​

장내 미생물이 만든 물질이 체중과 혈당 조절에 직접 관여한다는 사실이 국내 연구진에 의해 규명됐다.

연세대학교 치과대학 구강생물학교실 김기우 교수팀은 장내 미생물이 식이섬유를 분해해 생성하는 ‘부티르산(butyrate)’이 뇌 시상하부 신경세포의 구조적 요소인 ‘일차 섬모(primary cilia)’를 통해 체중과 혈당을 조절한다는 연구 결과를 발표했다. 이번 성과는 국제학술지 Nature Communications(IF 15.7) 최신 호에 게재됐다.

부티르산은 소화·면역·내분비계 전반에 영향을 미치는 대표적 단쇄지방산으로, 최근 대사 균형 유지의 핵심 조절자로 주목받아 왔다. 그러나 뇌에서의 작용 기전은 명확히 밝혀지지 않았던 상황이다. 연구팀은 식욕과 에너지 소비를 조절하는 시상하부에 주목해, 고지방 식이로 비만을 유도한 마우스 모델을 활용했다.

실험 결과, 부티르산을 투여한 마우스는 대조군 대비 체중이 약 15% 감소하고 식이 섭취량도 20% 줄었다. 혈당 조절 능력 역시 개선됐다. 분자 분석에서는 시상하부 신경세포에서 일차 섬모 형성과 관련된 유전자(Rfx2, Rfx3 등)와 단백질(Ift20, Ift54, Ift88, Kif3a/b)의 발현이 증가했으며, 실제로 궁형핵과 복내측핵에서 일차 섬모 형성이 촉진된 것이 확인됐다.

반면, 식욕 조절에 핵심적인 AgRP 뉴런에서 일차 섬모를 제거한 마우스에서는 부티르산 투여 효과가 나타나지 않았다. 체중 감소나 혈당 개선이 없었고, 신경활성 변화도 관찰되지 않았다. 이는 부티르산의 대사 조절 효과가 시상하부 AgRP 뉴런의 일차 섬모를 통해 작동함을 의미한다.

김기우 교수는 “장내 미생물이 생성하는 물질이 단순히 소화기관에만 영향을 미치는 것이 아니라, 뇌 신경세포의 구조적 변화를 통해 전신 대사를 조절한다는 점을 규명했다”며 “특히 시상하부 신경세포의 일차 섬모가 대사질환 조절의 새로운 치료 타깃이 될 수 있음을 제시했다”고 설명했다.

이번 연구는 장–뇌 축(gut-brain axis)을 기반으로 한 비만·당뇨 등 대사질환 치료 전략 개발에 중요한 단서를 제공할 것으로 기대된다.