날이 더우면 우리는 땀을 흘려 체온을 낮추고, 추우면 자연스레 몸을 떨어 온도를 올린다. 이는 우리의 의지와 상관없이 인체가 환경에 적응하기 위한 자연적인 과정이다.

그러면 우리 몸은 어떤 과정을 거쳐 열 생성을 조절할까. 열 생성(thermogenesis)은 최근 당뇨병과 비만 치료를 위한 주요 목표의 하나로 활발히 연구되고 있다.

이전에는 백혈구의 한 종류인 대식세포가 열 생성에 중요한 역할을 한다는 가설이 널리 퍼져 있었다. 그러나 미국 마운트 사이나이 아이칸의대의 최근 연구에 따르면 열 생성의 주 조절자는 뇌에 의해 조절되는 교감신경계라는 것이다. 이 연구는 ‘네이처 의학’(Nature Medicine) 17일자 온라인판에 발표됐다.

카테콜아민에 연구의 초점 맞춰

논문의 시니어 저자인 이 대학 내분비학과 크리스토프 뷰트너(Christoph Buettner) 교수팀은  카테콜아민(catecholamines)에 연구의 초점을 맞췄다. 카테콜아민은 교감신경계가 분비하는 호르몬으로 갈색 지방조직을 활성화시키는 역할을 한다.

우리 몸에는 백색 지방과 갈색 지방 두 종류의 지방조직이 있다. 이중 전체 지방조직의 80% 이상을 차지하는 백색 지방조직은 중성지방 형태로 에너지를 저장하며, 갈색 지방조직은 에너지를 태워 열을 생산하고 우리 몸을 따뜻하게 유지하는 조직으로서 형태와 기능이 각각 다르다.

카테콜아민은 지질을 저장하는 백색 지방조직을 갈색 지방과 유사한 조직으로 전환시킬 수 있다. 연구팀은 학계에서 최근 제안된 바와 같이 대식세포가 카테콜아민의 대체원을 제공할 수 있는지 여부를 시험했다.

대식세포 아닌 교감신경계가 열 생성에 주요 역할

뷰트너 교수는 “열 생성은 에너지를 연소시켜 비만을 줄이고 당뇨병 개선 약제를 만들 수 있는 타겟으로서 많은 주목을 받고 있는 대사과정”이라며, “조사 결과 대식세포는 카테콜아민을 생성할 수 없기 때문에 그리 중요하지 않고 오히려 뇌가 교감신경계를 통해 카테콜아민을 만들어내기 때문에 확실하게 중요한 역할을 한다”고 설명했다.

그러므로 우리 몸의 대사과정을 이해하기 위해서는 뇌와 교감신경계의 역할을 연구하는 것이 중요한다는 것.

열을 생성하는 능력은 저체온증으로 인한 사망을 예방하기 때문에 사람을 포함한 온혈동물의 생존에 중요하다. 뷰트너 교수는 “이 진화론적 압박이 인간과 다른 온혈동물의 생물학적 특성을 형성했고, 인간이 살아가고 있는 환경에서 당뇨병에 걸리기 쉬운 이유를 부분적으로 설명해 준다”고 말했다.

“열 생성과 대사 조절 회복해야 당뇨와 비만 극복”

뷰트너 교수에 따르면 당뇨병과 인슐린 저항성을 치료하기 위해 면역체계를 목표로 수많은 연구와 노력이 투자되었지만 아직까지 대사성 질환이 있는 사람에게 효과가 있는 항염증제는 개발되지 않았다는 것이다.

그는 “이번 연구는 당뇨병 및 비만과 맞서 싸우기 위한 해결책은 뇌와 자율신경계에 의한 열 생성과 신진대사 조절을 회복하는 것임을 시사한다”고 강조했다.

이번 연구는 마운트 사이나이 의대와 다른 나라 8개 기관의 협동연구로 이루어졌으며, 특히 독일 뮌헨의 헬름홀츠 센터 당뇨 및 비만연구소 티모 뮐러(Timo D. Müller) 박사팀이 연구에 크게 공헌했다.