등록일2016-07-21
유발한다?
장내 미생물이 음식물을 소화하는 과정에서 아세트산을 분비하고 이것이 부교감신경계를 활성화하여 인슐린 및 그렐린(공복호르몬) 분비를 촉진시킴으로써 비만, 대사증후군 등을 유발할 수 있음을 확인한 해당 연구는 미국 예일대 연구팀이 진행하여, “Nature”지에 게재되었다.
아세트산의 인슐린 분비 유도
장내의 아세트산 생산에 있어 음식 섭취의 영향을 평가하고자 4주 고지방식이를 한 랫드를 48시간 굶주린 결과, 전신에서의 아세트산 및 인슐린 분비가 50%까지 감소하는 것을 확인하였으며, 48시간 후 아세트산을 동맥을 통해 주입하자 인슐린 분비가 복원됨을 확인할 수 있었다(그림1-b,f). 또한 영양소에 구분없이 동일 칼로리로 식이한 경우, 아세트산이나 인슐린 분비 변화에 차이가 없었으나, 칼로리를 높여 식이한 결과, 아세트산과 인슐린 분비가 증가함을 확인할 수 있었다.(그림1-k,m)
[그림1] 고칼로리 섭취에 따른 아세트산과 인슐린 분비
아세트산의 부교감 신경조절에 의한
인슐린 분비
부교감신경의 활성화는 인슐린 분비를 자극하는데, 랫드에서 부교감신경 활성화의 마커로써 가스트린(소화촉진호르몬)의 농도를 확인해본 결과, 아세트산의 주입 후 가스트린 농도가 증가함을 확인할 수 있었으며(그림2-a), 부교감신경 억제제인 methyl atropine 투여시, 인슐린 분비가 저하됨을 확인할 수 있었다(그림2-g,h).
[그림2] 부교감신경 조절에 의한 아세트산의 인슐린 분비
아세트산의 만성적 증가가 비만을 유발?
만성적인 과인슐린증(hyperinsulinaemia)은
체중을 증가시킨다는 가설과 일치하게, 10일 이상 위장관내 아세트산을 주입시킨 랫드에서 칼로리 섭취와
체중증가가 2배 이상 나타나고, 그렐린(공복호르몬) 농도는 3배
이상 증가됨을 확인할 수 있었다. 그러나 이러한 현상은
vagotomy(위벽의 미주신경 절제술)가 진행된 경우 나타나지 않음을 확인함으로써, 아세트산이 인슐린분비를 유도하는데 부교감신경 조절이 필요함을 확인할 수 있었다.
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[그림3] 부교감신경계에 의한 만성적 아세트산과 체중증가
또한, 장내 미생물이 고지방식이를 한 마우스에서 아세트산으로의 이환율을 높이고 비만을 유도하는데 중요한 역할을 한다는 것을 확인하기 위해 일반 마우스와 germ-free(미생물이 없는) 마우스에게서 chow식이와 고지방식이를 시키고 혈장과 장내 아세트산의 함량을 확인하였다. GF 마우스의 경우, 혈장과 결장의 관내관, 조직내 아세트산의 농도가 일반(CONV-D) 마우스에 비해 현저히 낮았다(그림 4-a,b,c). 또한 [13C]bicarbonate를 주입한 GF마우스에서는 CONV-D 마우스에 비해 혈장과 조직내 [13C] 동위원소 함량이 두드러지게 낮았으며, chow식이를 한 것보다 고지방식이를 먹인 CONV-D 마우스에서 [13C]아세트산을 2배 이상 확인할 수 있었다. 설치류가 bicarbonate를 아세트산으로 변환하는 효소가 없다는 것을 감안하면, 이러한 결과는 장내 미생물이 고지방식이를 한 경우 아세트산으로의 전환에 중요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있었다(그림 4-d).
[그림4] 아세트산의 전환에 있어 장내 미생물의 역할
장내 미생물에 대한 연구가 활발해짐에 따라 비만, 대사성 질환 뿐 아니라 당뇨, 노화 등 장내 미생물과 질병의 상관성이 보여지고 있다. 지속적인 연구로 체내 미생물의 역할을 규명함으로써 의약품 개발이 진행될 수 있기를 기대해본다.
[근거]
Acetate mediates a microbiome-brain-β-cell axis to promote metabolic syndrome, Rachel J. Perry et al.,
Nature. Published 9 June 2016.