‘운동 효과를 한 알에?’… 신장 유래 분자인 베타인, 노화 억제 효과 입증

 운동의 전신 건강 효과를 하나의 분자로 모방할 수 있을까? 최근 중국 수도의과대학과 중국과학원 공동 연구팀이 발표한 연구에 따르면, 운동을 지속할 때 체내에서 증가하는 ‘베타인(betaine)’이라는 분자가 염증과 노화 관련 경로를 억제하며 운동의 핵심 효과를 일부 재현하는 것으로 나타났다. 해당 연구는 국제학술지 《Cell》에 2025년 6월 온라인 게재됐다.

운동은 심혈관계, 신진대사, 신경계에 걸쳐 폭넓은 건강 증진 효과를 가지며, 면역 기능 강화, 인슐린 민감도 향상, 노화세포 제거, 조직 재생 촉진 등의 작용을 한다는 것이 알려져 있다. 하지만 이러한 생리적 변화가 어떻게 분자 수준에서 발생하는지에 대해서는 아직 명확한 설명이 부족하다. 이번 연구는 운동의 효과를 유사하게 재현할 수 있는 대체 물질, 이른바 ‘운동 미메틱(exercise mimetic)’ 개발을 위한 단서를 제시한 셈이다.

연구팀은 건강한 성인 남성 13명을 대상으로, 초기 45일간 활동량을 최소화한 뒤 하루 5km 러닝을 25일간 반복하는 실험을 진행했다. 이 과정에서 운동 직후와 장기 운동 후 혈액 및 장내 미생물 데이터를 수집해 단일세포 수준의 반응을 통합 분석하는 멀티오믹스 기법을 적용했다.

그 결과, 단기 운동 후에는 IL-6 등 염증성 사이토카인 수치가 급격히 상승했지만, 장기간 운동을 지속한 후에는 TNF-α와 같은 염증 물질이 감소하고, 항산화 효소가 증가했다. 또한 혈액 내 초보림프구 비율이 늘고, 세포 피로도 관련 지표는 감소하는 면역 회복 양상이 확인됐다.

주목할 만한 점은 운동 후 체내 ‘베타인’ 수치가 지속적으로 증가했다는 사실이다. 베타인은 원래 간 기능과 관련된 대사물질로 알려졌으나, 이번 연구에서는 신장에서 합성되며 운동에 의해 농도가 상승한다는 점이 처음으로 밝혀졌다. 쥐를 대상으로 한 실험에서는 트레드밀 훈련 후 신장 조직 내 베타인 농도가 유의하게 증가했고, 이 분자가 노화 경로 억제에 관여하는 것으로 나타났다.

세포 실험에서는 베타인이 염증 유도 단백질 TBK1의 자가인산화 작용을 억제하며, IRF3, NF-κB 등 염증 신호 전달 경로를 차단했다. 노화 쥐 모델에 베타인을 경구 투여하자 조직 섬유화와 세포노화 지표가 감소하고, 근력 향상과 우울 유사 행동 개선 등의 전반적 건강 개선 효과가 확인됐다.

연구진은 “이번 결과는 운동의 분자 생리학적 효과를 식이 보충제로 모방할 수 있는 가능성을 제시하며, 특히 운동이 어려운 노인이나 질환자에게 새로운 치료 대안이 될 수 있다”고 평가했다. 다만 연구 대상이 소규모 젊은 남성 집단에 한정된 만큼, 향후 다양한 인구 집단과 고령층을 대상으로 한 임상연구가 필요하다는 점도 함께 언급했다.