배고픔의 원리 (The physiology of Hunger) | NEJM 2025;392:372-381

I. Hunger(배고픔)과 Appetite(식욕)의 차이

- Hunger

➡️ 굶주림으로 인해 발생하며, 에너지 균형을 유지하기 위해 발생하는 생리학적 충동

- appetite or hedonic hunger

➡️ 음식을 섭취함으로써 생기는 기쁨, 대사적인 필요성으로 인한 섭취 X
- Hunger 와 Appetite 모두 gut-brain axis의 정교한 기전으로 발생함
- 배고픔은 Homeostatic, Hedonic, Microbiota-driven으로 구분될 수 있음

II. Homeostatic Hunger

Homeostatic Hunger

■ Homeostatic hunger 

- 배고픔을 조절하는 기전중 가장 원시적인 기전
- hypothalamus-gut axis를 포함
- 영양 고갈로 인해 야기되고, 영양 섭취로 완화되는 수동적인 과정

■ 배고픔 촉진 

● Vagus nerve, ghrehlin : 위장과 시상하부 사이 연결

- 위장이 비워지면 vagus nerve 와 ghrehiln 분비를 촉진함
- 호르몬과 신경신호가 시상하부로 전달되면 먹고 싶다는 생각으로 전달
- afferent vagal fiver  : 도파민 방출을 자극 → 배고픔 신호 강화
- ghrelin : GHSR1 a 수용체를 활성시켜 식욕을 증가
- 이후 AgRP(agouti-related epetide)를 생성함, AgRP 뉴런들은 음식을 시각 후각 미각으로 감지하면 빠르게 억제된다.

● 저혈당

- 저혈당은 특정 시상하부 뉴런의 활성을 자극하여 배고픔을 유발한다.

● Motilin 

- motilin-induced interprandial phase III gastrointestinal contraction이 배고픔과 음식섭취를 콜린성 경로를 통해 조절한다.
- 쓴맛 자극은 모틸린 방출을 조절하여 배고픔과 음식 섭취를 조절함이 알려져 있다

■ 배고픔 억제 

- 위장 팽만에 의해 시작
- 측정 기계적 수용체가 위의 늘어남과 볼륨증가를 감지하여 hindbrain으로 척수신경과 미주신경으로 신호를 전달함
- 이런 초기적 포만 신호는 위장관계의 특정 아미노산과 지방산으로 인해 강화되고 배고픔의 억제로 이어짐

- sensory signal과 CNS의 통합적 작동으로 인해 homeostatic hunger control이 일어남

초기 포만감 : gastric emptying, 위장관내 osmotic load 인한 정보로 인해 

중기 포만감 : 위장관 호르몬(glp-1, cholecystokinin, peptide TT)이 proximal small bowel에서 방출 

후기 포만감: 혈중 아미노산, 포도당, 인슐린 증가 

III. Hedonoic hunger

Hedonoic hunger

■ Hedonic hunger의 기전과 연관요소 

● 정의와 기전 

- acute caloric need가 없지만 음식에 대한 욕구가 발생하는 것
- homeostatic hunger에서는 과량 섭취를 막기 위 해 배고픔-포만의 균형이 엄격히 조절되나
- 충분한 음식이 있는 환경에서는, hendonic hunger가 시상하부의 에너지 균형 과정을 압도하고 고지방, 고혈당 식품이 필요하지 않지만 기쁨을 위해 섭취하게 함.
- 긍정적인 감정 또는 부정적인 감정에 영향을 받음, 개인마다 다른 식사 행동을 만듦

- 내인성 cannabionids, 내인성 opoid 경로, orexin signaling 이 보상체계와 관련이 있다.

- 식이 패턴 입맛뿐만 아니라 맛있는 음식을 생각만 해도 좋은 감정이 느껴지는 보상체계에 영향을 받는다

● 식이패턴과 사회경제적 요인

- 서구화된 식습관(지방, 달고 짠 음식)이 어린이들 사이에서 비만 유발 경향의 원인
- 채소 과일과 같은 섬유질이 풍부한 건강한 음식 선택이 아이들의 영양부족으로 이어질 수 있다는 걱정 때문에 에너지 밀도가 높고 아이들이 맛있어하는 음식을 허용하는 경향이 있음.

- 낮은 사회경제적 수준, 비만을 부의 상징으로 생각하는 문화적 믿음 또한 Hedonic hunger를 자극함
- 음식 광고가 뇌 보상체계를 자극하여 음식에 대한 생각과 욕망을 자극함. 

■ Power of the food scale (PFS)

- hedonic hunger를 양적으로 측정하기 위해 2009년 고안된 척도
- 음식이 충분한 환경에서 정신적인 효과를 평가함

- PFS점수가 높으면 시각적인 관심이 맛 좋은 음식으로 쏠림
- Functional MRI를 이용한 경우 PFS 점수가 높은 사람들은 맛 좋은 음식에 대한 이미지를 보면 시각 중추가 활성화됨을 확인할수 있었으나, 낮은 PFS 점수를 가진 사람들은 낮은 활성도를 보였음

●  높은 PFS 점수 ≠ 맛좋은 음식의 구매  

- Hedonic hunger 단독으로 음식섭취와 연결되지는 않음 

- hedonic hunger가 충동조절이 떨어지는 개인적 성향과 같이 존재할 경우 음식을 섭취하였음.
- BMI 또한 Hedonic hunger와 연관성이 대단히 크지 않았음. 지속적으로 맛있는 음식에 대해서 노출된 경우 BMI에 관련 없이 음식에 대한 욕구가 있었음. 
- 2021 체중 감량 관련 연구 : 1년간 BMI가 낮아지는 경우 hedonic hunger를 줄이는데 관련이 있다고 밝혔음

● 결론

- hedonic hunger를 측정한 PFS 점수가 비정상 식이와 관련되어 있음

- 제한된 연구들에서 hedonic hunger와 조절되지 않는 식이 충동이 연관성이 있음을 시사

- Homeostatic hunger의 경우 생존 본능에 의해 야기되며 하나의 자극(acute calorie deprivation)으로 인해 야기되는 반면, hedonic hunger는 여러 요소가 결합된 복잡한 과정임. 학습, 인지, 기억등 여러 요소를 포함함. 개인화된 전략으로 접근이 필요.
 

IV. Microbiota-Driven hunger

Microbiota-Driven hunger

- 장내 미생물은 인체와 공생하는 존재로, 병원균으로부터 숙주를 보호하고, 에너지 대사를 포함한 핵심적인 대사과정의 조절자 
- 숙주가 필요로 하는 효소와 영양 대사물을 제공함. 
- 배고픔이 gut-brain axis의 양방향 소통에 의해 의존하기 때문에 미생물 또한 숙주의 배고픔에 기여한다.
- 전신적 경로, 신경경로를 통한 기전,  간접적인 호르몬 작용 또는 배고픔에 영향을 주는 대사체를 직접 생산하는 방식
- 장내 미생물의 조작을 통해 배고픔을 줄이고 체중감소를 유도하는 임상시험들에서는 상반된 결과들이 나오고 있음
- 숙주의 배고픔에 기여하는 장내 미생물의 정확한 역할에 대해서는 추가적인 연구가 필요함. 

■ 미생물이 사람의 호르몬에 영향을 주어 배고픔을 조절함

- 미생물은 ghrelin, lepin, insulin과 같은 배고픔 조절 호르몬 분비에 영향을 끼칠 수 있음
- 낮은 미생물 다양성이 높은 혈청 leptin가 관련 (높은 leptin 수치와 leptin 저항성이 비만과 관련된 호르몬)
- 비만한 사람의 경우 장투과도가 높아 장내세균총이 장내강에서 지방세포로 이동하게 하여, leptin signaling을 억제하고 혈당이상을 초래함(some case of type 2 DM)
- Prebiotics(위나 소장에서 분해되지 않는 저분자 섬유소 성분)은 GLP-1, PYY의 합성 증가와 ghrelin 생산을 억제 → 배고픔을 억제
- 소아 비만환자를 대상으로 한 연구에서 Prebiotics(oligofructose-enriched inulin)의 보충이 음식섭취를 줄이고, ghrelin분비를 줄였지만, GLP-1과 PYY에는 영향을 별로 주지 않았음
- 낮은 미생물 다양성이 인슐린 저항성을 만듦
- 비만쥐를 대상으로 한 실험에서 probiotics가 장내 미생물 분포를 바꾸고 인슐린저항성감소와  neuropeptide Y 발현을 줄여 배고픔을 줄어들게 했음

■ 미생물 유래 대사물이 배고픔을 조절함

- Probiotics(미생물 유래 대사물)이 배고픔에 기여하는 gut-brain axis의 핵심 매개체이다.
- Short chain fatty acid, including butyrate, propionate, acetate와 같은 미생물의 발효부산물이며 소화가 잘되지 않는 다당류의 일종 
- 이자섬 세포의 G protein-coupled receptor와 free fatty acid receptor에 결합하고 난 이후, 짧은 사슬 지방산은 homeostatic hunger을 자극할 수 있다. 인슐린 분비를 막고, ghrelin 관련 신호를 통해
- 짧은 사슬 지방산은 free fatty acid receptor 2와 G protein coupled receptor 43에 결합하여 배고픔을 억제할 수도 있다. (GLP-1, PYY, 인슐린, leptin의 방출)
-짧은 사슬 지방산 특히 colonic propionate가 hedonic hunder를 CNS 보상회로를 억제하여 억제함
- colonic 세균에 의해 생산되는 acetate는 blood-barin barrier를 건너 직접적으로 시상하부 내 AgRP 신경을 직접 억제함. 
- Succinnate : colonic bacteria의 생산물, 연구에서 비만한 사람은 순환하는 succinate의 수치가 높았음, 식이 개입을 통해 체중을 줄인 사람들에서 장내 미생물의 구성이 변화하였고 순환하는 succinate의 농도가 감소하였음.(동물실험에서는 일관성이 없는 결과가 관찰되었음)
- Indole : 장내 미생물 유래 대사체는 GLP-1의 방출을 자극하여 식욕을 억제함, 인돌은 트립토판 생산을 촉진하고 tryptophan enteroendocrine cells에서  in turn cause release of 5-hydroxytrptamine 증가함. 5-hydroxytrptamine은 여러 연구에서 배고픔을 억제함, 인슐린 민감도를 걔선하고  AgRP nurons에 영향을 끼치는 기전 
- 장내 미생물은 식이 글루타민에서 GABA을 생성함. GABA는 장-뇌 소통 간의 가장 핵심 매개체로, AgRP 신경의 활성을 통해 배고픔을 조절한다.
- 비만한 사람의 경우 glutamate-fermenting 장내 미생물이 충분하지 않고, 순환하지 않는 glutamate의 수준이 높음.

■ 미생물 유래 단백질(peptidomimectics)이 배고픔을 조절함

- 몇 개의 연구들에서 장내 미생물이 생산하는 단백질이 PYY, ghrelin, leptin의 구조와 기능을 수행할 수 있음을 밝힘
- caseinolytic peptidase B (ClpB) , 대장균에 의해 생성되는 것이. host-produced hunger suppressor alpha-melanocyte stimulating hormone(alpha MSH)와 유사한 효과를 가짐. GLP-1과 PYY를 증가시키고, 시상하부 신경을 통해 배고픔을 억제

 

IV. 배고픔과 관련된 유전자 조절 

- Monogenic forms of obesity:  소아 비만의 7% 미만을 차지함

■ Prader-Willi syndrome

서울아산병원 : Prader-Willi syndrome

- 염색체 15번의 11-13q영역 결실에 의해 발생함
- 포만감이 없고, 소아기 심각한 비만을 유래할 수 있는 질환, 2형 당뇨, 심부전으로 인해 25-30세를 넘기지 못함

■ Leptin 유전자 이상 or Leptin 수용체의 이상 

- 일찍 발생하고 심한 비만 

V. 출처 

Fasano, A. (2025). The Physiology of Hunger. New England Journal of Medicine, 392(4), 372-381.