식품의 향기 성분이 장(腸) 건강을 지켜준다

고려대 이성준 교수팀, 소화기관에 존재하는 후각수용체 작용 규명...국제학술지 Gut Microbes 게재

김효정 기자

2021년 11월 08일 (월) 10:52

국내 연구진에 의해 식품의 향기 성분으로 장(腸) 건강을 지킨다는 연구결과가 나왔다. 

고려대학교 생명과학대학 식품공학과 이성준 교수 연구팀이 ‘이소발현 후각 수용체 활성조절을 통한 식품 향기성분의 GLP-1 분비 및 장 염증 조절 기전’을 내용으로 한 연구 결과를 국제학술지 『Gut Microbes』(IF: 10.245)에 11월 1일 발표했다. 

이번 연구 결과는 논문 게재뿐 아니라 'Olfr544를 활성화시키는 아젤라산의 장내 GLP-1 분비 촉진 및 대장 내 염증질환 개선' 효능 관련 결과에 대해 특허를 출원했으며, 산업적으로도 장내 분비 호르몬 증가 및 대장 내 염증질환 개선 용도의 식품 소재, 의약 조성물 및 건강기능성 식품 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

▲ (왼쪽부터)우춘연 박사(공동 제1저자), 정미영 박사(공동 제1저자), 이성준 교수(교신저자)(사진출처=고려대학교)

식품에는 각종 영양소 뿐 아니라 여러 가지 향기 성분도 존재한다. 이러한 향기 성분은 식품의 풍미를 증진시키고 식욕을 조절하는 역할을 하는데, 체내에 흡수되면 다양한 생물학적 효능을 발휘하는 기능성 물질로 작용하기도 한다. 

식품의 향기 성분은 코의 후각 상피세포에 존재하는 후각 수용체 (olfactory receptor)를 통한 신호 전달 과정을 통해 냄새 정보를 대뇌에 전달하는데, 최근 연구 결과에 따르면 후각 수용체가 신장, 간, 근육, 지방, 면역세포 등 다양한 조직에서 광범위하게 이소 발현(異所發現, ectopic expression) 된다는 사실이 밝혀져 왔다.

연구팀은 이러한 점에 착안하여 소화기관인 장(腸) 조직에 후각 수용체가 발현된다면 식품 향기 성분의 표적 단백질로 작용하여 식품 향기 성분의 건강 효능을 매개할 수 있다는 가설을 세우고 연구를 수행해왔다. 

▲ 아젤라산의 Olfr544 활성화를 통한 GLP-1 분비 빛 장 염증 조절 기전 (사진출처=고려대학교)

연구 결과, 마우스 소장 및 대장에서 높게 발현되는 이소발현 후각수용체 Olfr544를 규명했으며 밀, 보리, 오트밀, 수수 등 여러 가지 곡류에서 생성되는 아젤라산 (Azelaic acid)이 후각수용체 Olfr544에 리간드로 작용하여 cAMP-PKA-CREB 신호전달을 활성화 시키는 것을 밝혀냈다.  

즉, 소장 내분비 세포와 마우스에 아젤라산을 처리했을 때 cAMP-PKA-CREB 신호전달 활성을 유도하여 소장에서 항비만 효과를 가지는 장내 호르몬인 GLP-1의 분비가 증가하는데 반해, Olfr544 유전자가 억제된 세포 및 Olfr544 결핍 마우스에서는 이러한 효과가 나타나지 않아 아젤라산이 Olfr544에 작용하여 GLP-1의 분비 효과를 보여줌을 확인했다.  

대장에서는 장내 미생물총 분석에 의해 아젤라산에 의해 Bacteroides acidifaciens 균주 증가, 분변 대사체 분석에 의해 아젤라산에 의해 항비만 및 항산화 작용과 연관된 대사체의 수준 증가, 염증성 사이토카인 발현 억제를 통한 장내 투과성이 개선되며 결과적으로 비만과 연관된 장 염증을 예방할 수 있다. 

이 연구는 인간유전체의 3%에 달하는 후각수용체가 장조직에서도 발현되어 생물학적 기능을 수행한다는 것을 밝혀낸 과학적 의미가 크다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 기초연구사업(중견연구, 창의도전연구) 지원으로 수행됐다. (논문명 : Activation of ectopic olfactory receptor 544 induces GLP-1 secretion and regulates gut inflammation;https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1987782)  

글. 김효정 기자 needhj@naver.com | 사진 및 자료출처 = 고려대학교