3'30" 읽기
- 배고픔과 포만감은 다양한 기관, 호르몬 및 신경 회로의 복잡한 상호 작용 기반
- 기능적 자기공명영상 사용, 프라더-윌리 증후군환자의 뇌와 음식 자극 반응 조사
- 소뇌 핵을 자극하면 이전에 단식 여부와 관계없이 쥐가 음식을 50~75% 덜 섭취
- 소뇌 식욕 브레이크의 발견, 식욕 조절의 복잡한 제어 메커니즘에 대한 새로운 통찰

소뇌에서 식욕억제제 발견
새로 발견된 회로는 음식 섭취에 대한 정지 신호를 보낸다.

놀라운 발견:
과학자들dl 우리의 소뇌에서 식욕에 대해 이전에 알려지지 않은 조절기를 발견했다.
회로는 포만감을 표시하고 식사를 중단하는 신호를 보낸다. 흥미로운 점은 이 소뇌 신호는 뇌의 다른 식욕 중추에서 오는 배고픔 신호조차 없애고 식이요법과도 작용한다는 것이다. 따라서 이러한 뉴런은 식욕 조절이 잘 안되는 사람들에게 새로운 치료 방법을 제공할 수 있다. 

▲ 이전에 인식되지 않은 식욕 조절 중추는 소뇌에 숨겨져 있다. Author Images are generated by Life Science Databases(LSDB). CC-BY-SA-2.1-jp

배고픔과 포만감 사이는 다양한 기관, 호르몬 및 신경 회로의 복잡한 상호 작용을 기반으로 한다. 센서는 혈당 수준과 에너지 상태를 조회하고 무엇보다도 시상하부 및 뇌의 다른 영역에 있는 식욕 중추를 활성화한다. 이것들은 우리의 배고픔을 조절하지만, 포만감과 칼로리 공급을 나타내는 내장과 담즙의 신호에도 반응한다.

문제:
지금까지 식욕 조절에서 이러한 행위자를 다루는 치료법은 다소 실망스러운 결과를 낳았다.
특정 활성 성분은 식욕을 억제하고 포만감을 유발할 수 있다. 대부분 경우에 심각한 부작용이 있거나 그 효과가 오래 가지 않는다. 우리의 뇌가 적응하기 때문이다.
수석 저자인 펜실베니아 대학의 니콜라스 베틀리(Nicholas Betley)는 "시상하부나 뇌 뒤쪽에 부착되는 활성 물질은 분명히 비만에 좋은 협력자가 아니다"고 말했다.

소뇌에서 뜻밖의 발견

최근 Betley와 그의 팀은 식욕 조절기의 앙상블에서 완전히 새로운 행위자를 발견했다.
그들은 기능적 자기공명영상(fMRI)을 사용해 프라더-윌리 증후군(Prader-Willi-Syndrom)환자의 뇌가 음식 자극에 어떻게 반응하는지 조사했다. 이 질병에서 유전적 결함은 포만감 없이 만족할 줄 모르는 배고픔을 유발한다. 제1저자인 알로이시우스 로우(Aloysius Low)와 그녀의 동료들은 이 환자들의 뇌 활동을 건강한 대조군의 뇌 활동과 비교했다.

▲ 식욕 억제제로 작용하는 마우스 소뇌의 핵은 주황색으로 표시된다. © Betley Laboratory

결과:
예상대로 차이가 있었지만 놀랍게도 이미 알려진 식욕 센터에는 없었다.
Prader-Willi 환자에서 상당히 약한 반응을 보이는 유일한 뇌 영역은 대신 소뇌였다.
"소뇌는 말 그대로 눈에 띄었다. 우리 모두 이것이 진짜인지 궁금했다"고 Betley는 말했다.

이 질문에 답하기 위해 과학자들은 쥐를 대상으로 추가 실험을 수행했다.
연구원들은 쥐에서 소뇌의 다른 부분을 자극하거나 억제하고 이것이 동물의 섭식 행동에 어떻게 영향을 미치는지 관찰했다.

활성화는 음식 섭취를 크게 줄인다.

실제로 소뇌의 특정 뉴런 그룹이 억제되면 쥐는 정상보다 훨씬 더 많이 먹기 시작했다.
반대로, 이러한 소뇌 핵을 자극하면 이전에 단식 여부와 관계없이 쥐가 음식을 50~75% 덜 섭취하게 되었다. "너무 놀라워서 처음에는 뭔가 잘못되었다고 생각했다"고 Betley는 말했다.

추가 테스트에서 효과가 확인됐다.
앞의 소뇌 핵이 활성화되면 쥐가 더 빨리 식사를 중단했다. 그 결과 식사의 빈도는 변하지 않았지만 매 끼니 소비하는 음식의 양은 바뀌었다. 그 결과 동물들은 정상보다 적게 먹었지만, 연구자들이 관찰한 바와 같이 식이요법의 전형적인 보상적 과식은 발생하지 않았다.

또 흥미로운 점은 식욕 억제 효과가 쥐에게 지방이나 설탕이 많이 포함된 칼로리가 많은 음식을 먹었는지 아니면 오히려 저 칼로리 절약 음식을 먹었는지와 무관하다는 것이다. Betley와 그의 팀은 "소뇌가 활성화된 동물은 항상 같은 양의 칼로리를 소비하도록 음식의 양을 조절했다"고 보고했다. 이 말은 이 제어 메커니즘에 동의한다는 의미다.

▲ 소뇌가 활성화된 동물은 항상 같은 양의 칼로리를 소비하도록 음식의 양을 조절했다. © janulla/ iStock

식욕억제제는 배고픔 신호도 없애준다.

 

이 결과는 연구자들이 설명하는 것처럼 이전에 감지되지 않은 식욕 조절 중심이 소뇌에 있음을 보여준다. 그들의 분석에 따르면 이것은 소화관의 신호에 반응한다. 충분한 영양소가 흡수되면 장의 센서가 이를 미주 신경과 후뇌를 통해 소뇌 핵에 보고하고 활성화한다. 이것이 포만감을 유발해 음식 섭취를 중단하게 만든다.

Betley와 그의 팀은 "소뇌에서 이러한 뉴런의 활동은 음식 섭취와 식사량에 제동을 거는 역할을 한다"고 설명했다. 소뇌에 있는 이 브레이크는 분명히 너무 강해서 시상하부의 반대 신호조차 차단한다. 쥐의 배고픔 뉴런이 소뇌 핵과 동시에 활성화되더라도 동물은 여전히 ​​정상보다 훨씬 적은 양을 먹는다.

새로운 치료법의 기회

연구원들에 따르면, 소뇌 식욕 브레이크의 발견은 식욕 조절의 복잡한 제어 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라 치료의 새로운 출발점을 제공할 수도 있다. 따라서 머리 바깥쪽에 부착된 자기 코일이나 빛의 전기장을 통해 소뇌의 자극이 과식에 효과가 있는지 테스트할 수 있다.
(Nature, 2021; doi: 10.1038 / s41586-021-04143-5)
출처: University of Pennsylvania

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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