시원한 박하사탕 먹으면 입속 온도 내려갈까?

박하사탕이나 껌 등 멘톨 성분이 들어간 제품을 먹으면 입안이 시원해진다. 이는 단순 기분 탓이 아니라, 인체에 존재하는 ‘냉각 감지 단백질 통로’가 활성화되면서 나타나는 생리적 반응이다. 최근 이러한 원리를 분자 수준에서 규명한 연구 결과가 나왔다.

미국 듀크대 의대 이석용 교수와 이혁준 박사팀이 극저온 전자현미경을 이용해 멘톨 성분이 인체의 냉각 감지 단백질 통로인 ‘TRPM8’을 활성화하는 과정을 관찰했다. TRPM8은 피부와 입, 눈의 감각 신경세포 막에 존재하는 단백질 통로로, 섭씨 8~28도의 차가운 자극(체온 기준)에 반응한다. 이온이 세포 안으로 흐르게 함으로써 차가운 느낌을 주는 신경 신호가 뇌로 전달되게 한다.

연구팀이 온도를 섭씨 20도에서 4도까지 낮추며 극저온 전자현미경으로 관찰한 결과, 차가운 온도와 멘톨이 동일한 TRPM8 통로를 열지만, 작동 방식이 다르다는 점이 확인됐다. 차가운 온도는 이온이 실제로 통과하는 중앙 통로의 구조를 직접 변화시켜 통로를 여는 반면, 멘톨은 통로 옆의 다른 부위에 먼저 결합한 뒤 단백질 전체 형태를 바꿔 변화가 통로까지 전달되게 했다. 즉, 멘톨은 체온을 실제로 낮추지 않으면서도 몸이 추위를 느낀 것처럼 신경계를 자극하는 물질인 것이다.

차가운 자극과 멘톨이 동시에 작용할 경우 반응이 더욱 강해지는 시너지 효과도 관찰됐다. 두 자극을 함께 가했을 때 TRPM8 통로가 완전히 열리는 모습이 포착됐는데, 이는 차가운 자극만으로 얻어내기 어려운 결과다.

연구팀은 이번 연구가 의학적으로도 의미를 갖는다고 설명했다. TRPM8 기능에 이상이 생기면 만성 통증, 편두통, 안구건조증 등의 질환이 발생할 수 있기 때문이다. 실제로 TRPM8을 활성화하는 멘톨 유사 물질 아콜트레몬이 안구건조증 치료제로 개발돼, 미국 식품의약청의 승인을 받고 임상에서 사용되고 있기도 하다.

이준혁 박사는 “이전까지는 차가운 자극이 구조적 수준에서 TRPM8 이온 통로를 어떻게 활성화하는지 명확하지 않았다”며 “차가운 자극이 특정 구조 변화를 유발한다는 사실을 확인함에 따라 이 경로를 표적으로 하는 새로운 치료 전략을 탐색할 것”이라고 했다.

한편, 이번 연구 결과는 지난 21~25일 샌프란시스코에서 열린 '제 70회 생물물리학회 연례 학술대회'에서 발표됐다.