keto-adaptation이란?
keto-adaptation은 글루코스를 연료로 사용하던 신진대사과정을 지방 기반으로 바꾸는 과정을 말합니다. 이때는 지방산화(fat oxidation)이 올라갈 뿐만 아니라, 우리몸이 중요한 에너지원으로 쓰기 충분한 만큼의 케톤(ketone)을 생성하게 됩니다. 케톤은 부분적으로 지방의 신진대사 과정으로부터 얻어지며, 이는 뇌의 대부분을 포함해, 글루코스(glucose)를 연료로 썼던 체내 구성조직의 에너지원으로 쓰일 수 있습니다. 글루코스를 대신하여 지방 및 케톤을 사용할때 얻을 수 있는 이점은 많습니다. 이 사이트의 주요 주제이기도 하구요. 그러나, 케톤 생성하고 사용하도록 신진대사가 바뀌는데는 시간이 좀 걸립니다. 탄수화물제한을 통해서 몇일내에 분명한 변화를 느낄수 있지만, 그 이상은 몇주 걸립니다.
탄수화물 기반 에너지 공급방식은 영속적인 사이클을 가집니다. 이사이클은 탄수화물의 특성때문인데요, 탄수화물은 빨리 고갈되고, 그에 따라 탄수화물을 다시 먹게되죠. 그러면 다시 체내 지방사용이 힘들어집니다.
지방 기반 에너지 공급방식은 지속가능합니다. 지방 기반 에너지 공급방식을 사용하면, 주기적인 에너지 재공급 없이 매우 큰 에너지 창고(체내지방)을 사용할 수 있기 때문이죠. 이때는 혈당이 내부 대사과정을 통해 큰폭의 변동이 없이 유지됩니다. 이 두가지가 안정적이고 일정한 에너지 및 기분, 각성(alertness) 등의 이상적인 흐름을 만들어 냅니다.
탄수화물 섭취량을 제한해도, 지방을 에너지원으로 사용하는데는 시간이 좀 걸립니다. 이 시간동안, 기분이 좋지 않거나, 둔해지는 것 같은 느낌을 느낄 수 있습니다. 이때 지방을 많이 먹고, 수분을 충분히 섭취하고, 소금을 더 먹어주면 이러한 증상을 최소화 활 수 있습니다. 다른 전해질(electrolytes)도 도움이 됩니다. 집에서 만든 broth(돼지, 소 뼈랑 고기 넣고 푹끓인거)도 좋습니다. 탄수섭취를 계속 낮게 유지해야합니다. 안그러면 keto-adaption은 절대 불가능하고, 이러한 증상은 계속될겁니다.
탄수화물 기반 에너지 공급방식은 영속적인 사이클을 가집니다.
우리몸은 글루코스를 글리코겐의 형태로 체내에 소량 저장할 수 있습니다. 간에 약 100그램, 근육내에 400그램 정도 저장할 수 있습니다. 근내 글리코겐(muscle glycogen)은 이게 저장된 그 근육에만 사용되고, 절대 혈관으로 다시 돌아가진 않습니다. 그렇기때문에 간내 글리코겐만이 혈당을 유지하기하고, 뇌에 영양을 공급할 수 있는 유일한 에너지원입니다. 만약 이때 케톤을 에너지원으로 사용하지 못하게 되면, 간내 글리코겐(100그램)으로 하루 생활하긴 불충분합니다. 격렬한 활동하는 날은 말할필요도 없구요... 만약 탄수화물 기반 에너지 공급방식에 의존하게 되면, 주기적으로 글리코겐을 보충해줘야합니다. 안그러면 육체적, 정신적으로 피로감을 느끼게 되죠.
우리가 필요한 글루코스를 얻는 방법은 2가지 있습니다. 하나는 탄수를 먹는방법인데요, 우리는 매번 필요량보다 더 먹기때문에, keto-adaptation이 힘들어집니다. 딜레마에 빠지는거죠. 이렇게하면 계속 섭취 탄수화물에 의존할 수 밖에 없습니다. 그럼 이 사이클에 갇혀버리는 겁니다. 에너지 공급은 제한되어 있는데, 계속 다시 탄수를 채워넣으면 다른 에너지원을 쓸 수 없으니까요.
탄수화물을 먹는거 말고 우리몸이 글루코스를 얻는 방법도 있습니다. 몸이 단백질을 사용해서 글루코스를 만들게하는거죠. 이 방식을 gluconeogenesis라고 합니다. Gluconeogenesis는 몇가지 영양소들이 체내 자체생성되는 것과 비슷합니다. 예를들어 비타민 D는 햇빛노출을 통해서 만들기에 따로 섭취할 필요가 없습니다. 아드레날린 같은 호르몬도 매일 우리가 만들어 쓰기 때문에, 음식에서 섭취할 필요가 없죠.
번역자 주 : (gluconeogenesis를 한국어라고 뭐라하면 좋을지 모르겠는데, 일본어로는 糖新生이라고 합니다. 참고바랍니다.)
keto diet 시, 이러한 신진대사과정을 통해서 얻을 수 있는 장점 중 하나는 더이상 자주 먹을 필요가 없다는 점입니다. 끼니를 거르는게 더이상 문제가 되지 않죠. 많은 사람들이 끼니를 거르면 기분이 안좋아지거나, 인지기능이 떨어지고 각성상태가 둔화되기도 합니다. 하지만 keto-diet에선 혈당이 안정적으로 유지되기때문에, 저혈당(hypoglycemia)를 방지하도록 3시간 마다 먹으라는건 더이상 신경써도 되지 않아도 됩니다.
keto-adaptation때 정확히 무슨 일이 일어나는가?
jeff volek, stephen phinney 교수의 최신 서적 the art and science of low carbohydrate living에서 keto-adaptation의 두가지 단계에 관한 내용이 있습니다. keto-diet를 시작하고 처음 며칠 간은, 우리몸이 계속 글리코겐 저장소를 가동시킵니다. 이때가 제일 힘듭니다. 글루코스기반신진대사라는 좋지못한 사이클을 깨기위해선, 글리코겐 저장소가 줄어듦에도 탄수화물 섭취를 끊어야 하기 때문이죠. 이때는 아직 지방기반신진대사가 최적화되지 못하고, ketone도 많이 만들어지지 못합니다.
처음 몇일간 가장 눈에 띄는 효과는 수분의 감소입니다. 글리코겐 1그램 저장에는 약 3~4그램의 수분이 필요합니다. 그렇기에, 체내 글리코겐(간 100g, 근내 400g 총 500g)이 고갈되면 수분도 2kg 빠집니다. 이 이유뿐만이 아니라, 인슐린이 많이 분배되면 나트륨 배출이 방해받아서, 그에따라 수분배출도 방해됩니다.(e.g. 2참조) keto-diet는 체내 인슐린 수준을 낮추게 되고, insulin-sensitivity를 상승시켜, 필요이상의 수분을 배출될 수 있게 합니다. 그래서 keto-diet로 인한 체중감소는 모두 수분감소로 인한것이라고 주장하는 사람들도 있는데요, 이건 반은 맞고 반은 틀립니다. 처음 몇일에는 맞고, 나중에 아니죠.
글리코겐이 고갈되면, 우리몸은 케톤을 생성하기 시작합니다. 이중 일부는 소변으로 배출됩니다. 소변배출 케톤은 측정하기도 쉬워서, 본인이 케톤 생성을 위한 충분히 낮은 탄수화물을 섭취하고 있는지 확인하기 위해서 이 방법을 사용하기도 합니다. 또한 이는 keto-adaptation의 두번째 단계를 의미합니다. ketone이 비로소 에너지공급원으로 쓰일 수 있게 됬지만 여전히 안정적인 레벨까지 생성되진 않습니다. 근육과 뇌의 케톤 사용에는 흥미로운 상호작용이 있습니다. 케톤 레벨이 낮으면, 근육은 케톤을 에너지 공급원으로 바로 쓰려고 하지만, 만약 케톤 레벨이 높으면, 근육은 케톤을 덜 사용하게 되고, 대신 지방을 사용하게 됩니다. 반면 뇌는, 혈중 케톤농도에 비례하여 케톤을 사용합니다. 그렇기때문에, 혈중 케톤농도가 낮으면 뇌는 별 영향을 받진 않고, 혈중 케톤이 일정 수준을 넘어가면 뇌는 케톤에 의존하게 되고, 이렇게 되면 에너지 고갈에 더이상 민감해지지 않기 때문에(지방이 글리코겐에 비해서 엄청 풍부하니까), 정신적 기능을 유지하기 위해서 주기적으로 뭘 먹을 필요가 없어집니다. 그리고 근육은 지방에 의존하기 때문에, 거의 무한대의 에너지 공급원을 사용할 수 있게 됩니다. 특히 운동선수들에게 좋습니다.
과학자들이 keto-adaptation의 단계를 잘 모르기 때문에 여러가지 혼란이 생겼습니다. 그래서 몇몇 연구결과는 저탄수 식이에선 정신적, 육체적 기능이 저하된다고 하기도 했구요.(e.g. 3, 4 참고). 근데 들여다보면 이런 연구들이 고작 몇일간의 탄수화물 제한을 통한 연구결과라는 걸 알 수 있습니다. 그렇기에, 이런 연구결과는 keto-diet의 유효성에 대해 설득력있는 비판이 될 수는 없습니다. 장기적인 결과물을 반영하지 못하기 때문이죠.
어떻게 keto-adaptation을 빠르고 고통없이 할 수 있을까
위에 말한대로, keto-adaptation에서 어려운 건 첫번째 단계입니다. 그 이유는 2가지죠, 하나는 글루코스가 부족한데 지방 및 케톤 신진대사가 아직 제대로 일어나지 않고 있기 때문입니다. 이 문제를 해결하는 최적의 방법은 지방을 많이 먹는겁니다. 결국에는 체내지방을 사용하고 싶겠지만, 보통 지방섭취량은 제한 할 필요가 없습니다. 특히 지금 이 첫번째 단계에서는요. 지방은 필수지방산 및 각종 영양을 얻을 수 있는 매우 중요한 소스입니다. 더욱이, 단백질과 지방을 같이 먹으면 인슐린 반응을 적절하게 만들 수 있습니다(insulin resistance -> insulin sensitivity). keto-diet는 고단백이 아닌 고지방 식이요법입니다. keto-adaptation 기간동안 가용 에너지 확보를 위해서 지방을 많이 많이 드세요. 두려워하지 마시구요.
두번째 어려운것은 나트륨 배출 및 일시적인 급속한 수분 감소입니다. 만약 나트륨이랑 수분을 충분히 보충 안해주면, 나트륨과 칼륨이 급속히 줄어들게 됩니다. 이때문에 피로감, 힘빠짐, 두통등이 생깁니다. 소금 충분히 많이 드세요, 하루 5그램 정도 드세요. 테이블소금 약 2 티스푼정도의 분량입니다. 충분한 소금 섭취가 두번째 어려움을 극복하게 해줍니다.
번역자 주 : 우리몸의 시냅스(synapse)는 나트륨이온과 칼륨이온의 밸런스에 민감합니다. 두 균형이 깨지거나 둘다 낮게 유지되면 머리사용이 둔해지거나 합니다.
제지방량(lean mass)를 유지하기 위해선 충분한 칼륨이 필요하고, 마그네슘 부족은 근육경련 및 피로함, 현기증을 동반합니다. 칼륨과 마그네슘은 고기에 풍부하지만, 삶는 등 요리과정에서 물에 녹아 들어가기 쉽습니다. 육즙을 잘 보존하는 것도 중요하지만, 칼륨과 마그네슘을 보충제로 섭취하는게 좀 더 신속 정확합니다. 또한, broth의 를 규칙적으로 마시는게 좋습니다.
마지막으로, 섭취탄수화물을 낮게 유지하세요. 가끔 탄수화물을 몇일마다 먹으면(치팅) 말짱 도루묵이 되고, 평생 어정쩡한 상태로 남습니다. 구성성분을 잘 모르는 음식은 먹지 마세요. 탄수화물을 매우 적게 먹는것에 집중하고, 케톤이 제대로 생성되는데 걸리는 기간동안 저탄수를 지속하세요. 대부분의 사람들이 불편한 증상을 느끼다가도 4~5일 안에 정상이 됩니다. 그러나, 신진대사의 변화는 최소 2주이상 지속됩니다. 그러니, 30일간은 탄수 섭취를 거의 0으로 하세요. 우리몸이 완전한 keto-adapated 상태를 경험할 수 있게 하게요.
글쓰기