'똑똑한 뇌' 영양소 중 포도당 선택적 인식할 줄 알아

셔터스톡

뇌가 장에서 흡수하는 영양소 중 포도당만 선택적으로 인식하는 회로를 국내 연구진이 찾았다. 

한국과학기술원(KAIST) 생명과학과 서성배 교수와 바이오·뇌공학과 박영균 교수, 생명과학과 이승희 교수 연구팀은 미국 뉴욕 알버트 아인슈타인 의대와 협력해 배고픔 상태에서 뇌의 기능에 필수적인 포도당을 감지하고 특이적으로 반응하는 '장∼뇌 회로'를 찾아냈다.

연구팀은 쥐의 소장에 포도당(D-글루코스, L-글루코스), 아미노산, 지방 등 다양한 영양소를 주입한 뒤 광유전학 기반 신경 활성 조절·회로 추적 기법을 통해 뇌 속을 실시간으로 정밀하게 관찰했다.

그 결과 뇌의 시상하부 시상핵 부위에 있는 'CRF 뉴런'(시상하부에서 부신피질호르몬 방출인자를 분비하는 뉴런으로, 다양한 스트레스 자극에 반응해 코르티솔 분비를 유도하고 생리·대사 균형을 유지함)이 D-글루코스 포도당에만 선택적으로 반응하며, 다른 당류나 단백질, 지방류에는 반응하지 않는 모습을 확인했다.

이는 뇌가 장내 영양소 유입 시 단일 뇌세포 수준에서 특정한 방향성을 유도함을 의미한다.

연구팀은 또 소장의 포도당 감지 신호가 척수신경을 거쳐 뇌의 시상하부 시상핵 내 CRF 뉴런으로 전달되는 회로를 확인했다.

반면 아미노산이나 지방 등 다른 영양소는 미주신경이라는 다른 통로를 사용하는 것으로 나타났다.

특히 공복 상태인 생쥐에서 CRF 뉴런을 억제하면 동물은 더 이상 포도당을 선호하지 않는 것으로 나타나, 이 회로가 포도당 특이적 선호를 유도하는 데 필수적임을 알 수 있다고 연구팀은 설명했다.

서성배 교수는 "포도당에 특화된 장∼뇌 신호 경로를 규명함으로써, 비만·당뇨병 등 대사 질환의 새로운 치료 표적을 제시할 수 있을 것"이라며 "앞으로 아미노산, 지방 등 다른 필수 영양소를 감지하는 유사 회로에 대한 연구를 이어 나갈 계획"이라고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '뉴런'(Neuron) 지난달 20일 자 온라인판에 실렸다.