“불금에 삼겹살 콜?” 고기 당기는 이유, 몸에 단백질 부족하기 때문

서성배 IBS 연구단장 원리 규명
우리 몸 속에 단백질 부족하면
장이 뇌에 신호 보내 단백질 선호

몸속에 단백질이 부족하면 장이 ‘장-뇌 축’을 통해 뇌에 신호를 보내고, 단백질을 선호하게 만든다는 연구 결과가 나왔다. [사진=펙셀스]

배고픈 것과 별개로 갑자기 고기가 당기는 이유는 몸속에 단백질이 부족해 장이 뇌에 신호를 보내기 때문이라는 사실이 밝혀졌다.

서성배 기초과학연구원(IBS) 마이크로바이옴-체-뇌 생리학연구단장은 몸속 단백질 부족 신호를 감지한 장이 필수 아미노산을 섭취하게 만드는 신호를 뇌에 보내는 원리를 규명했다고 22일 밝혔다. 이번 연구는 최고 권위 국제학술지 ‘사이언스’에 이날 발표됐다.

장과 뇌는 신경세포로 연결되어 있다. ‘장-뇌 축’이라고 불리는 이 연결 체계는 두 개가 신경, 호르몬, 면역 신호 등을 통해 서로 정보를 주고받는 시스템이다. 장에 있는 미생물 조합이 사람을 포함한 동물의 행동, 선호, 심지어는 감정까지 영향을 미쳐 장은 ‘제2의 뇌’로 불리기도 한다.

연구단은 단백질이 부족하면 장이 뇌에 신호를 보내 단백질을 섭취하게 만드는 원리를 규명했다. 구체적인 과정과 원리를 밝혀낸 건 이번이 처음이다.

연구에 따르면, 단백질 결핍 상태서 장은 두 가지 방법으로 뇌에 신호를 전달한다. 우선적으로 장은 ‘CNMa’라는 펩타이드 호르몬을 분비해 장의 신경세포를 활성화시킨다. 이 신호는 장-뇌 축을 타고 뇌까지 1분 안에 올라가 필수 아미노산을 섭취하게 만든다. “갑자기 단백질이 당긴다”는 생각이 드는 이유다.

동시에 해당 호르몬은 장-뇌 축이 아닌 혈관을 타고 올라가 천천히 단백질 선호를 끌어올리기도 한다. 앞의 빠른 신경 경로가 갑자기 단백질이 당기는 느낌을 준다면, 이 과정은 단백질 선호가 일정 시간 유지되도록 만든다.

영양소가 부족하면 단순히 음식 자체를 많이 먹게 되는 게 아니라, 필요한 영양소만 선택적으로 선호하게 된다는 의미다.

연구단은 단백질이 당길 때 반대로 달달한 당류가 당기지 않는 이유도 밝혔다. 연구 결과, CNMa 신호는 필수 아미노산 섭취를 촉진하면서, 포도당 섭취를 촉진하는 뉴런의 활성을 억제했다. 몸의 영양 상태에 따라 선호하는 식단이 재구성되는 것이다.

이번 연구는 초파리와 생쥐를 대상으로 이뤄졌지만, 인간도 같은 원리가 작동할 것으로 추정된다. 다만 인간의 음식 선호는 단순히 신경 작용뿐 아니라, 학습과 취향이 영향을 미치기 때문에 훨씬 복잡하다.

서 단장은 “이번에 밝힌 과정은 몸의 항상성을 위해 특정 식단이 당기는 것이지만, 인간은 학습에 의해 습관적으로 음식이 당기는 경우도 있다”며 “특정 음식이 당긴다고 무조건 그 영양소가 부족하기 때문이라고 보기는 어렵다”고 했다.

연구 결과는 향후 비만이나 대사질환 치료에 주요 단서를 제공할 것으로 기대된다. 특정 식단이 당기는 원리를 활용하면 해당 신경을 억제해 음식을 당기지 않게 만들 수도 있기 때문이다.

최근 비만치료제로 주목받는 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1)는 장에서 만들어지지만, 수분 내로 사라져 뇌에 도달하기 어렵다. 그럼에도 효과가 나타나는 건 혈관이 아닌 다른 방법으로 전달된다는 것인데, 이번 연구처럼 장-뇌 축을 통해 전달될 가능성이 있다.

서 단장은 “비만·식욕을 조절하는 약물 대부분은 장 호르몬 신호를 활용하지만, 그동안 자연 분비 장 호르몬이 뇌와 행동에 미치는 영향과 경로는 충분히 연구되지 못했다”며 “향후 비만, 대사 질환, 식이 행동 장애 치료 연구에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다”고 했다.

필수 아미노산 결핍에 대한 장-뇌 축의 신경·호르몬 조절 메커니즘. [사진=과학기술정보통신부]