“고칼로리 먹으면 ○가 변해”…맛있던 음식이 맛 없어지는 이유
기름지고 달콤한 음식이 더 이상 맛있게 느껴지지 않는다면, 단순한 입맛의 변화가 아니라 뇌 회로에 변화가 생긴 것일 수 있다.
최근 미국 UC버클리대 연구팀은 ‘고지방 식단과 뇌의 쾌락 회로’에 대한 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 발표했다.
연구팀은 일반 사료와 고지방 사료를 각각 먹인 생쥐 두 그룹을 비교했다. 4주 후 젤리, 초콜릿, 땅콩버터 등 고칼로리 간식을 제공했다.
일반식 쥐는 간식을 적극적으로 먹었지만 고지방식 쥐는 거의 관심을 보이지 않았다.
고지방 식단이 음식에 대한 뇌의 보상 반응 자체를 둔감하게 만든 것이다.
이어 연구진은 쾌락 회로로 알려진 ‘측좌측핵(NAcLat)-중뇌 복측피개부(VTA)’ 신경 경로를 빛으로 자극했다. 이는 보통 맛있는 음식을 먹을 때 활발히 작동하는 쾌락 회로다.
일반식 쥐는 자극 시 간식 섭취량이 증가했지만, 고지방식 쥐는 같은 자극에도 반응하지 않았다.
뇌가 ‘맛있다’고 느끼는 능력 자체가 떨어진 것이다.
연구진은 이런 변화의 원인으로 신경전달물질 ‘뉴로텐신(Neurotensin)’의 감소를 지목했다.
뉴로텐신은 뇌가 음식에서 즐거움을 느끼도록 돕는 물질이다.
고지방식 쥐의 뇌에서는 이 물질의 발현과 분비가 모두 줄어들었다. 이로 인해 쾌락 회로가 제대로 작동하지 못했다.
다행히도 이 변화는 되돌릴 수 있었다. 고지방식 쥐에게 일반 사료를 다시 먹이자, 간식에 대한 관심이 회복됐다.
뉴로텐신을 인위적으로 보충했을 때도 뇌의 반응이 되살아났다.
이는 비만의 예방과 치료에 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준 셈이다.
연구팀은 “식욕은 배고픔뿐 아니라 뇌가 느끼는 보상감과 밀접하게 연결돼 있다”며 “비만 치료에도 뇌과학적 접근이 중요해질 것”이라고 강조했다.
비만의 역설…살빼야 먹는 즐거움도 안다
뚱뚱한 사람은 식사에 대한 즐거움이 클 것 같지만, 오히려 그 반대라는 연구 결과가 나왔다. 고지방 식단을 지속적으로 섭취해 비만에 이르면 먹는 즐거움 자체가 줄어든다는 사실이 실험을 통해 확인됐다.
미국 UC버클리 신경과학부 스테판 라멜 교수 연구팀은 동물실험을 통해 지속적인 고지방 섭취가 도파민 시스템을 약화시키고, 이로 인해 음식 섭취 시 느끼는 쾌락도 감소한다고 밝혔으며 해당 결과는 26일 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.
연구팀은 일화적 증거와 실제 뇌 영상 분석을 통해 비만인 사람일수록 정상 체중인 사람보다 식사로부터 느끼는 즐거움이 줄어든다는 점을 확인했고, 이는 도파민 네트워크와 연결된 뇌 영역에서 분비되는 ‘뉴로텐신’이라는 호르몬의 감소와 밀접한 관련이 있다는 점을 밝혀냈다.
실험에서는 고지방 사료를 섭취한 쥐가 빠르게 체중이 불어났고, 이후 버터나 초콜릿 같은 고칼로리 간식에 대한 흥미도 정상 체중 쥐보다 낮았다. 반면 도파민 회로를 자극하자 정상 쥐는 고칼로리 음식을 더 찾은 반면 비만 쥐는 반응하지 않았다. 뉴로텐신 수치가 줄어든 상태에서는 도파민 반응이 제대로 이뤄지지 않아 식사의 즐거움 자체가 둔해진 것이다.
그러나 연구팀이 비만 쥐에게 2주간 정상 식단을 제공하자 뉴로텐신 수치와 도파민 기능이 회복됐고, 고칼로리 음식에 대한 욕구도 다시 나타났다.
먹는 즐거움이 회복되자 전체적인 섭취량은 오히려 줄었고 체중 조절 효과도 동반됐다. 연구팀은 뇌 신경을 빛으로 자극하는 광유전학 기술을 통해 인위적으로 뉴로텐신을 회복시켰을 때도 동일한 효과를 확인했으며, 이는 약물 투여 없이도 부작용 없이 호르몬 조절이 가능하다는 점에서 의미가 크다고 평가했다.
이 같은 결과는 단순한 동물 실험에 그치지 않고 인간의 비만 치료에도 적용 가능성이 있다는 점에서 주목된다. 스트레스성 폭식이나 습관적 간식 섭취 같은 행동은 식사 자체에서 쾌락을 느끼지 못한 데서 비롯된다는 분석이다.
즐겁게 먹을 수 있다면 자연스레 배가 부르면 식사를 멈추는 긍정적인 행동 변화도 유도할 수 있다는 것이다. 연구팀은 이번 결과가 비만을 부르는 고지방 중심 식습관의 해로움을 경고함과 동시에 비만 환자에게 정밀하게 적용할 수 있는 치료 전략 개발에 단서를 제공한다고 밝혔다.
살을 빼야 진정으로 먹는 즐거움도 되찾을 수 있다는 역설적인 메시지가 과학적으로 입증된 셈이다.
뚱뚱한 사람은 뇌가 다르다?”…살 잘 찌는 과학적 이유
고지방식, 뇌의 보상회로 변화시켜 ‘습관성 과식’ 유발
고지방·고칼로리 음식을 오랫동안 먹으면 뇌가 변해 음식에서 느끼는 즐거움은 줄어들지만, 역설적으로 과식을 유발해 비만으로 이어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 섭취 행위 자체의 쾌감은 감소함에도 불구하고 습관적으로 음식을 계속 찾게 되는 뇌 신경회로의 변화가 비만의 한 원인일 수 있다는 것이다.
미국 캘리포니아대 버클리(UC Berkeley) 연구팀은 만성적인 고지방 식단이 뇌의 보상회로, 특히 쾌감과 동기를 담당하는 영역의 신경 전달에 어떤 영향을 미치는지를 규명한 연구 결과를 국제 학술지 《네이처(Nature)》에 최근 발표했다.
연구팀은 고지방 식단을 장기간 섭취한 쥐와 비만한 사람들에게서 나타나는 공통적인 현상에 주목했다. 흔히 비만한 사람들은 음식에서 더 큰 즐거움을 찾을 것이라고 생각하기 쉽다. 그러나 실제로는 음식 섭취 시 느끼는 쾌락적 동기는 오히려 감소하는 반면, 습관적인 음식 섭취는 증가하는 경향을 보였다. 즉 ‘즐거움 감소’가 오히려 ‘비만 악화’를 초래하는 역설적인 상황이 관찰된 셈이다.
특히 연구진은 이러한 현상 뒤에 ‘뉴로텐신(neurotensin)’이라는 신경 펩타이드가 중요한 역할을 한다고 설명했다. 뉴로텐신은 도파민 뉴런의 활성을 높여 보상 반응을 강화하는 역할을 하는데, 고지방 식단에 익숙해진 쥐에서 뉴로텐신의 분비가 감소하며 해당 회로의 신호 전달이 교란됐다는 것이다. 이는 곧 도파민 분비 저하로 이어지고 식사로부터 얻는 즐거움 역시 줄어들게 만든다.
그렇다면 즐거움이 줄었는데도 왜 과식을 멈추지 못하고 비만이 심화되는 것일까?
연구팀은 그 이유가 명확하지는 않지만 음식에 대한 보상 가치가 감소하면서 섭식 행동이 즐거움 추구보다는 ‘습관’에 가깝게 변하거나, 혹은 변화된 뇌 회로가 불안감 증가, 활동량 감소, 생체 리듬 변화 등을 유발하여 간접적으로 체중 증가를 촉진할 수 있다고 추정했다.
이 외에도 뇌의 보상 회로가 둔화되면서 기존보다 더 강한 자극을 통해서만 만족을 느끼게 되기 때문에 쾌감을 되찾기 위해 더 많이 먹는 보상 추구 행동이 나타난 것일 수 있다.
쥐를 대상으로 한 실험에서는 인위적으로 뉴로텐신 수치를 회복시켰을 때 이러한 변화가 되돌려지는 것이 확인됐다. 연구팀은 쥐의 뉴로텐신 수치를 회복시켰을 때 고지방 식단으로 인해 유발됐던 비정상적인 섭식 증가, 불안감, 활동성 저하 등이 완화되고 비만 진행이 억제되는 효과가 나타났다고 밝혔다.
연구를 이끈 스테판 라멜 교수는 “우리는 보통 비만인 사람들이 즐거움을 주는 음식을 더 찾는다고 생각하지만, 이번 연구는 이들이 실제로는 맛있는 음식을 먹을 때 오히려 즐거움을 덜 느낄 수 있음을 시사한다”면서 “이들은 덜 먹는 것이 아니라 먹는 방식이 변한 것이다. 더 이상 즐거움을 위해 먹는 것이 아닐 수 있다”고 설명했다.
이어 “고지방 식단은 뇌를 변화시켜 뉴로텐신 수치를 낮추고 이는 결국 우리가 음식을 섭취하고 반응하는 방식을 변화시킨다"고 덧붙였다.
연구팀은 “뉴로텐신을 회복시켜 뇌 회로를 정상화하는 방법이 인간에게도 적용될 수 있다면 건강하지 못한 식습관을 개선하는 새로운 비만 치료법 개발로 이어질 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
뉴로텐신 수용체 1
Neurotensin receptor type 1, NTR1
인간에서 NTSR1 유전자에 의해 암호화 된 단백질이다.
기능
NTR1이라고도 하는 뉴로텐신 수용체 1은 G단백질 결합 수용체의 초 군에 속하며 클래스 A GPCR로 간주된다. NTSR1은 여러 생물학적 변조를 통해 저혈압, 고혈당, 저체온증, 장 운동 및 분비를 조절한다.
Neurotensin is a 13 amino acid neuropeptide that is implicated in the regulation of luteinizing hormone and prolactin release and has significant interaction with the dopaminergic system. Neurotensin was first isolated from extracts of bovine hypothalamus based on its ability to cause a visible vasodilation in the exposed cutaneous regions of anesthetized rats.
Neurotensin is distributed throughout the central nervous system, with highest levels in the hypothalamus, amygdala and nucleus accumbens. It induces a variety of effects, including analgesia, hypothermia, and increased locomotor activity. It is also involved in regulation of dopamine pathways. In the periphery, neurotensin is found in enteroendocrine cells of the small intestine, where it leads to pancreatic and biliary secretion, reduced gastric acid secretion, and smooth muscle contraction.
Sequence and biosynthesis
Neurotensin shares significant sequence similarity in its 6 C-terminal amino acids with several other neuropeptides, including neuromedin N (which is derived from the same precursor). This C-terminal region is responsible for the full biological activity, the N-terminal portion having a modulatory role. The neurotensin/neuromedin N precursor can also be processed to produce large 125–138 amino acid peptides with the neurotensin or neuromedin N sequence at their C terminus. These large peptides appear to be less potent than their smaller counterparts, but are also less sensitive to degradation and may represent endogenous, long-lasting activators in a number of pathophysiological situations.
The sequence of bovine neurotensin was determined to be pyroGlu-Leu-Tyr-Glu-Asn-Lys-Pro-Arg-Arg-Pro-Tyr-Ile-Leu-OH.3 Neurotensin is synthesized as part of a 169 or 170 amino acid precursor protein that also contains the related neuropeptide neuromedin N. The peptide coding domains are located in tandem near the carboxyl terminal end of the precursor and are bounded and separated by paired basic amino acid (lysine-arginine) processing sites.
Clinical significance
Neurotensin is a potent mitogen for colorectal cancer.
Neurotensin has been implicated in the modulation of dopamine signaling, and produces a spectrum of pharmacological effects resembling those of antipsychotic drugs, leading to the suggestion that neurotensin may be an endogenous neuroleptic. Neurotensin-deficient mice display defects in responses to several antipsychotic drugs consistent with the idea that neurotensin signaling is a key component underlying at least some antipsychotic drug actions.7 These mice exhibit modest defects in prepulse inhibition (PPI) of the startle reflex, a model that has been widely used to investigate antipsychotic drug action in animals. Antipsychotic drug administration augments PPI under certain conditions. Comparisons between normal and neurotensin-deficient mice revealed striking differences in the ability of different antipsychotic drugs to augment PPI. While the atypical antipsychotic drug clozapine augmented PPI normally in neurotensin-deficient mice, the conventional antipsychotic haloperidol and the newer atypical antipsychotic quetiapine were ineffective in these mice, in contrast to normal mice where these drugs significantly augmented PPI. These results suggest that certain antipsychotic drugs require neurotensin for at least some of their effects. Neurotensin-deficient mice also display defects in striatal activation following haloperidol, but not clozapine administration in comparison to normal wild type mice, indicating that striatal neurotensin is required for the full spectrum of neuronal responses to a subset of antipsychotic drugs.
Neurotensin is an endogenous neuropeptide involved in thermoregulation that can induce hypothermia and neuroprotection in experimental models of cerebral ischemia.
Gene expression
Neurotensin gene expression has been shown to be modulated by estrogen in both human SK-N-SH neuroblastoma cell cultures as well as in mice through interactions with cyclic AMP (cAMP) signaling. Specifically, estrogen increased cAMP activity and cAMP response element-binding protein phosphorylation in neuroblastoma cells prior to the induction of neurotensin gene transcription. Additionally, neurotensin gene transcription was blocked in knock-out mice lacking the RIIβ subunit of the protein kinase A holoenzyme. These findings may indicate mechanisms of cross-talk signaling in brain hormone activity and expression of hormone-related genes.10 Other sex hormone-related changes in neurotensin expression have been associated with activity in the preoptic area. In female rats, neurotensin expression was shown to be at its highest in the medial preoptic area (mPOA) during the proestrus phase of the estrous cycle.
Altered expression of neurotensin genes as well as neurotensin receptor genes have been exhibited in postpartum female mice. While neurotensin receptor 1 (Ntsr1) mRNA in the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN) was lowered, neurotensin, but not neurotensin mRNA, was shown to be higher in the PVN. Neurotensin mRNA as well as the peptide itself were also expressed higher in the medial preoptic area (mPOA). These expression patterns were not shown in the virgin female control group, and align with other research implicating neurotensin gene expression variation in the regulation of maternal behaviors.
Other patterns of neurotensin expression related to the medial preoptic area show relation to the modulation of social reward. Analysis of neurotensin gene-labelled neurons revealed that neurotensin-containing neuronal projections from the mPOA to the ventral tegmental area (VTA) in mice were associated with the encoding of odor cues as well as social attraction, further implicating neurotensin in hormonal as well as reward signaling.
Neurotensin has also been implicated in learning processes. A study examining song development in male zebra finches showed variations in neurotensin and neurotensin receptor gene expression across different stages of song development. The early stage of transition between sensory and sensorimotor periods was marked by decreases in both neurotensin and neurotensin receptor mRNA expression, which may indicate a role of neurotensin in initiating sensorimotor learning. During the sensorimotor subsong stage, neurotensin gene expression and neurotensin receptor 1 (Ntsr1) gene expression exhibited complementary expression patterns in song-related brain regions, which may indicate changes in neuronal responses to neurotensin across development.
Neurotensin also plays a role in peripheral tissues outside of the nervous system, mainly in the gastrointestinal tract, and has been implicated in cancer development. DNA promoter methylation has been shown to be a major regulator in the expression of neurotensin receptor 1 and 2 genes in colorectal cancer cells. Additionally, knock-down of the NTSR1 gene as well as treatment with a NTSR1 antagonist inhibited colorectal cancer cell proliferation and migration.15 Leiomyomas or fibroid tumors in uterine tissue have also been associated with higher expression of neurotensin and NTSR1.
뉴로텐신, 비만 유도
주로 기름진 음식을 먹을 때 뇌와 소화기관에서 분비되는 ‘뉴로텐신’이 비만을 유도할 수 있다는 결과가 나왔다.
뉴로텐신은 13개의 아미노산이 연결된 작은 물질로, 그동안 체온과 식욕을 조절하는 등 다양한 기능을 하는 것으로 보고됐으며, 암 종양의 성장을 촉진한다고도 알려졌다.
최근 미국 켄터키대 연구팀은 뉴로텐신이 영양소 중 지방을 더 잘 흡수하게 만들어 살이 찌게 한다는 것을 동물실험을 통해 밝혔다고 ‘네이처’(Nature) 11일자 온라인판에 발표했다.
연구팀은 뉴로텐신의 정확한 기능을 밝히기 위해 뉴로텐신이 사라졌을 때 동물의 몸에서 일어나는 변화를 관찰하기로 했다. 연구팀은 유전자를 변형해 뉴로텐신을 전혀 만들지 못하는 돌연변이 쥐를 만들었고, 이 쥐에게 기름진 먹이를 먹이며 22주 동안 길렀다.
그 결과 돌연변이 쥐는 일반 쥐보다 지방을 잘 흡수하지 못하는 것으로 나타났다. 또 이 때문에 돌연변이 쥐는 일반 쥐보다 체중이 덜 나갔다.
연구팀은 또 초파리로 다른 실험도 했다. 초파리에서는 오히려 뉴로텐신이 많이 생기도록 유전자를 변형하자, 돌변연이 초파리의 소화기관에 지방이 쌓이는 것을 확인할 수 있었다.
두 결과는 모두 뉴로텐신이 지방 흡수와 관련이 있다는 것을 증명하는 셈이다.
연구팀은 두 동물에서 뉴로텐신의 기능을 억제하는 효소도 찾아냈다.
마크 에버스 켄터키대 교수는 “이번 연구로 지방을 섭취하면 증가하는 물질인 뉴로텐신의 역할을 재규명했다”며 “뉴로텐신은 비만을 유도하고 대사장애와도 관련이 있다”고 설명했다.