KAIST(총장 신성철)는 서성배 생명과학과 교수와 오양균 뉴욕대 박사 공동연구팀이 초파리 모델 시스템을 이용해 뇌 속 체내 혈당에 직접적인 기능을 하는 포도당 감지 신경세포를 발견하고 구체적인 원리를 알아냈다고 24일 밝혔다. 연구성과는 국제학술지 네이처 23일자 온라인판에 게재됐다.

한국인의 당뇨병 유병률은 14%다. 2018년 기준 환자 500만명을 넘어섰다. 당뇨병 증가속도는 세계 1위다. 잠재적 환자도 4명 중 1명꼴이지만 발병원인이 정확하게 규명되지 않았다. 

최근에는 뇌와 당뇨병의 상관관계가 밝혀지기도 했다. 일부 당뇨병 환자에게 스트레스가 혈당조절을 어렵게하는데, 이것이 뇌 어딘가에 존재하는 알려지지 않은 혈당 조절 능력때문이라는 것이 학계 주장이다.

인간 두뇌의 시상하부나 후뇌 등에 포도당을 감지하는 신경세포가 존재할 것이라는 점은 예측돼왔다. 하지만 세포들이 어떻게 포도당을 감지해 몸 각 부위에 명령을 내리는지에 대한 연구는 없었다.

연구팀은 초파리 전체 뇌 신경조직을 대상으로 한 광범위한 스크리닝을 통해 초파리가 포도당의 영양적 가치를 판단하는데 필수적인 한 쌍의 신경세포를 발견했다. 이 한 쌍의 신경세포가 체내 포도당 농도 증가에 반응해 활성화되는 특징을 가지고 있음을 파악했다.

또 약학적, 유전학적 방식을 사용해 이들 세포가 인간의 췌장 세포와 유사한 분자적 시스템을 통해 포도당을 인지한다는 사실을 확인했다. 이를 기반으로 포도당 감지 신경세포가 어떠한 신경세포 및 조직에 신호를 전달하는지에 대해 연구했다. 그 결과 한 쌍의 포도당 감지 신경세포가 체내 혈당 조절에 중요한 호르몬을 생산하는 조직들에 직접 체내 영양 정보를 전달할 수 있다는 가능성을 발견했다.

이 외에도 연구팀은 포도당 감지 신경세포를 억제할 경우 인슐린 생산 조직의 억제로 인해 혈중 인슐린 농도가 감소하며, 글루카곤 생산 조직에 대한 억제가 사라짐에 따라 혈중 글루카곤 농도가 증가 됨을 확인했다. 이들 호르몬의 변화로 인해 혈중 포도당 농도가 유의미하게 증가함을 최종적으로 확인했다.

서성배 교수는 "이번 연구 결과는 초파리에서 의미 있는 발견을 했다는 사실을 넘어 당뇨병 원인 규명과 치료의 패러다임을 근본적으로 바꿀 수 있는 계기를 마련한 것"이라며 "뇌에서 만들어지는 신호가 체내 혈당 조절에 근본적인 역할을 함이 구체적으로 규명되면 한 단계 진보된 당뇨병의 진단 및 치료뿐 아니라 비만, 대사질환 치료도 가능해질 것"이라고 말했다.