먹는 속도·시간 조절하는 뇌세포 찾았다… 식욕 이해할 실마리

美 연구진, 국제 학술지 ‘네이처’에 22일 연구 결과 발표

재커리 나이트 미국 샌프란시스코 캘리포니아대 생리학과 교수 연구진이 22일 국제 학술지 ‘네이처’에 생쥐의 뇌에서 음식을 섭취하는 속도와 양을 조절하는 신경 회로를 확인했다고 밝혔다./pixabay

생쥐의 뇌에서 먹는 속도와 시간을 조절하는 뇌세포와 영역이 확인됐다. 이를 바탕으로 인간의 식욕과 식습관, 식이 장애를 이해하기 위한 새 실마리를 찾을 수 있을 것으로 보인다.

22일 재커리 나이트 미국 샌프란시스코 캘리포니아대 생리학과 교수 연구진은 생쥐를 연구해 음식을 섭취하는 속도와 양을 조절하는 신경 회로를 확인했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처’에 22일 공개됐다.

연구진은 유전적으로 변형된 생쥐의 뇌에 광센서를 이식해 식욕과 관련된 뉴런(신경세포)의 활성화를 형광 신호로 확인하는 실험을 진행했다. 특히 섭식 행동 억제와 관련된 프로락틴 방출 호르몬(PRLH) 뉴런과 글루카곤(GCG) 뉴런에 중점을 뒀다. GCG 뉴런은 위고비와 같은 체중 감량 약물이 모방한 식욕 억제 호르몬 ‘글루카곤 유사 펩타이드-1′ 생성과 관련 있다.

연구진은 생쥐의 내장에 지방과 단백질, 설탕, 비타민 등으로 이뤄진 먹이를 10분 동안 주입했다. 그 결과 주입되는 먹이의 양이 늘어나면서 프로락틴 방출 호르몬 뉴런 역시 점점 활성화되며, 먹이 주입이 끝난 몇 분 후에 최고조에 달하는 것을 확인할 수 있었다. 반면 연구진이 생쥐의 내장에 식염수를 주입하자 프로락틴 방출 호르몬 뉴런은 활성화되지 않았다. 미각이 프로락틴 방출 호르몬 뉴런의 활성화에 관여한다는 증거다.

한편 생쥐에게 먹이를 자유롭게 먹게 하는 실험에서는 생쥐가 먹이를 핥기 시작한 뒤 몇 초 안에 프로락틴 방출 호르몬 뉴런이 활성화됐다. 생쥐가 먹이 핥기를 멈출 때는 비활성화됐다. 연구진은 “이는 먹이의 신호가 입에서 시작하는지, 장에서 시작하는지에 따라 프로락틴 방출 호르몬 뉴런이 다르게 반응한다는 것을 보여준다”며 “뉴런이 핥기에 더 빨리 반응하는 것을 보아 입에서 나오는 신호가 장에서 나오는 것보다 우선한다는 것을 보여준다”고 설명했다. 연구진은 먹이를 먹는 생쥐의 프로락틴 방출 호르몬 뉴런을 레이저로 활성화한 결과 프로락틴 방출 호르몬 뉴런이 활성화될 때마다 생쥐의 먹는 속도를 줄일 수 있다는 점도 확인했다.

또 GCG 뉴런은 장의 신호에 의해 활성화되어 식사를 중단하도록 한다는 점도 발견했다. 생쥐가 식사를 시작한 지 몇 분 안에 GCG 뉴런이 활성화됐으며, 이는 장에 공기를 주입할 때도 동일하게 나타났다. GCG 뉴런이 위장의 확장을 감지하는 것을 확인한 것이다. 나이트 교수는 “입에서 나오는 신호는 먹는 속도는 조절하며 장에서 나오는 신호는 먹는 양을 조절한다는 것”이라고 말했다.

연구에 참여하지 않은 란첸 미국 하버드대 뇌과학 이니셔티브 연구원은 “이번 연구는 미각이 식욕을 어떻게 조절하는지에 대한 독창적인 통찰력을 제공한다”며 “이러한 신경 회로는 쥐와 인간 모두에서 잘 보존되는 경향이 있어 이번 연구는 인간에게도 적용할 수 있을 것”이라 전했다.

참고 자료

Nature(2023), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06758-2

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