인간의 심혈관 건강에 미치는 인산염 첨가물의 영향: 새로운 연구 결과

버거 번, 델리 고기, 포장된 마카로니와 치즈 속에서 인산염 첨가물을 찾아볼 수 있습니다. 이러한 첨가물은 맛을 높이고, 유통 기한을 늘리며, 식품의 수분을 유지하는 데 사용됩니다. 현대 식단에서는 인산염 첨가물을 피하기가 매우 어렵습니다. 인산염 첨가물은 혈압을 상승시키는 것으로 알려져 있지만, 그 메커니즘은 오랫동안 미스터리로 남아 있었습니다. 최근의 연구가 마침내 이 문제를 풀었습니다.

지난 달 ‘Circulation’ 저널에 발표된 연구에 따르면, 텍사스 대학교 사우스웨스턴 의대의 연구자들은 쥐가 인산염이 풍부한 식단을 섭취할 때, 그 첨가물이 동물의 교감신경계를 활성화시킨다는 것을 발견했습니다. 교감신경계는 ‘투쟁 또는 도피’ 반응을 담당하는 신경계입니다. 인산염은 뼈에서 방출되는 호르몬인 섬유아세포 성장 인자-23(fibroblast growth factor-23)의 수치를 증가시킵니다. 이 호르몬은 뇌간으로 이동하며, 이와 관련된 수용체 단백질을 활성화시키고, 신경 신호가 증가하여 혈압이 상승하게 만듭니다.

앨라배마 대학교의 신장 전문의이자 임상 및 번역 의학 센터의 소장인 오를란도 구티에레즈 박사는 “이 연구는 인산염 섭취 증가와 고혈압 사이의 직접적인 연관성을 보여주는 최초의 연구일 가능성이 높다. 이는 이 분야에 중요한 기여를 한다”고 말했습니다. 구티에레즈 박사는 연구에 참여하지 않았습니다.

인산은 뼈를 구축하고 유지하는 데 중요한 미네랄입니다. 인체에서 인산은 산소와 결합한 형태인 인산염으로 사용되며, 지방을 제외한 체중의 약 1%에서 1.4%를 차지합니다. 여기서 약 85%는 뼈와 치아에 저장되어 있습니다. 나머지는 혈액과 연부 조직을 통해 이동하며, 세포의 에너지를 공급하고 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

우유, 달걀 노른자, 고기, 시리얼, 초콜릿, 청량 음료 등 다양한 식품에서 인산염을 찾아볼 수 있습니다. 성인은 혈중 인산염 농도를 유지하기 위해 매일 약 700밀리그램의 인산염이 필요합니다. 어린이와 청소년은 약 1,250밀리그램이 필요합니다. 대부분의 사람들은 일반적인 식단을 통해 이러한 필요량을 충족하고 있습니다.

그러나 최근 몇십 년 동안, 포장식품에 인산염 첨가물이 증가하면서 미국인들은 그 어느 때보다 더 많은 인산염을 소비하게 되었습니다. 텍사스 대학교 사우스웨스턴 의대의 고혈압 전문의이자 이 연구의 주도자인 완팬 봉파타나신 박사는 “인간이 얼마나 많은 추가 인산염을 소비하고 있는지 정확하게 파악하기는 어렵지만, 미국 인구 조사에 따르면 평균적으로 권장 일일량의 두 배 이상을 섭취하고 있다”고 말했습니다.

“[인산염 소비량]은 매년 증가하고 있으며, 약 1,400밀리그램에 가까워졌다. 그리고 실제로 무서운 부분은 인구의 약 25%가 가장 높은 소비량을 가지고 있어, 2,100밀리그램에 달하는 경우도 있다”고 덧붙였습니다.

이러한 과도한 소비는 특히 장기적인 건강 결과가 불투명한 상황에서 우려됩니다. 현재까지의 연구 결과에 따르면, 필요한 이상으로 인산염을 섭취하는 것은 고혈압을 높일 수 있으며, 이는 고혈압에 시달리는 사람뿐 아니라 건강한 젊은 성인에게도 해당된다고 스위스 바젤 대학교의 한 연구에서 밝혀졌습니다.

2016년, 봉파타나신과 그녀의 동료들은 고인산 식단을 3개월 동안 섭취한 쥐가 안정적인 상태에서도 그리고 뒤쪽 근육에 전기를 자극했을 때 고혈압을 보였다는 결과를 발표했습니다. 이 효과는 교감신경계에 의해 촉발되며, 인산염이 너무 많이 섭취될 경우 신체가 육체 활동에 과잉 반응하도록 유도하여 혈압이 정상 범위 이상으로 증가할 수 있음을 시사합니다.

그러나 인산염이 교감신경계를 어떻게 활성화시키는지, 어떤 분자적 연쇄 반응이 일어나는지는 여전히 미스터리로 남아 있었습니다.

한 단서는 2005년으로 거슬러 올라갑니다. 스위스 연구자들은 29명의 젊은 남성 그룹에게 인산염 섭취량을 줄이게 한 후, 섬유아세포 성장 인자-23의 수치가 감소하는 것을 발견했습니다. 그 후 남성들이 더 많은 인산염을 섭취하자 호르몬의 혈중 수치가 다시 증가했습니다.

추가 연구에서는 섬유아세포 성장 인자가 어린이의 고혈압과 만성 신장 질환 환자의 심장 건강 악화와 연관되어 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 나르콜렙시 환자들 사이의 연구에서는 이 호르몬이 뇌와 뇌척수액 속으로 이동할 수 있다는 힌트도 발견되었습니다.

이번 연구에서 봉파타나신과 그녀의 동료들은 섬유아세포 성장 인자가 신체의 어느 부분에서 교감신경계를 촉발하는지를 규명하고자 했습니다.

연구자들은 약 11~12주 된 젊은 쥐들에게 고인산 식단과 저인산 식단을 각각 3개월 동안 먹였습니다. 이후 그들은 호르몬이 뼈에서 방출된 후 신체에서 어떻게 이동하는지를 추적하기 위해 여러 가지 실험을 수행했습니다. 그 과정에서 쥐의 혈압을 측정하고 신장 교감신경 활동을 모니터링하며, 호르몬이 특정 섬유아세포 성장 인자 수용체와 결합하는 능력을 차단하는 여러 약물을 투여했습니다.

고인산 식단을 섭취한 쥐들(사료의 약 1.2%가 인산 포함)은 정상 인산 식단(0.6% 인산 포함)의 쥐들에 비해 혈중 및 뇌척수액 내 섬유아세포 성장 인자-23의 수치가 상승했습니다.

이 뱀들은 또한 다른 그룹에 비해 혈압과 신장 교감 신경 활동이 상승했습니다.

일부 연구에서는 뇌가 자체적으로 이 호르몬을 생성할 수 있다는 점을 시사했지만, 봉파타나신 박사는 연구팀이 발견한 사실은 달랐습니다. 호르몬은 뇌를 향해 직접 이동하며, 혈뇌 장벽을 가로질러 쉽게 침투했습니다.

연구의 첫저자인 한 규일 김 조교수는 “연구팀은 섬유아세포 성장 인자-23에 방사성 마커를 태깅하여 이 호르몬이 쥐의 몸속에서 이동하는 과정을 관찰할 수 있었다”고 말했습니다. 직접적으로 확인하지는 못했지만 김 조교수는 “고인산 식단이 혈뇌 장벽을 더 누수되게 만들어 호르몬이 뇌로 쉽게 접근할 수 있게 했을 가능성이 있다”고 보았습니다.

뇌에 도달한 후, 섬유아세포 성장 인자-23은 혈압 조절의 제어 센터인 뇌간에서 교감신경계를 활성화시키는 것으로 보입니다. 이 과정에서 숨쉬기, 소화, 심장 박동 등을 조절하는 연수와 같은 영역이 중요한 역할을 합니다.

활성화된 수용체는 또한 뇌간에서 신경 기능 및 면역 반응에 중요한 효소인 칼시뉴린 A의 수치를 상승시킵니다. 이 변화는 연구자들이 전기 자극으로 쥐의 근육을 자극했을 때 관찰된 혈압 상승 및 교감 신경 증가를 설명할 수 있습니다.

인간 연구의 필요성

이 연구는 쥐를 대상으로 진행되었기 때문에, 다른 동물 그리고 결국에는 인간을 대상으로 한 추가 연구가 필요합니다. 봉파타나신과 김 조교수는 신장이 제대로 인산염을 배출하지 못하여 인산염이 축적되는 신장 질환 환자들의 연구를 계획하고 있습니다.

그들은 또한 인산염이 나트륨, 칼륨 등 혈압 조절에 관여하는 다른 미네랄과 어떻게 상호작용하는지를 탐구하고자 합니다.

이러한 미네랄이 혈압에 미치는 영향은 매우 중요합니다. 때문에 우리는 인산염이나 나트륨을 단독으로 섭취하지 않습니다. 봉파타나신은 건강에 최적인 균형을 찾는 것이 “백만 달러짜리 질문”이라고 말했습니다.

이 연구 결과는 인산염이 심장 건강에 미치는 실제적인 위험을 강조하며, 우리의 식단에서 인산염 첨가물을 줄일 필요성을 제기합니다. 구티에레즈 박사는 “인간이 인산염을 줄이기를 원하더라도, 식품 라벨을 보고 스스로 계산하기는 매우 어렵다”고 말했습니다.

“이러한 유형의 연구 결과를 바탕으로, 우리는 [미국 식품의약국 (FDA)]와 같은 단체에 인산염의 함량을 정량화하는 보다 엄격한 지침을 요청하자는 논의가 많아지고 있다”고 그는 덧붙였습니다.

이미지 출처：dallasnews