장이 뇌에 직접 명령…IBS, '고기 찾아라' 식욕 스위치 찾았다

국내 연구진이 단백질이 부족할 때 우리 몸이 고단백 음식을 찾도록 뇌를 조종하는 장(腸)의 신호 전달 체계를 세계 최초로 규명했다.

기초과학연구원(IBS)은 그렉 서 교수(뇌인지과학과)가 이끄는 인지 및 사회성 연구단 연구팀이 서울대, 이화여대와 공동으로 장이 단백질 결핍을 감지하고 뇌에 전달해 단백질 섭취를 유도하는 '장-뇌 축'의 작동 원리를 발견했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스(Science)' 5월호에 게재됐다.

연구팀은 인체가 필수 아미노산 결핍을 감지하면 '단백질 식욕' 메커니즘이 작동해 고단백 음식을 찾게 되는 현상에 주목했다. 수십 년간 미스터리로 남아있던 이 특이적 식욕의 신경학적 기전을 파헤친 것이다.

연구 결과, 장은 단순한 소화기관이 아닌 정밀한 영양 감지 센서 역할을 했다. 장은 '빠른 신경 경로'와 '느린 호르몬 경로'라는 이중 신호 시스템을 통해 뇌에 단백질 부족 신호를 보낸다.

특히 장에서 분비되는 신경펩타이드 'CNMa'가 핵심적인 역할을 하는 것으로 나타났다. CNMa는 뇌의 두 가지 다른 신경세포에 작용해 상반된 효과를 냈다. 타원체 R3m 신경세포는 활성화해 필수 아미노산에 대한 식욕을 높이는 반면, 당을 감지하는 DH44+ 신경세포는 억제해 설탕 등 탄수화물에 대한 흥미를 낮췄다.

이러한 이중 조절 메커니즘은 단백질이 부족할 때 우리 몸이 탄수화물로 배를 채우는 대신, 가장 시급한 영양소인 단백질을 우선적으로 섭취하도록 진화한 결과로 분석된다. 실제 단백질이 결핍된 초파리는 자당 섭취량이 약 40% 감소했다.

연구팀은 CNMa나 그 수용체가 제거된 초파리는 단백질이 부족해도 계속해서 설탕을 섭취해 심각한 영양 불균형을 초래하는 것을 확인했다. 이번 연구는 특정 영양소에 대한 식욕을 조절하는 새로운 치료법 개발의 단초를 제공할 것으로 기대된다.