노봉수 교수의 '맛의 비밀' 시리즈
후각수용체의 다양한 기능
우리가 음식의 맛이나 향을 느끼기 위해서 작동하는 메커니즘은 미각세포와 후각세포로 주로 코와 혀를 통해서 판단을 한다. 물론 매운 음식을 먹고 나면 속이 화끈거리는 일종의 통증을 느낄 수가 있다. 통증을 느끼는 것은 맛을 간주하기에는 한계가 있지만 혀와 코로 느끼는 것이 아닌 측면에서는 매우 독특하다.
<음식의 맛과 향>
물론 동물에서도 그런 현상을 볼 수가 있다. 혀가 없는 물고기의 경우 피부로 감지한다. 메기의 경우 온 피부와 지느러미에 후각과도 같은 감각 기능으로 먹이를 찾아 헤맨다. 물론 메기의 수염도도 그런 역할을 한다. 한편, 모기의 경우 모든 후각 기능이 주둥아리 쪽으로 모여 있어서 피 냄새를 찾아 날아다닌다.
사람의 경우 풍미를 느끼는 감각 수용체는 대략 400여개 가지고 있으며 잘 훈련된 개의 경우 800여개에서 천여 개까지 가지고 있다. 그래서 집주인이 100여 미터 떨어진 곳에서 집으로 향하여도 금방 주인의 냄새를 느끼고는 꼬리를 흔들며 좋아하는 모습을 볼 수가 있다. 하지만 이런 개들보다도 더 후각이 발달된 동물이 있다.
멀리 바라 볼 수 없는 코끼리는 물이 있는 곳을 찾을 수 있는 기능이 없다면 식구들이 모두 목말라 죽고 만다. 그러다 보니 10여km 떨어진 곳에 물이 있는 것을 냄새 맡아서 그곳을 향해 무리를 이끌고 가서 물을 먹을 수 있다. 어떻게 그렇게 먼 곳에 있는 물 냄새를 맡을 수가 있을까! 무색무취인 물을 말이다. 그러나 코끼리가 실제로 맡은 것은 물이 아니다. 물속에서 자라는 미량의 미생물이 있는데 이 미생물이 내놓는 대사산물의 냄새를 맡고선 그 냄새가 나는 곳엔 틀림없이 물이 있다는 사실을 경험을 통해서 알기 때문에 물을 발견할 수가 있다. 우두머리 코끼리는 모든 식구들을 위해서 후각기능을 발달시키는데 역점을 둘 수밖에 없다. 어떤 의미에서는 생존을 위해서 감각 기능을 발달시켜 나갈 수밖에 없다.
최근 연구에 따르면 사람들이 후각기관을 통해서 냄새를 맡는 것처럼 우리 몸의 다른 여러 조직에서도 후각수용체가 이소 발현(ectopic expression)되어 조직의 특이적인 신호전달과정을 통해 다양한 생물학적 기능을 수행한다는 것이 알려지고 있다. 정자가 난자를 찾아가기 위해 꼬리를 흔들며 이동을 하는데 여기서도 이소후각수용체의 기능조절로 난자가 있는 곳까지 달려간다는 것이다.
뿐만 아니라 혈압을 조절하는 기능도 이런 이소후각수용체가 작동하여 이루어진다는 사실이다. 사람의 후각수용체가 신호전달과정을 통해 피부세포의 증식과 재생에 관여하며 멜라닌 합성을 저해하여 미백효과를 가져온다는 사실도 알려졌다.
후각수용체가 간조직과 지방조직에서도 발현되며 특정성분을 첨가하였을 때 체내 에너지 대사를 조절하여 체지방 감소를 일으킨다는 사실을 발표한 바도 있다.
이러한 연구들은 향후 비만을 예방하거나 치료함에 있어 후각수용체들의 활용이 기대되고 있다. 실제로 주인의 몸을 계속해서 핥아주는 반려견이 행동이 이상하여 동물병원을 방문하여 반려견의 문제를 해결하려했던 사람이 오히려 자신이 암에 걸렸다는 사실을 반려견의 행동 때문에 알게 되어 치료를 할 수 있었던 일이 있었다. 이는 반려견의 후각수용체를 통해서 암세포가 생산하는 특이한 대사산물에 대하여 예민한 반응을 한 것으로 전자코가 각종 질병을 진단하는 데에 활용하게 된 계기가 되었다. 예를 들면 입안에서 소변냄새가 난다면 요로감염이나 신장염 혹은 뇨단백증일 가능성이 높다는 것을 말하며 치즈냄새가 나면 축농증환자일 가능성이 높고, 아세톤과 과일냄새가 나면 당뇨환자, 달걀의 썩은 냄새가 나면 간에 이상이 있음을 알리는 것이고 알케인과 벤젠유도체 냄새가 나면 폐암에 걸려 있을 확률이 매우 높다는 사실이다. 여러 가지 진단기법으로 암을 진단하고 있지만 단순히 호흡만으로도 여러 질병의 일차 선별을 할 수 있다는 것만으로도 환자들에게 주는 불편함을 덜어줄 수 있다는 것이다.
<악취를 피하는 여자>
10년 전 저희 연구실에서 부인병으로 병원에서 상담을 기다리고 있는 환자들 200여명을 대상으로 호흡한 공기주머니를 전자코로 분석하였더니 유방암 초기부터 말기까지 단계별로 거의 100% 예측을 할 수 있었다. 이런 전자코 시스템도 결국 후각수용체를 모델로 하여 제작된 분석기기로 후각세포들이 하는 기능을 대신한 것이다.
앞으로는 후각수용체의 활용은 단순히 향미를 관찰하는 것으로만이 아니라 우리들의 질병을 찾아내는 등 생활 건강의 다양한 범위에 활용이 될 수 있을 것이다.
<후각수용체의 활용>
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