잠 못 드는 밤 이젠 안녕…'이 음료' 한잔이면 꿀잠 솔솔 [최지원의 사이언스 톡(talk)]
![잠 못 드는 밤 이젠 안녕…'이 음료' 한잔이면 꿀잠 솔솔 [최지원의 사이언스 톡(talk)]](https://img.hankyung.com/photo/202110/01.27840259.1.jpg)
최근 중국 연구진이 집에서도 ‘꿀잠’을 도울 수 있는 방법을 연구해 발표했다. 바로 자기 전 우유 한 잔을 마시는 것. 중국 화남이공대학 연구진은 우유를 마시고 소화하는 과정에서 숙면을 취하는 데 도움이 되는 물질이 생성된다고 ‘농업및식품화학저널’ 9월호에 밝혔다. 이 저널은 미국화학학회가 발간하는 국제학술지다.
기존 연구들에 따르면 우유에 다량 포함돼 있는 아미노산인 ‘트립토판’이 수면을 유도하는 것으로 알려졌다. 연구진은 우유에서 기존에는 알려지지 않은 수면 유도 물질인 ‘카제인 트립신 가수분해물(CTH·Casein Tryptic Hydrolysate)’을 찾아냈다. 이 물질은 트립신이라는 분해효소가 우유의 주요 단백질인 카제인을 분해하면서 만들어지는 단백질 조각(펩타이드)의 혼합물이다.
연구진은 카제인 트립신 가수분해물 중 뇌의 ‘가바(GABA) 수용체’에 결합하는 천연 단백질 조각(펩타이드)을 선별했다. 가바 수용체는 ‘가바’라는 신경전달물질에 의해 활성화되는데, 진정작용과 수면유도 효과가 뛰어나다고 알려져 있다. 연구진은 ‘알파-카소제핀(α-CZP)’이라는 물질이 가바 수용체와 가장 잘 결합하는 것을 확인했다.
연구진은 쥐 동물모델을 세 그룹으로 나눴다. △카제인 트립신 가수분해물을 모두 주입한 쥐 △알파-카소제핀을 단독으로 주입한 쥐 △어떤 물질도 주입하지 않은 쥐다. 각 그룹의 쥐가 잠에 빠지는 데까지 걸리는 시간과 수면 시간을 비교한 결과, 카제인 트립신 가수분해물을 주입한 쥐는 알파-카소제핀만 주입한 쥐보다 2배 이상 오래 잤다. 어떤 물질도 주입하지 않은 쥐보다는 수면 시간이 4배 이상 길었다. 지정된 시간 안에 잠이 든 쥐의 비율도 25% 가량 많았다.
연구를 주도한 마우밍 자오 화남이공대학 교수는 “카제인 트립신 가수분해물에서 분리해낸 알파-카소제핀이 화학적으로 합성한 것보다 더 천천히 분해되는 것을 확인했다”며 “약물로 개발하기 위해서는 차이점을 파악하는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.
연구진은 카제인 트립신 가수분해물이 수면 유도를 돕는 약물로서 개발될 가능성도 크다고 밝혔다. 기존의 수면제로 사용되는 벤조다이아제핀, 졸피뎀 계열의 약물은 어지러움, 주의력 저하, 중독 등의 부작용이 있다. 때문에 최근에는 체내의 생리활성 펩타이드나 가수분해물이 불면증, 당뇨병 등의 약물로 개발되고 있다. 체내에서 유래한 물질의 경우 내성이 적고 부작용이 적어 장기간 복용해야 하는 약물에 적합해서다. 자오 교수는 "추후 연구를 통해 CTH의 안전성을 검증할 것"이라며 "CTH에서 수면을 향상시킬 수 있는 또 다른 펩타이드 물질을 추가 탐색할 예정"이라고 밝혔다.
최지원 기자 jwchoi@hankyung.com
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고혈압 당뇨 등 수많은 질병의 원흉인 고도비만이 빠른 속도로 늘고 있다. 한국의 비만율은 2007년 31.7%에서 2019년 33.8%로 12년 동안 2.1%포인트 늘어나는 데 그쳤다. 하지만 고도비만은 2009년 3.5%에서 2018년 6%로 9년 새 두 배 가까이 증가했다. 체질량지수(BMI)가 35 이상일 때 진단받는 고도비만 환자의 당뇨 발생 위험은 정상인의 4배, 고혈압 발생 위험은 2.7배에 이른다.과식은 고도비만을 부르는 가장 큰 원인으로 꼽힌다. 고도비만 판정을 받은 환자의 상당수는 “과식하는 게 습관이 되다보니 나도 모르는 사이에 살이 쪘다”고 말한다. 그러면서 “생활 방식만 바꾸면 예전으로 되돌아갈 수 있다”고 자신한다.하지만 ‘과식 습관’을 바꾸는 게 생각만큼 쉽지 않다는 연구 결과가 나왔다. “과식할 때 활성화되는 뇌세포가 알코올 또는 약물 중독 때 활성화되는 뇌의 영역과 강하게 연결돼 있다”는 미국 워싱턴대 의대 연구진의 연구 결과가 지난 7일 국제학술지 ‘뉴런’에 발표된 것. 과식은 습관을 넘어 ‘중독’에 가깝다는 의미다.워싱턴대 의대에 따르면 ‘글루타메이트성 뉴런’이라고 불리는 이 뇌세포는 글루타메이트라는 흥분성 신호전달물질에 반응한다. 연구진은 이 뉴런이 뇌의 복측피개영역과 활발하게 신호를 주고받고 있다는 사실을 확인했다. 복측피개영역은 중독을 일으키는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려진 부위다. 약물과 같은 보상 자극에 의해 이 부위가 활성화되면 기쁨, 동기부여 등에 관여하는 도파민이 분비된다. 이런 보상 경로가 반복적으로 활성화되면 중독에 이르게 된다는 게 연구진의 설명이다.가레트 스튜버 워싱턴대 의대 교수는 “연구 결과 과식(섭식 장애)을 일으키는 뇌 회로가 중독을 일으키는 뇌 영역과 큰 연관이 있다는 사실을 확인했다”고 말했다. 스튜버 교수는 지난 10여 년간 통증, 중독, 섭식 장애 등에 관한 뇌의 작용을 연구해왔다.연구진은 과식이 중독행동이라는 주장을 뒷받침하기 위해 섭식 조절 호르몬으로 알려진 렙틴과 그렐린의 영향을 추가로 연구했다. 렙틴은 뇌에 ‘배가 부르다’는 신호를 보내 식욕을 억제하는 호르몬이다. 그렐린은 반대로 뇌에 ‘배고프다’고 알려 식욕을 자극하는 역할을 한다. 연구진은 렙틴이 복측피개영역의 활성을 증가시키고, 그렐린은 활성을 떨어뜨린다는 것을 확인했다. 과식했을 때 분비되는 렙틴이 마치 약물과 같은 보상 자극으로 작동할 가능성이 있다는 얘기다.스튜버 교수는 “글루타메이트성 뉴런을 표적으로 하는 치료가 과식으로 인한 비만 치료에 도움이 될 수 있을 것”이라며 “하지만 먼저 뇌의 다른 부분에 부작용을 일으키지 않는지 안전성부터 검증해야 한다”고 말했다.전문가들은 고도비만을 막는 근본적인 해결책은 과식으로 인한 보상 경로를 서서히 사라지게 하는 것이라고 입을 모은다. 뇌는 지속적인 행동과 습관에 따라 변하는 ‘뇌 가소성’이라는 특성이 있다. 과식을 점진적으로 줄이고 운동 등을 통해 도파민 분비를 늘리는 방식으로 새로운 보상 경로를 만들 수 있다는 뜻이다. 뇌의 가소성은 성인보다 청소년에서 더 큰 것으로 알려져 있다. 성인이 새로운 보상 경로를 만들기 위해서는 청소년보다 더 많이 노력해야 한다는 얘기다.최지원 기자 jwchoi@hankyung.com
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"과식은 중독"…계속 과식하는 메커니즘의 비밀[최지원의 사이언스 톡(talk)]
건강을 위협하는 비만이 늘고 있다. 국내 비만율은 2007년 31.7%에서 2019년 33.8%로 크게 증가하지 않았다. 하지만 건강을 크게 위협할 수 있는 고도비만의 경우 2009년 3.5%에서 2018년 6%까지 약 2배가 증가했다. 고도비만은 체질량지수(BMI)가 35 이상인 경우로, 정상인 대비 당뇨 발생 위험은 4배, 고혈압 발생 위험은 2.7배에 이른다. 고도비만을 일으키는 가장 큰 원인으로 꼽히는 것이 과식이다. 습관처럼 과식을 하는 생활방식이 쌓여 고도비만을 불러일으킨다는 것. 그런데 지난 7일 국제학술지 ‘뉴런’에 과식을 할 때 활성화되는 뇌세포가 알콜이나 약물 중독 시 활성화되는 영역과 강하게 연결돼 있다는 연구 결과가 발표됐다. 즉 과식은 습관을 넘어선 중독에 가깝다는 것이다.'글루타메이트성 뉴런'이라고 불리는 이 뇌세포는 ‘글루타메이트’라는 흥분성 신호전달물질에 반응한다. 뇌의 외측 시상하부 영역에 위치하며, 섭식을 포함해 보상 등의 동기가 부여된 행동을 조절하는 데 관여한다. 미국 워싱턴대 의대 연구진은 이 뉴런이 뇌의 복측피개영역과 활발하게 신호를 주고받고 있다는 사실을 확인했다. 복측피개영역은 중독을 일으키는 데 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려진 부위다. 약물과 같은 보상 자극에 의해 이 부위가 활성화되면 기쁨, 동기부여 등에 관여하는 도파민이 분비된다. 이런 보상 경로가 반복적으로 활성화되면 중독에 이르게 된다. 가레트 스튜버 워싱턴대 의대 교수는 “연구 결과 과식(섭식 장애)을 일으키는 뇌 회로가 중독을 일으키는 뇌 영역과 큰 연관이 있다는 것을 밝혔다”고 말했다. 스튜버 교수는 지난 10여년 간 통증, 중독, 섭식 장애 등에 대한 뇌 연구를 해온 연구자다.연구진은 과식이 중독 행동이라는 주장을 뒷받침하기 위해 섭식 조절 호르몬으로 알려진 렙틴과 그렐린의 영향을 추가로 연구했다. 렙틴은 포만감을 알려 식욕을 억제하는 호르몬, 그렐린은 반대로 뇌에게 공복임을 알려 배고픔을 느끼게 하는 호르몬이다. 연구진은 렙틴이 복측피개영역의 활성을 증가시키고, 그렐린은 반대로 활성을 떨어뜨린다는 것을 확인했다. 즉 과식을 했을 때 분비되는 렙틴이 마치 약물과 같은 보상 자극으로 작동할 가능성이 있다는 것이다.스튜버 교수는 “글루타메이트성 뉴런을 표적으로 하는 치료가 과식으로 인한 비만 치료에 도움이 될 수 있을 것”이라며 “하지만 뇌의 다른 부분에 부작용을 일으키지 않는지에 대한 안전성 검증이 우선돼야 한다”고 했다.전문가들은 근본적인 해결책은 과식으로 인한 보상경로를 서서히 사라지게 하는 것이라고 입을 모은다. 뇌는 지속적인 행동과 습관에 따라 변하는 '뇌가소성'이라는 특성을 가진다. 과식을 점진적으로 줄이고 운동 등을 통해 도파민 분비를 늘리는 방식으로 새로운 보상 경로를 만들 수 있다. 다만 뇌의 가소성은 성인보다는 청소년에서 더 큰 것으로 알려져 있다. 의료 관계자는 "성인의 경우 새로운 보상 경로를 만들기 위해서는 더 많은 노력이 필요하다"고 조언했다.최지원 기자
!["과식은 중독"…계속 과식하는 메커니즘의 비밀[최지원의 사이언스 톡(talk)]](https://img.hankyung.com/photo/202110/01.27767897.3.jpg)
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일정 시간 공복을 유지하는 이른바 간헐적 단식이 체중 감량뿐 아니라 노화를 방지하는 데도 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다.미국 컬럼비아대 연구진이 최근 발표한 연구 논문에 따르면 초파리를 대상으로 ‘시간제한 섭식(TRF)’을 시험했더니 수명이 최대 18% 증가한 것으로 나타났다. 이 연구는 국제학술지 ‘네이처’ 9월호에 실렸다. 초파리는 인간과 약 70% 이상의 질병 관련 유전자를 공유하는 것으로 알려져 있다.연구진은 초파리를 총 4개 그룹으로 구성했다. △24시간 제한 없이 섭식 △낮 12시간 동안 섭식 후 밤 12시간 금식 △24시간 금식 후 24시간 섭식 △밤을 포함해 20시간 금식 후 28시간 섭식 등이다. 이 실험에서 20시간 금식한 초파리 그룹에서 암컷은 18%, 수컷은 13% 수명이 연장되는 것이 확인됐다. 다른 그룹에서는 유의미한 수명 연장이 확인되지 않았다.다만 밤에 금식하는 것이 중요했다. 밤에 금식하다가 낮에 음식을 먹은 경우 수명이 연장됐지만, 낮에 금식하고 밤에만 먹는 경우에는 수명이 늘지 않았다. 하루종일 굶다가 야식을 한 끼 먹는 것은 수명 연장에 큰 도움이 안 된다는 의미다.연구진은 야식이 수명 연장에 방해가 되는 이유로 ‘자가포식’을 꼽았다. 자가포식은 세포 내부의 노폐물 등 불필요한 물질을 제거하는 우리 몸의 자정 메커니즘이다. 노화를 막는 데도 중요한 역할을 한다. 이 과정은 금식하는 동안 일어난다. 특히 밤에 활발하게 이뤄진다. 연구진은 “자가포식은 일주기 시계에 의해 조절된다”며 “밤에 단식해야 자가포식이 정상적으로 일어난다”고 했다.실제 연구진이 실험을 시작한 지 40일 뒤 초파리의 근육을 관찰한 결과, TRF를 수행한 초파리 그룹에서 노화 관련 단백질의 응집이 눈에 띄게 적은 것을 확인했다.연구진은 간헐적 단식이 건강에 긍정적인 변화를 가져온다는 사실도 확인했다. 노화로 인한 근육, 뇌 신경세포(뉴런) 기능 감소를 확인하기 위해 초파리의 등반(登攀) 능력을 확인했다. 그 결과 TRF 수행 초파리는 24시간 제한 없이 섭식한 초파리 그룹에 비해 기능 감소가 적었다.또 노화의 생체표지자(바이오마커)로 알려진 장 줄기세포의 과증식, 장내 완전성 등을 확인했다. 노화가 진행되면 장 줄기세포가 과도하게 분열하며 장의 기능을 떨어뜨리고, 심한 경우 종양을 만든다. 장내 완전성은 장 세포가 단단하고 치밀하게 결합해 있는 상태를 이른다. 연구진은 TRF 수행 초파리의 장 노화 바이오마커 수치가 다른 그룹보다 매우 낮았다고 밝혔다.그간 학계에서 정설로 받아들여지는 노화 방지법은 ‘칼로리 제한’, 즉 소식(小食)을 하는 것이었다. 하지만 이번 연구는 칼로리를 제한하는 것보다 섭식하는 시간과 기간을 조절하는 것이 노화 방지에 더 효과적이라는 것을 뒷받침한다. TRF 프로그램을 수행한 초파리가 24시간 제한 없이 먹이를 섭취한 그룹보다 더 많은 양의 먹이를 먹었지만 수명은 더 연장됐기 때문이다.이번 연구를 주도한 시라수 히자 컬럼비아대 의대 교수는 “힘들게 먹는 양을 줄이는 것보다 먹는 시간을 조절하는 편이 지속가능성이 크다”며 “밤에 음식을 먹지 않고 간헐적 단식을 하는 것만으로도 건강하게 수명을 늘릴 수 있다”고 말했다.최지원 기자 jwchoi@hankyung.com
