식욕 자극 호르몬, Ghrelin과 식욕 억제 호르몬, Leptin

Ghrelin과 Leptin은 “허기(배고픔)”와 “포만감” 등 식욕을 조절하는 2가지 주요 호르몬이다. 렙틴(Leptin)은 지방 세포에서 분비되며 체지방을 일정하게 유지하기 위한 식욕 억제 호르몬이다. 렙틴이 뇌(뇌하수체)에 도달하면 체지방률 저하, 음식 섭취량 감소, 혈당량 저하 등을 일으키고 신체 대사율 및 활동량을 증가시켜 서서히 체중이 감소한다. 반면에 그렐린(Ghrelin)은 식욕 자극 호르몬이며 위와 췌장에서 만들어지고 “허기(hunger)”를 느끼게 하여 무엇인가를 먹도록 유도한다. 그렐린은 공복일 때 증가하나 충복이 되면 떨어진다.

Ghrelin은 n-octanoylated serine 3 잔기(residue)를 갖는 28-아미노산이며 강력한 성장호르몬 분비 자극제이다. 주로 위 점막의 신경내분비 세포(neuroendocrine cell)에서 합성되지만 그 밖에도 장, 뇌하수체, 신장, 태반 그리고 시상하부에서도 소량 생성된다.

Ghrelin은 배고픔을 느끼게 하기 때문에 식탐 호르몬이라고도 하며 음식 섭취를 유도한다. ghrelin을 정맥 내로 주사하면 허기와 함께 에너지 섭취가 증가된다.

Leptin은 ob 유전자의 조절에 의해 지방 세포에서 생성되는 단백질이며 1994년에 cloning되었다. Leptin은 체내 지방량, 음식 섭취량 그리고 에너지 소비 증가 등의 작용이 있다.

따라서 ghrelin과 leptin은 신체 영양 상태에 따라 서로 상반된 작용을 하는 것으로 알려져 있으며 이들 2 호르몬은 중추 신경계에 신호를 전달하여 인체의 대사 균형에 중요한 역할을 하는 것으로 추정되고 있다. Ghrelin & Leptin, 두 종류의 호르몬은 모두 식욕과 허기를 조절하여 최적의 식이 섭취 상태를 유지함으로써 신체의 항상성을 유지시키는 호르몬이다.

처절한 다이어트로 체중 감량에 성공해도 대부분 1 년 이내에 다시 살이 찐다. 가장 큰 원인은 변화를 거부하는 신체의 속성 때문이다. 신체는 호르몬에 의해 모든 것을 동일한 상태로 유지하고자 하는 항상성이 있으며 만일 인위적으로 변화를 시도하면 신체는 전과 동일한 상태를 유지하고자 하는 보상기전을 작동시킨다. 사람들은 다이어트를 단기간의 행사로 간주하고 행동 변화를 함께 시도하지 않기 때문에 요요 현상을 피할 수 없다.

Leptin과 Ghrelin은 식욕을 조절하는 가장 강력한 플레이어이다. Leptin과 Ghrelin은 충추 효과를 나타내는 말초 신호를 발령한다. 다시 말해서 신체의 말초 부위(위장 및 체지방)에서 분비되지만 뇌(central)에 작용한다는 뜻이다. Leptin 및 Ghrelin은 모두 시상 하부를 활성화시킨다. 기아감을 감소시키고 포만감을 유발하는 Leptin은 주로 지방 세포에서 분비되지만 그 외에도 위장, 심장, 태반, 골격근에서도 만들어낸다. 기아감을 증가시키는 Ghrelin은 주로 위의 내피(lining)에서 분비된다.

이들 2 호르몬은 식이 섭취 상태에 따라 상이한 반응을 보인다. 렙틴은 체지방량과 관계가 있다. 체지방량이 많을수록 더 많은 렙틴이 산출된다. 하지만 비만 상태가 되면  이들 두 호르몬 신호 체계는 파괴되고 만다.

렙틴 VS 그렐린

렙틴과 그렐린은 식욕조절에 중요한 역할을 한다. 렙틴은 지방세포에서 만들어져 분비되어 식욕을 억제한다. 혈당이 떨어지면 일단 글루카곤이 일차적으로 혈당을 높이지만 글루카곤의 양은 한정되어 있기 때문에 혈당을 계속 유지하기 위해서는 외부에서 음식으로 열량을 보충해주어야 한다. 바로 이때가 그렐린의 작용 시점이다. 그렐린은 위에서 분비되어 음식을 찾아 먹게 한다. 음식을 먹어 위가  차고 혈당이 다시 높아지게 되면 그렐린의 분비는 줄어들게 된다. 바로 이 시점에서 렙틴의 분비량은 늘어나게 되는데 늘어난 렙틴은 시상하부를 자극해 “배가 부르다”는 느낌을 만들어 식욕을 억제하게 만든다

식욕 억제 호르몬, 렙틴과 렙틴 저항성(Leptin and Leptin resistance)

Leptin은 ‘thin’을 의미하는 그리스어 leptos에서 유래된 단어이며 그렐린과 반대로 “배가 부른 느낌” 즉 포만감과 “에너지가 충분하다”는 신호를 전달하는 호르몬이다. 1994년 비만 돌연 변이 쥐를 연구하는 과정에서 발견된 렙틴은 지방 세포에서 분비되며 기본적으로 체 지방량과 비례한다. 렙틴은 혈액을 통해 시상하부에 전달된 뒤 식욕을 불러일으키는 뉴런들의 활동을 억제하는 반면, 충족감을 전달하는 물질을 활성화시켜 식욕이 무한정 지속되지 않도록 제어한다. 또한 밤이 되면 적당한 농도를 유지하여 잠을 자다 배가 고파 깨는 일이 없게 한다.

쥐에게 렙틴을 주사하면 체중이 감소한다. 하지만 유전적으로 렙틴이 결핍된 쥐만 체중이 줄어든다. 유전적으로 렙틴이 결핍 쥐는 비만 쥐의 5-10%에 불과하다. 나머지 90-95%의 쥐는 렙틴 투여에도 체중이 감량되지 않는다.

Leptin은 지방 조직에서 만들어져 혈중으로 분비, 시상하부에 작용한다. 그리고 시상하부에 도달한 렙틴은 시상하부에게 “우리는 지방이 충분하니 먹는 것을 중단하거나 줄이라”는 메시지를 전달한다. 그리고 렙틴은 대사율을 증가시킨다(아직은 논란 중이다).

렙틴은 여러 가지 임무를 수행하는 멀티플레이어다. 면역 활동을 촉진하고, 인슐린 과잉 생성을 억제하며, 생식과 발육 과정을 돕는 역할도 하고, 항 우울 작용도 있다.

일반적으로 체지방이 많은 사람일수록 렙틴 생성량이 많아지고 렙틴 수준이 높아지면 음식 섭취량이 줄고 신체 대사율 또한 증가한다. 반대로 체지방이 적을수록 렙틴 생성량이 적어져서 더 심한 기아감을 느껴야 한다. 하지만 실상은 그렇지 않다.

렙틴과 그렐린은 식욕을 비롯하여 에너지 섭취 및 신체대사를 조절하는 중요한 호르몬이다. 렙틴은 지방세포에서 만들어져 분비되며 식욕을 억제한다. 체지방이 늘어나면 혈액 내 렙틴 수준도 증가한다. 따라서 포만감과 함께 식사량이 줄어 체중을 정상 수준으로 유지한다. 만일 렙틴이 분비되지 않으면 음식을 무제한 섭취하게 되어 비만으로 귀결된다. 따라서 이때 렙틴을 투여하면 비만을 치료할 수 있다. 하지만 순수하게 렙틴 결핍에 의한 비만은 전 세계적으로 매우 드물다. 실제 비만인 사람 중에 렙틴을 투여함으로써 비만을 치료할 수 있는 경우는 5~10%에 불과하고, 나머지 90-95% 비만 환자는 렙틴을 투여해도 전혀 효과가 없다. 그 까닭은 비만한 사람 대부분은 이미 혈중 렙틴 농도가 높은 상태이기 때문에 추가적으로 렙틴을 주사해도 반응하지 않는 ‘렙틴 저항성(Reptin resistance)’이 생기기 때문이다.

Leptin resistance(렙틴 저항성)

일반적으로 거식증인 사람은 그렐린 농도가 더 높고, 비만인 사람은 렙틴 농도가 더 높다. 이들 호르몬 과잉 상태에 뇌가 길들여져 렙틴이나 그렐린 호르몬 신호가 제대로 뇌에 전달되지 않는 상태, 즉 렙틴에 대한 내성이 생기기 때문이다. 비만을 치료하기 위해 음식 섭취량을 줄이고 운동 시간을 늘려도, 고농도의 렙틴에 익숙해진 신체와 뇌가 오히려 체지방을 늘리는 방향으로 가게 된다.

렙틴은 건강한 사람의 면역력을 증강시키지만 렙틴 농도가 지나치게 증가하면 내성이 생겨 면역력을 떨어뜨린다. 게다가 그렐린까지 넘치게 되어 식욕을 자극하여 다이어트는 무용지물이 된다.

기본적으로 렙틴이 많을수록 체중 조절에 유리하다. 그렇다면 비만한 사람일수록 렙틴 농도가 높아 체중 감량이 쉬울 것이라고 생각할 수 있다. 하지만 그렇지 않은 이유는 비만한 사람일수록 렙틴 저항성이 있다는 사실이다. 체지방량이 더 많기 때문에 더 많은 렙틴을 만들어 내지만 렙틴에 대한 반응이 없는 것이다. 렙틴 저항성 때문이다. 렙틴 저항성이 생기면 뇌가 렙틴 말을 듣지 않는다. 따라서 식욕 저하도 없고 대사율도 증가하지 않는다. 심지어 뇌는 렙틴이 부족하다고 단정하고 더욱 배고픔을 느낀다.

더 많이 먹어 체지방이 늘어난다-> 지방 세포에서 더 많은 렙틴을 생성, 분비한다 -> 과다 체지방에 의한 렙틴 저항성이 유발되어 렙틴 신호체계가 파손된다 -> 뇌는 배고픔 신호를 발령하여 더 많이 먹게 한다 ->더 뚱뚱해지고 더 배고픔을 느낀다 -> 더 많이 먹고 더 살이 찌는 악순환을 그린다

Leptin resistance는 insulin resistance와 비슷하다. 렙틴과 인슐린은 동일한 신호 경로를 가진다. Insulin resistance는 고혈당 및 고인슐린 혈증을 보이며 신체 및 뇌가 인슐린의 말을 듣지 않은 상태이다. 흥미롭게도 비만한 사람은 이 두 가지 호르몬 저항이 함께 동반한다. 하지만 비만한 남성은 내장 지방이 많아 인슐린 수준이 더 높지만 비만 여성의 경우에는 피하 지방이 많아 렙틴 수준이 더 높은 경향이 있을 뿐이다. 렙틴 저항성에 대한 또 다른 흥미거리는 과당이 렙틴 저항성을 유발할 수 있는 가능성이다.

렙틴 저항성 기전(가설)

1)    렙틴을 운반하는 단백질이 없거나 운반 단백질 기능에 문제가 있어 혈액-뇌 장벽을 통과시킬 수 없어 렙틴이 시상 하부에 도달하지 못한다. 이때는 렙틴이 뇌척수액에 축적된다.

2)    렙틴 농도가 일정 수준 이상이 되면(체지방이 일정 수준 이상이 되면) 정상 식욕 신호 체계가 파손되어 더 배고픔을 느끼게 한다

배꼽 시계를 돌리는 그렐린(Ghrelin)

Ghrelin은 렙틴보다 나중(1999년)에 발견된 호르몬으로 강력한 성장 호르몬 분비 촉진제이다. 그렐린 수치는 식사 직전에 최고로 높아지며, 식사 1시간 뒤엔 최저 수준으로 떨어진다. 소위 ‘배꼽시계’가 알려주는 밥 때를 맞춰 위장에서 혈액 속으로 분비되어 식탐을 촉구한다. 고도 비만으로 위장 일부를 잘라내는 위 절제술도 그렐린 분비를 줄여 식욕을 떨어뜨리는 원리이다.

‘기아 호르몬’이라고도 불리는 그렐린이지만 에너지가 충분할 땐 분비가 줄어들고, 필요할 땐 음식 먹는 양을 늘려 에너지를 채워주는 역할을 한다. 밤이 되면 성장 촉진 활동까지 겸하는 그렐린은 음식을 먹으면 행복한 감정을 느끼게 만드는 뇌의 보상 체계와도 연결되어 있다. 그렐린은 인간에게 음식 먹는 즐거움을 부여하는 선물이다. 더구나 그렐린은 만성 스트레스로 인한 우울 증상을 억제하는 기능까지 있다.

호르몬은 뇌를 지배한다. 따라서 호르몬의 성격을 파악하면 뇌를 조절할 수 있다. 아침을 거르는 습관은 그렐린 농도를 증가시켜 점심 때가 되면 폭식을 야기, 비만의 원인이 된다. 아침을 거르는 사람일수록 비만이기 쉽다. 저녁 식사 후 최저점에 있는 그렐린 농도는 4~5시간 경과할 때 다시 올라간다. 이때가 되면 야식이 생각나기 때문에 그 이전에 잠자리에 드는 것이 좋다.

수면 부족과 스트레스도 그렐린의 분비를 자극하고, 지방을 축적하게 만드는 코티솔을 증가시키기 때문에 다이어트를 방해한다.

음식 종류도 호르몬 분비에 영향을 미친다. 술은 열량이 높지만 그렐린 농도를 올리고 렙틴 농도를 낮춘다. 안주와 그 다음날 해장국을 찾는 것도 무관하지 않다.

음료수, 과자, 샐러드 드레싱을 비롯해 거의 모든 가공식품에는 옥수수 시럽이 첨가된다.옥수수 시럽은 과당이 주성분이다. 과당은 포도당과 대사 과정이 달라 인슐린, 렙틴 등 호르몬을 자극시킬 수 없다. 따라서 왠 만큼 먹어도 배가 고프지 않다. 따라서 음식을 섭취할 때는 칼로리만 고려하지 말고 성분도 자세히 들여다 본다. 콜라 한 병을 들이키고 과자 몇 봉지를 먹어도 별로 포만감이 들지 않는 것은 과당 성분 때문이다. 그래서 패스트푸드를 ‘쓰레기 음식(junk food)’라고 한다.

Leptin은 지방 축적 결과 파생되는 호르몬이며 체중의 장기 조절에 관여한다. 하지만 Ghrelin은 단기 체중 조절자로 ‘ 이봐, 나 배고파.! 언제 먹을까? 하는 식이다.

위에 내용물이 비워지면 위에서 ghrelin을 만든다. 그렐린은 렙틴처럼 혈액을 통해 BBB를 통과, 시상하부에 이르러 배고픔을 전달한다. 그렐린 농도는 식사 전에 높고 식사 후에 떨어진다. 체중 감량을 희망할 때는 그렐린 분비가 낮아져 배고픔을 느끼지 않아야 하고 체중 증가를 원하면 더 많은 그렐린이 만들어져야 한다.  

그렐린은 위에서 분비되는 호르몬으로 그렐린 분비는 식전에 올라가고, 식후에 감소된다. 공복시 그렐린이 분비되면 뇌의 시상하부에 존재하는 뉴로펩타이드 Y(NPY)라는 물질이 활성화되어 역시 뇌의 시상하부에 있는 섭식중추가 자극을 받게 되고, 이 경로를 통해 식욕을 느껴 먹을 것을 찾게 된다. 이후 음식물을 섭취해 위장이 차고 혈당이 다시 높아지게 되면 그렐린 분비는 감소하게 된다. 이 시점에서 렙틴의 분비량은 증가하고, 이는 CART라는 물질을 증가시켜 시상하부의 포만중추를 자극해 ‘배가 부르다’는 느낌을 갖게 만든다. 이런 조절과정을 통해 정상 체중인 사람은 적당한 식욕을 가지게 되고 적당한 범위 내에서 체중을 유지하게 된다.

하지만 비만인의 경우 그렐린의 수치가 낮아지지 않고, 음식을 먹어도 그 농도의 변화가 거의 없다고 볼 수 있다. 마른 사람은 음식을 섭취하면 그렐린의 혈중농도가 40% 감소하지만 비만인에게는 변화가 거의 없기 때문에 계속해서 왕성한 식욕을 보이게 된다

렙틴과 그렐린이 다이어트 후 요요 현상에 어떤 영향을 미치는가?

흔히 8주간 다이어트하면 평균 5%정도 체중이 빠진다. 남자는 평균 5.9%, 여자는 4.5% 정도이다.  체지방의 1.6%, 허리둘레 4.1 cm 정도 줄어든다. 그러나 체중의 5% 이상이 줄어든 사람이 있는가 하면 5% 이하 감소하는 사람도 있다. 5% 이상 체중 감량이 있는 사람은 5% 이하 체중 감량이 있는 사람에 비해 렙틴과 인슐린이 더 많이 감소한다. 체중 감량은 렙틴과 인슐린 저하율과 관련이 있다.

렙틴 분비를 촉진시키고 그렐린 분비를 줄이는 방법

1)    공복 상태를 피한다

그렐린이 최고로 분비되는 시기는 공복 시이다. 따라서 체중 감량을 위해 굶어서는 안 된다. 오히려 조금씩 자주 섭취함으로써 공복 상태를 피해야 한다

2)    아침을 거르지 않는다

아침을 거르면 수면 시간을 포함해 공복 시간이 너무 길어져 점심 식사 때 그렐린 수치가 최고로 높아진다. 그만큼 폭식 위험이 있다.

3)    자주 움직이거나 운동한다

자주 움직이거나 운동하면 렙틴 분비가 촉진된다

4)    쉽게 포만감을 주는 음식을 섭취한다

단백질이나 고식이 섬유 음식을 섭취하면 뇌를 속여 포만감을 준다. 그렐린이 분비가 억제되고 렙틴 분비가 촉진된다.

5)    음식에 대한 스트레스를 떨쳐 버린다

특정 음식을 먹으면 안 된다는 생각이 스트레스가 되면 그 음식을 더 찾게 된다. 따라서 특정 음식을 먹으면 안 된다는 생각을 버려 스트레스를 피한다