자기 면역 질환 환자에 문제가 발생할 가능성이 있어 섭취 시 주의가 필요하며, 식이섬유로 작용하는 점에서 장 내 발효를 유발하여 가스 및 복부팽만감을 느낄 수 있으므로 처음에는 저용량으로 시작하여 점진적으로 복용량을 증가하는 것을 권유합니다. 그리고 혈당 강하제 및 항응고제와 병용 시에는 급격한 혈당 감소와 출혈 위험 가능성이 있어 주의가 필요합니다. 그리고 베타글루칸은 고온에서 구조 변형 가능성에 의해 효과가 줄어들 수 있으므로 60°C 이하에서 섭취 권장합니다.
보충제로서 베타글루칸을 섭취한다면 권장용량은 하루 3000mg이며, 다른 영양보충제와 함께 섭취하여 시너지 효과를 기대 할 수 있습니다. 예를 들어 비타민C와 함께 복용하면 베타글루칸의 면역 활성 효과가 증가하고, 프로바이오틱스와 함께 복용하면 장내 미생물과의 상호작용에 시너지 효과를 줄 수 있으며, 오메가 3와 함께 복용은 항염 효과를 강화, L-카르니틴과의 조합은 지방 대사를 촉진하여 다이어트 효과를 상승시켜 주며, 녹차추출물 EGCG는 AMPK를 활성화하여 체지방 감소에 효과를 더할 수 있습니다. 식품을 통해서도 베타글루칸을 섭취할 수 있지만 자연식품으로 충분한 베타글루칸을 섭취하기 어렵다면 고농축 보충제를 활용하는 것도 좋습니다. 베타글루칸의 종류에는 면역럭 강화 효과가 가장 좋은 효모 유래 베타글루칸과, 항암 및 면역 조절 효과가 좋은 버섯 유래 베타글루칸, 콜레스테롤 감소와, 혈당 조절에 좋은 귀리/ 보리 유래 베타글루칸이 있습니다.