운동이 우리 몸에 좋은 또 한가지 이유
운동은 근육을 늘리고 심장을 튼튼하게 하며 혈관 건강에도 좋다. 여기까지가 대부분의 사람들이 알고 있는 '운동이 우리 몸에 좋은 이유'일 것입니다. 이제 여기에 더해 한가지 더 추가할 수 있게 되것 같군요. 이 논문에 따르면 좀 뜬굼없지만 운동과는 관계 없을 것 같은 신체 기관인 간이 운동에 반응해서 분비하는 단백질이 운동능력을 향상 시키고, 체중감소, 포도당 내성 완화 등의 효과를 보여준다고 합니다. 사실 운동을 격하게 할 때는 온몸이 자극 받고 혈액속에는 산소고갈, 포도당 고갈, 아드레날린 포화 등 급격한 변화가 생기게 되는데 그 복잡한 상황을 단백질 하나로 설명하기엔 너무 무리인 것 같습니다. 하지만 이런 연구들이 모여 새로운 사실과 가설, 그리고 실험법 들이 개발된다면서 결국 운동이 우리 건강에 미치는 영향도 확실하게 밝혀질 것이라고 기대해 봅니다.
생쥐를 이용한 동물실험에서 운동은 간을 자극하여 혈액내 유익한 성분인 CES2 효소의 생성을 증가시켰다.
수 많은 연구들이 운동이 우리 건강에 미치는 유익한 영향에 대한 증거들을 제시한 바 있다. 심장, 뼈, 근육, 뇌, 그리고 심지어는 암과 싸우는데도 도움을 주는 것으로 알려졌다. 이 연구에서는 근육과 심장 외에도 간을 통해 유익한 효과를 미친다는 사실을 알아냈다.
스탠포드대학의 연구진은 생쥐에서 꾸준한 운동을 한 경우 운동능력을 향상 시키고, 체중감량을 유도하며 포도당내성을 개선하는 효소를 생산하는 것으로 나타났다. Cell Metabolism지를 통해 발표된 이 연구는 근육 뿐 아니라 체내 모든 기관들이 운동에 반응한다는 사실을 밝혔다.
운동생리학자인 Jonathan Long에 따르면 운동이 건강에 좋은 영향을 미치는 이유는 아직 미스테리라고 한다. “운동은 자신을 위해 할 수 있는 제일 좋은 활동 중에 하나죠. 그런데 사실 왜 좋은 지, 어떻게 좋은지는 잘 모릅니다.”
이전의 연구에서 Long은 특정 운동이 체중을 줄이고 인내심을 증가시키는 혈액내 대사물을 만드는 것을 알게 되었다. 당시에는 한 두가지 분자만 연구할 수 있었지만, Long은 몸 전체의 단백질과 조직에 대해 연구하고 싶었다.
이 새로운 연구를 위해, Long은 생쥐의 secretome(분비성 소포) 연구를 위한 proteomics 연구법을 개발하였다: 신체의 세포들이 운동에 따라 분비하는 단백질들의 profile을 얻는 것이다.
이들이 개발한 방법은 TurboID라는 방법으로 각기 다른 Cre로-표지된 세포들에서 혈장으로 분비된 단백질들을 구별해 낼 수 있다. “이 방법으로 특정 종류의 세포에서 분비된 단백질들을 알 수 있다.”고 Long은 설명한다.
이 연구팀은 운동하지 않은 생쥐와 런닝머신을 1주일동안 매일 60분씩 뛴 생쥐의 10가지 조직, 21가지 세포 들에서 분비된 단백질들을 분석 비교한 결과, 거의 모든 조직이 단백질합성이 늘거나 줄어든 변화를 보인 것을 알 수 있었다.
특히 놀라운 점은 운동에 반응하여 간세포가 일반적으로 세포내 단백질로 알려진 carboxylesterase 2 (CES2) 계열의 분자들을 분비한 것이다. 다른 연구에서 세포내 CES2의 증가는 생쥐의 신진대사를 증가시킨다는 것이 알려져 있다. 하지만 이 연구팀에 의해 CES2는 운동에 반응하여 혈액으로 분비되기도 하며 다른 기관계에 영향을 줄 수도 있다는 것이 알려진 것이다.
CES2의 기능을 알고자 연구자들은 간에서 CES2를 과발현하는 생쥐를 만들어본 결과, 이 단백질은 전반적인 신진대사와 건강을 향상시킨다는 것을 알게 되었다. 이 유전자 조작 생쥐는 일반 생쥐에 비해 체중이 줄었고 인내력이 향상되었으며 포도당내성이 좋아졌다. 또한 CES2 과발현 생쥐는 더 빨리, 더 오래 뛸 수 있었다.
연구자들은 이어 CES2 유전자를 조작하여 간세포내 남아있지 못하게 만들어 실험한 결과, 세포내 남아 있는 CES2외에 분비성 CES2를 갖는 생쥐는 운동했을 때 생기는 혜택을 그대로 경험할 수 있었다.
이 연구에 직접 참여하지 않은 미네소타대학의 내분비학자 Lisa Chow는, 이 발견이 흥미로운 것이라며, “운동을 생각해보면, 늘 근육, 심장, 그리고 혈관 등을 생각하는데 이 연구는 다른 케이스죠.” 라고 말했다.
하지만 Chow는 운동이나 체중감소, 또는 체내 성분 변화가 이런 결과를 낳게 한건 아닌지 불분명하다고 했다. 이에 더해 “이 연구는 수컷 생쥐를 주로 사용했는데, 우리는 성별이나 다른 생물종들, 예컨데 인간에 대해서도 연구를 이어가야 한다.”고 Chow는 말했다. 또한 운동의 시간대 같은 제반 요인들이 영향을 끼쳤는지에 대해서도 알아봐야 한다고 주장했다.
Long은 어떻게 CES2가 인내심을 키우고 체중감소를 일으켰는지는 불분명하다고 했다. 하지만 앞으로 더 깊게 연구하기를 바란다며 마무리를 지었다.
<본 글은 아래의 기사를 번역한 것입니다.>
Natalia Mesa, Ph.D., 2023, An exercise-induces liver enzyme boosts metabolism. Th Scientist Jul. 7, 2023
* 본 논문
Wei, Wei, et al. “Organism-Wide, Cell-Type-Specific Secretome Mapping of Exercise Training in Mice.” Cell Metabolism, vol. 35, 2023, pp. 1–19.