배부름의 비밀, 뇌의 '과식 막는 신경세포' 연구 결과

 
 


음식을 먹다가 배가 부른 느낌은 단순한 생리적 반응일 뿐만 아니라 뇌의 특정 신경세포와 밀접한 연관이 있습니다. 최근 연구에서는 고립로핵 꼬리(cNTS)에 위치한 특정한 신경세포들이 섭식을 어떻게 조절하는지에 대한 흥미로운 결과를 보여주고 있습니다. 이 연구는 섭식장애를 개선하는 새로운 방법을 모색할 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
 
 
 

 
 
 
음식을 먹다가 배가 부른 느낌은 과식을 막는 역할을 하는 두 가지 신경세포로 나타났습니다. 최근에 샌프란시스코 캘리포니아대 연구원인 쯔엉 리 박사의 연구팀은 '고립로핵 꼬리(cNTS)'라 불리는 뇌 영역에 있는 특정한 신경세포들이 음식 섭취 중 어떻게 작동하는지에 대한 연구를 진행했습니다. 이 연구 결과는 23일 국제학술지 '네이처'에 발표되었습니다.

선행 연구를 통해 cNTS에 위치한 두 가지 신경세포가 음식 섭취 중단과 관련이 있음이 확인되었습니다. 이 중 하나는 PRLH 신경세포로, 이 신경세포는 섭식 행동을 억제하는 기능이 있는 것으로 알려져 있습니다. 다른 하나는 GCG 신경세포로, 이 신경세포는 위고비와 유사한 다이어트약이 모방하는 식욕억제 호르몬인 글루카톤 유사 펩타이드1을 생성합니다.

이전 연구에서는 마취된 동물의 위 속에서 풍선을 부풀리거나 음식을 직접 주입하여 이 두 가지 신경세포가 활성화된다는 사실이 발견되었습니다. 그러나 이 방법은 강압적으로 배를 채우는 방식으로 진행되었습니다.

이번 연구에서는 더 자연스러운 환경에서 실험을 진행하였습니다. 연구팀은 쥐가 깨어있는 동안 뇌의 cNTS에 있는 신경세포의 신호를 기록할 수 있는 기술을 개발하여, 쥐가 다양한 형태의 고체나 액체 음식을 먹을 때 신경세포들이 어떻게 반응하는지를 자세하게 조사했습니다.

연구팀은 쥐가 음식을 먹기 시작한 직후에 GCG 신경세포들의 활동이 몇 분 내에 증가하는 것을 확인했습니다. 이러한 신경세포들은 위의 확장 정도를 감지하여 쥐가 얼마나 많은 음식을 섭취했는지 추적하는 역할을 수행합니다. 레이저를 사용하여 이 신경세포를 인공적으로 자극한 결과, 쥐는 배가 부르다고 느끼면서 이전보다 훨씬 적은 양의 음식을 먹는 경향을 보였습니다. 이는 GCG 신경세포의 활동이 음식 섭취를 효과적으로 조절한다는 새로운 인사이트를 제공합니다.

PRLH 신경세포는 음식이 입안에 존재할 때만 반응하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 지방, 설탕, 칼로리가 없는 감미료, 그리고 물을 쥐에게 제공하자, 물을 제외한 나머지 세 물질이 입에 들어온 지 몇 초만에 PRLH 신경세포가 활성화되는 것을 확인했습니다. 미각 기능이 결여된 쥐에서는 이 신경세포의 활성화가 감소한 것으로 나타났습니다.

연구팀은 PRLH 신경세포가 얼마나 많이 먹는지를 조절하는 역할보다는 얼마나 빨리 먹는지를 조절하는 역할을 한다고 판단했습니다. 특히, 물이 아닌 지방이나 설탕과 같은 물질에 대해서는 먹는 속도를 늦출 수 있도록 작용한다는 설명이 제시되었습니다.

또한, 연구팀은 GCG 신경세포와 PRLH 신경세포가 각자 다른 척도를 기준으로 섭식 행동을 조절한다고 설명하였습니다. 이는 다양한 영향 요소를 고려하여 섭식을 조절하는 복잡한 뇌의 메커니즘을 나타냅니다.

과거의 연구들은 주로 마취된 쥐의 배를 강압적으로 채우는 방식으로 연구를 진행해왔다면, 이번 연구는 깨어있는 동물이 직접 음식을 섭취할 때 일어나는 신경세포의 변화를 분석했다는 점에서 의미가 큽니다. 이러한 실험 설정에서 신뢰할 수 있는 뇌 기록을 얻는 것은 매우 어려운 일이라는 과학자들의 설명이 강조되었습니다. 또한, 이번 연구 결과는 과식이나 폭식과 같은 섭식장애가 있는 환자를 대상으로 한 새로운 치료 방법을 찾는 데에도 도움이 될 것으로 예상됩니다.

연구는 몇 가지 한계를 가지고 있습니다. 맨체스터대 신경학과 교수인 사이먼 럭맨 교수는 PRLH 신경세포가 왜 지방이나 설탕과 같이 맛있는 음식이 입으로 들어왔을 때 먹는 속도를 느리게 만드는지에 대해 의문을 제기했습니다. 그는 입맛에 맞는 음식이 들어오면 오히려 섭취 속도가 증가할 것으로 생각되는 점에 대해 언급했습니다. 이와 관련하여 연구팀은 맛있는 음식이 들어왔을 때 뇌가 많이 먹을 것이라는 신호를 감지하고 먹는 속도의 균형을 잡는 것으로 보인다고 보충 설명했습니다.

또한, 과학자들은 이번 연구에서 밝혀진 두 신경세포 외에도 다양한 뇌 영역과 신경세포가 섭식 행동에 영향을 미칠 것으로 추정하고 있습니다. cNTS에는 약 20가지의 신경세포가 존재하며, 이들 중 대부분은 아직 제대로 된 특성이 정의되지 않았다는 점을 고려해야 합니다. 따라서 뇌의 다른 부분들이 섭식 행동에 어떻게 관여하는지에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 예상됩니다.
 
 
 

 
 
 
이번 연구를 통해 우리는 과식과 배부름의 메커니즘에 대한 새로운 이해를 얻었습니다. 뇌의 cNTS에 위치한 GCG와 PRLH 신경세포가 섭식 행동을 조절하는 과정은 매우 복잡하지만, 이를 통해 섭식장애에 대한 새로운 치료법을 모색하는 길이 열릴 것으로 기대됩니다.