대체감미료 수크랄로스가 뇌내 식욕조절 교란?

美 USC 의과대학 연구팀 상관성 시사..미국민 40% 수시 섭취

 

설탕을 대체하는 인공감미료의 일종으로 폭넓게 사용되고 있는 수크랄로스(sucralose)가 뇌 내부에서 식욕과 체중 조절에 관여하는 시상하부의 활성을 증가시키는 것으로 나타났다는 연구결과가 공개됐다.

수크랄로스는 이와 함께 시상하부가 뇌내 다른 부위들과 연결되어 영향을 미치는 방식에도 변화를 수반한 것으로 나타났다는 설명이다.

미국 南캘리포니아대학(USC) 의과대학의 캐슬린 A. 페이지 부교수 연구팀은 의학 학술지 ‘네이처 신진대사’誌(Nature Metabolism)에 3월 26일 게재한 “무칼로리 감미료가 다양한 체중을 나타낸 피험자들에게서 뇌내 식욕조절에 미친 영향” 제목의 보고서를 통해 이 같이 밝혔다.

이와 관련, 미국민들 가운데 40% 정도가 칼로리 또는 설탕 섭취량을 낮추기 위해 수시로 대체감미료를 섭취하고 있는 것으로 알려져 있다.

하지만 페이지 교수는 “대체감미료들이 진실로 체중을 조절하는 데 도움을 줄 수 있는지, 그리고 대체감미료를 섭취했을 때 체내외 뇌내에서 어떤 일이 나타나는지, 그리고 사람에 따라 영향이 다르게 나타나는지 등에 대해 의문을 제기할 필요가 있어 보인다”고 지적했다.

페이지 교수는 USC 의과대학 부속 당뇨‧비만연구소 소장이자 내분비학‧당뇨연구실 실장으로 재직 중인 의학자이다.

페이지 교수팀은 충원된 피험자들을 무작위 분류한 뒤 수크랄로스의 섭취가 뇌내 활성, 호르몬 분비 및 공복감 등에 미치는 영향을 평가하기 위한 연구를 진행했다.

앞서 동물실험 모델과 대규모 피험자 그룹을 대상으로 이루어진 관련 연구사례들을 보면 무칼로리 감매료 섭취와 체중 사이의 상관관계가 시사된 바 있지만, 대체감미료의 섭취가 사람들의 공복감에 미치는 영향에 대해서는 직접적으로 연구된 사례를 찾기가 어려웠던 것이 현실이다.

페이지 교수팀은 미국 국립보건원(NIH)으로부터 연구비를 지원받아 75명의 피험자들을 충원한 후 각각 음용수, 수크랄로스를 감미한 음료 또는 일반설탕으로 감미한 음료를 마시도록 하면서 연구를 진행했다.

이 과정에서 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI)을 사용해 뇌 내부를 촬영하고, 혈액샘플을 채취하고, 피험자들이 음료를 마신 전‧후에 느낀 공복감의 정도를 체크했다.

그 결과 수크랄로스를 섭취했을 때 공복감이 증가한 데다 시상하부의 활성이 증가한 것으로 나타났는데, 이 같은 특성은 비만 환자 피험자들에게서 한층 더 뚜렷하게 관찰됐다.

그 뿐 아니라 수크랄로스를 섭취했을 때 시상하부가 뇌내 다른 부위들과 연결되어 영향을 미치는 방식에도 변화가 수반되었던 것으로 분석됐다.

설탕을 섭취했을 때와 달리 수크랄로스를 섭취했을 때 포만감을 느끼는 데 관여하는 혈중 일부 호르몬의 수치가 증가하지 않은 것으로 나타났다는 설명이다.

이 같은 연구결과는 수크랄로스가 단맛을 내면서 예상되었던 칼로리 에너지(caloric energy)를 공급하지 않아 뇌 내부에서 혼란을 초래하면서 비롯된 것으로 페이지 교수는 풀이했다.

무엇보다 이 같은 미스매치(mismatch)가 식욕과 음식물을 섭취하는 행동에 상당한 변화를 촉발시키는 것으로 보인다고 설명했다.

페이지 교수는 “감미료를 섭취했기 때문에 몸에서 칼로리가 공급될 것으로 예상하고 있지만, 정작 예상했던 칼로리가 공급되지 않을 경우 뇌 내부에서 일어나는 욕구 해소와 관련한 준비태세에 변화를 수반하는 것으로 보인다”고 언급했다.

페이지 교수에 따르면 이번 연구는 75명의 피험자들을 성별과 체중별로 균등하게 분류한 뒤 이루어졌다.

피험자들은 연구가 진행되는 동안 3회에 걸쳐 내원하도록 했고, 매번 내원할 때마다 수크랄로스, 설탕 또는 음용수를 마시도록 하는 검사가 진행됐다.

이 때 연구팀은 개별 피험자들에게 나타나는 차이점에 주목했다.

연구팀은 이에 따라 피험자들이 내원했을 때 뇌내 진단영상과 혈액샘플 등을 수집했다.

또한 피험자들에게 자신이 느낀 공복감의 정도를 답하도록 했다.

뒤이어 음용수 300mL, 설탕으로 감미한 음료 또는 수크랄로스로 감미한 음료를 마시도록 했다.

그 직후 연구팀은 뇌내 진단영상을 다시 한번 촬영하고, 혈액샘플과 채취했으며, 피험자들이 음료를 마신 후 2시간 동안 여러 차례에 걸쳐 공복감의 정도를 체크했다.

이를 통해 연구팀은 피험자들이 설탕을 섭취했을 때보다 수크랄로스를 섭취했을 때 시상하부의 뇌내 활성이 증가하고, 공복감의 정도 또한 증가했음을 확인할 수 있었다.

아울러 피험자들이 음용수를 마셨을 때와 비교한 결과 수크랄로스를 섭취했을 때는 시상하부의 활성이 증가한 반면 공복감의 정도에는 변화가 뒤따르지 않았음을 관찰할 수 있었다.

이 같은 영향은 비만환자 피험자들에게서 가장 괄목할 만한 수준으로 눈에 띄었다.

연구팀은 이와 함께 기능성 자기공명영상을 사용해 뇌내 기능적 연결성을 관찰했다.

그 결과 피험자들이 수크랄로스를 섭취했을 대 시상하부 및 동기화에 관여하는 뇌내 일부 부위들의 연결성이 증가한 것으로 나타났다.

마찬가지로 전측 대상 회피질을 포함한 감각과정의 연결성이 증가한 것으로 파악됐다.

전측 대상 회피질은 의사결정을 할 때 관여하는 뇌내 부위로 알려져 있다.

페이지 교수는 이 같은 연구결과가 수크랄로스가 식욕 또는 식사행동에 영향을 미칠 수 있음을 시사하는 것이라고 풀이했다.

예상했던 대로 설탕을 섭취했을 때는 혈당이 증가하고, 혈당 조절에 관여하는 호르몬들의 수치가 증가했다면서 페이지 교수는 인슐린과 글루카곤 유사 펩타이드 1(GLP-1)을 예로 꼽았다.

반면 수크랄로스를 섭취했을 때는 이 같은 호르몬들에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다.

페이지 교수는 “인슐린을 비롯한 호르몬들이 칼로리를 섭취했을 때 뇌내에 정보를 전달해 공복감이 감소되도록 하는 것”이라고 설명했다.

그런데 수크랄로스는 그 같은 영향을 미치지 않는 것으로 보이고, 비만환자들에게서 가장 괄목할 만한 영향이 미치는 것으로 보인다고 결론지었다.

페이지 교수팀은 성별 차이를 관찰하기 위한 후속연구를 진행했다.

이를 통해 연구팀은 여성 피험자들의 뇌내 활성이 남성 피험자들에 비해 좀 더 눈에 띄게 나타났음을 확인할 수 있었다.

바꿔 말하면 수크랄로스가 성별에 따라 다르게 영향을 미칠 수 있을 것임이 시사된 것이다.

페이지 교수팀은 무칼로리 감미료가 소아와 청소년들의 뇌내에 어떻게 영향을 미치는지 탐색하기 위한 후속연구에 돌입했다.

소아와 청소년들은 설탕 뿐 아니라 대체감미료를 다른 어떤 연령대보다 많이 섭취하는 연령대임을 상기할 때 페이지 교수팀의 후속연구는 벌써부터 관심이 쏠리고 있는 것으로 알려졌다.