뇌의 깊은 곳에 있는 아몬드 모양의 구조물인 시상하부는 배고픔과 포만감을 조절하여 체중을 일정하게 유지하도록 한다. 비만인 사람은 뇌의 신호 전달에 차질이 생겼을 수도 있다..
비만 치료제로 불리는 위고비나 오젬픽은 체중 감량 치료법을 획기적으로 재구성했다. 다이어트와 운동을 병행하면서 매주 약물을 주사하면 체중의 15% 가량을 감량하는 데 도움을 준다. 이 약물이 지방을 연소하는 신체 능력을 직접적으로 변화시키지는 않는다. 음식에 대한 뇌의 반응을 변화시킴으로써 부분적으로 효과가 있다. 미국 과학 매체인 ‘라이브 사이언스’는 이런 시스템에 대한 기사를 게재했다.
워싱턴대 의대 교수 마이클 슈워츠 박사는 ”우리 뇌는 특정 한계 내에서 체온을 유지하는 것과 거의 같은 방식으로 특정 체중을 유지하고자 한다“고 말했다. 인간이 진화하는 과정에서 체지방을 일정한 수준으로 유지한 사람들은 식량 부족 기간에도 살아남을 가능성이 높았으며 과체중에 따른 건강 문제도 피할 수 있었다는 것이다.
세트 포인트 이론은 다이어트가 자주 실패하는 이유를 설명한다. 뇌는 체중을 평균보다 높게 유지하기를 원하며 배고픔을 자극하는 화학 신호와 체중 감량을 어렵게 만드는 신호를 보낸다.
슈워츠 박사는 ”이런 시스템이 장기적인 체중 감량의 가장 큰 장애물"이라고 말했다. 우리가 음식을 먹을 때 장은 호르몬과 작은 펩타이드, 즉 단백질 조각을 혈류로 분비한다. 오젬픽은 글루카곤 유사 펩타이드 1(GLP-1)과 배고픔을 조절하는 데 도움이 되는 그렐린을 방해한다. 이런 화학 물질은 장과 뇌 사이의 통신 고속도로인 장-뇌 축을 통해 뇌간에 도달한다.
뇌간은 시상하부로 신호를 보내 사람들에게 포만감을 느끼게 한다. 시상하부는 사람들이 얼마나 많이 먹는지와 저장된 체지방을 모니터링한다. 이 기능은 지방 조직의 비율에 정비례하여 방출되는 호르몬 렙틴을 감지한다.
그는 “렙틴 수치가 설정값에 의해 지시되는 범위 아래로 떨어지면 시상하부가 뇌의 나머지 부분에 여러 가지 신호를 보낸다”면서 “뇌의 변화는 사람들이 더 배고프게 느끼고, 음식을 찾게 하며 통증에 대한 민감도를 떨어뜨리거나 식사를 방해할 수 있는 모든 것을 감소시킨다”고 말했다.
시상하부의 뉴런은 턱에 꽂히는 운동 뉴런을 켜서 씹는 동작을 만든다. 이런 일련의 사건은 세 가지 유형의 뉴런으로 구성된 뇌의 간단한 회로에 의존한다. 과학학술지 ‘네이처’에 발표된 2024년 연구에 따르면 이 회로가 활성화되면 동물은 주변에 음식이 있는지 여부에 관계없이 씹기 시작한다. 연구자들은 쥐에서 이 간단한 뇌 회로를 발견했으며 사람들에게도 비슷한 것이 있을 것으로 예상한다.
뇌가 특정 체중을 유지하도록 유선 연결되어 있다면 어떻게 비만이 될까. 비만 연구자들 사이에 상충되는 가설이 있지만, 한 가지 이론은 시상하부의 뇌 세포 클러스터인 이른바 AgRP 뉴런과 관련이 있다. 이 세포는 식욕에 강력한 역할을 한다. 성체 쥐의 뉴런을 억제하면 동물이 굶주릴 정도로 음식을 무시하는 동시에 자극을 주면 통제할 수 없는 취식을 유발한다.
정상적인 조건에서 AgRP 뉴런은 렙틴, 인슐린, 포도당 등 에너지 과잉을 알리는 호르몬과 영양소에 의해 유지됩니다. 쥐에게 고지방 식단을 먹이면 AgRP 뉴런을 둘러싸고 있는 신경교세포라는 지지 세포가 활성화되어 그 수가 증가한다. 신경세포가 손상되었을 때 일반적으로 나타나는 신경교증이라고 불리는 이 반응은 비만 환자의 뇌 스캔에서도 감지됐다.
억제 신호에 대한 민감도가 줄어들면 체중이 극적으로 변화할 수 있다. 시상하부에서 신체 전체 렙틴 수치의 절반만 감지하면 저장된 지방 수치가 설정값보다 훨씬 낮게 계산되어 음식에 대한 갈망을 높이고 체중 증가를 촉진하는 뇌 신호를 유발할 수 있다.
위고비와 오젬픽의 활성 성분인 세마글루타이드는 어떻게 뇌를 속여 체중을 감량하게 할까. 이 약물은 GLP-1을 모방한다. 뇌간의 GLP-1 수용체에 결합하여 포만감을 느끼게 하는 신경 회로를 자극한다. 이는 AgRP 뉴런의 식욕 유도 신호를 상쇄하여 더 많은 식사를 유발하는 시상하부의 신호를 억제하는 것으로 생각된다.
