"고지방 식단 끊어도 장은 기억한다"…4주 뒤에도 세포 변화 남아

美 애리조나주립대, 고지방 식단 섭취 생쥐 장 줄기세포 분석
일반 식단 전환 4주 후에도 염색질 변화 18% 유지
고지방식 재노출 시 유전적 돌연변이 작용... 종양 발생 가능성↑

고지방 식단을 장기간 섭취하면 장 줄기세포(Intestinal Stem Cells)에 일부 변화가 남아, 종양 성장이 촉진될 수 있다는 연구 결과가 나왔다｜출처: 클립아트코리아

고지방 식단을 장기간 섭취하면 식단을 바꾼 뒤에도 장 줄기세포(Intestinal Stem Cells)에 일부 변화가 남아, 종양 성장이 촉진될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 애리조나주립대(Arizona State University) 연구팀은 생쥐를 대상으로 고지방 식단이 장 줄기세포에 미치는 영향을 분석했다. 연구팀은 식단을 정상화해도 세포에 남아 있는 변화가 이후 고지방 식단에 대한 반응을 높일 수 있다는 점도 확인했다. 

국내 25명 중 1명이 걸릴만큼 발병률이 높은 대장암은 장 내부에 존재하는 장 줄기세포의 Apc 유전자 변이 등이 발생하면서 비롯되는 경우가 많다. 장 줄기세포는 영양 상태에 따라 대사 활동과 유전자 작동 방식이 달라지지만, 그간 유전자의 작동을 조절하는 염색질(DNA를 감싸고 있는 구조)에 흔적을 남기는지에 대해선 명확한 근거가 없었다.

연구팀은 생쥐에게 약 6개월간 서구형 고지방 식단 또는 일반 대조 식단을 제공한 뒤, 소장 줄기세포의 변화를 비교했다. 이후 염색질의 변화를 분석하고, 고지방 식단을 중단한 뒤에도 이러한 변화가 유지되는지 살펴봤다. 또한 일부 생쥐에게 고지방 식단을 다시 제공해 줄기세포의 증식과 장 종양 형성에 미치는 영향을 조사했다.

그 결과, 고지방 식단을 먹은 생쥐는 저지방 식단 집단보다 체중이 더 많이 늘었고 장 줄기세포 수도 증가했으며 세포 증식도 더 활발해진 것으로 나타났다. 특히 고지방 식단으로 접근성이 높아진 염색질 영역 가운데 63% 이상은 식단을 바꾼 지 1주 후에도, 약 18%는 4주 후에도 변화가 유지됐다. 

반면 줄기세포의 증식 활동과 종양 성장 촉진 효과는 식단을 바꾼 뒤 점차 줄어들었으며, 4주 후에는 대조군과 비슷한 수준으로 돌아왔다.

연구팀은 이러한 변화가 이후 고지방 식단에 대한 반응에도 영향을 미치는지 확인했다. 이를 위해 고지방 식단을 장기간 섭취한 생쥐에게 4주간 일반 식단을 제공한 뒤, 다시 1주간 고지방 식단을 먹였다. 

그 결과, 처음 고지방 식단을 접한 생쥐보다 이전에 고지방 식단을 경험한 생쥐의 장 줄기세포가 실험실에서 장 조직과 비슷한 구조인 오가노이드를 더 잘 형성했다. 고지방-저지방-고지방으로 식단을 변경한 생쥐의 장 줄기세포는 처음 고지방 식단에 노출된 생쥐보다 오가노이드를 더 잘 형성하고 장 선종도 더 크게 자랐다.

연구팀은 이러한 현상에 지방 성분을 감지하고 유전자 활동을 조절하는 PPAR(퍼옥시좀 증식인자 활성화 수용체) 단백질이 관여한다는 사실도 확인했다. PPAR 관련 유전자의 기능을 제거한 생쥐에서는 고지방 식단에 따른 염색질 변화가 대부분 나타나지 않았다. 이는 과거의 식습관이 장 줄기세포에 일종의 '분자적 기억'을 남겨, 이후 식단 변화에 대한 반응을 달라지게 할 가능성을 보여준다. 

연구의 교신저자인 미예코 마나(Miyeko Mana) 생명과학부 조교수는 "실험용 쥐에게 서구식 고지방 식단을 제공한 결과, 장 줄기세포의 수와 분열 빈도가 모두 증가했다"며 "분열하는 줄기세포의 수가 많을수록  초기 종양으로 성장할 수 있는 돌연변이 세포가 늘어난다"고 말했다. 이어 "사람에게서도 비슷한 과정이 일어나는지, 그리고 이러한 변화가 암 발생 위험에 영향을 미치는지에 대해선 추가 연구가 필요하다"고 말했다.

이번 연구 결과(Diet-induced chromatin states influence intestinal stem cell behavior: 식단에 의해 유도된 염색질 상태가 장 줄기세포의 행동에 미치는 영향)는 2026년 11월 13일 국제 학술지 스템 셀 리포트(Stem Cell Reports)에 게재됐다.

신자영 기자 hidoceditor@mcircle.biz