우리 중 대부분은 설탕이 든 음식을 먹기를 좋아하고 너무 많이 섭취한다. 인공 감미료의 도입에도 불구하고 설탕의 과소비는 전 세계적으로 비만 유행과 당뇨병과 같은 대사 장애의 주요 원인이다.
따라서 우리가 어떻게 설탕을 감지하고 왜 그렇게 많은 사람들이 설탕을 많이 섭취하는지 이해할 필요가 있다.
설탕이 뇌에 미치는 영향에 대한 연구는 적어도 1940년대로 거슬러 올라가지만 최근 몇 년 동안 우리의 지식은 가속화되었다. 우리는 혀의 미뢰로 단맛을 감지하지만 설탕에 대한 갈망은 장에서 시작된다. 장에서는 영양소를 구별하고 뇌에 빠른 잠재 의식 신호를 보내 섭식 행동을 안내할 수 있다. 우리는 이제 이러한 신호가 장의 특수 신경 세포에 의해 전송된다는 것을 알고 있다. 그것들은 우리에게 해롭다는 것을 알면서도 우리가 단 음식을 찾도록 의식적인 처리를 무시할 수 있다.
1940년대에 생리학자 에드워드 아돌프(Edward Adolph)는 음식의 양과 영양 성분 간의 관계를 테스트하기 위해 고안된 일련의 실험을 수행했다. 그는 쥐에게 동물이 소화할 수 없는 셀룰로오스로 구성된 식단을 먹였더니 더 많이 먹었지만 더 많은 칼로리를 소비하지 않는다는 것을 발견했다.
몇 년 후, 추가 실험에서 쥐의 위장에 직접 주입된 우유가 보람을 느끼고 학습으로 이어짐이 나타났다. 1960년대 후반에 장뇌 신호전달의 역할은 쥐에게 에그노그 또는 물의 위장 주사와 짝을 이루는 다른 맛의 단 용액을 제공한 고전적인 연구에서 확인되었다. 나중에 솔루션만 선택할 때 이전에 에그노그와 짝을 이룬 솔루션을 선택했다.
당 수용체
설탕은 미각 수용체, 포도당 수송 단백질 및 ATP 개폐 칼륨 채널에 의해 혀와 내장 모두에서 감지된다. 이 단백질은 췌장, 지방 세포, 뇌에서도 발견되며 모두 설탕이 흡수되기 전후를 감지하는 데 기여한다.
아주 최근까지 장내 당 검출은 호르몬 분비 내분비 세포에 의해 매개된다고 널리 믿어졌다. 그러나 지난 10년 동안 당 감지 세포가 미주 신경과 시냅스 연결을 형성한다는 사실이 밝혀졌다. 이는 세포가 실제로 "신경족" 세포라고 불리는 특수화된 뉴런이라는 것을 보여준다.
뉴로포드 세포는 SGLT1(sodium-glucose co-transporter 1)이라는 단백질을 발현하고, 흥분성 신경전달물질인 글루타메이트를 방출하여 포도당(모든 설탕의 기본 구성요소)에 반응한다. 이것은 밀리초 내에 뇌에 신호를 보내는 미주 신경의 섬유를 활성화한다.
올해 초 발표된 연구에 따르면 쥐의 내장에서 신경족 세포 활동을 억제하거나 글루타메이트 수용체를 차단하면 인공 감미료보다 설탕에 대한 선호도가 사라진다. 이것은 신경족 세포가 설탕의 소비와 선호를 유도한다는 것을 확인하지만, 이러한 세포가 이러한 선호의 발달이나 기억에도 필요한지 여부는 여전히 불분명하다.
뇌 회로
뇌간에서 미주 신경 말단은 기저핵(basal ganglia)이라고 불리는 피질하 구조의 도파민 생성 보상 회로와 섭식 행동을 조절하는 시상하부에 투영되는 섬유와 시냅스 연결을 형성한다.
뇌의 보상 회로에는 설탕 소비에 대해 학습하는 데 서로 다른 역할을 수행하는 것으로 보이는 두 가지 경로가 있다. 중변연계 경로는 단 음식에 보상 값을 할당하는 것으로 보이는 반면, 흑질선조체 경로는 설탕 흡수의 강화 효과에 필요하고 충분한 것으로 보인다.
시상하부는 음식 섭취를 조절하고 음식 섭취에 의해 활동이 억제되는 뉴런 집단을 포함한다. 이 세포의 실험적 활성화는 쥐가 음식을 찾아 먹게 하는 반면 억제하면 동물은 식욕을 잃는다.
설탕 검출은 이제 입의 상피를 통해 장까지 지속적으로 발생하는 것으로 생각된다. 그러나 먹는 것은 음식이 입에 들어가기도 전에 시작되는 다감각 경험이다. 따라서 단 음식의 시각, 냄새, 심지어 질감은 보상 가치를 예상하는 뇌의 공급 회로를 유발한다.
그런 다음 입 안에서 음식은 미각 수용체를 활성화하여 보상 경로에 신호를 보내 쾌감을 이끌어낸다. 장 아래에 있는 신경족 세포는 당을 감지하고 미주 신경을 통해 빠르게 뇌에 신호를 보낸다.
설탕 섭취에서 장의 역할을 더 잘 이해하면 더 건강한 식습관을 촉진하는 새로운 방법을 제시함으로써 비만 유행을 해결하는 데 도움이 될 수 있다.
