비만이었던 사람이 살을 빼도 면역세포 유전자에 남은 '비만 기억'이 수년간 사라지지 않아 요요 현상을 부른다는 사실이 밝혀졌다. 영국 버밍엄대학교(University of Birmingham) 클라우디오 마우로 교수 연구팀은 체중 증가 및 감소를 겪은 쥐 모델과 비만 치료제인 세마글루타이드를 투여받은 환자들을 대상으로 비만이 면역 체계에 미치는 장기적인 영향을 분석해 이 같은 결과를 확인했다. 체중 감량자의 약 80%가 다시 살이 찌는 요요 현상을 겪는 가운데, 이번 연구는 그 근본 원인 중 하나가 면역 세포의 유전적 각인에 있음을 새롭게 규명했다는 점에서 의의가 있다.

연구팀은 쥐에게 고지방 식단을 제공해 비만을 유도한 뒤 다시 일반 식단으로 변경하여 체중 감량을 유도하는 실험 모델을 구축했다. 분석 결과 지방 조직의 무게가 정상으로 회복되었음에도 불구하고 염증성 T 세포 반응은 고지방 식단을 섭취한 쥐와 유사한 수준으로 높게 유지되는 것으로 나타났다.

이 같은 현상은 비만 환자를 대상으로 한 임상 데이터에서도 동일하게 관찰되었다. 체중 감량 약물 치료를 13명의 환자에게 6개월 동안 적용해 평균 체질량지수가 크게 감소했음에도, 혈액 내 염증을 일으키는 면역 세포의 비율은 의미 있는 회복을 보이지 않았다. 10주간의 운동 훈련을 진행한 환자군 연구에서도 체중 감량이나 대사 건강 개선이 면역 세포의 정상화를 이끌어내지 못했다.

이러한 회복 지연의 원인을 찾기 위해 연구진은 T 세포의 DNA 메틸화 패턴을 분석했다. 메틸화란 유전자의 발현을 조절하는 화학적 변형 과정을 말한다. 분석 결과 체중 감량 후의 T 세포는 정상 쥐의 T 세포와 비교해 104개의 유전자에서 비만 상태일 때와 유사한 유전자 변형 패턴을 보였다.

특히 세포 스스로 손상된 성분을 분해해 재활용하는 자가포식 작용과 세포 노화를 조절하는 유전자 발현이 촉진된 상태로 유지되었다. 또한 고지방 식단에 많이 포함된 팔미트산과 같은 포화 지방산이 세포막을 뻣뻣하게 만들고, 이것이 신호 전달 체계를 변화시켜 면역 세포에 유전적 각인을 남기는 것으로 확인됐다.

게다가 비만이 남긴 유전적 변형은 단순히 면역 세포의 염증 반응을 높이는 데 그치지 않고 지방 세포의 기능에도 악영향을 미쳤다. 연구진이 포화 지방산에 노출된 T 세포를 지방 세포와 함께 배양한 결과, 지방 세포의 생성이 촉진되었을 뿐만 아니라 당뇨병의 원인이 되는 인슐린 저항성 관련 신호 체계가 손상되는 것이 관찰되었다.

이는 비만으로 인해 변형된 면역 세포가 체중 감량 후에도 인슐린 저항성 및 대사 증후군과 같은 합병증을 지속적으로 유발할 수 있음을 보여준다. 무너진 면역 체계가 원래의 건강한 상태로 회복되기까지는 5년에서 10년가량의 긴 시간이 소요될 것으로 연구팀은 추정했다.

연구를 주도한 클라우디오 마우로 교수는 "비만 관리에 있어서 단순히 체중을 줄이는 것만으로는 원래의 건강한 적응 면역 반응을 즉각적으로 회복시키기에 불충분하다"고 전했다. 이어 "세포의 자가포식 경로와 면역 노화 메커니즘을 표적으로 삼는 치료가 체중 감량 요법과 병행된다면 무너진 면역 항상성을 복원하고 비만의 부정적인 후유증을 해결하는 데 도움이 될 수 있다"고 설명했다.

이번 연구 결과(DNA methylation-mediated memory of obesity in CD4 T lymphocytes perpetuates immune dysregulation: CD4 T 림프구의 DNA 메틸화 매개 비만 기억이 면역 조절 장애를 영속시킨다)는 2026년 4월 학술지 '엠보 리포트(EMBO reports)'에 게재됐다.