동물 배터지게 먹지 않는 이유, 한국 과학자들이 찾았다

초파리의 DH44 신경세포의 두 가지 억제신호에 대한 모식도. 카이스트(KAIST) 홈페이지 캡처.

동물들이 인간과 달리 과식을 하지 않는 이유를 한국 과학자들이 찾아냈다.

15일 한국과학기술원(카이스트)에 따르면 카이스트 생명과학과 서성배 교수 연구팀과 뉴욕대학교(NYU) 오양균 박사 연구팀은 공동연구를 통해 충분한 음식을 섭취한 초파리에서 과잉 섭식 행동을 억제하는 신호를 발견했다.

동물의 뇌 속에는 미각 신경이 생기기 이전부터 있어 온 영양분 감지 신경세포들이 존재한다고 한다. 서 교수는 앞서 뉴욕대 재직 당시 초파리가 영양분을 필요로 하는 상황에서 신경세포 ‘DH44’가 체내 당분의 농도를 감지해 영양가 있는 음식을 선택하도록 행동 변화를 일으키는 현상을 발견했다. 이번 연구는 그에 대한 후속으로, 초파리 체내에 영양분이 많은 상황에서 DH44 신경세포를 특이적으로 억제하는 상위 조절 신호를 발견한 것이다.

DH44 신경세포가 활성화되면 초파리는 음식을 선택할 뿐만 아니라 영양분이 필요한 상황에서 적극적으로 탄수화물류에 대한 섭식 행동을 증가시킨다. 이어 연구팀은 초파리가 배가 부르게 되면 DH44 신경세포에 대한 억제 신호가 초파리의 뇌 밖 주변 장기에서 전해져 오는 것을 확인했다.

연구팀은 DH44 신경세포가 초파리의 위에 해당하는 내장기관에 신경 가지를 뻗어서 음식물 섭취에 의한 해당 기관의 물리적 팽창 신호를 ‘피에조(Piezo)’ 채널을 통해 인지할 수 있음을 확인했다. 피에조 채널은 특정 세포나 조직에 가해지는 물리적 팽창을 감지할 수 있는 센서로 알려졌다.

연구팀은 피에조 채널이 음식물을 섭취한 초파리 위의 물리적 팽창을 감지하고, DH44 신경세포의 기능을 억제해 추가 섭취를 막아 내장기관을 보호하는 기능을 가졌음을 밝혀냈다. 또 초파리의 복부 신경중추에 있는 ‘후긴(Hugin)’ 신경세포는 몸 속 영양분의 농도가 높으면 DH44 신경세포들의 활성을 억제하는데, 이를 통해 소화기관에 부담을 줄 수 있는 추가 섭식 행동을 차단하는 것을 연구팀 실험을 통해 확인됐다.

서 교수는 “과식에 대한 억제는 독립적으로 인지되는 물리적·화학적 척도를 종합해 체계적으로 이뤄져야 할 만큼 동물 생존에 매우 중요함을 보여주는 결과”라며 “인간의 식이장애 및 비만 예방에 도움이 되기 위한 밑거름이 될 연구 결과”라고 전했다. 이같은 연구 결과는 신경과학 전문 국제학술지 『뉴런(Neuron)』의 5월19일자 온라인판에 게재됐다.

나운채 기자 na.unchae@joongang.co.kr

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