[파이낸셜뉴스] 몸 속 장(腸)이 영양 결핍 상태를 감지하고, 뇌(腦)에 신호를 보내 무엇을 먹을지 결정하는 장-뇌 간의 행동 조절 원리가 밝혀졌다. 이를 통해 비만이나 대사질환 치료제의 효과를 빠르게 하고 부작용은 줄일 수 있다는 기대다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 마이크로바이옴-체-뇌 생리학 연구단 서성배 단장 연구팀이 서울대학교, 이화여자대학교 공동 연구진과 함께 몸속 단백질 부족 신호를 감지한 장이 뇌의 신경회로를 바꿔 필수 아미노산을 선택･우선적으로 섭취하게 만드는 장-뇌 축 작동 원리를 규명했다고 22일 밝혔다.
장-뇌 축(gut-brain axis)은 장과 뇌가 신경, 호르몬, 면역 신호 등을 통해 서로 정보를 주고받는 생리적 연결 체계다. 이번 연구 성과는 세계 최고 권위의 학술지인 사이언스(Science)에 22일 03시(한국시간) 온라인 게재됐다.
연구팀에 따르면 장은 전신 대사를 조절하는 '제2의 뇌'로 불린다. 그러나 장에서 만들어진 신호가 어떠한 신경･호르몬 경로를 통해 뇌에 전달되고, '무엇을 먹을지'라는 행동 선택으로 이어지는지 구체적 과정은 명확히 밝혀지지 않았었다.
연구진은 이번 연구에 앞서 2021년 네이처(Nature)에 발표한 연구 결과에서 초파리가 단백질 결핍 상태가 되면 장에서 'CNMa'라는 펩타이드 호르몬이 분비되면서 단백질 음식을 선호하게 된다는 사실을 밝힌 바 있다. 이어진 이번 연구에서는 이 CNMa 호르몬 신호가 뇌로 전달되는 경로뿐 아니라 새로운 신경 회로와 역할, 영양소 선택 원리 등 장-뇌 간 섭식 행동 조절의 원리와 과정을 밝혀냈다.
우선 연구팀은 영양 결핍에 대응하는 장-뇌 축이 단일 경로가 아닌 빠른 신경 망과 느린 호르몬 작용을 동시에 가동하는 정밀 시스템임을 밝혀냈다. 장 상피세포가 단백질 부족 신호를 감지하면 먼저, 장-뇌 신경 경로를 통해 빠르게 뇌에 신호를 보내 즉각 필수 아미노산 섭취를 유도한다는 것이다. 뒤이어 분비된 CNMa 호르몬은 순환계를 타고 느리게 뇌에 도달해 단백질 선호 행동이 지속 유지되도록 돕는다. 즉, 빠른 신경 경로와 느린 호르몬 경로가 서로 협력해 영양 결핍 상황에 정밀하게 대응한다는 새로운 개념을 제시한 것이다.
이러한 장-뇌 축 시스템은 초파리를 넘어 포유류(생쥐)에서도 동일하게 작동함을 확인했다. 이는 인간의 식이 장애 치료에 적용할 수 있는 가능성을 대폭 높였다는 평가다.
서성배 IBS 연구단장은 "비만·식욕 조절 약물 대부분은 장 호르몬 신호를 활용하지만, 그동안 자연 분비 장 호르몬이 뇌와 행동에 미치는 영향과 경로는 충분히 연구되지 못했다"며, "이번 연구는 장-뇌의 영양소 선택 원리를 밝힌 것으로, 향후 비만, 대사 질환, 식이 행동 장애 치료 연구에 중요한 기반이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 기존 호르몬 기반 약물 치료보다 장 기반 치료를 할 경우 치료 효과가 빠르고 부작용은 적을 것이라는 기대다. 서 단장은 "이번 연구결과를 통해 호르몬 대신 장 기반의 식이 질환 치료제가 만들어질 수 있을 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
jiany@fnnews.com 연지안 기자
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