신경과학 용어 및 개념 정리 11 (신체 지방과 음식 섭취의 관계, 시상하부와 섭식행동의 관계)

lipostatic hypothesis 일정 지방량 조절 가설

lipostatic hypothesis는,

말 그대로 신체가 일정한 지방량을 조절하고자 하는 기전이 있다는 가설이다.

뇌가 신체 지방의 양을 관찰하면서 이러한 에너지 보존의 균형이 깨지지 않도록 방어한다는 것이다.

 

그러니까, 섭식 행동과 신체 지방 사이의 상관 관계가 있다는 것이다.

이와 같은 지방조직과 뇌와의 신호 교류는 leptin(렙틴)이라는 호르몬의 농도에 따라 이루어진다.

 

leptin 렙틴

지방세포에서 분비되는 호르몬으로,

렙틴의 농도가 높으면 식욕 감소, 에너지 소모가 높아져 체질량을 조절하고,

반면 렙틴이 결여되면 식욕 증가와 더불어 음식 섭취 자극이 생긴다는 것이다.

단순히 말하자면 그런데, 그 방식을 좀 더 자세히 알아보자면

이는 시상하부에서의 조절을 통해 이루어진다.

 

arcuate nucleus 궁상핵
paraventicular nucleus 뇌실곁핵
lateral hypothalamic area 외측 시상하부

출처: libraries michigan state university

이 3가지 영역을 중점적으로 알아보면 leptin의 농도 및 유무에 따른 조절 기전을 이해할 수 있다.

arcuate nucleus(궁상핵), paraventricular nucleus(뇌실곁핵), lateral hypothalamic area(외측 시상하부)

 

Case 1. 강제적 진수성찬 + 렙틴의 농도가 높아지면,

Case 2. 렙틴의 농도가 낮으면,

으로 나누어 알아볼 것인데, 이 두 케이스는 반대의 작용을 한다.

 

Case 1. 강제적 진수성찬 + 렙틴의 농도가 높아지면,

지방세포에서 혈중으로 렙틴이 방출되고,

arcuate nucleus 신경세포에 분포하고 있는 렙틴 수용체가 활성화 된다.

이때 활성화된 뉴런은 aMSH, CART 등의 신경전달물질을 가지고 있다.

 

aMSH: alpha-melanocyte-simulating hormone

CART: cocaine and amphetamine regulated transcript

 

이 aMSH와 CART 뉴런은 paraventricular nucleus(뇌실곁핵)의 활성화를 유도하고,

이는 hypophysiotropic hormone(시상하부성 뇌하수체 자극 호르몬)의 분비를 유도하게 된다.

이 hypophysiotropic hormone은, 뇌하수체 전엽에서 ACTH, TSH의 분비를 증가시킨다.

이는 결국 세포의 대사율을 증가시키는 것이다.

 

ACTH: adrenocorticotropic hormone 부신피질 자극 호르몬

TSH: thyroid-stimulating hormone 갑상선 자극 호르몬

 

aMSH, CART 뉴런으로 인한 paraventricular nucleus(뇌실곁핵)의 활성화는

또한 교감신경계를 활성화시키는데, 신체 온도를 상승시켜, 대사율 증가에 이르게 된다.

 

그리고 aMSH, CART 뉴런은 lateral hypothalamic area와도 연결되어 있는데,

섭식 행동을 촉진하는 lateral hypothalamic area를 억제하므로, 섭식 행동이 억제된다.

 

 

Case 2. 렙틴의 농도가 낮으면,

arcuate nucleus의 또 다른 뉴런이 자극되는데, 이는 NPY와 AgRP이다.

 

NPY: neuropeptide Y

AgRP: agouti-related peptide

 

이 뉴런들 또한 paraventricular nucleus와 lateral hypothalamic area와 연결되어 있다.

그런데 이 NPY, AgRP뉴런은 앞선 케이스와는 반대로,

paraventricular nucleus는 억제시키고, lateral hypothalamic area는 활성화시킨다.

 

paraventricular nucleus 억제로 인해서는 TSH, ACTH 분비를 억제하고,

부교감신경계를 활성화하여 세포의 대사성이 감소된다.

lateral hypothalamic area 활성화는 해당 영역의 역할처럼 섭식 행동을 촉진하게 된다.

 

좀 헷갈리니까 정리를 해보자면, 다음과 같다.

1) leptin 증가 - aMSH, CART 뉴런 활성화 >> paraventricular nucleus 활성화 / lateral hypothalamic area 억제
>> 섭식 행동 억제

2) leptin 증가 - AgRP, NPY 뉴런 활성화 >> paraventricular nucleus 억제 / lateral hypothalamic area 활성화
>> 섭식 행동 촉진

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출처

Bear, M. F., Connors, B. W., & Paradiso, M. A. (2018). Neuroscience: Exploring the brain (K. Bong-Kiun et al., Trans.; 4th ed.). BioMedBooks. (Original work published 2016)