Seaweed as a supplement for improved immuno-regulatory response, enhanced antioxidant activity and gut microbiome stabilisation in sheep: A Systematic Review

기술 요약: 면역 조절 반응 개선, 항산산화 활성 강화 및 장내 미생물군집 안정을 위한 보충제로서의 해조류 연구

문제 제기
글로벌 축산업은 세 가지 과제에 직면해 있다: 가축의 건강과 생산성 최적화, 환경적 지속 가능성 확보, 그리고 항생제 내성이라는 공중 보건 위기 해결이다. 성장 촉진제로써 가축에게 항생제에 의존하는 방식은 인수 공통의 항생제 내성 박테리아를 확산시켜, 특히 농업 분야의 항생제 사용량이 높은 남아프리카 공화국과 같은 개발도상국의 인류 건강과 경제에 심각한 위험을 초래하고 있다. 동시에, 농가에는 경제적 생존력을 저해하지 않으면서 성능을 유지하고, 면역 기능을 조절하며, 회복력을 높일 수 있는 천연의 잔류물이 없는 사료 첨가제가 필요하다. 해조류(대형 조류)는 항염증, 항산화, 항균 및 면역 조절 특성을 지닌 것으로 알려져 있으나, 특히 풍부한 해안 자원을 현지에서 활용하기보다 주로 수출하는 남아프리카 공화국과 같은 지역에서는 양돈 및 양계 산업에서의 활용도가 여전히 낮다. 따라서 양의 건강, 생산 성능 및 제품 품질을 개선하기 위해 항생제 대체제로서 해조류를 엄격하게 평가할 필요가 있다.

연구 방법론
본 연구는 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) 2020 가이드라인에 따라 수행된 체계적 문헌 고찰이다. 본 검토의 목적은 해조류 보충이 양 및 기타 반추동물에 미치는 영향에 관한 기존 문헌을 평가하는 것이다.

• 검색 전략: 2024년 10월에 Scopus, ScienceDirect, Web of Science, Google Scholar, PubMed, MDPI, Frontiers를 대상으로 포괄적인 검색을 실시하였다. 검색 범위는 2015년부터 2025년 사이의 출판물로 제한하였다.
• 선정 기준: 피어 리뷰를 거친 영어 논문 중 양, 어린 양 또는 기타 반추동물을 대상으로 한 in vivo 실험을 포함하였다. 개입 방식은 해조류(적조류, 갈조류 또는 녹조류), 추출물 또는 생리활성 물질을 사용해야 했다. 결과값은 건강(장내 미생물군, 면역력, 항산산화 상태), 생산 성능(성장, 사료 섭취량) 또는 제품 품질(육류/유제품 특성) 중 최소 두 가지 파라미터를 다루어야 했다.
• 선정 과정: 초기 200,851개의 논문 중, 엄격한 포함 기준을 충족하고 최종 분석을 위한 충분한 정량적 데이터를 제공한 15개의 연구를 선정하였다. 이 연구들은 다양한 종(양, 염소, 소, 버팔로)과 다양한 종류의 해조류를 포함하였다.
• 품질 평가: 무작위 배정, 편차, 결측 데이터, 측정, 선택적 보고의 다섯 가지 영역에 대해 수정된 코크레인(Cochrane) 위험 편향 도구를 사용하여 편향 위험을 평가하였다. 검토자 간 신뢰도는 높았다 (스크리닝에 대한 Cohen's κ ≥ 0.75; 데이터 추출에 대한 ICC = 0.84).

주요 기여 및 결과
본 검토는 15개의 고품질 연구를 종합하여 해조류 보충이 반추위 미생물군, 면역 기능, 항산산화 능력 및 생산 지표에 미치는 영향을 결정하였다.

1. 장내 미생물군 및 반추위 기능:

   • 갈조류(예: Ascophyllum nodosum, Sargassum spp., Laminaria)와 적조류를 적절히 식이로 포함할 경우 반추위 미생물군의 구성과 다양성이 개선되었다.
   • 특정 종은 유익한 박테리아(예: Bifidobacterium, Lactobacillus, Akkermansia)를 증가시키고 병원성 박테리아(예: E. coli, Clostridium)를 억제하면서 단쇄 지방산(SCFA) 생산을 증가시켰다.
   • 발효 패턴은 농축 사료의 2~30% 수준의 포함량에서 휘발성 지방산 프로파일에 부정적인 영향을 주지 않으면서, 고전분 사료와 유사하게 프로피온산 대 아세트산 비율이 높아지는 방향으로 변화했다.

2. 면역 조절 및 항염증 효과:

   • 해조류 보충은 선천 및 적응 면역 반응을 모두 강화하였다. 푸코이단(fucoidan), 라미나린(laminarin), 황산 다당류와 같은 생리활성 화합물이 핵심 동력원으로 확인되었다.
   • 연구들은 면역글로불린 수치(IgG, IgA, IgM)의 증가, 림프구 증식 향상 및 사이토카인 조절 개선을 보고하였다.
   • 해조류는 특히 열 스트레스 및 운송과 같은 스트레스 조건 하에서 전염증성 사이토카인(IL-1, TNF-α) 및 열충격 단백질 발현을 감소시켰다.
   • 리포다당류(LPS)로 자극받은 양에게 해조류를 투여했을 때 면역 및 세포 반응이 유의미하게 개선되었다.

3. 항산산화 활성:

   • 폴리페놀, 카로티노이드, 플로로탄닌이 풍부한 갈조류 및 적조류 추출물은 항산산화 상태를 유의미하게 강화하였다.
   • in vivo 연구에서는 총 항산산화 능력(TAC), 슈퍼옥사이드 디스무타아제(SOD), 카탈라아제(CAT) 활성이 증가하는 동시에 지질 과산화 마커인 말론디알데히드(MDA) 수치가 감소함을 입증하였다.
   • 이러한 효과는 산화 스트레스(예: 산후, 운송, 열 스트레스) 상황에 처한 동물들에게서 가장 두드하게 나타났으며, 해조류는 조직 손상과 전신 염증을 완화하는 데 도움을 주었다.

4. 생산 성능 및 제품 품질:

   • 성능: 적절한 포함량(통상 건물 대비 2~4% 또는 농축 사료 대비 최대 30%)은 평균 일당 증체량(ADG), 사료 효율(FCR) 및 영양소 소화율을 일반적으로 개선하였다. 일부 연구에서는 유량 증가 및 메탄 배출 감소를 관찰하였다. 그러나 결과는 종에 따라 달랐다. 녹조류를 사용하거나 매우 높은 포함량(>30%)을 사용할 경우 성장 측면에서 유의미한 효과가 없다는 연구 결과도 있었다.
   • 육질: 해조류 보충은 근조직 내 필수 미량 영양소(셀레늄, 철분)와 오메가-3 지방산(EPA, DHA, DPA)을 증가시켜 육질을 개선하였다. 또한 조리 손실과 전단력을 감소시켜 연도를 개선하였다.
   • 유제품 품질: 지방, 단백질, 유당 및 총 고형물의 증가를 포함한 유제품 조성의 개선이 관찰되었다.
   • 주의사항: 특정 갈조류의 높은 포함량은 요오드 축적이나 유기물 소화율 저하를 초래할 수 있다. 한 연구에서는 Saccharina latissima 사용 시 육류 내 비소 수치가 증가할 가능성을 지적하며 중금속 모니터링의 필요성을 강조하였다.

의의 및 주장
본 논문은 해조류가 가축 시스템의 질병 예방에 기여하고 공중 보건을 개선할 수 있는 유망하고 새로운 사료 보충제라고 주장한다. 그 의의는 항생제의 필요성을 줄이고 가축의 건강을 개선함으로써, 항생제 내성이라는 글로벌 과제를 해결할 수 있는 지속 가능한 천연 대안을 제공한다는 점에 있다.

• 원 헬스(One Health) 영향: 항생제 의존도를 낮추고 가축 건강을 개선함으로써, 해조류 보충은 동물 복지, 환경적 지속 가능성, 인류 건강을 연결하는 "원 헬스" 프레임워크를 지원한다.
• 경제적 및 환경적 생존력: 현지에서 풍부한 해조류 자원(특히 남아프리카 공화국)을 활용하면 사료 비용을 절감하고, 메탄 배출을 줄여 가축의 탄소 발자국을 낮추며, 해조류의 과잉 성장 및 부패 문제를 완화할 수 있다.
• 실질적 적용: 본 검토는 갈조류 및 적조류의 적절한 포함(건물 대비 최대 4% 또는 농축 사료의 20~30%)이 양의 건강, 스트레스 회복력 및 제품 품질을 높이는 데 안전하고 효과적이라고 결론짓는다. 그러나 저자들은 결과가 특정 해조류 종, 추출 방법 및 전달 방식에 크게 의존한다는 점을 강조한다.

본 논문은 해조류가 성장과 건강 측면에서 이점을 뒷받침하는 증거가 있음에도 불구하고, 용량 표준화, 오믹스(omics) 접근법을 통한 다양한 종에 대한 효과 검증, 대규모 도입의 장기적 경제적 타당성 및 소비자 수용성 평가를 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 인정하며 신중한 입장을 유지하고 있다.