연구자들은 1년간의 동물 실험에서 인공 감미료인 아스파탐이 현실에 가까운 장기, 저용량 방식으로 신체에 미치는 영향을 처음으로 평가한 결과, 현재 주요 기관에서 정한 '1일 섭취 허용량'보다 훨씬 적은 섭취량이라도 뇌 에너지 대사를 방해할 뿐만 아니라 심장 기능에도 손상을 줄 수 있다는 사실을 발견했습니다.
이 연구는 스페인의 CIC biomaGUNE과 Biogipuzkoa 건강 연구소가 주도했습니다. 연구팀은 이전 연구에서 너무 짧고 복용량이 너무 높았다는 한계를 피하기 위해 WHO, 유럽 의약청, 미국 식품의약국(FDA)이 권장하는 상한치(50mg/kg/일)의 6분의 1 수준인 7mg/kg의 아스파탐을 쥐에게 보충했다. 실험은 1년 동안 진행되었으며, 18마리의 쥐는 2주마다 3일 연속으로 아스파탐을 섭취했고, 14마리의 쥐는 감미료를 섭취하지 않은 대조군으로 활동했습니다.
뇌 수준에서 연구자들은 FDG-PET 영상을 사용하여 뇌 전체와 특정 뇌 영역에서 포도당 섭취를 추적했습니다. 그들은 단 2개월 동안 간헐적으로 아스파탐을 보충한 후에 쥐의 뇌에서 포도당 흡수가 대조군에 비해 약 2배로 크게 증가했다는 사실을 발견했습니다. 이는 뇌가 초기 단계에서 "높은 에너지 소비" 상태에 있었음을 나타냅니다. 그러나 약 6개월이 지나면서 이러한 에너지 피크는 역전되기 시작했습니다. 10개월이 되자 아스파탐을 보충한 쥐의 뇌에서 포도당 연소 수준은 대조군에 비해 절반 정도 낮아졌습니다. 이는 거의 전적으로 포도당에 의존했던 뇌의 에너지가 점차적으로 "고갈"되었음을 의미합니다.
전반적으로 아스파탐은 뇌를 단기적인 고에너지 동원에서 장기적인 에너지 결핍 상태로 전환시키는 것으로 보이며, 이러한 패턴은 적응적 조정보다는 대사 스트레스와 더 관련이 있을 가능성이 높습니다. 추가 자기공명분광학 분석 결과, 2개월째에는 뉴런의 신진대사와 기능 상태를 반영하는 아스파탐 그룹의 대뇌피질에 있는 N-아세틸아스파르트산염(NAA)이 약 13% 증가한 것으로 나타났습니다. 그러나 4개월이 지나면서 이 "긍정적" 신호는 사라지고 계속해서 악화되었습니다. 8개월까지 아스파탐 그룹의 젖산 수치는 대조군의 약 2.5배였으며 이는 세포 에너지 대사에 장애가 있음을 나타냅니다.
연구에 따르면 이는 성상교세포와 뉴런 사이의 대사 관계와 밀접하게 관련되어 있습니다. 성상교세포는 포도당을 젖산으로 전환하는 역할을 담당하며, 젖산은 뉴런에서 이러한 에너지 소비자에게 공급하기 위해 더 쉽게 활용됩니다. 그러나 젖산염이 오랫동안 높은 수준으로 유지되면 뉴런이 효과적으로 사용되기 어렵습니다. 젖산이 국소적으로 축적되기 시작하여 뇌의 에너지 균형이 깨지고 뇌가 유사한 "긴급 모드"에 들어가게 됩니다. 관련 신경회로의 작업 효율성이 저하되고, 학습 속도, 정신적 인내력, 복잡한 작업 처리 능력이 영향을 받을 수 있습니다.
이를 검증하기 위해 팀은 반스 미로를 사용하여 공간 학습 및 기억 테스트를 수행했습니다. 그 결과, 4개월 후 아스파탐을 보충한 쥐는 훈련 중 더 느리게 움직이고 더 짧은 거리를 이동했으며, 탈출구를 찾는 데 걸린 평균 시간은 대조군에 비해 거의 2배나 되었지만 이 차이는 통계적으로 안정적이지 않았습니다. 8개월째에는 두 그룹 간의 성과 격차가 더욱 벌어졌습니다. 아스파탐 그룹의 두 마리 쥐는 심지어 작업을 완료하지 못했습니다. 전반적인 성능은 앞서 언급한 대사 변화와 일치했으며, 이는 문제 해결 및 작업 수행 능력이 장기간 아스파탐 섭취로 인해 약화되었음을 반영합니다.
그 효과는 뇌에만 국한되지 않습니다. 심장 영상 검사 결과, 실험 종료 시 아스파탐을 보충한 쥐의 심장 구조와 기능에 상당한 변화가 나타났습니다. 심실 박출 효율이 감소하고 수축당 혈액 생산량이 감소했습니다. 육안이나 구조의 손상은 심각하지 않았지만 혈액 펌핑 기능이 약화되었습니다. 이는 장기적으로 뇌를 포함한 다양한 장기에 혈액과 산소 공급이 약간 부족해 대사 부담이 더욱 가중될 수 있음을 의미합니다.
체중 및 지방 분포 측면에서 본 연구에서는 아스파탐 투여군 쥐의 1년 이내에 축적된 총 지방량이 대조군에 비해 약 20% 낮았지만 이러한 '지방 감소'가 더 나은 대사 건강 지표로 해석되지는 않은 것으로 나타났습니다. 두 그룹의 체중은 비슷했지만, 아스파탐 그룹의 지방 분포는 내장 지방으로 점차 기울어졌으며, 장기 주변 지방의 비율이 증가하고 제 지방량은 감소했습니다. 이 패턴은 심장과 대사 시스템에 더 큰 압력을 가하는 것으로 여겨지며 부분적으로 심장 기능과 뇌 에너지 활용의 변화를 설명합니다.
연구팀은 아스파탐이 생쥐에서 실제로 지방 축적을 약 20% 감소시킬 수 있지만 경미한 심장 비대와 인지 능력 저하를 희생할 수 있다고 결론지었습니다. 즉, 이 감미료는 동물 모델에서 "지방을 감소"시키는 반면, 심장과 뇌의 병태생리학적 변화를 동반합니다. 그러나 저자들은 이번 연구가 현재는 동물 모델에만 기반을 두고 있으며, 인체에 대한 장기적인 영향이 아직 확인되지 않았다는 점을 큰 한계로 지적했다. 그러나 결과는 일일 섭취량에 가까운 아스파탐과 같이 널리 사용되는 감미료에 대한 장기적인 연구 수행의 중요성을 강조합니다.
아스파탐(L-aspartyl-L-phenylalanine methyl ester)은 1974년 미국 FDA의 승인을 받은 이후 미국 시장에서 가장 지배적인 인공 감미료 중 하나가 되었으며 약 6,000가지 식품 및 음료에 널리 사용됩니다. 과거의 여러 연구에서는 심각한 심장 문제, 학습 및 기억 기능 저하와 같은 건강 위험과 관련이 있다고 제안했습니다. 이 장기 실험은 뇌 에너지 대사와 심장 기능의 두 가지 측면에서 이러한 잠재적 위험에 대한 새로운 증거 단서를 제공합니다.