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지방의 종류 : 갈색 vs 백색
- Mono-글리세라이드, Di-글리세라이드, Tri 글리세라이드
- 극성 지방 : 인지질
- 복합지방 : 인지질, 당지질, Spingolipid
- 기타지방 : Wax, Sterol, 탄화수소
- 포화지방 : MCT
- PUFA 다중불포화지방, CLA
- 체지방, 피하지방, 내장지방
- 지방의 축적
- 갈색 vs 백색, 이리신
- 비만은 지방의 축적
강석기 기자 sukki@donga.com
사실 진화론의 관점에서 보면 양서류나 파충류 같은 변온동물의 세계에서 포유류나 조류 같은 정온동물이 나온 건 상당히 미스터리다. 정온동물은 말 그대로 몸 속 온도를 일정하게 유지해야 하기 때문에 살아가기 위해서는 비슷한 크기의 변온동물보다 에너지를 30배가량 더 써야 한다. 자연이 이런 엄청난 비효율성을 선택했다는 건 그만큼의 반대급부가 있기 때문이다. 즉 정온동물은 변온동물에 비해 속도와 지구력이 앞서고 서식범위가 훨씬 넓어질 수 있었다.
정온동물이 체온을 유지하기 위해 몸에서 열을 만드는 과정을 ‘열생성(thermogenesis)’라고 부른다. 추울 때 몸을 덜덜 떠는 것도 열을 만들어내기 위해서다. 근육의 짧은 수축 이완 과정에서 에너지 분자인 ATP가 소모되면서(이를 화학에너지가 운동에너지로 변환된다고 말한다) 부수적으로 열이 나온다(변환효율이 100%가 아니므로). 운동할 때 열이 나는 것도 마찬가지다. 사실 변온동물도 움직이면 열이 나와 체온이 올라간다.
● 몸속의 난로 갈색지방
우리 몸에는 갈색지방조직이 소량 분포해 있다. 갈색지방은 열발생을 통해 정온동물의 체온을 일정하게 유지하는 기능을 한다. 그런데 정온동물에는 이런 떨림 열생성과는 별도의 열생성 메커니즘이 존재한다(그렇지 않다면 주위 온도가 체온보다 늦을 때는 늘 떨고 있어야 한다)! 바로 갈색지방조직(brown adipose tissue)이 그 주인공이다. 즉 평소에는 갈색지방이 열을 만들어 체온을 유지하는데 갑자기 아주 추운 환경에 노출됐을 때는 이걸로 모자라 몸까지 떠는 것이다.
참고로 우리가 익숙한, 과잉의 영양분인 지방을 저장하는 곳은 백색지방조직(white adipose tissue)다. 연구결과 갈색지방이 열을 낼 때 쓰는 원료를 백색지방이 공급하는 것으로 밝혀졌다(분비된 지방이 혈관을 통해서 이동한다). 그렇다면 두 지방의 ‘색깔과 기능’을 구분하는 요인은 무엇일까.
갈색지방에는 철 함유량이 높은 미토콘드리아가 잔뜩 들어있기 때문에 갈색으로 보인다. 미토콘드리아는 세포내 호흡을 담당하는 기관이다. 세포내 호흡이란 포도당과 산소를 소모해 연료분자인 ATP를 만드는 과정이다. 그런데 갈색지방의 미토콘드리아는 특이하게도 ATP를 만들지 않고 그냥 열을 만든다. UCP1이라는 단백질이 개입하는 ‘짝풀림 반응’을 통해서다.
누구나 손쉽게 존재를 알 수 있는 백색지방과는 달리 갈색지방은 인체에 수십 그램 정도만이 있는 것으로 알려져 있다. 불과 얼마 전까지만 해도 활성이 있는 갈색지방은 열손실에 무방비 상태인 신생아가 적응을 위해 존재한다는 주장이 있을 정도로 불확실한 면이 많았지만, 2009년 마침내 양전자단층촬영(PET) 등의 방법으로 성인에게서도 작동한다는 사실을 확실히 밝혀냈다.
● 매운 음식이 다이어트에 도움이 되는 이유
그런데 최근 이 갈색지방이 비만이나 당뇨병과 밀접한 관계가 있다는 사실이 속속 밝혀지고 있다. 정상체중인 집단과 과체중인 집단을 저온에 일정 시간 둔 뒤 갈색지방의 활성을 비교해보니 정상체중 쪽이 4배가 더 높았다는 연구결과가 있다. 불과 수십 그램인 갈색지방이 뭐 그리 대단하냐 싶겠지만 연구결과 갈색지방 40~50그램이 최대한 기능하면 전체 에너지 소모량의 20%를 차지한다고 한다. 결국 비만은 많이 먹고 덜 활동한 게 원인이겠지만 갈색지방이 활성화가 덜 돼 열발생을 제대로 하지 못한 것도 중요한 요인일지도 모른다.
당연히 이쯤에서는 누구나 갈색지방를 활성화시키는 방법이 새로운 다이어트법이 될 수 있지 않을까 하는 생각이 들 것이다. 실제로 현재 이 분야는 활발히 연구되고 있고 이미 ‘열발생 다이어트(thermogenic diet)’라는 용어도 만들어졌다. 즉 덜 먹는 다이어트가 아니라 잘 먹어서 갈색지방을 활성화시키는 다이어트를 하자는 것. 그럴듯하지 않은가.
열발생을 통해 다이어트 효과를 내는 가장 대표적인 식재료가 바로 고추다. 고추의 캡사이신이 신경계에 어떤 신호를 줘 갈색지방이 왕성하게 활동하게 만든다는 것. 우리가 매운 음식을 먹으면 땀을 뻘뻘 흘리는 것도 갈색지방이 만들어낸 과잉의 열을 배출하기 위한 해결책인 셈이다. 칼슘과 함께 섭취한 비타민D이 열발생을 일으킨다는 연구결과도 있다.
● 사람에 갈색지방 예상보다 3배 많아
연합뉴스 | 입력 2017.03.02 10:17
(서울=연합뉴스) 한성간 기자 = 인간을 포함한 포유동물은 잉여 칼로리를 저장하는 백색지방(white fat)과 저장된 에너지를 연소시키는 갈색지방(brown fat) 등 두 종류의 지방조직을 가지고 있다. 갈색지방은 백색지방에 저장된 에너지를 연소시켜 체지방을 줄여주기 때문에 건강에 이로운 지방이지만 태아와 신생아 때를 제외하곤 거의 없고 성인에게는 아주 소량만 남아있는 것으로 알려져 왔다.
그러나 인간에게는 이 갈색지방이 지금까지 알려진 것보다 3배나 많다는 연구결과가 나왔다. 독일 뮌헨 공대 엘제-크뢰너-프레제니우스 센터(Else-Kroener-Fresenius Center)의 토비아스 프롬 박사 연구팀이 성인 1천644명을 대상으로 양전자방출 단층촬영(PET)으로 체내의 대사활동을 관찰한 결과 이 같은 새로운 사실이 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 1일 보도했다. 종양 조직은 정상 조직과 에너지 대사가 다르기 때문에 종양의 전이를 포착하기 위해 PET가 사용된다. 그런데 그 과정에서 갈색 지방 조직이 얼마나 활성화되는지에 대한 정보를 덤으로 얻을 수 있다.
갈색 지방 조직은 포도당을 많이 흡수하기 때문에 PET를 통해 이를 관찰할 수 있다고 프롬 박사는 설명했다. 따라서 만약 갈색지방의 활동을 촉진하는 약이 있다면 당뇨병 환자는 혈당을 낮출 수 있을 것이며 비만한 사람은 체중을 줄일 수 있을 것이라고 그는 지적했다. 그의 연구팀은 참가자를 대상으로 거의 3천 회에 걸쳐 PET를 시행하면서 갈색지방이 얼마나 되고 또 얼마만큼 활성화되는지를 관찰했다. 전체적으로 갈색지방의 양은 예상했던 것보다 3배 많았다. 그러나 사람에 따라 차이가 있었고 활성화되는 정도도 사람에 따라 다른 것으로 나타났다. 우선 여성이 남성보다 갈색지방이 많았다. 또 체격이 마른 사람과 젊은 사람이 비교적 갈색지방이 많았다. 과체중이거나 나이가 많은 사람은 갈색지방이 활성화되는 정도가 덜했다. 전체 참가자의 약 5%는 갈색지방의 활동이 매우 강한 것으로 나타났다.
이는 어떤 사람은 단것을 마음껏 먹어도 체중이 불지 않는데 어떤 사람은 케이크 한 쪽을 더 먹었을 뿐인데 체중이 증가하는 이유를 설명하는 것인지 모른다고 프롬 박사는 말했다.
이번 연구에서는 신장에서 처리되는 노폐물인 크레아티닌 청소율(creatinine clearance)이 갈색지방의 활동에 영향을 미친다는 사실도 밝혀졌다. 이 연구결과는 '핵의학 저널'(Journal of Nuclear Medicine) 최신호에 발표됐다.
● 다이어트 호르몬 이리신 발견
과학저널 ‘네이처’ 2012.1월 26일자에는 갈색지방의 열발생에 관련한 또 다른 놀라운 사실이 실렸다. 지방의 저장소인 백색지방이 갈색지방처럼 작동하게 만드는 호르몬을 발견했다는 것과 함께 운동이 이 호르몬의 분비를 왕성하게 한다는 것. 이 환상의 호르몬 이름은 ‘이리신(irisin)’으로 그리스 신화에 나오는 전령의 여신 이리스(iris)를 따 작명했다.
미국 하버드대의대 연구진들은 운동을 할 때 근육세포에서 많이 만들어지는 FNDC5라는 단백질이 어떤 역할을 하는가를 알아보다가 이 단백질이 아미노산 길이 112개인 조각으로 잘려 혈관을 타고 백색지방조직으로 가 백색지방이 갈색지방처럼 기능하게 변화시킨다는 사실을 발견했다. 즉 이 단백질 조각은 호르몬인 것이다. 이는 기존에 존재하는 갈색지방과는 별도의 경로다.
논문에 따르면 지금까지 운동의 에너지 대사 효과는 미스터리였다고 한다. 즉 운동할 때 소모되는 에너지의 양은 실제 운동에 들어가는 양보다 더 컸는데 그 이유를 잘 몰랐던 것. 그런데 이번에 운동이 이리신을 분비해 백색지방을 갈색지방화시켜 열발생을 유도한다는 사실이 밝혀진 것이다. 한마디로 체중조절 측면에서 운동을 하면 꿩 먹고 알 먹는 셈이다. 실제로 10주간 운동을 한 사람의 혈중 이리신 농도는 운동을 하지 않은 대조군의 2배에 이르는 것으로 밝혀졌다. 연구자들은 이리신이 다이어트 분야를 혁신시킬 것으로 예상했다.
이리신에 대한 또 하나 놀라운 사실은 생쥐와 사람에서 아미노산 112개의 서열이 100% 일치한다는 점이다. 인슐린이 85%, 렙틴이 83%인 것에 비교하면 경이적인 일이다. 공동조상에서 떨어져 나온 지 무려 5000만년이 지났음에도 아미노산 서열이 전혀 변하지 않았다는 건 이리신이 그만큼 생존에 중요한 호르몬임을 시사한다. 이런 호르몬이 지금까지 그 존재조차 알려지지 않았다는 건 우리가 생물에 대해 여전히 모르는 부분이 많다는 사실을 보여주는 게 아닐까.
최근 갈색지방뿐 아니라 백색지방도 갈색지방화해 열발생을 일으킬 수 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 이 과정에 관여하는 호르몬 이리신도 발견됐다. (제공 Genes & Development)
● 인체에 제3의 지방 있다. 베이지색 지방(beige fat)
[연합]입력 2012.07.13 11:06
갈색지방과 같은 기능을 가진 제3의 지방인 베이지색 지방(beige fat)이 존재한다는 새로운 사실이 밝혀졌다.
미국 다나-파버 암연구소(Dana-Farber Cancer Institute)의 브루스 스피겔먼(Bruce Spiegelman) 박사는 갈색지방과 기능은 비슷하면서 유전적 특성은 완전히 다른 베이지색 지방이 성인의 쇄골 부근 피부 밑과 척추를 따라 존재한다는 연구결과를 발표했다고 사이언스 데일리가 2012.7. 12일 보도했다.
스피겔먼 박사는 또 운동할 때 근육세포가 만드는 이리신(irisin)이라는 호르몬이 이 베이지색 지방세포를 자극해 활성화시킨다는 사실도 알아냈다.
갈색지방과 베이지색 지방세포는 모두 미토콘드리아라는 소기관에 철분이 있어 갈색과 베이지색을 띠지만 두 지방세포는 엄연히 다르다고 스피겔먼 박사는 밝혔다.
우선 갈색지방 세포는 세포 내 발전소인 미토콘드리아가 열을 생성시키는 데 필요한 단백질인 UCP-1을 많이 만드는데 비해 베이지색 지방세포는 정상적인 상태에서는 UCP-1을 적게 만든다.
그러나 베이지색 지방세포는 차가운 기온이나 이리신 같은 특정 호르몬에 반응해 UCP-1을 대량으로 만들어 낸다. 이 때는 칼로리를 연소시키는 효과가 갈색지방이나 다름없다.
또 하나 다른 점은 갈색지방 세포는 근육세포로 분화하는 줄기세포에서 생성되지만 베이지색 지방세포는 백색지방 세포층 안에서 베이지색 지방 전구세포로부터 만들어진다는 것이다.
사람의 경우 갈색지방은 태아와 신생아 때만 존재하고 성인이 되면 거의 없어져 대부분 백색지방만이 분포되어 있는 것으로 알려지고 있다. 동면을 취하는 동물엔 갈색지방이 많은데 이는 갈색지방이 저장된 에너지를 연소시켜 체온을 유지해 주기때문이다.
이 연구결과는 과학전문지 '셀(Cell)' 온라인판(7월12일자)에 실렸다.
