간헐적 훈련은 간을 '재배선'하고 2형 당뇨병의 인슐린 저항성을 감소시킵니다.

Scientific Reports는 전임상 연구를 발표했습니다. 제2형 당뇨병이 유발된 쥐에게 8주간 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)을 실시한 결과, 인슐린 저항성이 감소하고 간 대사가 "개선"되었습니다. 핵심적인 역할을 하는 것은 비교적 새로운 아디포카인 스펙신(SPX)입니다. HIIT 동안 혈청과 간에서 SPX의 농도가 증가했고, 이와 함께 지방 분해 및 미토콘드리아 기능과 관련된 GALR2 수용체와 대사 조절 인자의 간 발현도 증가했습니다. 저자들은 이 결과를 신중하게 제시했습니다. 이러한 연관성은 당뇨병 환자에서 운동의 이점 중 일부가 스펙신 → 간 축에 의해 매개된다는 생각과 잘 부합합니다.

연구 배경

간의 인슐린 저항성은 제2형 당뇨병의 핵심 "동인" 중 하나입니다. 인슐린 신호가 "정지"를 지시하더라도 간은 포도당을 계속 생성(포도당신생성)하고 지방을 합성(지방 생성)합니다. 전임상 연구에서 이러한 상태를 모델링하기 위해 고지방 식이 + 저용량 스트렙토조토신(HFD+STZ) 랫드 요법이 자주 사용됩니다. HFD로 인한 비만과 염증은 대사를 변화시키고, STZ는 β 세포를 부분적으로 "고착"시켜 제2형 당뇨병의 후기 단계에 더 가깝게 표현형을 유도합니다. 이는 확립되고 널리 사용되는 모델이지만, 인간 제2형 당뇨병과의 정확한 유사성은 잔류 β 세포량과 유도 요법에 따라 달라집니다.

신체 활동은 인슐린 민감도를 "재설정"하는 비약물적 방법 중 하나입니다. 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)은 많은 주목을 받았습니다. 여러 연구에서 HIIT는 체중 감량뿐만 아니라 에너지 분자 경로(AMPK, SIRT-1, PGC-1α)와 미토콘드리아 생합성을 통해 혈당 조절과 간/지방 인슐린 저항성을 개선하는 것으로 나타났습니다. 사람의 경우, 빠른 인터벌 트레이닝은 급성 세션 후 핵 PGC-1α를 증가시킵니다. 이러한 배경에서 HIIT가 포도당신생성/지질 대사의 간 마디에도 영향을 미치는지 확인하는 것이 합리적입니다.

별도의 "새로운 변수"는 스펙신(SPX)으로, GALR2/3 수용체를 통해 에너지, 식욕, 지질 대사 조절과 관련된 14개 아미노산 펩타이드/아디포카인입니다. SPX의 발현은 간, 지방 조직, 골격근 및 기타 장기에서 관찰되었습니다. 인간의 경우, SPX 수치가 낮으면 비만 및 제2형 당뇨병과 관련이 있는 반면, 운동 훈련은 순환 SPX 수치를 증가시킵니다(유산소/저항성 운동 프로토콜과 노인 모두에서 관찰됨). 세포 및 동물 모델에서 SPX는 포도당신생성과 지방 생성을 억제하고, 지방 분해 및 미토콘드리아 프로그램(PPARα/PGC-1α/CPT1A)을 촉진하여 운동 효과의 매개체로 작용할 수 있습니다.

Scientific Reports 에 게재된 새로운 논문은 이러한 연구들을 종합적으로 보여줍니다. 저자들은 HFD+STZ 모델을 사용하여 8주간의 HIIT가 인슐린 저항성과 간 대사 장애(포도당신생성, 지방 생성)를 감소시키는지, 그리고 이것이 SPX→GALR2 축과 대사 조절 인자(AMPK/SIRT-1/PGC-1α/PPARα/CPT1A)의 활성화를 동반하는지 검증했습니다. 이 연구는 훈련 중 SPX 증가가 단순한 개선의 지표인지, 아니면 HIIT와 간 대사 개선을 연결하는 기전적 "연쇄"의 일부인지 이해하는 데 도움이 됩니다.

연구가 수행된 방법

실험에는 수컷 위스타 쥐 28마리를 사용하여 건강한 대조군, 훈련하지 않은 당뇨병 환자, 건강한 환자를 대상으로 HIIT를 시행한 그룹, 당뇨병 환자를 대상으로 HIIT를 시행한 그룹(HFD + 저용량 스트렙토조토신 모델 적용 후)의 4개 그룹으로 나누었습니다. HIIT 프로토콜은 8주 동안 진행되었습니다. 세션당 4~10회 인터벌을 실시했습니다. 최대 최대 강도(Vmax)의 80~100%에서 2분, 저속으로 1분 동안 진행했습니다. 최대 최대 강도는 단계별 운동으로 측정하여 2주마다 재계산했습니다. 공복 혈당, 인슐린, HOMA-IR/HOMA-β 및 QUICKI 지수, 염증/산화 스트레스 지수를 평가했으며, 간에서는 SPX, GALR2, AMPK, SIRT-1, PPARα, PGC-1α, CPT1A(지방 분해/미토콘드리아) 및 PEPCK, G6Pase(당신생성), ACC, FAS, SREBP-1c(지방 생성) 수치를 측정했습니다.

그들이 발견한 것: 더 나은 신진대사를 위한 "재구조화"

HIIT를 실시한 당뇨병 쥐는 훈련을 하지 않은 당뇨병 쥐에 비해 다음과 같은 결과가 나타났습니다.

• 더 나은 혈당 지수: HOMA-IR은 낮고, HOMA-β와 QUICKI는 높음; 공복 혈당은 감소함.
• 간에서 "지방 연소" 방향으로 발현이 변화: SPX와 GALR2, AMPK, SIRT-1, PPARα, PGC-1α, CPT1A 증가; 포도당신생성 효소 PEPCK, G6Pase 및 지방생성 효소 ACC, FAS, SREBP-1c 감소.
• 항염증 및 항산화 효과: 간에서 염증 지표 감소 및 항산화 활성 증가. 저자들은 간 조직에 대한 "전반적인 건강 증진 효과"를 기술합니다.

즉, 당뇨병 쥐에게 HIIT를 실시하면 포도당신생성과 지방생성이 동시에 억제되고 지방분해와 미토콘드리아가 증가하는데, 이는 인슐린 저항성 감소와 일치합니다. 분자 수준에서는 스펙신 신호전달 증가가 동반됩니다.

스펙신은 왜 관련되고 간은 이것과 어떤 관련이 있나요?

스펙신은 지방 조직에서 유래하는 펩타이드로, 갈라닌 수용체 2/3에 결합합니다. 임상 관찰 결과, 낮은 SPX 수치는 비만, 인슐린 저항성, 그리고 제2형 당뇨병과 관련이 있으며, 신체 활동은 SPX 수치를 증가시킵니다. 기전적으로 SPX는 포도당신생성과 지방 생성을 감소시키고 지방 분해를 유지하며, CPT1A, PPARα, PGC-1α의 발현을 증가시킬 수 있습니다. 이번 연구에서는 당뇨병 쥐에서 고강도 인터벌 트레이닝(HIIT)을 시행하는 동안 간에서 SPX와 GALR2가 증가했습니다. 이는 대사 및 인슐린 민감도 개선과 일치하지만, 인과 관계를 위해서는 SPX 신호 전달에 직접적인 개입이 필요합니다.

이것이 당뇨병에서 HIIT의 이점에 대한 그림을 어떻게 바꾸는가

인터벌 운동 프로토콜이 중등도 유산소 운동보다 혈당 조절에 더 효과적이라는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다. 새롭게 밝혀진 사실은 이러한 효과의 간 관련 부분입니다. HIIT는 근육을 단련할 뿐만 아니라, SPX→GALR2 축과 AMPK/SIRT-1/PGC-1α 노드를 통해 간이 포도당과 지방을 덜 생성하고 지방산을 더 적극적으로 산화하도록 "가르칩니다". 이는 HOMA/QUICKI 지표의 전형적인 개선을 특정 간 목표와 연결하는 데 도움이 됩니다.

여기서 실제적인 의미(와 주의)는 어디에 있는가?

이는 임상 전 연구이지만, 미래의 전환 단계에 대한 지침을 제공합니다.

• 임상에서 찾아야 할 사항: 훈련에 대한 반응의 잠재적 지표로서 혈액 내 SPX, 운동 요법과 함께 약리학적 상승 효과를 나타내는 지점으로서 간 AMPK/SIRT-1/PGC-1α 경로.
• 어떤 유형의 부하가 연구되었는가: 개별 최대 속도의 80~100%로 2분 "빠르게" / 1분 "느리게"의 짧은 간격 - 이는 SPX를 가장 크게 변화시킬 수 있는 "피크"입니다. (이는 쥐를 대상으로 한 프로토콜에 대한 설명이며, 사람을 위한 기성 프로그램이 아닙니다.)
• 한계점: 쥐 ≠ 사람; 군당 표본 크기 n=7; SPX/GALR2를 직접 차단하지 않으므로 SPX는 입증된 원인이라기보다는 보조 표지자일 뿐입니다. 객관적인 간 표지자를 이용한 사람 대상 무작위 대조군 연구와 운동 유형별 계층화가 필요합니다.

다음에 확인할 사항

• 인과관계를 명확히 하기 위해 HIIT 동안 SPX 개입(길항제/작용제, 녹아웃/과잉발현)을 실시합니다.
• 소규모 임상 조종사를 대상으로 가설을 실행하려면: HIIT 대 중등도 유산소 운동, SPX 역학, 인슐린 저항성 및 간 지방(MR 분광법/탄성 영상법)이 필요합니다.
• HIIT의 장기적 효과와 "복용량"(빈도/강도)을 평가하고, 성별/연령 및 병용 요법에 따른 가능한 차이점을 알아봅니다.

간략히 - 기사의 주요 내용

• 2형 당뇨병 쥐에게 HIIT를 투여한 결과, 인슐린 저항성이 감소하고 간 대사가 지질 산화 방향으로 재전환되었으며, 스펙신과 간 신호전달이 증가했습니다.
• 개선은 포도당신생성(↓PEPCK, G6Pase), 지방생성(↓ACC, FAS, SREBP-1c) 및 에너지(↑AMPK, SIRT-1, PPARα, PGC-1α, CPT1A)에 영향을 미쳤습니다.
• 이것들은 임상 전 연관성이며, 이를 인간에게 권장사항으로 적용하려면 기전적, 임상적 확인이 필요합니다.

출처: Khoramipour K. 외. 고강도 인터벌 트레이닝은 당뇨병 쥐의 인슐린 저항성을 완화하고 간 대사 및 스펙신 신호전달을 개선한다. Scientific Reports, 2025년 8월 21일. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-15432-8