에너지 사용의 결합과 비결합
키토제닉 다이어트는 에너지 대사를 증가시킨다(2)
안녕하세요. 로우입니다.
지난 시간에 이어서 키토제닉 다이어트가 에너지 대사를 증가시킨다는 연구결과와 함께 에너지 대사에 대한 기본 이해를 3부에 걸쳐서 설명 드리겠습니다. 이번 시간의 주제는 에너지 사용의 결합(또는 짝연결, Coupling)과 비결합(또는 짝풀림, Uncoupling)입니다. 사실 생소한 개념이고, 기존에 영어에서 한글로 번역단어가 없는터라 조금 어려울 수도 있는데, 천천히 제 글의 흐름을 따라 읽어주시면 쉽게 이해가 가실겁니다 :) 이전 글, 칼로리 이론과 호르몬 대사의 재정의를 아직 읽지 않으셨다면 아래 링크를 참고해 주세요.
1. 에너지 생성 공장, 미토콘드리아
우리는 다세포 생물입니다. 그 말은 몸 전체가 아주 많은 세포로 이루어져있고, 각각의 세포가 생존을 위하여 여러가지 일을 복합적으로 하고 있다는 것을 의미하죠. 각 세포가 일을 하기 위해서는 에너지가 필요하고, 각 세포는 이러한 에너지를 만들어내는 개별 공장을 가지고 있습니다. 네, 바로 미토콘드리아입니다.
미토콘드리아는 세포 안에 존재하며, 각 세포에 필요한 에너지를 공급해주는 역할을 합니다. 우리가 섭취한 음식을 바탕으로 ATP를 생성하는 공장인 셈이죠. 지난시간 ATP생성 과정에서 살펴본 TCA회로와 전자전달계라고 하는 에너지 생성 과정이 미토콘드리아 안에서 이루어집니다.
우리가 활용할 수 있는 에너지원인 포도당과 지방산의 단계별 에너지 생성 위치는 위와 같습니다. 포도당의 경우 분자가 큰 포도당을 2개의 피루브산으로 분해하는 해당과정만 세포질에서 일어나고, 나머지 과정은 미토콘드리아 안에서 일어납니다. 지방산의 경우 베타-산화부터 모든 과정이 미토콘드리아 안에서 일어나게 되죠.
이 과정을 알고 있는것은 유용하지만, 앞으로 설명할 결합과 비결합을 이야기할 때 조금 복잡할 수 있습니다. 그래서 조금 더 간단한 구조로 바꾸도록 하겠습니다. 연료(포도당, 지방산)가 들어오면, 에너지를 생산한다. 이 간단한 명제로 말이죠.
2. 에너지의 주된 사용처 2가지 : ‘기능’와 ‘열’
인간은 상온동물입니다. 외부의 온도가 0도이든 40도이든 관련 없이 항상 36.5도의 일관된 체온을 유지하기 위해 노력하죠. 이는 다른 변온 동물 대비 굉장히 많은 에너지를 필요로 하는 작업이지만, 신체의 항상성을 유지하고 갑작스러운 위기에 봉착했을 때 빠르게 대응할 수 있게 해준다는 점에서 인간의 생존에 더 유리한 방식이었을 겁니다.
그리하여 우리 몸은 섭취한 음식을 가장 중요한 2가지의 에너지원으로 사용합니다. 바로 ‘기능’과 ‘열’입니다.
먼저 세포는 몸의 기능을 유지하기 위하여 에너지를 사용합니다. 몸을 움직이기 위해 수축과 이완을 반복하는 근육. 호흡을 위해 쉴새없이 움직이는 폐. 정보를 처리하기 위해 쉬지않는 뇌까지. 이러한 세포들은 음식으로 섭취한 에너지가 ATP생성으로 대부분 사용되어야 합니다. 만약 이 부분에서 에너지가 ‘열’로 손실이 많다면, 그 세포는 기능을 제대로 수행할 수 없겠죠.
반대로 몸의 항상성을 위해서 체온을 유지하기 위한 기능을 하는 세포가 있습니다. 바로 갈색지방에 많은 지방세포입니다. 이러한 지방세포은 에너지를 이용하여 우리 몸에 필요한 ‘열’을 공급합니다. 일정한 체온을 유지해주어 각 세포와 기관이 적절하게 일할 수 있게 해주고, 추울땐 기능이 활성화되고 더울땐 기능이 축소됩니다. 이러한 세포들은 음식 에너지가 ATP로 변환되는 것이 아니라 열을 발생시키는 것으로 소모됩니다.
여기에서 오늘의 주제인 결합과 비결합에 대한 이야기가 나옵니다. 음식에너지가 대부분 ATP로 전환되는 것을 결합, 또는 Coupling(커플링) 이라고 합니다. 음식에너지와 ATP가 서로 연결되어 있다는 의미입니다. 반대로 음식에너지가 ATP로 변환되지 않고 열로 발산되는 것을 비결합, 또는 Uncoupling(언커플링)이라고 합니다. 음식에너지와 ATP와의 결합이 풀렸다는 의미입니다.
3. 몸의 상황에 맞는 결합과 비결합
우리 몸이 정상적으로 기능한다는 것은, 에너지 대사가 원활하다는 것을 의미합니다. 이 말은 이전에 설명드린 바와 같이 인슐린과 같은 동화작용과 글루카곤과 같은 이화작용이 순차적으로, 적재 적소에 이루어지는 것을 의미합니다. 또한 이러한 에너지 대사를 동화와 이화가 아닌, 결합과 비결합으로 바라볼 수도 있습니다. 결합이 강해야하는 세포에서 에너지가 ATP로의 전환율이 높고, 비결합 상태로 있어야하는 세포에서는 열의 발생이 원활해야하는 것이죠.
기존의 갈색지방과 백색지방에 대해 설명 글에 비추어 설명해 볼 수 있습니다. 갈색지방에는 갈색을 띄는 미토콘드리아가 많습니다. 이 지방이 갈색을 띄는 이유는 미토콘드리아에 UCP(비결합 단백질, Uncoupling Protein)이 많이 존재하여 대부분의 음식 에너지를 ATP가 아닌 열로 바꾸기 때문입니다. 그래서 신체적으로 추위에 약한 태아에서 많이 발현되며, 온도가 영하로 떨어지게 되면 활성화 되는 것이 바로 갈색지방이죠. 이와 같이 열을 발생시켜야 하는 기관에서는 우리 몸은 비결합, Uncoupling을 잘 활성화 시키는 것이 중요합니다.
반대로 근육에서는 ATP의 생성이 원활해야만 합니다. 그래야 근육의 수축과 이완이 적재적소에 일어날 수 있고, 생명의 위협이 느껴지는 급박한 상황 속에서 생존을 위해 기민하게 움직일 수 있죠. 포식자를 만나 목숨이 위태로운 상황에서 근육에서 열이 많이 발생하고 있다면 아주 비효율적일겁니다.
이처럼 우리 몸은 주변 상황과 맥락, 그리고 기관별 목적에 맞게 미토콘드리아에서 결합과 비결합을 유동적으로 결정합니다. ATP가 필요한 상황에서는 ATP 생성으로, 열이 필요한 상황에서는 비결합을 통한 열 생성을 통해서 말이죠. 그래서 실제로 주위의 온도나 너무 내려가면 백색지방의 미토콘드리아에서도 비결합을 통해 열을 발생시킵니다. 이를 베이징(Beiging, 갈색지방화)라고 합니다.
정리해보자면, 우리가 건강한 상태라고 하는 것은, 우리 몸에서 동화와 이화작용, 즉 대사가 원활하게 돌아가며, 각 신체기관의 미토콘드리아에서 우리가 섭취한 음식 에너지를 상황과 맥락에 맞게 적절히 ATP와 열을 생성하는 상태가 아닐까 합니다.
그러면 다음 글에서는 마지막으로 벤자민 비크만 박사님이 강의한 내용 중 실제 실험 결과를 소개해 드리면서 ‘케톤’이 에너지 대사를 증가시킨다는 근거자료에 대해 소개해 드리도록 하겠습니다.
긴 글 읽어주셔서 감사드립니다. :)
로우의 유튜브를 통해 동영상으로 키토제닉 다이어트에 대한 개인적인 체험기와 팁들을 공유하고 있습니다.
다양한 지식은 브런치를 통해서! 개인적인 체험기와 꿀팁들은 유튜브를 통해서 만나보세요!
로우의 유튜브 바로가기 : 클릭 Click
키토제닉 다이어트에 대해 궁금하신 점은 댓글을 남겨주시고, 구독해 주신 분들 모두 감사드립니다!
<본 포스트는 LCHF(Low-Carb High-Fat 또는 키토제닉 다이어트)를 시작하는 사람들을 위한 기본적인 가이드로써, 의학/영양학계에서 화두가 되고 있는 키토제닉 다이어트 정보와 최신 뉴스를 다루고 있습니다. 독자 여러분께서 LCHF 다이어트를 시도하실 때는, 본인의 건강상의 특성에 따라 주의를 요합니다. 보다 안전한 시도를 위해 주치의의 상담이나 의사의 진료를 받아보시길 권합니다.>
