실컷 먹고 다이어트 가능할까… 뇌 체중조절 스위치 찾았다

IBS 인지 및 사회성 연구단 이창준 단장 연구팀
뇌 속 별세포에서 지방대사 조절 원리 찾아
동물 실험에서 식사량 없이 체중 조절 확인

형광현미경으로 촬영한 성상교세포의 모습. 성상교세포를 조절하면 부작용이나 식사량 조절 없이 체중 감량을 할 수 있다는 연구 결과가 나왔다./GerryShaw

뇌 속의 성상교세포(astrocyte)를 조절하면 부작용이나 식사량 조절 없이 체중 감량을 할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 이창준 단장 연구팀은 뇌 속의 별모양 비신경세포인 ‘성상교세포’에서 지방대사 조절 원리를 찾았다고 1일 밝혔다. 연구팀이 직접 개발한 신약인 ‘KDS2010′을 투여한 동물 실험에서 식사량 조절 없이 체중 감량이 가능하다는 결과도 나왔다.

공복감과 체내 에너지 균형은 뇌의 측시상하부가 관장한다. 다이어트의 성패를 결정짓는 핵심적인 곳이다. 하지만 구체적인 지방대사 조절 기전은 밝혀지지 않고 있다. 측시상하부 신경세포가 지방 조직으로 연결돼 지방 대사에 관여한다는 사실 정도만 알려져 있을 뿐이다.

연구팀이 주목한 건 뇌에서 신경세포에 영양분 등을 운반하는 비신경세포인 성상교세포다. 성상교세포는 별 모양을 띠고 있어 별세포라고도 부른다. 성상교세포는 평소 뇌의 항상성을 유지하는 역할을 하지만, 뇌질환이 발생하면 세포의 수와 크기가 증가하고 기능도 변화한다. 이렇게 변화된 세포를 반응성 성상교세포라고 부른다.

별세포(성상교세포)의 지방 대사 조절을 보여주는 그림. 왼쪽 그림은 장기간 고지방 식이를 섭취한 비만 생쥐 뇌의 측시상하부에 반응성 별세포의 마오비(MAO-B) 효소가 발현돼 지속성 가바(GABA)가 과생성된 모습이다. 가바는 GABRA5 신경세포의 활성을 감소시켜 지방 대사를 억제해 체중을 증가시킨다. 반면 오른쪽은 별세포의 마오비 또는 GABRA5 유전자를 억제하거나, 마오비 억제제 KDS2010 투여하면 가바 분비가 줄어 GABRA5 신경세포가 활성화되고, 지방 대사가 촉진돼 체중을 감소시키는 모습이다./IBS

연구팀은 측시상하부에서 억제성 신경물질인 ‘가바(GABA)’의 수용체를 특이적으로 발현하는 신경세포 군집 ‘GABRA5′를 발견했다. 비만 쥐에 대한 화학유전학적 실험을 통해 GABRA5 신경세포의 활성을 억제하자 지방 조직의 열 발생이 감소하고 지방이 축적되면서 체중이 증가했다. 반대로 측시상하부의 GABRA5 신경세포가 활성화되면 체중이 감소했다. 이창준 단장은 “GABRA5 신경세포가 체중 조절의 스위치인 셈”이라고 말했다.

이 스위치를 켰다 컸다하는 게 측시상하부의 성상교세포였다. 반응성 성상교세포는 마오비(MAO-B) 효소를 발현해 지속성 가바를 다량 생산했다. 이렇게 되면 GABRA5 신경세포를 억제해 체중이 증가하게 된다. 마오비는 ‘모노아민 산화효소 B’의 약자로 소모아민의 분해를 촉진하는 효소다.

연구팀이 반응성 성상교세포의 마오비 유전자 발현을 억제하자 가바 분비가 줄면서 GABRA5 신경세포가 활성화되고 지방 조직의 열 발생도 촉진됐다. 연구팀은 “식사량 조절 없이 체중이 감소하는 결과를 확인했다”며 “반응성 성상교세포의 마오비 효소가 비만 치료의 효과적 표적이라는 사실을 증명한 것”이라고 밝혔다.

연구팀은 2019년 뉴로바이오젠에 기술 이전해 임상 1상을 진행하고 있는 마오비 억제제 ‘KDS2010′을 비만 쥐 모델에 투여하는 실험도 진행했다. 그러자 식사량에 영향을 주지 않으면서도 지방 축적과 체중을 크게 감소하는 효과를 확인했다. ‘KDS2010′은 2023년 임상 2상을 앞두고 있다.

이 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)’에 이날 게재됐다.

논문 제1저자인 사문선 박사후연구원은 “기존의 시상하부를 표적한 비만 치료제는 식욕 조절에 관련된 신경세포 기전에만 집중된 측면이 있었다”며 “이를 극복하고자 비신경세포인 별세포에 주목했고 반응성 별세포가 비만의 원인이라는 사실을 밝혀냈다”고 설명했다.

연구를 이끈 이창준 단장은 “비만은 세계보건기구(WHO)가 ‘21세기 신종 감염병’으로 분류하고 세계 10대 건강 위험 요인 중 하나로 지정할 만큼 현대인의 건강을 심각하게 위협하고 있다”며 “차세대 비만 치료제로 부상할 KDS2010으로 식욕 억제 없이 효과적인 비만 치료가 이뤄질 수 있기를 기대한다”고 전했다.

참고자료

Nature Metabolism, DOI : https://doi.org/10.1101/2021.11.07.467613

조선비즈

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