우리 뇌가 포도당을 선택적으로 인식할 수 있다는 사실을 한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 입증했다. 식욕 조절, 대사성 질환 치료 전략에 새로운 패러다임을 제시할 전망이다.
KAIST는 서성배 생명과학과 교수팀이 박영균 바이오 및 뇌공학과 교수팀, 이승희 생명과학과 교수팀, 뉴욕 알버트 아인슈타인 의대와 협력해, 포도당 결핍 동물이 장내 포도당을 선택적으로 인식하고 선호하도록 유도하는 장-뇌 회로 존재를 규명했다고 9일 밝혔다.
뇌 '스트레스 반응 세포(CRF 뉴런)'가 배고픔이나 외부 자극뿐 아니라 소장에 직접 유입된 특정 열량 영양소에 초 단위로 반응하며, 특히 포도당에 선택적으로 반응함을 처음으로 입증했다.
연구팀은 뇌 속을 실시간 정밀 추적할 수 있는 광유전학 기반 신경 활성 조절 및 회로 추적 기법을 활용, 포도당(D-글루코스·L-글루코스), 아미노산, 지방 등을 쥐 소장에 주입·관찰했다.
그 결과 뇌 시상하부의 '시상하부 시상핵(PVN)' 부위 CRF 뉴런에서 D-글루코스 포도당에만 선택적으로 반응하는 것을 확인했다.
또 연구팀은 소장의 포도당 감지 신호가 '척수신경'을 거쳐 뇌 등쪽 외측 팔곁핵을 통해 PVN의 CRF 뉴런으로 전달되는 회로를 밝혀냈다. 공복 생쥐의 CRF 뉴런을 억제하면 더 이상 포도당을 선호하지 않았다.
서성배 교수는 “이번 연구는 포도당에 특화된 장-뇌 신호 경로를 규명함으로써, 비만·당뇨병 등 대사 질환의 새로운 치료 표적을 제시할 수 있다”며 “향후 아미노산, 지방 등 다른 필수 영양소를 감지하는 유사 회로 존재와 상호작용 메커니즘을 밝히는 연구로 확장시킬 예정”이라고 말했다.
연구 결과는 '뉴런'에 지난 6월 20일 온라인 게재됐다. 연구는 삼성미래기술육성사업, 한국연구재단 리더과제, 포스코 청암재단 사이언스 펠로십, 아산재단 의생명과학 장학사업, 기초과학연구원, KAIST KAIX 사업 지원으로 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
