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- 먹을 수 있는 것을 보면 뇌가 즉시 반응
- 염증성 메신저 인터루킨-1 베타가 방출되는 짧은 염증 반응을 유발
- 이 신호 사슬이 인슐린 방출을 유발하는 데 2~3분 걸려
- IL-1 베타가 식사의 시각과 후각 같은 감각 정보를, 신경이 매개하는 인슐린 분비와 연결

식사: 음식을 보면 염증 반응이 유발돼
뇌는 염증성 메신저로 소화 준비를 시작한다.

보기만 해도 충분하다. 먹을 수 있는 것을 보면 뇌가 즉시 반응한다. 연구에 따르면 염증성 메신저 인터루킨-1 베타가 방출되는 짧은 염증 반응을 유발한다. 이 메신저 물질은 차례로 췌장이 혈당 호르몬 인슐린을 방출하도록 하여 탄수화물 소화를 준비한다. 흥미로운 점은 이 반응이 과체중과 당뇨병 환자에게 과도하다는 것이다. 

▲ 첫 물기 전에도 신호 캐스케이드가 시작되어 예비 인슐린이 방출된다. pixabay

우리가 무언가를 먹을 때 다양한 신호가 우리 몸이 소화 작업을 준비하고 있음을 확인한다. 입과 위의 수용체는 음식이 도착한 것을 보고하고 이에 상응하는 효소가 위와 내장에서 방출된다. 처음 입에 물기 전에도 식사를 대하는 시각과 후각은 신체 반응을 촉발한다. 식욕을 자극하는 그렐린 호르몬이 분비되고 간도 스스로 준비한다.

예비 인슐린 분비

혈당 호르몬인 인슐린에도 동일하게 적용된다. 이 메신저 물질은 첫 물기가 치아 사이에 도달하기 전에도 존재한다. 췌장에서 인슐린의 방출은 부교감 신경계와 미주 신경을 통해 췌장에 도달하는 신경 신호에 의해 자극된다. 그러나 뇌가 이 신호 캐스케이드를 유발하는 방법은 이전에 명확하지 않았다.

연구를 위해 바젤 대학의 소피아 비더만(Sophia Wiedemann)과 그녀의 동료들은 특히 뇌의 음식 자극과 췌장에 대한 신경 신호 사이의 연결을 형성할 수 있는 메신저 물질을 찾았다. 무엇보다도 그들은 금식 기간 후에 음식 펠릿을 받은 쥐의 혈액과 뇌 대사를 조사했다.

인터루킨-1은 캐스케이드의 시작 부분에 있다.

분석 결과 음식을 보는 것이 뇌에서 단기 염증 반응을 일으키며 그동안 메신저 물질인 인터루킨-1 베타가 방출되는 것으로 나타났다. 이 염증 인자는 병원체나 조직 손상에 대한 신체의 방어에 관여한다. 그러나 다가오는 식사에 대한 반응으로 인터루킨-1 베타도 출시되는 것으로 나타나고 있다.

▲ 메신저 물질 인터루킨-1 베타 © Yu, B./ Blaber, M./ Gronenborn, A.M./ Clore, G.M./ Caspar, D.L.D, CC-by-sa 4.0

Wiedemann은 "식사의 냄새와 시력은 소위 소교세포(microglia)라는 뇌의 특정 면역 세포를 자극한다”라고 보고했다. "이것은 짧은 시간 동안 IL-1 베타를 방출해 차례로 미주 신경을 통해 자율 신경계를 처리한다." 연구자들은 뇌의 미세아교 세포가 이미 인터루킨이 포함된 기성 소포를 포함하고 있는 것으로 의심하고 있다. 인터루킨은 음식을 보고 즉시 방출된다. 결과적으로 이 신호 사슬이 인슐린 방출을 유발하는 데 2~3분 밖에 걸리지 않는다.

그러나 연구팀이 보고한 바와 같이 쥐에게 이전에 인터루킨-1 도킹 부위에 대한 억제제를 투여했거나 소교세포가 유전적으로 파괴되었을 때 전형적인 인슐린 반응은 일어나지 않았다.

눈과 장 사이의 중개자

과학자들에 따르면, 우리 소화의 복잡한 조절에서 퍼즐의 중요한 조각이 발견되었다. "우리의 결과는 IL-1 베타가 식사의 시각 및 후각과 같은 감각 정보를, 신경이 매개하는 인슐린 분비와 연결하고 이러한 연결을 조절하는 데 중요한 역할을 함을 나타낸다"라고 바젤 대학의 Marc Donath가 요약했다.

그러나 이 중요한 소화 준비 과정은 중단될 수 있다. 연구원들이 실험 2주 전에 쥐에게 고지방 음식을 먹였을 경우 이 예비 신호 전달 과정이 중단되었다. 동물은 정상보다 훨씬 적은 pre-Insulin(준비 인슐린)을 생산했다. 추가 분석은 이것이 인터루킨-1 베타의 과도하고 장기간 방출 때문인 것으로 밝혀졌다. 이는 지속적이고 격렬한 염증 반응을 촉발해 인슐린 방출을 손상시켰다.

과체중 및 당뇨병 환자

흥미로운 점은 준비 인슐린과 매우 유사한 문제가 과체중인 사람과 당뇨병 환자에게서 관찰될 수 있다는 것이다. 이 신호 캐스케이드는 또한 그들에서 방해를 받고 염증성 인터루킨이 너무 많이 그리고 너무 오랫동안 방출된다. "이 염증 인자가 건강한 사람들의 정상적인 인슐린 분비의 상당 부분을 담당한다는 사실은 제2형 당뇨병 발병에도 관여하기 때문에 놀랍다"라고 Donath는 설명했다.

따라서 새로운 발견은 비만과 당뇨병에 대한 치료법의 잠재적인 출발점을 제공한다. 실제로, 이 염증 인자에 대한 억제제가 당뇨병 치료에 적합한지 여부를 결정하기 위한 임상 연구가 이미 진행 중이다.

참고 : Cell Metabolism, 2022; doi: 10.1016/j.cmet.2022.06.001
출처: 바젤대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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