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기호성맛의 종류매운맛

고추 선호 이유, 땀 흘리는 이유

고추를 먹으면 땀을 흘리는 이유
- 온각 : Vanilloid receptor,  냉각 : 맨톨
- 매운맛의 원료 : 매운맛 단위 : 스코빌,  캡사이신
- 고추의 기원 및 전래
- 우리 민족이 좋아하는 매운맛, 진통제
- 매운 것이 좋다 vs  나쁘다

매운 맛 이야기

출처 : 맛 이야기  

고통을 즐거움으로 바꾸는 법

밋밋하거나 단지 달고 짜고 시큼한 음식에 향신료를 추가하면 순식간에 맛은 강렬해지고 풍부해집니다. 가령, 후추를 몇 입만 먹어도 우리는 숨 쉬는 것까지 의식할 정도로 감각을 깨우지요. 이런 강한 신경 자극은 단맛, 신맛, 짠맛 등의 감각을 둔화시켜 맛있는 맛으로 수렴시키기도 합니다.
허브와 향신료 자체는 매력이 없습니다. 심지어 유독할 수도 있지요. 이것을 무독할 뿐 아니라 맛있는 것으로 탈바꿈하는 아주 간단한 원리가 있는데 바로 희석입니다. 독을 충분히 희석하면 약이 되듯이 향신료도 희석하면 맛을 압도하지 않으면서 적절한 자극을 줍니다. 곡물이나 고기에 없는 풍미를 보태주며, 음식을 더 복합적이고 입맛 당기는 맛으로 만듭니다. 허브와 향신료는 향을 제공하는 것이 주목적인데 향보다는 전혀 엉뚱한 자극을 주는 것이 목적인 경우도 있습니다. 바로 맵다는 통각을 자극하는 향신료입니다. 고추, 후추, 생강, 겨자, 서양고추냉이, 와사비 등 극히 일부 향신료는 흔히 ‘맵다’라고 표현하는 특성 때문에 대단한 대접을 받고 있습니다. 그것은 맛도 아니고 향도 아닌 온도감각(통증)이기도 합니다. 향신료는 종류가 너무 많기에 여기서는 한국인이 가장 좋아하는 고추에 대해서만 알아보고자 합니다.

고추는 어떻게 먹게 되었을까

고추의 원산지는 남아메리카 지역으로 기원전 8,000~7,000년에 페루 산악지대에서 재배되었다고 합니다. 이런 고추가 세계로 퍼진 것은 후추 무역을 위한 항해의 우연한 부산물이었습니다. 15세기경 후추에 대한 유럽인의 욕구는 전쟁도 마다하지 않을 정도로 막강했습니다. 후추는 기호 음식의 차원을 넘어 유럽에서 권위의 상징이었고 후추의 값은 은값, 금값에 해당될 정도로 고가였습니다. 말린 후추 열매 1파운드(약 453그램)면 영주의 토지에 귀속된 농노 1명의 신분을 자유롭게 할 수 있었습니다.
당시 후추를 비롯한 계피, 정향, 육두구, 생강 같은 향신료는 소수만이 마음껏 소비할 수 있었습니다. 이런 향료 무역은 베네치아 상인들의 독점으로 다른 나라가 비집고 들어갈 틈이 없었으며 그들이 챙긴 이윤은 실로 어마어마했습니다. 콜롬버스는 후추의 새로운 구입 경로를 확보하기 위해 범선을 타고 항해했습니다. 1492년 드디어 콜롬버스 일행이 도착한 곳이 인도라고 착각한 남아메리카 대륙이었고, 그곳에서 후추로 착각한 고추Red pepper를 발견했습니다. 그후 고추는 오랫동안 다른 유럽 국가에도 별다른 주목을 받지 못한 채 아프리카, 인도, 멜라카, 중국 남부해안 마카오, 일본의 나가사키, 필리핀 등으로 전파되었습니다. 그리고 우리나라에도 전달되었습니다.
그러고 보면 남미 마야문명이 현대 인류의 식생활에 기여한 것은 아주 많습니다. 현재 인류가 가장 많이 재배하는 작물인 옥수수의 원산지이기도 합니다. 옥수수는 굉장히 경제적인 작물입니다. 일 년에 50일만 일하면 걷을 수 있습니다. 마야 문명에서 옥수수는 신들이 사람을 창조했던 원료이며, 자연계 또는 신들이 내려준 신성한 선물로 여겼습니다. 그래서 옥수수신이 여러 신중에서 높은 위치를 차지하고 있습니다. 그 외에 토마토, 초콜릿, 담배 등이 마야의 선물이며 용어에 그 흔적이 있기도 합니다. 토마토tomato는 토마틀tomatl에서, 초콜릿chocolate은 남부 멕시코 인디오들이 카카오 콩에서 짜내는 음료 쇼칼라틀xocalatl에서, 담배cigar, cigarette는 ‘빨다’라는 뜻의 마야어 시가xigar에서 각각 유래했습니다.
그런데 유럽은 외국에서 들어온 후추, 담배 코코아는 즉시 열광했는데 왜 고추는 그다지 주목하지 않았을까요? 아마 후추에 비해 너무 맵고 향이 부족한 이유가 클 것입니다. 후추는 열매를 간단히 가루로 분쇄해 사용하기 쉬웠는데 고추는 바로 가루로 만들기 힘든 이유도 있었을 것입니다. 그래서 고추를 먹기보다는 열매가 열리고 색깔이 바뀌는 모습이 아름답다고 이탈리아 일부 지역에서는 관상용으로 사용했다고 합니다. 토마토를 처음에는 관상용으로 사용했던 것과 비슷하죠.

고추의 매운맛의 정체는 캡사이신

대부분의 사람이 고추를 좋아하는 이유는 매운맛 때문인데, 그 실체는 바로 캡사이신입니다. 캡사이신의 농도에 따라 매운맛은 달라집니다. 매운맛 정도를 표시하는 가장 대표적인 방법이 1912년 미국 화학자 윌버 스코빌Wilbur Scoville이 창안한 ‘스코빌 척도SHU’입니다. 인간의 혀만큼 정확한 매운맛 측정 도구는 없다고 주장한 그는 고추 추출물을 매운맛이 완전히 사라질 때까지 설탕물에 희석한 뒤 설탕물과 고추 추출물의 비율로 매운맛 강도를 측정했습니다. 할라피뇨의 경우 매운맛을 완전히 없애는 데 최대 5,000배의 설탕물이 필요해 5000 SHU로 평가됐으며 부트 졸로키아는 100만 SHU를 넘은 최초의 고추가 됐습니다. 현재의 매운맛 측정은 분석기기를 통해 고추의 매운맛 성분인 캡사이시노이드capsaicinoid 함량을 측정하면 되지만 오랫동안 쓰였던 SHU가 아직도 많이 활용됩니다.
세상에서 가장 매운 것은 무엇일까요? 순도 100퍼센트의 캡사이신? 당연히 캡사이신은 매운맛이 일반 고추와는 비교할 수도 없이 높습니다. 청양고추보다 2만 배가 넘게 맵습니다. 그런데 순수 캡사이신보다 매운 것이 있다고 합니다. 바로 모로코 지역의 선인장류Euphorbia resinifera의 레진에서 유래한 천연물인 레시니페라톡신Resiniferatoxin으로 캡사이신보다 1,000배나 더 맵다고 합니다. 최루액으로 쓰는 캡사이신 희석액보다 5,000배나 강하니 가히 독극물 수준입니다. 그런데 이 독성물질도 충분히 희석하면 통증 완화 물질로 쓸 수 있습니다. 이와 비슷한 물질로 틴야톡신(Tinyatoxin)이 있는데 레시니페라톡신(Resiniferatoxin)의 1/3 정도의 입니다. 자연에는 정말 놀랄 만큼 특이한 물질들이 많은 것 같습니다.


고추를 먹으면 왜 몸에서 열이 날까

그런데 캡사이신은 왜 그렇게 강력한 것일까요? 그것은 우리 몸의 온도 센서의 오동작 때문이기도 합니다. 우주에는 절대영도(-273.16도)에서 별의 내부온도인 수억 도에 이르기까지 온도의 범위가 매우 넓습니다. 하지만 인체가 민감하게 느끼는 범위는 아주 좁지요. 즉, 28~34도에서 적당하다고 느끼다가 온도가 좀 떨어지면 시원하다고 느끼고, 15도 밑으로 내려가면 춥다고 느끼면서 고통을 호소합니다. 반면 온도가 올라가면 따뜻하다고 느끼다가 42도가 넘어가면 뜨겁다고 느끼면서 역시 통증이 찾아옵니다.
결국 인간은 그 넓은 온도 중에서 15~42도 정도만 감각하면서 세상의 모든 온도를 아는 체하는 착각의 동물인인 셈입니다. 우리가 고추를 먹을 때 즉시 작열감을 느끼는 이유는, 고추의 캡사이신이 고온을 감지하는 온도 센서인 TRPV1를 활성화시키기 때문입니다. 이 센서는 혀뿐만이 아니라 피부의 다른 민감한 부분에도 있는 것이니 여러 기관에서 작열감을 초래할 수 있습니다.
2000년 줄리우스 교수팀은 TRPV1이 없는 생쥐를 만드는 데 성공했습니다. 이 쥐는 평소에는 정상 생쥐와 구별이 잘 안 되는데 캡사이신을 투여하거나 주위 온도를 높였을 때는 행동에 뚜렷한 차이를 보입니다. 즉, 물에 캡사이신을 탈 경우 정상 쥐는 한 번 마셔보고는 질겁하고 다시는 입을 대지 않은 반면 TRPV1이 없는 쥐는 맹물처럼 벌컥벌컥 마십니다. 전혀 매운맛을 못 느끼는 것이죠. 한편 꼬리를 뜨거운 물에 담구면 정상 쥐는 얼른 꼬리를 빼는 반면 TRPV1이 없는 쥐들은 반응이 훨씬 느렸습니다.
TRPV1이 매운맛이나 열을 감지하는 센서임을 확증하는 동시에 열에 대한 감각이 완전히 사라지지 않은 것을 보면 다른 온도 센서가 존재한다는 것을 알 수 있습니다. 생쥐 유전체를 분석한 결과 TRPV1과 비슷한 유전자가 몇 개 더 있는 것으로 확인됐습니다. 이들을 조사하자 전부 네 가지 유전자가 온도센서로 작동한다는 사실이 밝혀졌는데 TRPV1은 42도 이상일 때, TRPV2는 52도 이상일 때, TRPV3는 33도 이상일 때, TRPV4는 27~42도에서 채널이 열립니다.
결국, 뇌는 온도에 따라 이들 채널이 열리고 닫히는 패턴을 종합해 더운 정도를 판단하는 것입니다. 그리고 캡사이신은 열 센서 중에서 TRPV1에만 달라붙고 나머지에는 반응하지 않았습니다. 이 사실은 TRPV1이 없는 생쥐가 고추의 매운맛을 전혀 느끼지 못하지만 열에 대한 감각을 완전히 잃지는 않는다는 위의 실험 결과를 잘 설명해줍니다. 그리고 TRPV1은 캡사이신 외에 장뇌camphor, 후추의 성분인 piperine, 마늘의 성분인 allicin 등에 반응한다고 알려져 있습니다. 그리고 산acid, 에탄올, 니코틴 등은 TRPV1의 반응성을 증가시킵니다. 그러니 같이 있는 성분에 따라 매운맛의 정도가 달라지는 것이죠.


캡사이신은 번식을 위한 것

사람을 포함한 포유류는 캡사이신의 매운맛을 잘 느낍니다. 반면, 새들은 고추를 먹고도 태연합니다. 왜 그럴까요? 조류는 TRPV1이 없기 때문이 아니고 TRPV1의 구조가 포유류와는 조금 달라서 열은 감지하지만 캡사이신이 결합하지 않기 때문입니다. 대부분의 감각 수용체는 세포막에 끼워져 있습니다. 그리고 각각의 형태가 달라서 결합할 수 있는 분자가 정해져 있지만 완벽하게 그 분자와만 결합하지는 않습니다. 단백질은 온도에 의해 구조가 달라질 수 있습니다. 그런 특징을 이용해 만들어진 센서가 온도 수용체인데, 다른 화학물질과의 결합에 의해 변형되지 말라는 법이 없는 것입니다. 오히려 온도에 의해서만 반응한다면 그것이 더 부자연스러운 현상일 것입니다.
고추가 씨를 퍼뜨려 자손을 늘리려면 동물의 힘을 빌려야 합니다. 그런데 포유류와 새 중에서 어느 동물이 유리할까요? 쥐와 새가 모두 먹을 수 있도록 매운맛이 없는 돌연변이 고추로 실험한 결과 새의 경우 씨가 바로 장을 통과해 배설됐습니다. 그리고 거의 모든 씨가 싹을 틔웠지요. 반면, 쥐는 전혀 그렇지 못했습니다. 쥐는 고추에게 있어 씨의 천적인 셈입니다. 더구나 새는 고추씨를 과일 나무 덤불 아래 퍼뜨려 고추가 자라는 데 도움을 주었습니다. 씨가 넓게 퍼지려면 걸어다니는 포유류보다 날아다니는 조류가 더 좋은 파트너입니다. 따라서 캡사이신은 고추가 불청객인 포유류를 쫓아내려고 만들어낸 진화의 산물인 셈입니다. 그런데 이런 고추의 노력을 물거품이 되게 만든 동물이 등장했으니 바로 인류입니다. 다른 포유류처럼 고추를 통째로 먹으면 매운맛을 견디기 힘들지만, 요리의 양념으로 희석하면 음식의 맛을 돋궈준다는 것을 알아버린 것이죠.
흡혈박쥐는 얼굴에 있는 특별한 기관으로 먹잇감의 위치를 찾는데 이것이 바로 TRPV1입니다. 원래는 43도가 넘는 고열을 감지해 화상을 예방하는 기능을 하는 데 흡혈박쥐의 TRPV1은 온도가 30도일 때부터 반응했습니다. 먹잇감의 체온도 감지할 수 있도록 변형된 것입니다. 이처럼 감각은 목적에 따라 여러 가지로 변용하여 쓰이는 것이지 절대적인 것은 없습니다.


조건과 종류에 달라지는 매운맛

매운맛은 60도에서 가장 강하게 느낍니다. 맛있기로 소문난 음식점의 매운 음식이 대개 뜨거운 것도 이런 이유입니다. 매운 음식을 60도 이상으로 조리하면 매운맛이 살아나서 입맛을 아주 강하게 자극하고, 그 결과 음식이 맛있게 느껴집니다. 미국 스크립스연구소의 아뎀 파타퓨티안 박사팀은 마늘에 포함된 ‘알리신’이라는 성분이 입안에 있는 열 수용체 2가지(TRPA1과 TRPV1)를 활성화시켜 매운맛을 느끼게 한다는 사실을 발견했습니다. TRPV1은 고온인 반면, TRPA1은 통증을 느낄 정도의 차가움이나 계피나 겨자 등에 포함된 자극적인 성분에 반응합니다.
쓰촨 요리에서 매운맛의 주역은 쓰촨 산초이고 한국에서 산초와 다른 종류입니다. 이 향신료는 초피나무 열매로 여기에 3퍼센트 포함된 하이드록시 알파 산쇼올(hydroxy alpha sanshool)이라는 성분이 얼얼함의 주역입니다. 영국의 유니버시티 칼리지 런던 연구팀에 따르면 산쇼올 성분이 든 산초액을 입술에 발랐을 때 초당 50회 진동(50헤르츠)하는 듯한 자극을 받는 것으로 조사됐습니다. 이 진동은 피부 진피에 있는 돌기 안에 위치한 마이스너소체(촉각소체)를 자극한 것으로, 마이스너소체는 피부에서 떨리는 자극에 반응합니다. 화학물질이 화학 센서뿐 아니라 온도센서, 촉각센서를 자극하기도 하니 우리 몸은 기대만큼 정교하지 않고 그저 살아가는 데 적당할 정도만 정교한 셈입니다. 우리는 그런 맹점을 이용해 쾌락을 누리는 데 쓰기도 합니다. 맛을 위해서라면 별짓을 다하고 별것을 다연구하는 동물인 셈이죠.


어떻게 고통이 즐거움이 될 수 있을까

매운맛은 객기입니다. 불타는 듯이 빨간 음식은 우리에게 분명 위협적으로 보입니다. 그러면서도 유혹적이지요. 우리는 왜 눈물 나게 매운 음식을 뻔히 알면서도 먹을까요? 캡사이신은 동전의 양면과 같아서 처음엔 통증을 일으키지만 나중에는 진통 작용을 합니다. 사실 매운맛은 뜨겁지 않은 화상이고, 뇌가 만든 가상의 아픔입니다. 고추를 먹으면 캡사이신이 TRPV1을 자극하고 TRPV1이 활성화되면 몸은 화상을 입은 것으로 판단합니다. 그리고 뇌는 화상의 고통을 덜어줄 진통 성분인 엔도르핀을 만들어내 몸을 위로할 필요가 있다고 결정합니다. 그래서 진통 성분이 분비되는데 실제로는 화상을 입은 것이 아니므로 통증은 금방사라지고 묘한 쾌감이 남습니다. 매우 위중한 상황으로 감각했는데 실제로는 전혀 위험하지 않기 때문에 화끈거리는 느낌이 사라지면 은근한 시원함이 남는 것이죠. 즉, 캡사이신이 진통제인 엔도르핀이 분비하게 해 우리를 중독에 빠지게 만드는 것입니다. 매운맛은 중독입니다. 세상에서 제일 쉬운 게 금연이라는 농담처럼, 사람들은 매운 음식을 끊었다가 다시 먹기를 반복합니다.  


한국인의 유난스러운 고추 사랑

한국인 1인당 연간 고추 소비량이 4킬로그램, 매운 라면의 연간 판매량이 8억 개에 이르고, 한 맛집 사이트의 3,000여개 식당 중 매운맛 전문 음식점만 100여 개라고 합니다. 매운 고추는 세계적으로도 소비량 4위인 채소입니다. 미국에서는 3위이고 유럽, 일본에서도 소비가 증가하는 추세입니다. 하지만 우리나라는 유난합니다. 매운 떡볶이, 매운 낙지볶음, 매운 해물찜, 불닭, 불갈비, 심지어는 피자, 햄버거에 이르기까지 고추의 매운맛을 탐닉하는 사례가 식당가에 만연합니다. 1인당 1년 소비량이 말린 고추, 고춧가루 등을 합해 3.8킬로그램으로 세계 최고 수준이고, 한국에서 농가 소득에 대한 경제적 기여도도 쌀·돼지·한우에 이어 4위입니다. 채소류 중에서는 경제적 면에서 농가 기여도가 1위입니다.
매운맛의 출몰은 주기적입니다. 라면의 경우 1980년대에 한국 라면의 대표주자라 할 수 있는 매운맛 라면이 나왔습니다. 1986년 출시된 농심 ‘신라면’은 출시 즉시 폭발적인 인기를 끌어 1988년에는 농심의 라면 시장 점유율이 절반이 넘는 50.6퍼센트까지 치솟았습니다. 그리고 한동안 잠잠하다가 더욱 강렬한 매운맛이 인기를 끌었습니다. 이런 강렬한 매운맛을 주도하는 것은 주로 20~30대의 젊은 층입니다. 경제 불황의 스트레스가 어느 정도 반영된 것이 아닌가 생각합니다. 사회가 인간에게 주는 스트레스가 강할수록 고추의 매운맛은 주목받는 경향이 있습니다.
우리나라 사람들은 고추 이전에도 매운맛을 좋아했습니다. 예전부터 매운맛을 내는 호초·천초·겨자·마늘을 김치 양념으로 사용했는데 고추가 그 역할을 대신한 것입니다. 그리고 고추가 후추보다는 훨씬 경제적이어서 고추를 더 찾게 되었을 것입니다. 산초와 후추 등은 고추에 비해 생산성이 떨어지고 고가라서 사용에 부담이 있는데, 고추는 비교적 재배가 용이하고 다른 매운맛의 향신료에 비해 저렴합니다. 고추는 특히 옥수수, 콩, 쌀과 같은 순하고 전분이 많은 음식을 주식으로 하는 음식문화, 즉 멕시코, 인도 음식 등에서 인기가 높습니다. 우리는 쌀밥을 주식으로 밋밋하기 쉬운데 고추가 적절한 자극을 준 것입니다. 그리고 예전에는 소금이 엄청 귀했을 때, 산골이라면 소금보다 상대적으로 고추를 구하는 것이 쉬웠습니다. 소금이 없어 맛이 없어지는 부분을 고추의 매운맛으로 상당히 보완할 수 있었던 것입니다.
우리 민족은 상대적으로 향을 좋아하지 않는 편입니다. 밥에 어울리는 반찬의 향 정도면 만족하지 독특하거나 강력한 향은 선호하지 않습니다. 한국의 맥주가 맛없다고 하지만 나름 그런 문화에 어울리는 타입이고, 향이 없는 소주가 가장 많이 팔리는 것을 보면 향에 대한 욕망은 별로 없는 듯합니다. 후추보다 고추가 인기 있는 이유겠지요.



매운 맛 참고 자료

   

고추는 가장 빠른 속도로 세계로 퍼져 나갔다
Capsaicin excites vanilloid receptors for heat or hot taste (lots or receptors in mouth)
PAIN --> endorphin surge --> releases cannabinoids!

Why do People like Vanilla Aroma? Here, perhaps is the answer:
- Potent Antioxidant (Good for Tissues)
- Stimulates Vanilloid Receptors (hot food)
- Brain Never Tires of Vanilla aroma:
  the OFC decreased after satiety to…banana aroma, but NOT in response to a vanilla odor
  No Sensory Specific Satiety!

Vanilla does not Habituate !!!!  The Aroma of Breast Milk is Mostly Vanilla!

캅사이신이 온도센서 단백질 자극해 뇌 속인다!  

추운 겨울, 고춧가루를 훌훌 풀어 끓여낸 얼큰한 동태매운탕을 먹고 나면 움츠렸던 몸까지 확 풀린다. 이마엔 땀방울이 송골송골 맺혀 있다. 식당 문을 나서며 입가심으로 박하사탕 하나를 입에 넣는다. 순간 매운 열기가 남아있던 입안이 박하향과 함께 시원해진다.
우리 몸은 주위 온도에 따라 덥거나 춥다고 느낀다. 주위로부터 열이 들어오면 덥다고 느끼고 열을 빼앗기면 춥다고 느끼면서 불편해한다. 이렇게 주변 온도에 반응하는 현상은 항온 동물로서 살아남기 위한 진화의 결과다. 그렇다면 우리는 어떻게 주변 온도를 감지할까? 하나의 센서가 온도에 따라 다르게 반응하는 것일까 아니면 온도에 따라 여러 센서가 존재할까?
온도가 극단적으로 높아지거나 낮아질수록 비례해서 커지는 통증 감각은 온도 감각과 같은 것일까 별개일까? 왜 우리는 뜨겁지 않은 고추를 먹고 땀을 흘리고 열을 빼앗지 않는 박하사탕을 먹고 시원하다고 느낄까? 지난 수백년 동안 과학자들은 이런 미스터리를 풀기 위해 노력해왔지만 1990년대 중반까지도 이렇다 할 실마리를 찾지 못했다.

열센서에 결합하는 캅사이신
1997년 미국 샌프란시스코 캘리포니아대 세포·분자약학과 데이비드 줄리우스 교수팀은 이런 여러 의문에 대한 과학자들의 논란을 단숨에 잠재워버린 놀라운 연구결과를 ‘네이처’에 발표했다. 논문의 제목은 ‘캅사이신 수용체 : 통증 경로에 있는, 열에 의해 활성화되는 이온 채널’이다. 제목을 유심히 보면 고추의 주성분인 캅사이신의 매운맛과 열, 통증이 하나의 센서를 통해 감지됨을 시사한다. 어떻게 이런 일이 가능할까. 연구팀은 통증을 전달하는 신경말단을 조사했다. 그 결과 신경세포막을 가로질러 놓여있는 이온 채널 단백질이 통증을 느끼는데 관여한다는 사실을 발견한 것. 채널 단백질이란 도넛 같이 생긴 분자로 평소에는 통로가 막혀 있다가 외부의 자극에 통로가 열리면서 이온이 이동할 수 있게 한다. 연구팀이 발견한 이온 채널 단백질은 TRPV1로 온도가 42℃가 넘거나 캅사이신이 달라붙으면 통로가 열리면서 세포 밖의 나트륨 이온(Na+)과 칼슘 이온(Ca2+)이 세포 안으로 들어오게 한다. 그 결과 신경세포 내부의 전위가 바뀌면서 전기신호가 축색돌기를 타고 척수를 거처 대뇌로 전달돼 통증과 열을 느끼게 되는 것. 결국 고추를 먹으면 땀이 나는 것은 고추의 주성분인 캅사이신이 TRPV1을 자극해 열 신호를 대뇌에 전달함으로써 뇌가 열을 식히는 반응, 즉 땀이 나게 하기 때문이다. 뇌의 입장에서는 깜빡 속은 셈이지만 우리가 고추를 먹고 덥다고 느끼는 것만은 진실이다. 그렇다면 TRPV1 유전자가 고장난 개체는 열과 통증을 못 느끼고 매운맛도 모를까?



    
2000년 줄리우스 교수팀은 TRPV1이 없는 생쥐를 만드는데 성공했다. 이 녀석은 평소에는 정상 생쥐와 구별이 잘 안 된다. 그런데 캅사이신을 투여하거나 주위 온도를 높였을 때는 행동에 뚜렷한 차이를 보였다. 즉 물에 캅사이신을 탈 경우 정상쥐는 한번 마셔보고는 질겁하고 다시는 입을 대지 않은 반면 TRPV1이 없는 쥐는 맹물과 마찬가지로 벌컥벌컥 마신다. 한편 꼬리를 뜨거운 물에 담구면 정상 쥐는 얼른 꼬리를 빼는 반면 TRPV1이 없는 쥐들은 반응이 훨씬 느렸다. TRPV1이 매운맛이나 열을 감지하는 센서임을 확증하는 연구결과다. 그럼에도 열에 대한 감각이 완전히 사라지지 않은 것은 또 다른 열센서가 존재함을 시사한다. 생쥐 유전체를 분석한 결과 TRPV1과 비슷한 유전자가 몇 개 더 있는 것으로 확인됐다. 이들을 조사하자 전부 네 가지 유전자가 온도센서로 작동한다는 사실이 밝혀졌다. TRPV1은 42℃ 이상일 때, TRPV2는 52℃ 이상일 때, TRPV3는 33℃ 이상일 때 채널이 열려 온도를 감지하고 TRPV4는 27~42℃에서 채널이 열린다. 결국 뇌는 온도에 따라 이들 채널이 열리고 닫히는 패턴을 종합해 더운 정도를 판단한다는 말이다. 한편 캅사이신은 열센서 가운데 TRPV1에만 달라붙고 나머지에는 반응하지 않았다. 이 사실은 TRPV1이 없는 생쥐가 고추의 매운맛을 전혀 느끼지 못하지만 열에 대한 감각을 완전히 잃지는 않는다는 위의 실험결과를 잘 설명해준다. 그런데 이들 네 가지 센서는 차가움에 반응하지는 않는다. 따라서 많은 연구자들이 냉(冷)센서를 찾는 연구에 뛰어들었다.

    
열센서인 TRPV1은 캠퍼(가운데)나 캅사이신 (오른쪽)이 있을 때 채널이 열려 칼슘이온이 유입된다.

2007년 연구자들은 TRPM8이 없는 생쥐를 만들었는데 예상대로 멘톨에 반응하지 않았고 저온에 둔감했다. 즉 20℃와 30℃로 맞춰진 방이 있을 때 정상쥐는 30℃ 방을 택한 반면 TRPM8이 없는 녀석들은 둘의 차이를 구별하지 못했다. 한편 얼음처럼 차가운 환경에 놓일 경우 정상쥐는 화들짝 놀라 달아난 반면 TRPM8이 없는 쥐는 반응이 훨씬 느렸다. 그럼에도 결국에는 얼음을 피했다. 이 점은 또 다른 냉센서가 존재함을 시사한다.

열센서인 TRPV3는 캠퍼(가운데)가 있을 때 채널이 열려 칼슘이온이 유입된다.
15℃ 이하에서 채널이 열린다는 또 다른 냉센서인 TRPA1이 보고되기는 했지만 다른 연구팀에서 결과가 재현되지 않아 진짜 냉센서인가에 대해 아직까지 논란이 되고 있다. TRPA1은 열에는 반응하지 않지만 마늘의 매운성분인 알리신이나 고추냉이의 이소티오시아네이트에 반응한다. 흥미롭게도 TRPA1은 고추의 캅사이신에 반응하는 TRPV1과 같은 신경세포에 분포하는 것으로 밝혀졌다. 센서는 다르지만 모두 ‘맵다’고 느끼는 이유다.

최근에는 Nav1.8이라는 새로운 유형의 냉센서가 보고되기도 했다.

냉센서인 Nav1.8이 없는 생쥐는 얼음에 놓아도 차가움을 잘 느끼지 못한다. “캅사이신은 동전의 양면과 같습니다. 처음엔 통증을 일으키지만 나중에는 진통 작용을 보입니다.” 통증을 연구하고 있는 서울대 약대 오우택 교수의 설명이다. 캅사이신의 작용으로 수용체의 채널이 지속적으로 열리면 신경세포가 과도한 자극을 견디지 못해 죽기 때문에 결국 통증에 둔감해진다는 것. 이미 캅사이신을 주성분으로 한 진통 크림이 나와 있다. 최근 미국의 제약회사인 아네시바는 수술 부위에 직접 투여할 수 있는 캅사이신 제제인 아들레아(Adlea)를 개발해 무릎관절 등 상당한 통증이 따르는 수술에 적용할 예정이다. “캅사이신으로 신경세포를 죽여 진통 효과를 보는 방법보다는 오히려 신경세포의 TRPV1이 열리지 않게 하는 방법을 찾고 있습니다.”
TRPV1은 염증이 생겼을 때 통증을 전달하는 신경세포에 많이 분포한다. 오우택 교수팀은 염증이 생기면 신경세포 안에서 HPETE라는 생체분자가 만들어져 TRPV1에 달라붙어 채널을 연다는 사실을 발견했다. 흥미롭게도 캅사이신은 HPETE와 입체구조가 비슷하다. 결국 캅사이신은 HPETE의 유사물질로 작용한 셈이다. 이런 물질을 효능약제(agonist)라 부른다.
“현재 저희뿐 아니라 전 세계 유명 제약회사들이 HPETE와 구조가 비슷해 TRPV1에는 달라붙지만 채널을 열지는 못하는 물질을 찾고 있습니다.”
즉 HPETE와 경쟁하면서 작용을 방해하는 약물, 즉 길항제(antagonist)를 개발하고 있다. 오 교수팀은 이미 많은 후보물질을 찾아내 현재 동물실험을 진행하고 있다. 오 교수는 “온도수용체의 미스터리를 규명하는 과정은 순수과학의 측면에서도 가치가 클 뿐 아니라 응용면에서도 잠재성이 크다”며 “아직 미개척영역이 많아 도전해볼 만한 분야”라고 설명했다.


사람을 포함한 포유류는 캅사이신의 매운맛을 잘 느낀다. 반면 새들은 고추를 먹고도 태연하다. 왜 그럴까?
“조류의 열센서인 TRPV1은 포유류의 TRPV1과 구조가 조금 다릅니다. 그 결과 열은 감지하지만 캅사이신이 달라붙지는 않아 고추의 매운맛을 느끼지 못합니다.”
열센서와 통증의 관계를 연구하고 있는 서울대 약대 오우택 교수의 설명이다. 고추가 씨를 퍼뜨려 자손을 늘리려면 동물의 힘을 빌려야 한다. 그런데 포유류는 이빨이 있어 음식을 씹을 때 씨가 으깨져 배설되더라도 싹이 트지 않는다. 게다가 씨가 넓게 퍼지려면 걸어 다니는 포유류보다 날아다니는 조류가 더 좋은 파트너다. 따라서 캅사이신은 고추가 불청객인 포유류를 쫓아내려고 만들어낸 진화의 산물인 셈이다. 그런데 이런 고추의 구상을 무너뜨린 종이 등장했으니 바로 인류다. 다른 포유류처럼 고추를 통째로 먹으면 매운맛을 견디기 어렵지만 요리의 양념으로 쓰면 음식의 맛을 돋궈주기 때문이다. 그런데 사람들이 고추에 맛을 들이면서 사용하는 양이 점점 늘어나고 있다.

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지난해 보건복지부의 ‘국민건강영양조사’에 따르면, 우리나라 사람이 하루에 먹는 고추 섭취량이 1998년 5.2g에서 2005년에는 7.2g으로 40%가량 증가했다. 1인당 1년 고추 소비량은 2.6kg으로 세계 최고 수준이다. 사실 고추소비 증가는 우리나라만의 현상이 아니다. 바야흐로 전 세계가 고추에 빠져있다고 할 만 하다. 왜 이런 현상이 일어날까?

미국 펜실베이니아대 심리학자 폴 로진 교수는 고추의 매운맛으로 인한 통증은 예측이 가능하기 때문이라고 설명한다. 즉 처음 고추를 먹으면 그 얼얼함에 깜짝 놀라지만 몸에 별탈이 없다는 것을 경험하게 된다. 따라서 그 뒤에도 안심하고 고추를 먹을 수 있다. 한편 몸은 고추로 인한 통증을 완화하기 위해 진통제인 엔돌핀을 만든다. 그 결과 통증이 클수록 뒤에 느끼는 쾌감도 증가한다. 한편 캅사이신을 많이 접하면 TRPV1 채널이 지속적으로 열리면서 세포 안에 칼슘 이온이 지나치게 많이 들어와 결국 세포가 죽는다. 즉 입안의 TRPV1 분포 밀도가 떨어지는 셈이다. 그 결과 더 많은 고추를 먹어야 원하는 수준의 통증과 그에 따르는 쾌감을 느낄 수 있다.
결국 고추는 특이한 취향의 포유류를 만나 과거 어느 때보다도 넓은 면적에서 종이 번성하는 기회를 갖게 된 셈이다

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마늘은 그 독특한 향기로 음식의 양념으로 널리 사용되고 있다. 또 최근에는 의학적으로도 여러 가지 유익한 성분이 많다는 사실이 확인되고 있다. 마늘에는 매우 다양한 종류의 황 화합물들이 존재하는데 그 조성은 마늘을 부수거나 익힐 경우 달라지는 것으로 알려졌다. 특히 조리하지 않은 마늘은 매운 맛이 있어 혀나 입술 위에 자른 마늘을 놓아두면 통증을 일으킨다. 그러나 이런 자극이 일어나는 메커니즘은 알려져 있지 않다.

미국 스크립스연구소의 아뎀 파타퓨티안 박사팀은 마늘에 포함된 ‘알리신’이라는 성분이 입안에 있는 열 수용체 2가지(TRPA1과 TRPV1)를 활성화시켜 매운 맛을 느끼게 한다는 사실을 발견했다. 이 연구 내용은 생물학분야 학술지인 ‘커런트 바이올로지’(Current Biology)에 ‘마늘의 매운 맛’이라는 제목으로 표지 논문으로 실렸다.
연구팀은 생마늘이 화학물질에 의해 활성화되는 이온 채널 단백질 그룹에 속하는 TRPV1과 TRPA1을 활성화시킬 수 있다는 사실을 발견했다. TRPV1은 통증을 일으킬 수 있을 정도의 열이나 고추의 매운 성분에 반응하는 반면 TRPA1은 통증을 느낄 정도의 차가움이나 계피나 겨자 등에 포함된 자극적인 성분에 반응한다. 이들 두 수용체는 혀에서 통증을 감지하는 신경세포에 많이 존재한다.
연구팀은 또 마늘에 포함된 황 화합물인 알리신이 이들 두 수용체를 활성화시킨다는 사실을 알아내, 알리신이야말로 마늘의 매운 맛을 일으키는 주요 성분임을 확인했다. 알리신은 마늘을 자르거나 부술 때 생성되는 불안정한 화합물이다. 시간이 지나거나 열을 가하면 파괴되기 때문에 생마늘은 맵지만 조리한 마늘은 매운 맛이 사라진다
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매운 고추와 덜 매운 고추를 같은 환경에서 자라게 만든다면 어떻게 될까.
이를 확인하기 위해 미국 인디애나대 데이비드 학 박사는 볼리비아의 야생 고추 330개 두 종을 섞어 온실에서 키웠다. 첫 꽃이 필 때까지 같은 양의 물을 공급하다가 이후에는 두 부류로 나눠 한 쪽은 물을 충분히 주고, 다른 한 쪽은 물을 적게 줬다.
그 결과 물을 충분히 공급한 환경에서는 매운 고추나 맵지 않은 고추 모두 일반적인 상태에서와 마찬가지로 씨를 만들어 냈다. 하지만 수분이 줄어들자 매운 고추씨의 개수는 맵지 않은 고추의 씨보다 2분의 1 수준으로 뚝 떨어졌다.
이러한 결과에 대해 연구진은 환경에 대응한 고추의 ‘선택과 희생’이라고 설명했다.
매운 고추는 푸사륨 균이 잘 자라는 수분이 많은 지역에서 자라왔기 때문에 수분이 많은 곳에서 캡사이신과 씨를 많이 만들었다. 하지만 건조한 환경이 되자 매운 고추는 곰팡이 균의 위협이 줄었다고 판단하고 씨 생산을 대폭 줄인 것이다. 건조한 환경에서 매운 고추가 사라지는 이유다.
구조적으로도 매운 고추는 물을 효율적으로 사용하기보다는 물을 버리는 데 집중하는 것으로 나타났다. 학 박사는 “매운 고추는 안 매운 고추보다 나뭇잎과 기공이 더 많다”며 “번식보다는 캡사이신을 만드는 데 더 주력하기 때문”이라고 설명했다.






페이스북       방명록      수정 2017-06-02 / 등록 2010-10-31 / 조회 : 20407 (548)



우리의 건강을 해치는 불량지식이 없는 아름다운 세상을 꿈꾸며 ...  2009.12  최낙언