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같은 커피 마셨는데, 사람따라 왜 다르지

2018-04-17 (화) 한국일보-New York Tiems 특약
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▶ 신진대사 속도에, 결정적 효소

▶ 운동선수들 실험, 상반된 효과

커피의 각성효과는 유전자에 따라 사람마다 다르게 나타난다. 어떤 사람은 카페인 섭취 후 운동에서 더 좋은 성적을 내지만 오히려 나쁜 결과를 내는 사람도 있다. [사진 istock]

유전적으로 카페인 신진대사가 느린 사람이 커피를 자주 마시면 심장마비 위험이 높아진다. [사진 Andrew Scrivani/ NY Times]


■ 카페인 분해 ‘변종 유전자’ 역할 발견

운동선수들이 카페인으로 경기 성적을 향상시킬 수 있을까? 그 여부는 유전자에 달려있을지도 모른다는 연구 결과가 나왔다. 카페인 대사 유전학의 새로운 연구에 따르면 한 유전자의 특별한 변형을 가진 운동선수들은 카페인 섭취 후 지구력 능력에 현저한 향상을 보인 것으로 나타났다. 그러나 이 유전자의 다른 변종을 가진 사람은 카페인을 처음 섭취했을 때 더 나쁜 결과를 가져올 수도 있다.

보통 대다수의 사람들은 아침마다 커피의 형태로 섭취하는 카페인이 절대적으로 필요하다. 하지만 모두가 그런건 아니어서 카페인의 영향에 다른 반응을 보이는 사람들도 있다. 어떤 사람은 신경과민이 되어 나중에 잠을 자는데 어려움을 겪고, 또 다른 사람은 똑같은 양의 커피를 마셔도 신경과민이나 수면장애가 없이 각성효과가 증대되기도 한다.


운동선수들에게도 똑같은 반응이 일어난다. 과거의 여러 연구에서 대부분의 사람들은 적당한 양의 카페인을 삼킨 후에 더 오래, 더 빨리, 혹은 더 강하게 운동하지만 다른 소수는 더 좋아지지 않거나 혹은 더 나쁘게 작용하는 것으로 나타났다.

몇년전 캐나다 토론토 대학의 영양학 교수인 아메드 엘소헤미는 이러한 불균형에 대해 주목했다. 그는 사람의 유전자가 어떻게 음식과 식습관의 반응에 영향을 미치는지 연구해왔으며, 영양과 관련된 유전자 검사를 제공하는 회사 뉴트리게노믹스(Nutrigenomix)의 창시자이다.

그 무렵까지 다른 유전학자들이 밝혀낸 것은 한 유전자의 특정한 형태가 카페인의 물질대사에 영향을 미친다는 사실이었다. CYP1A2라고 불리는 이 유전자는 몸에서 카페인을 분해하고 제거하는데 영향을 미치는 효소를 조절한다.

CYP1A2 유전자의 한 변형은 몸이 카페인을 빠르게 대사하도록 촉진한다. 이 변종을 각 부모에게서 하나씩 물려받아 두개 가진 사람들은 빠른 카페인 대사가로서, 이 약을 섭취하면 빠른 충격이 있고 곧 사라진다.

그런데 이 유전자의 또 다른 변형은 카페인의 신진대사를 늦춘다. 이 변형 유전자와 빠른 신진대사 유형의 유전자를 각각 한 개씩 가진 사람들은 중간 정도의 신진대사를 하는 것으로 간주되는 반면 느린 신진대사 유형을 2개 가진 사람들은 당연히 카페인 대사가 늦다.

보통 사람의 경우 약 절반이 빠른 신진대사를 하고, 40%는 적당한 신진대사를 하며, 나머지 10%는 유전적으로 카페인 신진대사가 느린 사람들이다.

2006년 엘소헤미 박사와 동료들이 JAMA에 발표한 연구에 의하면 유전적으로 카페인 신진대사가 느린 사람들이 커피를 자주 마시면 심장 마비에 걸릴 위험이 높아진다. 과학자들은 혈관을 수축시킬 수 있는 카페인 성분이 오랫동안 어슬렁거리면서 바람직하지 않은 심장 효과를 만들어낸다고 이론화했다.


하지만 CYP1A2 유전자가 카페인 섭취 후 운동성과에 어떤 영향을 미치는지에 집중한 대규모 실험은 거의 없었다. 그래서 최근 ‘스포츠와 운동에서의 의학과 과학’에 발표된 새 연구에서 닥터 엘소헤미와 동료들은 약 100명의 젊은 남자 운동선수들에게 다양한 양을 복용하게 하도록 했다. 연구진은 이들에게서 표본을 채취하여 CYP1A2 유전자를 분석했으며, 각자의 변형을 근거로 이들을 빠른 그룹, 중간 그룹 또는 느린 카페인 대사 그룹으로 분류했다.

그러고 나서 선수들에게 고정된 자전거에서 가능한 한 빨리 10km를 달리는 운동을 3회 계속하게 했다. 이들은 첫 운동 전에 적은 양의 카페인(커피 한잔 정도)을 섭취했다. 두 번째 운동 전에는 그 두 배의 카페인을 섭취했고, 세번째 달리기 전에는 위약(플라시보)을 먹었다.

그들의 실험 결과는 전반적으로 카페인을 섭취하면 성취도가 높다는 것을 보여주었는데 특히 더 많은 양의 섭취 후 그러했다. 그러나 유전자 유형에 따라 상당한 차이가 있었다.

빠른 신진대사 그룹은 위약 복용 시에 비해 카페인을 더 많이 복용한 후에 거의 7% 더 빨리 달렸다. 대조적으로 중간 신진대사 그룹은 카페인이나 위약 여부 상관없이 거의 똑같은 결과를 보여주었다. 그러나 가장 큰 영향을 부정적으로 미친 것은 느린 신진대사의 사람들이었다. 그들은 위약보다 카페인을 많이 복용했을 때 달리는 속도가 14%나 줄었다.

운동 성적에서 카페인의 영향이 얼마나 다르게 향상 또는 악화시키는지는 여전히 명확하지 않다. 엘소헤미 박사는 심장마비 연구에서와 마찬가지로 느린 신진대사 그룹에서는 카페인이 오래 남아있어 혈관을 좁히기 때문에 혈류와 산소의 흐름을 감소시켜 근육이 피로해지는 것으로 추측하고 있다.

이 연구는 자전거를 타는 건강한 젊은 남성들만을 포함한 것으로 다른 스포츠 분야의 다른 사람들에게도 유사하게 작용하는지는 알 수 없다. 모든 사람이 운동 전 커피를 마시는 것이 효과적인지 알기 위해 유전자 검사를 받을 수도 없는 일이고, 운동의 성과는 동기, 수면, 스트레스, 영양, 밝혀지지 않은 다양한 유전자 등 수많은 요인에 의해 결정되기 때문이다.

<한국일보-New York Tiems 특약>

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