강한 스트레스나 독은 병을 유발하지만, 가벼운 스트레스나 독성이 거의 없는 소량의 독은 오히려 건강에 이로운 현상을 ‘호르메시스(hormesis)’ 라고 한다. 마찬가지로 세포도 심한 스트레스를 받으면 죽지만 적절한 스트레스를 받으면 세포 속에서 에너지를 생산하는 미토콘드리아의 스트레스 극복 능력이 향상된다고 알려져 있다.
서울아산병원 내분비내과 김민선 교수팀은 적당한 강도의 지속적인 운동이 식욕조절에 중요한 뇌 신경세포에 약한 스트레스를 전달하고, 이 스트레스로 인해 신경세포 속 미토콘드리아(세포 내 에너지 생산 장소)가 활성화되면서 체내 에너지 소모가 증가한다는 사실을 동물실험을 통해 확인했다고 최근 밝혔다.
규칙적인 운동이 비만을 예방하는 기전을 과학적으로 규명한 이번 연구결과는 셀(Cell)의 자매지 ‘셀 메타볼리즘(Cell Metabolism, 피인용지수 20.565)’ 최근호에 게재됐다.
김 교수팀은 생쥐 실험을 통해 체중 조절에 가장 중요한 신경세포 중 하나인 프로오피오멜라노코르틴(POMC) 신경세포에 강도가 다른 스트레스를 가한 뒤 생체 반응을 관찰했다.
강한 스트레스를 가하자 신경세포가 죽으면서 생쥐에게서 심한 비만증이 나타났다. 반면 약한 스트레스를 가하자 뇌 신경세포를 활성화하는 유익한 화학물질인 베타-엔돌핀(β-endorphine)이 다량 생성돼 교감 신경계가 활성화됐다. 이후 지방조직 내 열 발생으로 에너지가 소모되면서 비만증에 거의 걸리지 않는 모습이 확인됐다.
이를 바탕으로 김 교수팀은 운동으로 발생하는 스트레스가 생체 기능에 유익한 효과(호르메시스 반응)를 주는지 알아보기 위해 생쥐에게 2주 간 트레드밀에서 달리는 운동을 시켰다.
그 결과 운동을 할 때 근육세포에서 분비되는 인터류킨-6 호르몬이 뇌로 이동해 식욕을 억제하는 POMC 신경세포에 약한 스트레스를 전달하는 것을 관찰했다. 이로 인해 POMC 신경세포에서 베타-엔돌핀 생산이 촉진됨에 따라 교감신경이 흥분되면서 지방조직의 에너지 소모가 증가하는 사실을 최종적으로 확인할 수 있었다.
연구 책임자인 김민선 서울아산병원 내분비내과 교수는 “이번 연구는 규칙적인 운동이 뇌 신경세포 속 미토콘드리아의 호르메시스 반응을 유발해 비만을 억제한다는 사실을 과학적으로 증명했다는 데 큰 의미가 있다”며 “최근 고지방 위주의 식사를 즐기고 하루 대부분을 앉아서 보내는 사람이 많아지면서 비만 인구가 급증하고 있는데, 적정 체중을 유지해 비만과 각종 대사질환을 예방하기 위해서는 식이요법과 더불어 중등도 강도의 운동을 꾸준히 하는 게 중요하다”고 밝혔다.
이번 연구는 충남대학교 의과대학 송민호 교수팀과 미국 사우스캐롤라이나대학 이장한 교수팀과 공동으로 수행됐으며, 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단 중견과제 연구비를 받아 진행됐다.
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