2019년 세계 최고 권위의 의학 학술지 **네이처 메디슨(Nature Medicine)**에 마라톤계를 뒤흔든 논문 한 편이 실렸습니다. 보스턴 마라톤 완주자들의 대변을 전수 유전체 분석한 결과, 일반인에게는 거의 없는 특정 장내 미생물이 마라톤 직후 폭발적으로 증식한다는 사실이 밝혀졌습니다.
근육에서 쏟아져 나온 피로 물질 젖산(Lactate)을 먹어 치우고, 이를 다시 근육의 에너지원으로 바꿔주는 **'베이요넬라(Veillonella atypica)'**와 **장-근육 축(Gut-Muscle Axis)**의 놀라운 공생 과학을 파헤칩니다.
1. 하버드 의대의 발견: 보스턴 마라토너들의 장 속에 숨겨진 비밀
하버드 의과대학 조슬린 당뇨병센터의 조나단 샤이먼(Jonathan Scheiman) 박사 연구팀은 보스턴 마라톤에 참가한 엘리트 및 마스터즈 러너들을 대상으로 레이스 전 1주일과 레이스 후 1주일간 매일 대변 샘플을 수집하여 메타게놈 시퀀싱을 진행했습니다.
그 결과, 42.195km를 완주한 직후 모든 러너들의 장내에서 **'베이요넬라 아티피카(Veillonella atypica)'**라는 특정 혐기성 세균의 비율이 기하급수적으로 폭증했습니다. 단순한 우연인지 확인하기 위해 연구팀은 쥐에게 이 균을 장내 투여하고 트레드밀을 달리게 했습니다. 결과는 경이로웠습니다:
💡 베이요넬라균을 주입받은 쥐는 탈진 시간이 13% 연장되었다
베이요넬라균을 투여받은 실험군은 대조군에 비해 **지칠 때까지 달리는 지구력 지속 시간이 평균 13%나 유의미하게 향상**되었습니다. 장 속에 사는 보이지 않는 미생물이 다리 근육의 퍼포먼스를 직접 지배하고 있었던 것입니다.
2. 기적의 젖산 순환: 근육 ➔ 장 ➔ 프로피온산 에너지 셔틀
베이요넬라균의 가장 독특한 생화학적 특성은 탄수화물이나 당분을 먹지 못하고, **오직 '젖산(Lactate)'만을 유일한 탄소 공급원이자 먹이로 삼는다**는 점입니다.
고강도 러닝 시 근육에서 다량 생성된 젖산은 혈관을 타고 온몸을 돌다가 장 점막 혈관벽을 통과해 장내강(Lumen)으로 스며듭니다. 이때 장 속에 대기하던 베이요넬라균이 이 젖산을 맹렬하게 먹어치우며 **'프로피온산(Propionate)'이라는 단쇄지방산(SCFA)**으로 대사 전환시킵니다:
- 혈중 젖산 농도 완화: 근육에서 방출된 젖산을 장내 세균이 소비해 줌으로써 체내 산성화(H+ 축적) 속도를 늦춰줍니다.
- 지구력 연료 공급: 베이요넬라가 뿜어낸 프로피온산은 장벽을 통해 혈액으로 재흡수되어 심장과 골격근에 도달하며, 곧바로 미토콘드리아의 산소 기반 에너지 대사 연료로 재활용됩니다.
즉, 인간의 근육과 장내 미생물이 완벽한 '생체 젖산 셔틀(Lactate Shuttle)'을 형성하여 피로 부산물을 고효율 연료로 되돌리는 것입니다.
3. 장-근육 축(Gut-Muscle Axis)과 면역 장벽
러너의 장은 단순히 소화 기관이 아닙니다. 전신 면역 세포의 70%가 집중된 최대 면역 기관이자, 신경계와 직접 소통하는 제2의 뇌입니다.
| 구분 | 건강한 장내 미생물총 러너 | 장내 세균 불균형(Dysbiosis) 러너 |
|---|---|---|
| 젖산 대사 효율 | 베이요넬라의 프로피온산 전환 쾌속 | 젖산 배출 지연, 조기 근피로 |
| 장 누수(Leaky Gut) 위험 | 단쇄지방산이 장벽 점액층 두텁게 보호 | 장 투과성 증가로 내독소(LPS) 혈중 유입 |
| 러너스 트롯(복통/설사) | 안정적인 소화 흡수 및 위장 장애 제로 | 장거리 레이스 후반 급성 복통·설사 발생 |
| 염증 회복 속도 | 항염증성 사이토카인 분비로 DOMS 조기 진정 | 전신 만성 염증으로 초회복 지연 |
4. 장 투과성(Leaky Gut) 방어: 탈수와 허혈성 장 손상 주의보
러너들이 흔히 겪는 30km 지점의 구토와 복통, 설사는 장내 혈류 부족 때문입니다. 달리는 동안 혈액의 80% 이상이 활동 중인 다리 근육과 체온 조절을 위한 피부로 쏠리면서, **소화관 혈류량은 평소의 20~30% 수준으로 급감(장 허혈, Splanchnic Ischemia)**합니다.
이때 탈수가 겹치면 장 상피세포 사이의 결합(Tight Junction)이 느슨해지며 장 속 세균 독소(LPS)가 혈관으로 침투하는 **'운동 유발성 장 누수 증후군'**이 발생합니다.
5. 마라토너의 장내 슈퍼 균주를 키우는 3대 영양 프로토콜
약국에서 파는 일반 유산균 캡슐만으로는 베이요넬라 같은 전문 스포츠 미생물을 정착시키기 어렵습니다. 장내 유익균이 번성할 수 있는 생태계 먹이를 공급해야 합니다:
🥗 강철 장을 만드는 실전 러너 식단 가이드
- 1. 난소화성 저항성 전분(Resistant Starch): 차게 식힌 귀리 오트밀, 차가운 삶은 감자, 덜 익은 바나나에는 소장에서 흡수되지 않고 대장 끝까지 도달하는 저항성 전분이 풍부합니다. 베이요넬라와 낙산균의 최고 먹이가 됩니다.
- 2. 복합 발효 식품 매일 섭취: 그릭 요거트, 김치, 낫토, 템페 등 살아있는 유익균과 유기산이 풍부한 천연 발효 식품을 매 식사마다 조금씩 곁들여 장내 미생물 다양성을 유지합니다.
- 3. 레이스 48시간 전 고포드맵(FODMAP) & 섬유질 제한: 일상에서는 식이섬유를 충분히 먹되, 대회 당일과 전날에는 가스를 유발하는 사과, 양파, 콩류를 줄여 장내 가스 팽만과 허혈성 복통을 원천 차단합니다.
- Scheiman, J., et al. (2019). Meta-omics analysis of elite athletes identifies a performance-enhancing microbe that functions via lactate metabolism. Nature Medicine, 25(7), 1106-1112.
- Clark, A., & Mach, N. (2016). Exercise-induced stress behavior, gut-microbiota-brain axis and diet: a systematic review for athletes. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 13(1), 43.
- Barton, W., et al. (2018). The microbiome of professional athletes differs from that of more sedentary subjects in composition and particularly at the functional level. Gut, 67(4), 625-633.
- Costa, R. J., et al. (2017). Systematic review: exercise-induced gastrointestinal syndrome—prevalence, prevention, and nutritional management. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 46(3), 246-265.