운동을 2주 계속했더니 뇌의 인슐린 신호전달 단백질이 특수 세포를 활성화해 치매 위험을 낮출 수 있는 가능성이 나타났다는 연구 결과가 나왔다. 미국 럿거스대와 국립보건원(NIH) 산하 국립노화연구소 공동 연구팀은 운동을 하면 몸의 인슐린에 대한 반응과 관련된 특수 세포가 뇌에서 활성화하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 이는 운동 등 신체활동이 뇌 기능을 직접 향상시킬 수 있음을 시사한다.
연구의 제1저자인 스티븐 말린 부교수(운동과학 및 건강학)는 "운동은 인슐린이 뇌에 작용하는 능력을 향상시켜 인지력과 기억력을 높일 수 있는 것으로 밝혀졌다"고 말했다. 그는 "인슐린의 작용을 목표로 하는 치료법이 치매의 진행을 늦추거나 치매 자체를 예방할 수 있을 것"으로 내다봤다.

연구팀은 뇌에서 생성되는 특수 세포인 '(신경)세포 외 소포체'의 역할에 주목했다. 세포외 소포체는 종전엔 '세포의 먼지'쯤으로 여겨졌다. 하지만 최근 15년 동안 인체의 미세한 세계에서 중요한 역할을 하는 것으로 인식돼 왔다. 세포외 소포체는 세포 사이의 단백질과 같은 주요 분자의 운반에 중요한 역할을 한다. 연구팀은 인슐린 민감성과 관련된 각종 단백질(AKT 등)을 운반하는 소포체를 표적으로 삼았다.

인슐린 민감성은 혈당 수치를 조절하는 호르몬인 인슐린에 대한 인체의 반응 정도를 측정하는 척도다. 인슐린 민감성이 높으면 근육 등 조직에서 혈당을 더 효과적으로 쓸 수 있어 혈당을 낮출 수 있다. 인슐린 민감성이 낮거나 인슐린 저항성을 보이는 당뇨병 환자의 뇌세포는 인슐린에 제대로 반응하지 않는다. 이는 인지기능에 나쁜 영향을 미친다.

연구팀은 실험 참가자의 혈액에서 소포체를 분리해 분석했다. 2주 동안 진행된 이 실험에는 당뇨병 전증(당뇨 전 단계) 상태인 21명(평균 나이 약 60세)이 참가했다. 연구팀은 이들에게 개별적인 60분짜리 고강도 운동에 12회 참가하게 했고, 포도당 음료를 운동 전후에 마시게 했다. 운동 시작과 종료 시점에 참가자의 혈액 검체를 채취해 분석했다. 그 결과 인슐린 민감성과 관련된 단백질을 운반하는 신경세포 외 소포체의 수치가 각 운동 후 눈에 띄게 높아지는 것으로 나타났다. 특히 특정 단백질(AKT) 수치가 크게 높아졌다.

말린 부교수는 "운동이 혈당 수치의 임상적 개선과 관련해 신경세포 외 소포체에서 인슐린 신호 전달에 큰 영향을 미친다는 사실을 처음으로 입증했다. 운동은 신경기능에 대한 인슐린에 반응하는 뇌의 능력을 향상시킬 수 있다"고 설명했다.

연구팀에 의하면 인슐린은 사고, 경험, 감각을 통해 지식을 습득하는 정신적 과정인 인지기능을 조절하는 호르몬이다. 또한 기억 형성, 기억 회상, 처리 속도, 뇌 세포의 상호 소통을 돕는 구조인 시냅스의 기능에 중요한 역할을 한다. 당뇨병 전증은 혈당 수치가 정상보다는 높지만 제2형당뇨병으로 진단될 만큼은 높지 않은 상태다. 당뇨병 전증이 있으면 인슐린 수치가 낮고, 특히 뇌의 인슐린 수치가 부족해 알츠하이머병 등 치매 위험이 높아진다.

이 연구 결과(Two weeks of exercise alters neuronal extracellular vesicle insulin signaling proteins and pro-BDNF in older adults with prediabetes)는 《노화 세포(Aging Cell)》에 실렸다.

김영섭기자
edwdkim@kormedi.com