인공 감미료가 장내 미생물 구성과 유전자 발현에 변화를 일으키고, 이러한 변화가 후대에까지 전달될 수 있다는 동물 실험 결과가 나왔다. 칠레 연구팀은 수크랄로스와 스테비아 섭취가 생쥐의 대사 및 염증 관련 유전자 발현에 영향을 미치며, 일부는 자손 세대에서도 관찰된다고 밝혔다.

▲ 인공 감미료, 장내 미생물 및 유전자 발현에 영향

설탕 대체재로 널리 사용되는 인공 감미료가 인체에 미치는 영향에 대한 논의가 지속되는 가운데, 칠레대학 연구팀의 동물 실험 결과가 주목받고 있다. 프란시스카 콘차 셀루메 박사팀이 국제 학술지 '영양학 프런티어스(Frontiers in Nutrition)'에 발표한 연구에 따르면, 널리 사용되는 인공 감미료인 수크랄로스(sucralose)와 스테비아(stevia)가 생쥐의 장내 미생물 구성과 유전자 발현에 변화를 초래했으며, 일부 영향은 세대를 거쳐 전달될 가능성이 제기되었다.

이번 연구는 16주간 암수 생쥐 47마리를 대상으로 진행되었다. 연구팀은 이들을 세 집단으로 나누어 각각 일반 물, 수크랄로스(0.1㎎/㎖) 혼합 물, 스테비아(0.1㎎/㎖) 혼합 물을 섭취하게 했다. 이후 해당 생쥐(F0 세대)를 교배하여 1세대(F1), 그리고 F1을 교배하여 2세대(F2)를 생산했다. F1 및 F2 세대에는 감미료를 직접 섭취하게 하지 않고, 각 세대의 인슐린 저항성, 혈당 조절 능력, 장내 미생물군 구성, 단쇄지방산(short-chain fatty acids) 농도를 분석했다. 또한, 간과 장 조직에서 염증 및 대사 관련 유전자(Tlr4, Tnf, Tjp1, Srebp1 등)의 발현 변화를 측정했다.

▲ 세대별 유전자 발현 및 장내 미생물 변화 관찰

그 결과, F0 세대에서는 포도당 대사에 유의미한 변화가 나타나지 않았으나, F1 및 F2 세대에서 수크랄로스를 섭취했던 그룹의 수컷 생쥐에게서 혈당 반응의 미세한 변화가 관찰되었다. 특히 F1 세대에서는 수크랄로스 섭취군 수컷에서 포도당 내성 변화가, F2 세대에서는 수크랄로스 섭취군 수컷과 스테비아 섭취군 암컷에서 공복 혈당 상승이 확인되었다.

장내 미생물 측면에서는 감미료 섭취 집단에서 전반적으로 미생물 다양성은 증가하는 경향을 보였으나, 유익한 대사산물인 단쇄지방산의 농도는 감소했다. 이러한 단쇄지방산 감소 현상은 F1과 F2 세대에서도 지속되었다. 주목할 점은 수크랄로스 섭취군에서 병원성 세균의 비율이 증가하고 유익균은 감소하는 경향을 보여, 수크랄로스가 장내 미생물 구성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.

유전자 발현 분석에서는 수크랄로스 섭취군에서 장 내 염증 관련 유전자(Tlr4, Tnf)의 발현이 증가했으며, 간에서는 대사 관련 유전자(Srebp1)의 발현이 감소하는 것이 확인되었다. 이러한 유전자 발현 변화는 F1 및 F2 세대에서도 이어졌다. 연구팀은 이러한 변화가 후성유전학적(epigenetic) 기전을 통해 다음 세대로 전달될 가능성을 제시했다. 즉, 감미료가 장내 미생물 기능을 변화시키고, 이로 인해 단쇄지방산 생성이 줄어들면서 유전자 발현 조절에 영향을 미칠 수 있다는 설명이다.

▲ 추가 연구 필요성 강조, 인간 적용은 신중해야

연구팀은 이번 결과가 인공 감미료의 위험성에 대한 경각심을 불러일으키기보다는 추가 연구의 필요성을 제기하는 것이라고 강조했다. 콘차 박사는 "인공 감미료 섭취를 절제하는 것을 고려하고, 장기적인 생물학적 영향을 계속 연구할 필요가 있다"고 덧붙였다.

다만, 연구팀은 본 연구 결과가 감미료와 건강 상태 변화 간의 연관성을 보여줄 뿐 직접적인 인과관계를 입증하는 것은 아니라고 명확히 했다. 또한, 생쥐 실험 결과가 인간에게 그대로 적용되지 않을 수 있음을 밝히며, 인간 대상의 심층적인 연구가 필요함을 시사했다.