‘인공 감미료를 설탕과 구분할 수 있을까’라는 질문은 인공 감미료가 단순히 칼로리만 없는 설탕처럼 작용하는지에 대한 문제와 맞닿는다. 인간은 미각뿐만 아니라 위장관의 장 내분비 세포를 통해 설탕과 그 대체물을 구분할 수 있는 것으로 알려졌다. 장에는 흡수를 담당하는 세포가 대부분이지만 일부 장 내분비 세포는 혀와 유사한 미각 수용체를 가지고 있다. 그 일종인 뉴로포드 세포(neuropod cell)는 장과 신경계 간에 빠른 소통을 가능하게 만드는 세포다. 이런 장 내분비 세포는 당류나 감미료에 반응해 혈당과 포만감을 조절하는 장 호르몬(글루카곤 유사 펩타이드-1 및 포도당 의존성 인슐린 분비 펩타이드) 방출을 조절한다.
그렇다면 장 내분비 세포와 뉴로포드 세포가 설탕과 감미료를 구분할 수 있을까? 지난해 1월 네이처 뉴로사이언스에 실린 연구에 따르면 장 내분비 세포와 뉴로포드 세포는 설탕과 감미료에 각각 다른 반응을 보인다. 동물 대상 연구이기는 하지만, 십이지장이 설탕을 감지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 설탕과 수크랄로스 인공 감미료를 생쥐에게 준 후 뉴로포드 세포의 활성 차이를 관찰했는데, 결과적으로 설탕과 인공 감미료가 생쥐의 소장으로 직접 전달될 때 미주 신경이 활성화했다.
장 미생물 환경을 변화시키고 설사도 유발
그러나 뉴로포드 세포가 설탕이나 감미료에 동일하게 반응한 것이 아니다. 서로 다른 유형의 뉴로포드 세포는 다른 유형의 달콤한 자극에 반응하는 것이 확인되었다. 각 뉴로포드 세포는 미주 신경의 뉴런과 소통하기 위해 서로 다른 신경전달물질을 사용했다. 결과적으로 생쥐의 뇌는 설탕이나 인공 감미료를 섭취하고 난 후 서로 다른 신호를 장으로부터 받았다.
요약하면, 장 내분비 세포나 뉴로포드 세포로 인해 동물은 설탕과 감미료에 대해 다른 반응을 보인다. 위장관이 설탕이나 인공 감미료를 구분해 감지하므로 인공 감미료로 단맛을 섭취해도 우리의 설탕 갈망을 완전히 억제하지 못하는 이유가 무엇인지 짐작할 수 있다.
또 다른 의문은 설탕 대체 감미료가 장내 미생물 환경을 변화시키거나 장에 안 좋은 영향을 미칠지 여부다. 설탕 대체 감미료는 장내 미생물을 변화시킬 가능성이 있고 장 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 2014년 발표된 연구에 따르면 사카린, 수크랄로스, 아스파탐 같은 인공 감미료를 섭취한 쥐의 장내 미생물 구성이 변화되어 비만 및 포도당 불내성과 관련된 박테리아를 증가시켰다. 사람 대상 연구에서도 인공 감미료 소비와 장내 미생물 구성의 변화가 관찰됐다. 특히 2017년 연구에 따르면 아세설팜칼륨, 아스파탐 및 수크랄로스 같은 감미료가 장내 미생물 군집 구성을 변화시켰다. 특히 장내 미생물 환경이 비만 패턴과 연관이 있는 형태로 변화하는 것을 확인했다. 모든 연구가 일관된 결과를 보인 것은 아니기 때문에 더 많은 연구가 필요하지만, 감미료가 장내 미생물 군집에 영향을 미칠 가능성은 확인됐다.
인공 감미료를 복용한 후 설사를 호소하는 경우가 있다. 스테비오사이드와 말티톨이 대표적이다. 이들은 소장에서 완전히 흡수되지 않아 대부분 분해되지 않은 상태로 대장에 전달된다. 대장에서는 장내 세균에 의해 발효되어 가스와 단쇄 지방산을 생성해 팽만감과 복부 불편함을 유발할 수 있고, 단쇄 지방산이 장의 수분 분비를 촉진하고 장 운동성을 자극해 설사를 유발한다. 또 말티톨 같은 당 알코올은 장내에서 삼투압 효과를 일으켜 수분을 장의 안쪽으로 끌어들인다. 이러한 장의 수분 함량 증가로 인해 설사가 유발된다.
