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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.

식사를 천천히, 최소 20분 이상 하라는 조언을 들어봤을 것이다. 식사 속도가 건강에 중요한 영향을 미칠 수 있다는 것으로, 그 근거는 여러 방면에 걸쳐 누적돼왔다. 예를 들어, 뇌에서 포만감을 느끼는 타이밍과 메커니즘에 관한 내용이 대표적이다. 여기에 더해, ‘음식 종류와 식사 시간’ 사이에도 중요한 연관성이 있다는 연구 결과가 제기됐다. 

음식 종류와 식사 시간

‘천천히 먹는다’는 것을 세세하게 쪼개보면, 씹는 횟수, 씹는 속도, 삼키는 타이밍 등 몇 가지 세부 행동으로 나눌 수 있다. 식습관과 관련된 기존 연구들에서는 다양한 관점에서 전체 식사 시간에 미치는 영향을 테스트해왔다. 이를 테면 한입에 어느 정도의 음식을 넣는지, 식사 중 음악을 듣거나 TV를 시청하는 것은 어떤 영향이 있는지 등이다.

그중에서 유력한 요소로 지목됐고, 지금도 유효한 것으로 여겨지는 것은 이른바 ‘섭취 순서’다. 가장 대표적인 예가 섬유질 공급원인 채소를 가장 먼저 먹고, 탄수화물을 그 뒤에 먹으라는 것이다. 실제로 이러한 방법이 혈당을 비교적 안정적으로 유지하는 데 도움이 되는 것으로 알려졌다. 하지만 씹는 횟수나 속도 등 실제 식사 시간에 어떤 영향을 미치는지는 분명하지 않았다.

이 부분에 대해 ‘식사 유형’ 즉, 어떤 음식을 먹느냐가 식사 속도에 변수가 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 이달 초 <뉴트리언츠(Nutrients)> 저널에 게재된 일본 후지타 보건대학교 연구팀의 논문에 따르면, 음식의 종류에 따라 이러한 세부 행동들에 확연한 차이가 나타난다.

음식 종류와 식사 시간 비교 실험

후지타 보건대학 연구팀은 교내 직원과 교수들 41명을 참가자로 초빙해 실험 연구를 진행했다. 참가자들의 연령은 20세~65세 범위에 분포했으며, 남성 18명 여성 23명으로 구성됐다. 

각 참가자들은 총 12주동안 연구팀의 통제에 따라 식사를 했다. 첫 4주는 전자레인지에 돌려서 먹는 즉석 조리 피자 한 조각을 손으로 먹도록 했다. 4주가 지난 후에는 브로콜리와 밥을 곁들인 함박 스테이크 도시락을 먹도록 했으며, 채소를 먼저 먹도록 지시했다. 다시 4주가 지난 후에는 같은 도시락을 먹되, 채소를 가장 마지막에 먹도록 통제했다.

정리하자면, 처음 4주는 ‘손으로 먹는 즉석 피자’, 그 다음 4주는 ‘젓가락으로 먹는 도시락’, 마지막 4주는 ‘똑같은 도시락을 먹되 채소를 나중에 먹기’라고 요약할 수 있다. 음식 종류와 식사 시간 차이를 비교하기 위한 목적이다.

모든 참가자들의 식사 과정은 비디오로 녹화됐으며, 연구팀은 이를 바탕으로 세부적인 분석을 실시했다. 전체 식사 시간, 씹는 횟수, 한 입 베어 물기 횟수, 그리고 씹는 속도 등 세세한 요소까지 측정했다. 음식을 씹는 행동을 정확하게 측정하기 위해, ‘바이트 스캔(Bitescan)’ 웨어러블 기기를 사용해 정량화했다.

비만 예방과 식습관 개선 전략

연구 결과, 도시락을 먹는 데 걸리는 시간이 피자를 먹을 때보다 유의미하게 더 길었다. 도구(젓가락)를 사용하는 것, 여러 반찬이 분리돼 있는 것 등이 영향을 미쳤을 것으로 보인다. 이외에도 도시락을 먹을 때 씹는 횟수도 더 많았고, 씹는 속도도 더 빨라지는 경향이 나타났다. 한 입 베어 무는 횟수는 별다른 차이가 나타나지 않았다.

채소를 먼저 먹는 경우와 나중에 먹는 경우는 평균 30초 정도 차이가 났다. 통계적으로는 의미가 있었지만, 전체 식사 시간으로 감안하면 큰 차이가 아니다. 즉, 채소를 먹는 순서가 혈당 조절에는 도움이 될 수 있겠지만, 식사 시간을 늦추는 데는 별 영향이 없다는 의미다.

이 연구의 핵심은 음식 종류와 식사 시간 사이의 연관성을 확인하는 데 있다. 좀 더 정확히는 음식 종류에 더해 식사 도구의 사용 여부도 영향을 미친다. 이는 비만 예방 및 식습관 개선에 있어 중요한 시사점이라 할 수 있다. 

비만이나 과체중인 사람들에게서 ‘빠른 식사 속도’ 혹은 ‘짧은 식사 시간’은 흔히 나타나는 특징 중 하나다. 이때 식사 유형이 변수가 될 수 있다. 간단하게 먹을 수 있는 패스트푸드보다, 여러 반찬을 섭취할 수 있도록 구성된 형태의 음식이 식사 속도 및 전체적인 식사 시간을 개선하는 데 도움이 된다는 것이다.