등록일2014-05-29
장내 미생물에 의해 생성된 acetate가 세포 내 신호 전달경로를 활성화 시켜 식욕을 감소 시킨다.
장내 미생물의 부산물인 acetate가 뇌로 이행하여 식욕을 억제하는 직접적인 역할을 함이 Nature Communications 최신호를 통하여 발표되었다.
비만과 렙틴
[그림 1. 렙틴 구조와 결합도메인, 시상하부에서 렙틴의 작용]
위장에 음식이 채워지고 혈당이 상승하면 렙틴의 분비는 증가되며 렙틴은 CART(Cocain amphetamine regulated transcript)를 증가시켜 시상하부의 포만중추를 자극하여 포만감을 느끼게 한다. 즉 렙틴은 뇌에 작용하여 식욕을 억제하고 신진대사를 촉진시켜 체중 감소 효과를 보이는 호르몬이다.
[그림 2. 렙틴 저항성과 비만상태]
비만상태는 렙틴의 생성이 적어 발생하는 것 보다는 렙틴이 올바른 작용을 하지 못하여 발생하는데, 정상 기전을 통해 생성된 렙틴임에도 불구하고 시상하부까지 가지 못하거나 시상하부에서 수용체와 결합하여 신호 전달이 제대로 되지 않아 발생 한다.
장내 미생물의 SCFA 생성과 식욕 억제
장내 미생물이 식이성 섬유를 소화하는 과정에서 acetate와 butyrate와 같은 SCFA(short chain fatty acid)가 부산물로 생성되는데, 이 중 butyrate는 장에서의 조절 T 세포(regulatory T cell, Treg Cell)의 생성을 유도함으로써 면역 시스템을 증진시키기도 한다(한올의약뉴스 2003.11).
본 연구에서는 장내 미생물의 식이성 섬유 소화 과정에서 발생하는 acetate가 일부 BBB(blood-brain barrier)를 통과하여 뇌로 이행하고, 뇌에서의 작용을 통해 식욕 감소에 직접적인 역할을 함을 관찰-증명하였다.
아래의 표1과 같은 영양 정보를 가진 2가지 음식을 mice에 먹여 비교한 결과, 장내 미생물에 의해 소화가 가능한 inulin이 풍부한 HF-I에서 체중 감소, 식욕 억제, SCFA 증가, acetate 증가가 관찰되었다. (그림 3)
[표 1. 투여군 영양 정보 - HF-C: Cellulose. HF-I: Inulin]
[그림 3. 식이 영양 별 체중감소, 식욕 억제, SCFA 생성량 비교]
또한 이때 많이 생성된 SCFA 중 하나인 acetate와 sodium acetate를 투여한 결과, 식이 섭취가 감소함을 확인하였다. (그림 4)
[그림 4. 식이 섭취 감소 효과]
시상하부에서의 Acetate 역할
앞선 실험 결과를 보인 acetate를 carbon-11(11C)로 labeling을 한 뒤 I.V 투여 및 colon 투여하여 각 장기로의 이행을 확인한 결과, BBB를 통과하여 일부 뇌로 이행함을 그림 5와 같이 확인하였으며,
[그림 5. Acetate 투여 경로 별 brain uptake]
또한 uptake된 acetate의 분포를 확인한 결과 상대적으로 뇌의 시상하부에 많이 존재함을, 시상하부의 acetate는 glutamate-glutamin, GABA neuroglial cycle을 증가시킴을 확인하였다. (그림 6)
[그림 6. 시상하부 Acetate, Glu, GABA 변화]
이러한 acetate는 시상하부에서 Acetyl-CoA Carboxylase 활성화와 연관되어 식욕 억제와 관련된 물질의 발현 프로파일을 변화 시킨다. 식욕을 억제하는 POMC(pro-opiomelanocortin) 뉴런은 증가하고 식욕을 촉진 시키는 AgRP(Agouti-related peptide) 뉴런은 억제됨이 관찰되었다.
[그림 7. 시상하부에서 POMC, AgRP 변화]
이러한 관찰 결과는, 장내 미생물에 의한 acetate가 일부 뇌로 이행하며, 이 이행한 acetate는 직접적으로 식욕 억제조절에 작용함을 제시한다.
[근거]
The short-chain fatty acid acetate reduces appetite via a central homeostatic mechanism. Nat Commun. 2014 Apr 29;5:3611