우리는 체형과 특성을 부모로부터 물려받았다. 우리 중 어떤 사람은 길고, 가는 뼈에 키가 크고 날씬한 몸을 물려받았다. 또 어떤 사람들은 짧고 굵은 뼈에 땅딸막한 몸을 물려받았다. 어떤 사람들은 넓은 둔부를 가지고 있고, 또 어떤 사람들은 넓은 어깨를 가지고 있다. 어떤 사람들은 태어날 때부터 다른 사람들보다 더 많은 양의 체지방을 가지고 있다. 이렇게 유전적으로 물려받은 특성은 오랜 시간 동안 별로 변하지 않는다. 심지어 단기간에는 우리가 하는 운동의 양과 섭취하는 음식의 양에 따라 체중이 변화했다가도 장기간의 추이로는 변하지 않는 경향이 있는 것이다. 이것은 고정점 이론에 의해 설명될 수 있는데, 이것은 체중이 유적으로 결정되어 있고 체중 변화에 저항하는 내부적 메커니즘이 있다는 것을 시사한다. 식이 섭취량을 많이 혹은 적게 하는 연구는 고정점 이론을 지지한다. 피험자들이 실험 기간 중에는 식사량의 변화로 체중이 감소하거나 증가하지만, 실험이 끝나고 평소의 식이로 돌아갔을 때 체중은 본래의 체중 수준으로 돌아간다. 식이요법을 한 사람이 증명할 수 있듯이 체중을 줄이는 것은 어렵고, 대부분의 체중을 감량한 사람들은 결국엔 다시 본래의 체중으로 돌아간다.
만약 체중이 특징적인 고정점으로 조절된다면, 우리 중 많은 사람들은 왜 점점 더 뚱뚱해지는 것일까? 고정점의 존재에 관한 실험적인 입증에도 불구하고, 체중에 의존하는 메커니즘들은 절대적이지 않은 것으로 나타났다. 생리학적, 심리학적, 환경적 상황의 변화들은 체중의 고정점을 주로 증가하는 방향으로 변화시킨다. 예를 들어 사람들은 대개 30~60세 사이에는 계속 체중이 증가하는 추세를 보이며, 대부분의 여성들은 출산 후 6개월이 지나도 임신 전 체중보다 약 1~2kg은 늘어나서 원래 체중으로는 돌아가지 않는다. 이것은 체중이 줄어드는 것에 저항하는 메커니즘이 체중이 느는 것을 방지하는 메커니즘보다 더 강하다는 것을 의미한다.
1. 비만 유전자
몸의 비만도를 조절하는 데 관여하는 유전자들은 비만 유전자라 불리는데, 약 300개 이상의 유전자와 인간 염색체의 부분이 체중 조절, 비만과 관련되어 있다. 이러한 유전자들은 한 개인이 얼마나 많은 음식을 먹고 에너지를 소비하는지, 저장된 체지방을 어떻게 조절하는지 등에 영향을 미치는 단백질을 생산해낸다. 이 모든 유전자들의 복합적 효과는 한 사람의 체중과 얼마나 많은 지방을 축적하는지를 결정하고 조절한다. 체중에 대한 유전자들의 영향은 동일한 유전자 조성을 가진 일란성 쌍둥이의 연구에 의해 확실하게 증명된다. 연구 기간 동안 여러 쌍의 일란성 쌍둥이에게 같은 기간 동안 과식하게 했다. 각 쌍의 쌍둥이들은 같은 양의 무게가 늘고 그들의 몸에 같은 부위에 지방이 축적되는 경향을 보였다. 대조적으로 이들 쌍둥이들 사이에서는 커다란 차이가 발견되었다. 한 쌍둥이 쌍은 단지 4kg이 늘어난 반면, 다른 쌍둥이 쌍은 13kg이나 늘었다는 것이다.
과학의 적용 : '렙틴, 비만 유전자의 발견'
1994년 제프리 프리드만 박사와 동료들에 의한 발견은 수백만 명의 사람들에게 희망을 주었다. 프리드만 박사의 연구는 '살찐(obese)'이라는 뜻으로 'Ob'라고 이름 붙여진 한 변종 쥐로부터 시작되었다. Ob 쥐는 심하게 비만이 되었고, 정상 체중보다 세 배나 더 무거웠다. 프리드만 박사의 동료들은 이 돌연변이 쥐의 유전자를 확인하고 복제하여 이 쥐에게서 일어나 비만의 원인을 풀어냈다. 유전자를 확인하기 위하여 연구자들은 먼저 일련의 연속된 교배 실험을 통하여 비만 인자가 특정 염색체상에 존재해 나가는 것을 밝혔다. 그런 다음 그 염색체를 부분 부분 나누어 검사함으로써 어떤 유전자가 지방 조직에서 발현되는지 관찰했다. 그 결과 한 단이 유전자를 추출해낼 수 있었다. 이 유전자가 체중의 조절과 관련되어 있다는 증거는 유전자 산물인 단백질을 검사함으로써 얻어졌다. 연구자들이 렙틴이라고 이름 붙인 이 단백질이 비만인 쥐에게서는 생산되지 않거나 불활성화되어 생산되는 것을 발견했다. 곧 그 후 인간에게서 비슷한 유전자가 확인되었다. 렙틴 단백질의 조절 이상 때문에 인간에게서도 비만이 유도된 것이라는 낙관적인 관측이 압도적인 가운데 한 생명공학 기업(Amgen)이 렙틴이 인간 비만을 치료하는 데 사용될 수 있다는 희망으로 렙틴의 상업적 권리에 대하여 2,500만 달러를 지불했다. 프리드만 박사와 동료들이 렙틴 호르몬의 주입이 유전적으로 비만인 위를 정상 체중으로 되돌려 놓을 수 있다는 것을 증명할 수 있었을 때 그러한 희망들은 더 커졌다. 렙틴의 역할은 체중의 복구에 있는 것으로 나타났다. 지방의 축적이 증가하면 렙틴이 증가하고, 이로 인해 에너지 섭취를 줄이고 소비를 늘리라고 뇌에 신호를 보낸다. 그러나 불행하게도, 인간 비만에 있어서 렙틴의 역할은 기대에 못 미치는 것이었다. 적은 수의 비만 사례가 렙틴 유전자 결함에 직접적으로 연관되어 왔지만, 이 유전자에서의 돌연변이는 대부분의 인간 비만에서는 책임이 없다. 사실, 비만인 사람은 일반적으로 높은 혈중 렙틴 농도를 가진다. 한 임상적인 시도는 조절된 렙틴 복용이 비만인 사람 중 몇몇 피검자에서 근소한 체중 감소만을 낳은 것을 보여주었다. 렙틴 수용체(체중 감소를 위해서 렙틴이 반드시 결합해야 하는 뇌의 단백질)는 렙틴 유전자가 발견된 후 곧 확인되었다. 비만인 인간이 높은 렙틴 수치를 가지고 있다는 사실은 인간 비만의 원인이 렙틴 수용체의 비정상을 포함할지도 모른다는 사실을 시사했다. 만약 렙틴 수용체에 결함이 있으면, 생산된 렙틴은 결합할 곳이 없게 되고 체중 감소를 촉진하는 기구에 신호를 보낼 수 없을 것이다. 그러나 이직까지는 렙틴 수용체의 결함이 인간 비만의 중요한 원인이라고 인정되지 않았다. 비만에서 렙틴의 역할에 대한 계속적인 연구로 렙틴은 체지방의 장기적 조절과 관련되어 있는 중요한 신호이지만 홀로 작용하지 않는다는 것을 알게 되었다. 렙틴의 생산 및 음식 섭취와 에너지 소비의 변경 사이에 많은 유전자들을 포함하는 단계들이 많이 있다. 연구자들은 식욕을 조절하기 위해 뇌에서 렙틴과 상호작용하는 10여 개의 단백질 분자들을 발견해왔다. 예를 들어, 신경단백질 Y와 멜라닌 집중 호르몬은 식욕을 증진시키는 반면, 알파 멜라노사이트 자극 호르몬은 식욕을 떨어뜨리고, SOCS3라 불리는 단백질은 렙틴 수용체의 민감도를 감소시킨다. 이들 물질 중 많은 것이 현재 새로운 비만약 개발을 위한 목표가 되었다. 사실 렙틴이 인간 비만의 치료법으로 개발되지 못하고 있지만, 그것의 발견은 그 분야를 밝게 했다. 이 연구는 체중 조절에 대한 유전학적인 이해에서 중대한 발전이 되었으며 계속되는 연구에 의해 언젠가 우리 중 어떤 사람은 비만이고 또 어떤 사람들은 깡마른지에 대한 남겨진 질문에 대한 답을 얻게 될 것이다.
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