당뇨병은 췌장분비기능 장애 또는 인슐린 저항에 의해 발생하고 혈당 상승을 특징으로 하는 대사성 질환이다. 국제당뇨병연맹에서 발표한 2017년 세계 당뇨병 분포도에 의하면, 전세계 성인 당뇨병환자는 4.2억 명에 달하는데 평균 11명 가운데 1명이 당뇨병을 앓고 있다. 그중 중국의 당뇨병환자만 1.14억 명으로 전세계의 3분의 1을 차지한다.

 

중국 시베이(西北)농림과학기술대학교 식품대학 류쉐보(刘学波) 연구팀은 선전화다(深圳华大)농업응용연구원, 스웨덴 찰머스공과대학교, 미국 서던캘리포니아대학교 연구팀과 공동으로 3년간 연구를 거쳐 최초로 간헐적 단식 모드가 2형 당뇨병 및 관련 뇌인지 장애를 개선하는 작용의 새로운 메커니즘을 밝혔다. 해당 성과는 “Nature Communications”에 온라인으로 게재(https://doi.org/10.1038/s41467-020-14676-4, Gut microbiota mediates intermittent-fasting alleviation of diabetes-induced cognitive impairment)되었다.

 

연구팀은 뇌-장축 이론 시스템을 기반으로 “식이 조절 모드로서의 간헐적 단식이 만성 대사 질환과 신경 인지 개선에 보호 효과가 있다”는 관점에 입각하여 단식 모드가 당뇨병으로 인한 인지 장애에 미치는 영향을 연구했다.

 

인지 장애는 제2형 당뇨병(T2D,type 2 diabetes)의 합병증 중 하나이다. 간헐적 단식(IF, Intermittent fasting)은 T2D 증상을 경감시키기 위한 방법이지만 당뇨에 의한 인지장애에 대한 보호 효과는 아직 밝혀지지 않고 있다. 이를 위하여 연구팀은 당뇨병 쥐를 위한 28일 간의 IF 요법이 장내 메타게놈 그룹, 혈장대사 그룹, 뇌전사 그룹 등 다양한 그룹 기법과 동물 행위 테스트를 결합하여 단식 모드가 장내 균군 대사산물을 변화시키고 대뇌 해마체의 미토콘드리아 생성과 에너지 대사를 직접적으로 강화함으로써 당뇨병 생쥐의 인지장애를 완화함을 입증했다. IF는 해마에서 미토콘드리아 생물생식과 에너지 대사 유전자 발현을 향상시키고, 장내 미생물군을 재구성하며, 인지 기능과 관련된 미생물 대사물을 개선하였다. 게다가 통합 모델링에 의해 평가한 결과, 영향을 받는 유전자, 미생물, 대사물 사이의 강한 연관성이 관찰되었다. 항생제로 장내 미생물군을 제거하면 IF의 신경보호 효과가 부분적으로 사라진다. 3-인돌프로피온산, 세로토닌, 단사슬지방산 또는 타우루르소데옥시콜산을 투여하면 인지기능의 향상 측면에서 IF와 유사한 효과를 볼 수 있다. 연구 결과, 간헐적 단식 모드는 2형 당뇨병 생쥐의 인지 기능을 크게 향상시키고 당뇨병 증상도 현저히 개선시켰으며 생쥐 장내 유익균과 다양한 균군의 대사산물의 생성을 촉진시켰다.

 

이번 연구의 성과는 간헐적 단식 모드가 당뇨병 및 인지 장애를 개선한 첫 연구로서 장내 균군과 대사산물의 중요한 참여 메커니즘을 밝히고 인체의 건강을 위한 영양교정과 신진대사 개선에 새로운 이론적 근거를 제시했다.

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