인공감미료와 설탕의 차이, 장기도 안다

2020.05.06 09:00
1 설탕의 구성 성분인 포도당을 섭취한 쥐의 뇌를 촬영한 사진. 뇌간에 위치한 고립핵 꼬리쪽 영역 (노란색 원)이 활성화된 것을 확인할 수 있다. 고립핵은 장기에서 느끼는 감각 신호를 받아들이는 영역이다. HWEI-EE TAN, ZUKER LAB, COLUMBIA′S ZUCKERMAN INSTITUTE 제공
1 설탕의 구성 성분인 포도당을 섭취한 쥐의 뇌를 촬영한 사진. 뇌간에 위치한 고립핵 꼬리쪽 영역 (노란색 원)이 활성화된 것을 확인할 수 있다. 고립핵은 장기에서 느끼는 감각 신호를 받아들이는 영역이다. HWEI-EE TAN, ZUKER LAB, COLUMBIA'S ZUCKERMAN INSTITUTE 제공

달달한 초콜릿을 먹었을 때 기분이 좋아지는 이유는 초콜릿 속 설탕이 혀 속 미뢰에 있는 단맛 수용체를 활성화시키고, 이 신호가 뇌로 전달되기 때문이다. 그런데 이런 설탕맛을 장기에서도 느낀다는 연구 결과가 나왔다. 


찰스 주커 미국 콜롬비아대 주커만 마음·뇌·행동연구소 교수팀 등 공동연구팀은 쥐 실험을 통해 설탕의 단맛을 장(臟)에서도 느낀다는 사실을 알아냈다.


연구팀은 쥐 9마리를 대상으로 설탕과 아세설팜포타슘의 선호도를 조사했다. 아세설팜포타슘은 설탕보다 약 200배 높은 당도를 내는 감미료로, 다이어트 콜라 등에 첨가돼 있다. 


실험 시작 직후, 쥐들의 선호도는 설탕이나 감미료나 큰 차이가 없었다. 그러나 24시간 뒤부터 설탕 선호도가 뚜렷해졌고, 48시간 뒤에는 쥐들이 더 이상 인공감미료를 찾지 않았다. 

 

 포도당을 섭취했을 때와 인공감미료인 아세설팜포타슘을 섭취했을 때 고립핵 꼬리쪽 영역의 활성도를 비교한 모습. 포도당을 섭취했을 때 활성도가 훨씬 높다. HWEI-EE TAN, ZUKER LAB, COLUMBIA′S ZUCKERMAN INSTITUTE 제공
포도당을 섭취했을 때와 인공감미료인 아세설팜포타슘을 섭취했을 때 고립핵 꼬리쪽 영역의 활성도를 비교한 모습. 포도당을 섭취했을 때 활성도가 훨씬 높다. HWEI-EE TAN, ZUKER LAB, COLUMBIA'S ZUCKERMAN INSTITUTE 제공

연구팀은 쥐들의 뇌 활성도를 분석했다. 쥐의 뇌에 광섬유를 심고 뇌 신경세포의 칼슘 활성도에 따른 빛 변화를 측정했다. 


그 결과 연구팀은 쥐의 장에 포도당을 주입했을 때 뇌간에 위치한 고립핵의 꼬리쪽(cNST)이 활성화된다는 사실을 알아냈다. 아세설팜포타슘을 주입했을 때에는 cNST가 활성화되지 않았다. 고립핵은 체내 장기에서 전달되는 신호를 받아들이는 영역이다. 


연구팀은 추가 실험을 통해 장에서 느끼는 단맛 신호를 뇌까지 전달하는 단백질도 찾았다. 나트륨-포도당 공동수송체(SGLT)-1 단백질의 활동을 억제하자 포도당이 장 속에 들어와도 cNST 부위가 활성화되지 않았다. 


SGLT-1 단백질이 정상적으로 활동할 땐 미주신경을 거쳐 cNST가 활성화됐다. SGLT-1 단백질은 위장관 내부에서 포도당의 흡수에 관여하는 단백질이다. 


주커 교수는 “이번 연구로 뇌가 에너지원인 설탕을 어떻게 알아차리는지 설명할 수 있게 됐다”며 “과도한 설탕 섭취를 줄이는 전략을 짜는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 4월 15일자 온라인판에 발표됐다. doi: 10.1038/s41586-020-2199-7

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