섬유소가 당뇨와 비만을 막는 메커니즘

섬유소가 당뇨와 비만을 막는 메커니즘

지난 20여 년간 섬유소가 풍부한 음식물이 비만과 당뇨를 예방한다는 것은 알려져 왔으나, 관련된 메커니즘이 밝혀지지 않았다. 그런데 프랑스와 스웨덴 연구팀이 이 메커니즘을 밝히는데 성공했다. 이 메커니즘에는 장내 세균총(intestinal flora) 그리고 식사 사이에 포도당을 생성하는 소장의 능력이 관련된다. 학술지 Cell 의 최근호에 실린 이번 연구 결과에 의해, 혈당증 (glycaemia)의 유지에 있어 소장 그리고 소장과 관련된 미생물의 역할이 확실해졌다. 또한, 이번 연구로 당뇨와 비만을 예방할 수 있는 새로운 식이법 추천도 가능하게 되었다. 

대부분의 달콤한 열매 그리고 우엉, 양배추, 콩과 같은 다수의 채소는 이른바 발효성 섬유소(fermentable fibers)가 풍부하다. 그런 섬유소는 소장에 의해 직접 소화되는 것이 아니라 장내 세균(intestinal bacteria)에 의해서 프로피온산(propionate)과 부티르산(butyrate)과 같은 짧은 사슬의 지방 산으로 발효되고, 사실 인체에 의해 동화될 수 있는 것은 바로 이들 짧은 사슬의 지방산이다. 이들 섬유소의 예방적 효과에 대해서는 잘 알려져 있다. 즉, 섬유소가 없는 먹이를 먹은 동물에 비해서, 섬유소가 풍부한 먹이를 먹은 동물은 살이 덜 찌며, 당뇨에도 덜 걸린다. 하지만, 이러한 효과가 나타나게 되는 메커니즘이 아직까지 밝혀지지 않았던 것이다. 

미티에 [Gilles Mithieux, CNRS researcher in the “Nutrition et Cerveau” unit (Inseam / Universite Claude Bernard Lyon 1) 박사가 주도한 연구팀은 이 메커니즘이 소장이 포도당을 만들 수 있는 능력과 관련이 있을 수도 있다는 생각을 했다. 사실, 소장은 포도당을 합성하여, 식사 사이 그리고 밤에 혈류로 이 포도당을 내보낼 수 있는 능력이 있다. 그런데 포도당은 특이한 성질이 있다. 즉, 포도당이 간문맥의 벽에 있는 신경에 의해 감지되고, 그 다음 신경 시그널이 뇌로 보내진다. 이에 반응하여, 뇌는 당뇨와 비만에 대한 일련의 방어적 효과들을 촉발시킨다. 즉, 배고픔이 약해지고, 휴식 시의 에너지 소비가 증가하는 것이며, 이에 못지 않게 중요한 것은 간이 포도당을 덜 만들게 된다는 것이다. 

이 연구팀은 발효성 섬유소와 장(intestine)에서의 포도당 생성 사이에 관계를 만들기 위해서, 쥐(rats)와 생쥐(mice)에게 발효성 섬유소, 프로피온산 또는 부티르산이 풍부한 먹이를 주었다. 그리고 그 다음, 포도당의 합성에 관여하는 유전자 발현과 효소가 소장에서 강하게 유도되는 것이 관찰되었다. 이들 동물들의 소장에서 프로피온산이 전구체로 이용되어 포도당의 생성이 증가되는 것이 확인된 것이다. 지방이나 당이 풍부한 먹이를 먹은 생쥐도 섬유소가 추가되면, 대조군에 비해서 살이 덜 찌고, 또한 당뇨에 대해서도 방어적이었는데, 이는 인슐린에 대한 민감도의 유의적인 증가에 기인된 것이었다. 

소장이 포도당을 합성하는 능력이 유전공학적으로 억제된 생쥐를 대상으로 한 실험에서도 그러한 방어적 효과는 관찰되지 않았다. 즉, 섬유소가 없는 먹이를 먹은 쥐들처럼, 그 생쥐들은 비만해지고 당뇨에 걸렸다. 따라서 프로피온산과 브티브티르산부터 포도당을 생성하는 장의 능력이 바로 발효성 섬유소가 방어적 효과를 가질 수 있는 이유인 것이다. 

이번 연구로, 이러한 새로운 메커니즘의 발견 이외에, 장내 세균총의 역할 - 식이성 섬유소의 발효를 통해서 장의 포도당 생성에 필요한 전구체 제공 - 도 이해할 수 있게 되었다. 또한 우리 몸의 포도당 조절에 있어 장의 중요성도 확인되었다. 마지막으로, 이들 발견을 통해서 영양적 가이드라인 제공, 당뇨와 비만의 예방 또는 치료를 위한 새로운 치료적 타깃도 드러났다.

출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』