“오늘은 왠지 고기가 당기네” 식탐인 줄 알았는데…장이 뇌에게 내린 명령이었다 [헬시타임]

기사 이해를 돕기 위한 사진. 클립아트코리아

단백질이 부족해지면 몸이 단순히 “배고프다”는 신호만 보내는 게 아니라, 장(腸)이 직접 뇌에 “지금은 단백질부터 먹어야 한다”는 지시를 내린다는 연구 결과가 나왔다.

“장이 뇌에 신호 보낸다”…단백질 부족하면 행동까지 바뀌어

22일 과학기술정보통신부에 따르면 기초과학연구원(IBS) 마이크로바이옴-체-뇌 생리학 연구단 서성배 단장 연구팀은 서울대학교·이화여자대학교 공동 연구진과 함께 단백질 결핍 상황에서 작동하는 ‘장-뇌 축(gut-brain axis)’의 원리를 규명했다고 밝혔다.

장-뇌 축은 장과 뇌가 신경, 호르몬, 면역 신호 등을 주고받는 연결 체계다. 장은 단순히 음식을 소화하는 기관이 아니라, 몸속 영양 상태와 장내 미생물, 음식 성분까지 감지하는 역할을 해 ‘제2의 뇌’라고도 불린다.

그동안 장에서 발생한 영양 결핍 신호가 실제로 어떤 경로를 거쳐 뇌에 전달되고, 사람이 특정 음식을 찾게 되는 행동 변화로 이어지는지는 명확히 밝혀지지 않았다.

빠른 신경·느린 호르몬…몸은 ‘단백질 우선 모드’로 바뀐다

필수 아미노산 결핍에 대응하는 장-뇌 축의 조절 메커니즘. 뉴스1

연구진은 초파리 실험을 통해 단백질이 부족한 상태가 되면 장 상피세포에서 ‘CNMa’라는 펩타이드 호르몬이 분비된다는 점에 주목했다.

CNMa는 필수 아미노산 섭취 행동을 조절하는 신호 물질이다. 필수 아미노산은 몸에서 스스로 만들 수 없어 반드시 음식으로 섭취해야 하는 영양소다.

이번 연구의 핵심은 장-뇌 축이 두 개의 경로를 동시에 사용한다는 점이다.

먼저 장은 신경세포를 통해 뇌에 빠르게 신호를 전달한다. 장 신경세포는 신경전달물질인 아세틸콜린을 이용해 뇌 특정 뉴런(R3m 뉴런)을 활성화시키고, 뇌는 필수 아미노산을 먹도록 행동을 유도한다.

이후에는 느린 호르몬 경로가 작동한다. 장에서 나온 CNMa 호르몬이 혈액을 타고 뇌에 도달해 단백질을 선호하는 행동을 더 오래 유지시키는 방식이다.

쉽게 말하면 몸이 단순히 “더 많이 먹어라”라고 명령하는 것이 아니라, “지금은 탄수화물보다 단백질이 먼저 필요하다”는 방향으로 식욕 자체를 조정하는 셈이다.

실제 연구진은 CNMa 신호가 단백질 섭취를 늘리는 동시에 탄수화물 섭취와 관련된 ‘DH44 뉴런’ 활성을 억제한다는 사실도 확인했다.

생쥐도 같은 반응…비만 치료 단서 될까

이번 연구는 초파리뿐 아니라 생쥐에서도 비슷한 반응이 나타났다는 점에서 주목된다.

생쥐 역시 단백질이 부족한 상태가 되면 필수 아미노산을 더 선호하는 행동을 보였다. 특히 기존에 단백질 결핍 반응의 핵심 호르몬으로 알려진 ‘FGF21’이 없는 생쥐에서도 같은 현상이 나타났다.

이는 단백질 부족에 따른 식욕 변화가 기존에 알려진 경로 외에도, 장-뇌 축이라는 또 다른 조절 시스템을 통해 이뤄질 수 있다는 의미다.

호주 시드니대학교의 스티븐 심프슨·데이비드 로벤하이머 교수도 같은 호 논평에서 “장이 단백질 식욕 조절의 핵심 통제 거점 역할을 한다”며 “인간 비만을 이해하는 데 중요한 단서가 될 수 있다”고 평가했다.

다만 이번 연구는 초파리와 생쥐를 대상으로 한 기초연구 단계다. 당장 사람에게 적용 가능한 치료제가 나온 것은 아니다.

서성배 IBS 연구단장은 “현재 비만·식욕 조절 약물 대부분은 장 호르몬 신호를 활용하고 있지만, 자연적으로 분비되는 장 호르몬이 뇌와 행동에 어떤 영향을 미치는지는 충분히 연구되지 못했다”며 “이번 연구는 장-뇌가 어떻게 특정 영양소를 선택하도록 행동을 바꾸는지 보여준 사례”라고 설명했다.

그는 이어 “향후 비만과 대사질환, 식이 행동 장애 치료 연구의 중요한 기반이 될 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 Science에 21일(현지시간) 게재됐다.

김여진 AX콘텐츠랩 기자 aftershock@sedaily.com