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어떤 사람은 적게 먹고 운동해도 살이 잘 찌는 반면, 어떤 사람은 비교적 자유롭게 먹어도 체중을 유지한다. 이에 대해, 체중 문제는 환경도 문제지만 유전에 의한 영향도 적지 않다는 연구 결과가 쌓여가고 있다. 유전과 환경, 이 두 요인이 구체적으로 어떻게 비만에 영향을 미치는지에 대한 연구는 계속 진행 중이다. 최근 일란성 쌍둥이를 대상으로 진행된 비만과 유전자에 관한 연구가 이 복잡한 문제의 실마리를 제공한다.

비만과 유전자, 체중이 다른 쌍둥이 연구

일란성 쌍둥이는 유전적으로 100% 동일하다. 그렇기 때문에 주제를 막론하고 유전과 환경의 영향을 분리해서 연구하고자 할 때 종종 동원되곤 한다. 체중과 비만 문제에서도 마찬가지다. 

예를 들어 한 쌍의 일란성 쌍둥이가 서로 다른 체중을 가지고 있다면 어떨까? 둘은 유전적으로 동일하므로 타고난 유전자에 차이가 있는 것은 아니다. 그렇다면 식습관, 활동량, 스트레스 등 '후천적 환경 요인'의 영향이라고 보는 것이 타당하다.

핀란드 헬싱키 대학교와 미네르바 재단 의학연구소는 비만과 유전자라는 주제를 보다 심층적으로 파고들었다. 연구팀은 체중 차이가 나는 일란성 쌍둥이 약 90쌍을 모집해 비교 분석을 실시했다. 이들은 유전적으로 동일하므로, 이들의 체중 차이는 환경 요인의 차이에 의해 발생했을 것이다.

그렇다면 환경 요인이 체중 차이를 만들어내는 메커니즘은 무엇일까? 연구팀이 찾아낸 비만과 유전자 사이를 연결하는 열쇠는 ‘미토콘드리아의 차이’였다. 이 연구 결과는 <네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)>에 지난 12일 발표됐다.

세포 속 미토콘드리아와 비만

우리 몸을 구성하는 모든 세포들은 에너지원을 받아들여 필요한 에너지를 만든다. 그 역할을 담당하는 것이 바로 세포 속 에너지 공장이라 불리는 소기관 '미토콘드리아'다. 섭취한 음식에 포함된 영양분을 에너지로 바꾸는 발전소 역할이라 생각하면 된다. 

체중 증가와 비만의 주 원인이 되는 것은 지방 세포다. 잉여 에너지를 저장하거나, 필요할 때 저장된 에너지를 꺼내 태움으로써 체온을 유지하는 것이 지방 세포의 역할이다. 세포 본연의 역할을 수행할 수 있도록, 미토콘드리아는 지방 세포에 에너지를 공급한다. 에너지 대사 과정에 깊이 관여하는 셈이다. 그렇다면 미토콘드리아의 기능이 원활하지 않으면 어떨까? 지방 세포의 기능이 원활하게 이루어지지 않을 것이므로 전반적인 에너지 대사의 효율이 떨어질 것이고, 이로 인해 체중 증가나 비만이 나타날 수 있다.

미토콘드리아와 체중 차이의 원인

연구팀은 모집한 일란성 쌍둥이들의 지방 조직을 채취해 분석했다. 그 결과, 명확한 차이를 발견할 수 있었다. 쌍둥이 중 체중이 더 많이 나가는 쪽의 지방 조직에서, 미토콘드리아와 관련된 특정 유전자 발현이 다르게 나타나는 공통점이 확인됐다. 즉, 타고난 유전자는 같지만, 그 유전자가 얼마나 활발하게 작동하는지에 차이가 있었고, 이 차이가 체중에 영향을 미쳤다는 것이다.

이런 현상이 나타나는 이유는 무엇일까? 헬싱키 대학교 산하 핀란드 분자의학 연구소(FIMM)의 설명에 따르면, 칼로리 과잉으로 미토콘드리아 대사가 떨어질 경우, 비만을 촉진하는 프로세스가 작동해 유전자 활성도가 변할 수 있다.

이로부터 얻어낼 수 있는 핵심 정보는, 후천적 환경이 유전자 활성화에 영향을 미쳐 비만을 발생시킬 수 있다는 것이다. 유전자는 선천적으로 정해져 있는 것이 맞지만, 어떤 환경에서 성장하고 살아가는지에 따라 그 결과가 달라질 수 있다는 후성유전학적 관점과도 일치한다.

미토콘드리아 건강을 위한 방법

비만을 유발하는 요인은 다양하며, 그 메커니즘도 저마다 차이가 있다. 하지만 거슬러 올라가보면 미토콘드리아의 양과 유전자 조절로 귀결되는 경우가 많다. 연구팀의 설명에 따르면, 단순히 체중이 증가하는 현상 뿐만 아니라, 인슐린 민감성 저하와 체지방량 증가 역시 미토콘드리아와 유전자로 설명할 수 있다.

즉, 이번 쌍둥이 연구는 유전적 요인으로 비만이 될 수 있지만, 생활습관 개선을 통해 극복할 수 있다는 희망을 제시한다. 비만과 유전자의 연관성은 분명 다른 사람에 비해 체중이 쉽게 늘고 감량이 어려운 체질이 있을 수 있다는 것을 보여준다. 하지만 지방 세포 속 미토콘드리아의 기능을 건강하게 유지하는 데 주목하면 체중 관리가 마냥 불가능한 일만은 아닐 것이다.

균형 잡힌 식단, 규칙적인 운동, 충분한 수면, 스트레스 관리 등 건강한 생활 습관은 미토콘드리아의 기능을 최적으로 유지하는 데 도움을 줄 수 있다. 결국 개인의 상황에 맞춰진 솔루션이 필요하므로, 다른 사람이 제시한 방법을 따라가며 동일한 효과를 기대할 필요는 없다. 작은 부분에서 생활습관을 더 나은 방향으로 바꿔갈 수 있는 방법을 찾는 것이 핵심이다.

과체중·비만 상태가 유전자에 새겨져, 다이어트를 시도했을 때 요요 현상을 일으킬 수 있다는 연구결과가 나왔다. 국제 학술지 「네이처(Nature)」에 게재된 후성유전학 분야의 연구 내용이다.

유전자의 역할, 환경 영향 받을 수 있어

후성유전학(Epigenetics)은 유전학의 하위 분야 중 하나로, ‘유전자의 발현’을 조절하는 과정을 연구한다. 여기서 유전자의 발현이란, 특정 유전자가 활성화돼 생물학적 기능을 수행하는 것을 의미한다. 

본래 한 개인의 ‘유전적 요인’이라는 것은 DNA 서열에 의해 결정된다. 부모로부터 물려받은 유전자의 구조와 기능을 포함해, 개인의 고유한 정보를 형성한다. 인간의 몸은 이 유전자의 정보에 따라 단백질을 만들고 각종 생체 기능을 활성화시킨다. 

이 과정에서 우리 몸에서는 무수한 화학적 변화가 일어나며, 이들은 유전자 발현을 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 그 중에는 선천적인 DNA 서열에 영향을 주지 않으면서 유전자 활동에 영향을 미치는 경우가 많다. 이러한 변화를 집중적으로 연구하는 것이 바로 후성유전학이다. 

즉, 후성유전학의 핵심은 세포 단위에서 ‘어떤 세포가 어떻게 작용해야 하는지를 알려주는 것’이다. 같은 유전자를 가진 세포라도 후성유전적 변화, 즉 ‘환경 변화’에 따라 서로 다른 기능을 수행할 수 있다는 것이다.

우리는 모두 선천적으로 어떤 유전적 정보를 가지고 태어났다. 하지만 같은 유전 정보를 가지고 태어났다고 해도 살아가는 모습이 똑같지는 않다. 성장 환경, 식습관을 비롯한 일상적 패턴, 체중 변화와 같은 것도 모두 ‘평생 바꿀 수 있는 것’에 해당한다.

과체중 이력, 지방 세포가 기억한다

후성유전학 관점에서 보면, 우리는 살면서 다양한 환경을 경험하게 되며 이로 인해 유전자 발현의 변화를 겪게 된다. 가장 일상적이고 쉽게 접근할 수 있는 변화라면, 바로 ‘체중 변화’를 들 수 있겠다. 대부분의 사람들은 고칼로리 식단과 운동 부족으로 인해 과체중·비만 상태가 될 수 있다. 이는 대표적인 후성유전적 변화를 초래하는 환경 요인이다.

스위스 취리히 연방 공과대학의 후성유전학 교수 페르디난트 폰 마이엔 박사 연구팀은 체중이 줄었다가 고작 몇 주만에 다시 돌아오는, 이른바 ‘요요 현상’이 나타나는 원인에 관심을 기울였다. 그들은 이것이 후성유전학에 기인한다고 보고, 세포 단위의 원인을 찾기 위해 연구를 진행했다. 

연구팀은 과체중 상태에 있는 쥐, 그리고 다이어트를 통해 과도하게 체중을 줄인 쥐를 대상으로 삼아 지방 세포를 분석했다. 그 결과 과체중이나 비만이 지방 세포의 핵에서 후성유전적 변화를 일으킨다는 것을 발견했다. 

또한, 연구팀은 ‘다이어트를 실시해 체중을 줄였음에도 지방 세포에 나타난 변화가 유지된다’는 사실에 집중했다. 이는 과체중으로 인한 지방 세포의 후천적 변화가 남아있기 때문에, 다시 과체중 상태가 되기 쉽다는 것을 의미한다. 연구팀은 고지방 식단을 제공했을 때, 지방 세포의 변화가 남아있는 쥐가 그렇지 않은 쥐에 비해 더 빨리 체중이 늘어난다는 것을 확인했다.

연구팀은 인간에게서도 이와 동일한 메커니즘이 나타난다는 증거를 찾았다. 그들은 연구소와 여러 곳의 병원으로부터 위 축소술이나 위 우회술 등의 체중 감량 수술을 받은 사람들의 지방 조직을 확보해 생체 검사를 실시했다. 유전자 발현을 분석한 결과, 연구팀은 과체중 쥐 모델을 연구한 것과 일치하는 결과를 얻었다.

수명 긴 지방 세포, ‘예방’이 최선

연구팀이 결론에 접근하는 과정은 상당히 복잡하지만, 도출한 답은 간단하다. ‘우리 몸의 지방 세포는 과체중이었던 시절을 기억한다’라는 것이다. 이는 체중 감량 목적의 운동에서 이야기하는 ‘세트 포인트’나 ‘체중 항상성’과도 어느 정도 같은 맥락이라 할 수 있다. 

다만 연구팀은 ‘지방 세포에 나타난 변화가 얼마나 오랫동안 유지되는지를 조사하지 않았다’라고 밝혔다. 연구팀의 박사 과정생인 로라 힌테는 “지방 세포는 수명이 긴 세포”라며 “평균적으로 우리 몸이 지방 세포를 새롭게 대체하기 전까지 10년 정도 산다”라고 이야기했다. 명확하게 확인되지는 않았지만, 지방 세포의 수명 내내 유지될 수도 있다는 뜻이다.

물론, 지방 세포가 후천적으로 변화를 겪은 것처럼, 어떤 환경 조건에 의해 다시 변화를 겪을 가능성도 배제할 수는 없을 것이다. 현재로서 분명한 것은, 약물 등을 사용해 지방 세포에 일어난 후성유전적 변화를 바꾸거나 지울 수는 없다는 것이다.

폰 마이엔 교수는 “지방 세포의 기억 효과로 인해, 처음부터 과체중이 되지 않도록 하는 것이 요요 현상을 겪지 않는 가장 간단한 방법이다”라고 덧붙였다. 연구팀의 구성원들은 어린이와 청소년, 그리고 그 부모를 대상으로 이 메시지를 적극적으로 전파하고 있다고 전했다. 

연구팀이 인정한 또 한 가지 맹점은 ‘후천적 변화와 기억이 지방 세포에서만 일어나지 않는다’는 사실이다. 즉, 지방 세포 외에도 요요 현상에 영향을 미치는 다른 세포가 있을 수 있다는 것이다. 폰 마이엔 교수는 이 사실을 지적하며, 후속 연구를 통해 이를 탐구할 예정이라고 밝혔다.

스트레스를 받을 때, 기분이 좋지 않을 때, 이를 해소하는 방법으로 ‘먹기’를 선택하는 경우가 있다. 다이어트와 건강에 대한 관심이 이어지고 있음에도, 급격하게 가라앉는 기분을 달래기 위해 음식을 먹는 사례는 드물지 않다. 우울증과 체중 사이에 분명한 관련이 있다고 여길 수밖에 없는 이유다.

우울증은 정신건강 문제를 대표한다. 20~30대 젊은층에서 우울증이 확산되고 있다는 경고는 비단 우리나라만의 문제는 아닐 것이다. 체중 문제 또한 수많은 대사질환으로 이어지는 출발점이 된다. 성인 비만인구의 지속적인 증가 역시 우리 사회가 해결해야 할 문제다.

이 두 가지가 함께 나타나고 있는 현실, 우리는 과연 어떻게 접근하는 것이 옳을까?

개인의 문제? 환경적 요인도 간과할 수 없어

캐나다 토론토 대학의 정신의학 및 약리학 교수인 로저 매킨타이어 박사는 “체중 증가와 우울증이 사회적, 환경적, 생물학적 원인에서 비롯될 수 있다”라고 이야기한다. 예를 들어, 어린 시절을 힘겹게 보낸 사람, 또는 현재 경제적으로 불안한 상황이 있는 사람은 우울증과 함께 비만이 될 위험이 더 높다는 것이다.

물론, 주위 환경의 영향도 간과할 수 없다. 쉽게 말해, 주위에 편의점이 있으면 좀 더 멀리 있는 마트 대신 편의점을 자주 이용하게 될 가능성이 높다. 편의점에는 간편하게 먹을 수 있는 가공식품들이 많기 때문에, 건강과 거리가 먼 식사를 하게 될 가능성이 높다.

같은 원리로, 가까운 곳에 백반집이 있는 경우와 패스트푸드점이 있는 경우를 생각해보자. 어느 쪽이 더 건강한 식사를 할 가능성이 높을지는 굳이 따져보지 않아도 알 수 있을 것이다. 핵심은 정신건강 문제와 체중 문제 모두 ‘개인의 책임’으로만 치부할 수는 없다는 것이다. 

우울증과 체중 문제, 단순하게 접근하면 안 돼

우울증과 체중 증가는 서로 영향을 미친다. 즉, 우울증이 있으면 그렇지 않은 사람에 비해 비만이 될 가능성이 높고, 비만인 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 우울증에 걸릴 위험이 높다는 것이다. 토론토 대학 정신과 교수인 로드리고 만수르 박사는 “‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’라는 고전적인 질문과 같다”라고 이야기한다.

물론, 우울증도 없고 체중도 정상인 사람 입장에서는 단순하게 생각할 수 있다. 이를 테면 우울증에 걸려 운동할 의욕을 잃게 되고, 또 더 많이 먹게 되므로 체중이 증가하는 것 아니냐고 생각할 수 있는 것이다. 마찬가지로 체중이 증가한 자신의 몸을 스스로 느끼며 우울증상이 심해질 수 있다고 볼 수 있다. 

이에 대해 만수르 박사는 “분명 개인적인 문제도 전혀 없지는 않겠지만, 이는 실제 우리 몸에서 일어나는 일을 지나치게 단순화한 것”이라고 강조했다. 나타난 현상만 생각하지 말고, 실제로 왜 그러한 현상이 나타났는지까지를 생각해봐야 하는 이유다.

우울증과 체중 문제를 따로 떼어놓고 생각해보자. 우울증을 비롯한 정신건강 문제가 사회적 요인에 기인한다는 내용은 익히 알려진 사실이다. 과체중이나 비만 등 체중에 관련된 문제도 마찬가지다. 소득 문제나 유전적인 체질 문제 등이 관여할 수 있다는 내용은, 단순히 ‘개인의 게으름’을 탓할 수 없다는 메시지를 던진다. 각각의 문제가 단순화할 수 없다면, 두 가지를 엮어서 볼 때도 마찬가지일 것이다. 

우울증의 핵심 요인을 놓치지 말 것

우울증과 체중 문제가 함께 나타난다고 했을 때, 중점을 둬야 할 것은 우울증일 가능성이 높다. 체중 문제에 비하면 우울증이 더 복잡한 기전을 가지고 있기 때문이기도 하고, 우울증이 올바르게 다뤄지지 않는다면 체중 문제도 해결하기 어려울 가능성이 크기 때문이다.

우울증의 대표적인 증상 중 하나는, ‘관심과 즐거움의 상실’이다. 어떤 활동을 하고자 하는 의욕이 없고, 애써 그것을 하더라도 재미나 성취감을 느낄 수 없다는 것이 근본적인 문제다. 뇌과학적 관점에서 보자면 ‘보상 시스템’이 제대로 작동하지 않는 셈이다.

이 상태에서 음식을 먹게 되면 어떨까? 미각적 즐거움(맛)을 충분히 느낄 수 없다면, 그것을 느끼기 위해 더 많은 음식을 찾게 될 수 있다. 우울증이 체중 증가로 이어질 수 있는 대목이다. 같은 원리로 더 강한 수준의 쾌감이나 즐거움을 느끼기 위해 보다 아슬아슬하거나 위험한 행동을 할 가능성이 높아진다.

우울증과 체중 문제를 단순화할 수 없는 또 다른 이유는, 우울증이 있다고 해서 반드시 체중 증가로 이어지는 것은 아니라는 점이다. 어떤 사람의 경우, 자신이 스스로 ‘음식을 먹을 자격이 없다’라고 생각한 나머지 식사를 거부하는 문제가 생기기도 한다. 이 경우는 급격한 수준의 체중 감소로 이어질 수 있다.

개인의 상황에 따른 접근이 가장 중요

가장 근본적인 문제는, 우울증이라는 증상이 천편일률적으로 나타나지 않는다는 점이다. 똑같이 ‘우울증’이라는 진단을 받은 사람이더라도, 그 증상도, 원인도 저마다 다를 수 있다는 것이다. 당연히 치료 방법도 개인에게 초점을 맞추는 것이 옳다.

미국 메릴랜드 존스 홉킨스 대학의 정신과 의사인 엘리자베스 프린스 박사는 “우울증은 정말로 개인화된 증상이기 때문에, 환자들은 그 자신을 가장 잘 아는 의사와 함께 할 필요가 있다”라고 이야기한다. 우울증과 체중 문제를 함께 안고 있는 경우, 이 둘을 한꺼번에 다룰 수 있는 포괄적 계획이 필요하다는 것이 프린스 박사의 의견이다.

매킨타이어 박사는 우울증 환자를 치료할 때 가장 먼저 ‘잠을 잘 자고 있는지’를 묻는다고 이야기한다. 만약 잠을 잘 못 자는 상황이라면, 그는 필요에 따라 약물을 처방하기도 한다고 말했다.

그는 “우울증과 체중 문제를 치료하는 데 ‘은총과 같은 해결책’은 없다”라고 이야기한다. 개인마다 양상이 다르게 나타나는 경우가 많기 때문에, 더 많은 연구와 데이터를 기반으로 한 증거 중심 접근법이 필요하다는 것이 매킨타이어 박사의 의견이다.