목차
오늘은 저탄고지 식단에 대해서 알아보고자 합니다.
과연 당뇨인에게 저탄고지 식단은 어떨까요? 진행해도 될까요?
다음과 같은 의문점에 주목해서 하나씩 파헤쳐보도록 하겠습니다.
- 당뇨는 인슐린에 저항성이 생긴 것이니, 인슐린 분비량을 최대한 줄여보면 어떨까?
- 인슐린을 줄이려면 당을 적게 먹어야하니, 저탄고지를 해봐야겠는데 왜 하필 지방을 먹으라는 거야?
- 추가로 저탄고단은 어떠한가 당뇨에?
1. 포도당 잘못된 상식
우리는 한번 쯤 포도당에 대해 다음과 같은 문장을 본 적이 있을 것입니다.
"우리 뇌는 포도당만 섭취한다."
하지만 이것은 사실이 아닙니다. 오늘 상세히 알아볼 주인공이 존재하기 때문입니다. 오늘 글에서 다룰 내용을 통해서 [만성] - 공복 진짜 공복일까?에서의 가짜 공복에 대한 이해도 더욱 잘 할수 있을 것이라, 주목해봐야합니다.
2. 케톤체는 무엇인가
한 때 전세계를 강타한 저탄고지 다이어트. 탄수화물을 극도로 줄이고 대신 지방으로 대체한다는 식이요법인데요. 전문가들이 추천하는 식이요법이니 따라는 해봐야겠는데, 그 내막을 알고계셨는지요. 아니면 단순히 삽겹살을 생각보다 많이 먹어도 된다는 그 점에 매료되셨는지요.
아래 이미지를 살펴보면서 왜 저탄고지가 이론적으로 가능한지 살펴보겠습니다. 먼저 그림에 나온 물질에 대한 소개입니다. 노란색 볼은 지방산입니다. 혈액 속에 자유롭게 돌아다닌다 하여 유리지방산이라고도 불립니다. 파란색 볼은 포도당입니다. 녹색 볼은 CPT1 이라는 효소입니다. 빨간색 실선은 CD36 단백으로 지방산을 세포 내로 유입시키는 수송체입니다. 녹색 실선은 GLUT-4 단백으로 [만성] - 당뇨 운동, 유산소? 헬스? 에서 다룬 바 있습니다. 포도당 세포 내 유입을 담당하는 수송체입니다. 맨 아래 피부색에 개불처럼 생긴 것은 미토콘드리아입니다.
미토콘드리아는 세포 단위에서 산소 호흡 과정이 진행되는 소기관입니다. 호흡이라 함은 호기, 흡기처럼 폐에서의 산소, 이산화탄소 교환도 의미하지만 세포단위에서의 호흠은 에너지 생산을 의미합니다. 그러니 미토콘드리아는 아주 중요한 세포소기관입니다. 자세히 미토콘드리아는 TCA 회로 과정을 반복하면서 1번 회전할 때마다 ATP 1개, NADH 3개, FADH2 1개, CO2 2개를 생산해는데요. 이때 ATP가 에너지 핵심 요소입니다. 눈치 채셨겠지만 당뇨병은 바로 저 미토콘드리아가 힘을 만들지 못해서 온 몸에 힘이 자꾸 없다고 느껴지는 것입니다. 더 눈치가 빠르신 분은 그런 미토콘드리아로 입력되는 화살표가 두 개라는 것도 주목하셨을 겁니다. 두 개의 입력 그것이 바로 오늘의 포인트입니다. 두 개의 화살표 출발점은 다름 아닌 지방산과 포도당입니다.
정리해보면 힘이 나려면, TCA 회로를 돌려야하고 그 때마다 필요한 재료를 포도당 또는 지방산에서 얻을 수 있다는 것입니다. 물론 포도당과 지방산은 그 자체로 TCA 회로에 들어갈 수 없습니다. 각각 일련의 과정을 거쳐 Ac-CoA로 변환이 되어야 하는데 이때 서로 다른 경로를 통해 변화됩니다.
- 포도당: GLUT-4 단백질을 통해 세포 내로 유입 → 해당과정(glycolysis) → 피루브산 → Ac-CoA
- 지방산: CD36 단백질을을 통해 세포 내로 유입 → CPT1 통과 → 베타 산화 → Ac-CoA
위와 같은 과정을 통해서 결국 우리 몸은 에너지를 얻는 2개의 경로를 마련하는 것입니다. 그런데 우리 몸이 아래와 같은 상황에 놓이게 되면, TCA 회로가 제대로 돌지 못하게 되면서 오늘의 주인공 케톤이 생산되기 시작합니다.
- 기아상태
- 저탄고지 식단
위 2가지의 공통점은 포도당이 극단적으로 적어지는 상태인 것인데요. 이때 췌장에서 글루카곤이 분비가 되고 HSL(hormone-sensitive lipase) 활성화 상태가 되면서 지방분해가 가속화 됩니다. 지방산 양이 증폭되니 Ac-CoA 생산량 또한 증가합니다. 하지만, TCA 회로는 포도당 섭취가 원할하지 못하면 제 기능을 잘 못합니다. 그렇게 되면 과잉 생산된 Ac-CoA가 TCA회로로 들어가지 못하고 케톤체가 형성되게 됩니다.
왜 포도당이 부족하면 TCA 회로가 동작하기 어려울까?
모름지기 발전소가 돌아가려면 재료를 넣어줘야합니다. 마찬가지로 TCA회로가 돌아가려면 Oxaloacetate와 Acetyl-CoA 두가지가 필요한데, 모두 Pyruvate에서 변환가능합니다. 이런 Pyruvate는 해당과정(glycolysis)과정을 통해서 대부분 형성되기에 포도당이 TCA회로를 가동하는데 매우 중요한 것입니다.
3. 케톤체의 종류와 성질
위 기전으로 형성되는 케톤체. 과연 우리 몸 전체에서 생성되는 것일까요? 아닙니다. 케톤체는 오직 간에서만 생성가능합니다. 즉, 간의 미토콘드리아가 저당 상태에서는 베타-산화 과정을 통해 형성된 대부분의 Ac-CoA를 케톤체 형성에 사용한 것인데요. 이렇게 생성된 케톤체는 3가지 형태로 나누어 집니다.
- 아세토아세테이트
- 베타-하이드록시 뷰티르산
- 아세톤
이중 베타-하이드록시 뷰티르산이 가장 안정적 형태로서 몸에서 에너지원으로 가장 많이 소비되는 종류입니다. 아세토아세테이트는 주로 소변으로 배출되고, 아세톤은 호흡과정에서 증발해 나갑니다.
잠깐만요, 아세톤이 날숨으로 나간다?
여러분, 혹시 유산소 운동을 장시간 하면서 충분한 탄수화물을 섭취하지 않았을 때, 입에서 술냄새가 난 적 없으셨나요? 등산이나 수영을 충분히 하고 난 후 술을 마시지도 않았는데, 호흡에서 술냄새가 나는 것이 바로 몸에서 지방으로 케톤체를 형성하고 있다는 뜻입니다.
특히 베타-하이드록시 뷰티르산(BHB) 경우 뇌로 공급되는 혈액에 아무 것이나 들어가게 하면 안되기 때문에 형성된 Blood-brain barrier (BBB)를 자유롭게 통과할 수 있어 고효율 에너지라는 별명이 있을 정도입니다.
장점이 가득해 보이는 케톤체 형성. 과연 당뇨인들이 함부로 시도해봐도 되는 것일까요?
4. 케톤산증과 당뇨
케톤체는 형성과정만 보면, 당뇨인들에게 매우 건강한 프로세스인 것처럼 보입니다. 저당 상태일 때, 몸 속 지방조직을 분해해서 에너지원으로 쓴다고 하니 체지방 제거에도 효율적이고 인슐린 분비도 낮은 상태로 유지할 수 있으니 말입니다.
문제는 케톤체가 그 자체로 산성 물질이라는 것인데요. 모든 화학 반응은 pH 변화에 매우 민감합니다. 우리 몸 속에 수많은 반응의 주체가 되는 효소들, 단백질 등이 일정한 혈중 pH 농도에서 최적화되어 있는데, 케톤체가 혈중 pH 농도에 극심한 변화를 초래할 수 있는 것 입니다. 이를 케톤산증이라고 하며, 자칫 사망에 이를 수도 있는 심각한 합병증으로 의학계에서 분류하고 있습니다.
일부 자료에서 케톤산증에 대한 오해라며, 그 위험을 쉽게 넘기려하는데요. 이것은 당뇨인에게는 전혀 해당되지 않습니다.
케톤체의 다량 생성을 이끌어 내는 저탄고지 식단이 특히나 당뇨인들에게 더욱 치명적인 이유는 역시......
인슐린의 저항성이 매우 높은 상태라는 것.
인슐린 저항성이 높은 상태로 이미 당뇨가 진행된 경우, 지방간을 비롯해 우리 몸에 다량의 지방조직을 내장에 쌓아두는 상태가 지속된다고 [만성] - 비알콜성 지방간 없애는 방법(feat. 당뇨)에서 살펴본 바 있습니다. 달리 말해, 케톤체가 형성 가능한 몸 상태에서 다량의 지방조직으로부터 제어불가능하게 지방산이 분해된다는 것입니다. 즉, 일반인에 비해 케톤체가 과량으로 축적되는 것입니다.
이러한 이유로 인슐린이 결핍되었거나 인슐린 치료 중인 제1형 당뇨병 환자뿐만 아니라 아래와 같은 상황(인슐린 저항성 상승)에서의 제2형 당뇨병환자에게도 심각한 부작용을 야기할 수 있는 것입니다.
- 과도한 스트레스
- 심한 감염
- 스테로이드제 투여
5. 저탄고지와 당뇨 정리
저도 처음에 케톤체라는 존재를 알게 되었을 때, 충격적이었습니다. 상당한 장점이 있기에 저탄고지 식단을 통해 영양학적 케톤상태를 만들면 인슐린 저항성을 저하시키는데 큰 도움이 될 것 같았기 때문입니다. 물론 완벽히 체계적인 시스템으로 모니터링하면서 제어를 한다면, 가능한 이야기일 것 같습니다. 하지만, 우리는 과도한 스트레스를 피할 수 없으며, 그렇다고 혈액이 산성화되는 것을 실시간으로 쉽게 판단할 수 있지도 않습니다.
마지막으로 케톤체를 조사하면서 느낀 점은 케톤체는 우리 몸에서 생존을 위해 만들어 놓은 일종의 긴급 생존 전략이라는 것입니다.
저는 이것이 그 이상, 그 이하도 아닌 것으로 여겨야하지 않을까 생각합니다. 생존 전략으로 평생 살아가는 것은 무리가 아닐까요.