과학기술
과자나 휘핑크림, 커피 등에 설탕을 넣으면 맛이 달라진다. 왜 그럴까? 단순히 설탕이 달기 때문이라는 설명은 인간의 욕망을 충분히 설명해 주지 못한다고 과학자들은 주장한다.
과학자들은 사람들이 설탕을 좋아하는 이유는 이 마법의 분자가 뇌로 가는 특이한 통로를 가지고 있기 때문이라고 발표했다.
설탕만이 사람의 혀에 달콤한 맛을 내는 것은 아니다. 그렇지만 설탕 만이 완전히 별개의 신경학적 경로를 깨운다. 그 경로는 장에서 시작하는 특별한 경로이다.
하워드 휴즈 의학연구소(Howard Hughes Medical Institute)의 찰스 주커 (Charles Zuker) 연구팀은 이 비밀스러운 설탕의 통로에 대한 연구결과를 최근 네이처(Nature) 저널에 발표했다.
생쥐의 cNST 영역(위쪽 노란색)이 설탕에게 반응하는 장면 ⓒTang
달기 때문이 아니라, 설탕이기 때문
설탕이라는 단어는 우리 몸이 연료로 사용하는 많은 물질을 포괄하는 말이다. 설탕을 먹으면 뇌의 보상 시스템이 활성화되어 사람과 쥐가 똑같이 기분이 좋아진다. 그러나 정제된 설탕이 풍부한 세상에서는 이 깊은 식욕이 지나칠 수 있다.
미국인들의 연평균 설탕 섭취량은 1800년대 후반 10파운드 미만에서 오늘날 100파운드 이상으로 급증했다. 설탕 소비의 큰 증가는 비용이 들게 한다. 과도한 설탕 소비는 비만과 제2형 당뇨병을 포함한 수많은 건강 문제와 연관된다.
이전에 주커의 연구는 설탕과 인공 감미료가 동일한 맛 감지 시스템을 작동한다는 것을 보여주었다. 일단 입안에 들어가면, 이 분자들은 혀의 단맛 수용체를 활성화시켜 단맛을 처리하는 뇌로 이동하는 신호를 발생시킨다.
하지만 설탕은 인공 감미료가 하지 않는 방식으로 행동에 영향을 미친다. 주커 연구팀은 탄산음료 등에 사용되는 무칼로리 감미료인 아세설팜 K와 설탕을 대비하는 테스트를 실시했다.
설탕물과 감미료물을 같이 주면 쥐들은 처음에는 둘 다 마셨지만, 이틀 만에 거의 대부분이 설탕물만 찾았다. 주커 교수는 “우리는 생쥐가 단맛보다는 설탕을 섭취하기 위해 가진 이 억제할 수 없는 동기가 신경학적 근거가 있다고 추론했다”고 말했다.
설치 동물이 설탕물과 인공 감미료 물을 섭취했을 때 뇌 활동을 시각화함으로써, 연구자들은 설탕에만 반응하는 뇌 부위를 처음으로 확인했다. 그것은 ‘꼬리핵고속로(caudal Nucleus of the Solitary Tract, cNST)’이다. 쥐가 맛을 처리하는 곳과는 별개로 뇌간에서 발견되는 cNST는 몸의 상태에 대한 정보를 제공하는 허브다.
연구팀이 발견한 cNST로 향하는 경로는 장의 안쪽에서 시작된다. 그곳에서 센서 분자는 미주신경을 통해 이동하는 신호를 발생시켜 장에서 뇌로 직접 전달되는 정보를 제공한다.
생쥐도 감미료 말고 설탕에 빠져
이 장-뇌회로는 설탕의 한 형태인 포도당과 비슷한 분자를 선호하지만, 인공 감미료는 무시한다. 아마도 이것이 감미료가 설탕의 매력을 완전히 복제하지 못하는 이유를 설명할 수 있다. 장-뇌 회로는 과일에서 발견되는 과당과 같은 몇몇 다른 종류의 설탕도 못 본체 한다.
이번 논문의 주 저자인 훼이 이탄(Hwei Ee Tan)과 알렉산더 시스티(Alexander Sisti)는 이것이 설탕 분자에 대한 특수성을 설명할 수 있을 것이라고 말했다.
과학자들은 인공 감미료는 칼로리가 부족하기 때문에 칼로리가 많은 설탕을 당하지 못한다고 추측했다. 그러나 주커의 연구는 칼로리가 없는 포도당 같은 분자도 내장과 뇌 사이의 설탕을 감지하는 경로를 활성화할 수 있기 때문에, 칼로리 문제가 아니라는 것을 보여주었다.
설탕수수 줄기와 정제 설탕 ⓒ위키피디아
설탕에 대한 뇌의 강한 선호도가 어떻게 발전하는지를 더 잘 이해하기 위해, 연구팀은 현재 이 장-뇌 설탕 회로와 다른 뇌 시스템 사이의 연관성을 연구하고 있다. 비록 쥐에 관한 것이지만, 주커 연구팀은 이번 연구가 끊임없는 설탕 욕구를 줄이는 것을 돕기 위한 전략적 목표를 달성하는 것을 도와줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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- 심재율 객원기자
- kosinova@hanmail.net
- 저작권자 2020.04.29 ⓒ ScienceTimes
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