케톤상태가 신체에 미치는 영향

대표적인  신경퇴행성  질환인  알츠하이머(AD,  Alzheimer’s  disease) 질환과  파킨슨(PD,  Parkinson  disease)  질환은  70세  이상  노인에게서 주로  발병하는  질환이다.  전  세계적인  고령  인구의  증가와  더불어  신경퇴행성  질환 

 또한  증가하고  있지만,  제대로 된  치료  방법은  현재  없는  상태이다.  

치매의  대부분을  차지하는  알츠하이머병  환자들의  뇌세포의  포도당  흡수율은  심각하게  손상되어  그  활용도가  저하된  반면,  케톤을  사용할  수  있는  능력은  여전히  유지된다(Croteau  et  al.,  2017).  

케톤이라는  대체 에너지원은  간에서 생성되며, 혈중  8mM 이하로  일정하게 케톤  농도를  유지함으로써  

생리적  케톤  상태에  이를  수  있다.  대표적인  식이  방법으로  일일  섭취  영양소  중  탄수화물을  20%  이하,  지방을  50% 이상  비율로  섭취하는  방법  혹은  탄수화물의  섭취를  50g/day  미만으로 제한하는  저탄수화물고지방(LCHF)  식이  방법이  있으며,  보다  효율적인 방법으로는  케톤  보충제나  음료를  섭취함으로써  혈중  케톤  농도를  

유지하는  방법이  있다.  저탄수화물  고지방  식이를  통한  탄수화물  제한  및  다량의  지방  섭취는  저혈당,  두통,  메스꺼움,  구토,  설사,  변비,  식욕감퇴 등의  증상을  유발할  수  있다.  따라서  다량의  지방섭취보다는  탄수화물 섭취를  

줄이는  것부터  실천해야  하며,  충분한  수분  섭취  및  식이섬유  섭취가  증상을  완화시킬  수  있다고  보고되고  

있다.  

국내  치매  노인을  대상으로  실시한  저탄수화물고지방식이  섭취  연구에서는  부작용으로  알려진 증상이  나타나지  않았으며,  케톤  음료  섭취와  저탄수화물  고지방  식이를 함께  실시했을  때,  부작용  없이  인지기능  개선  및  균형  유지능력과  보행 속도가  향상되었다고  보고하였다(Kim  et  al.,  2019).  또한  간헐적  단식을  통해  48시간  이내에  뇌에서의  케톤  흡수를  7배~8배  증가시킬  수  있다(Bentourkia  et  al.,  2009).  

운동  또한  생리적  케톤  상태에  이를  수 있는  방법 중  하나이며, 3개월 동안의  에어로빅  훈련은 알츠하이머  환자의  뇌에서의  케톤  이용률을  3배  정도  증가시켰다(Castellano  et  al.,  2017).  

이러한  연구들을  통해  포도당을  에너지원으로  활용하지  못하는  신경퇴행성  질환  환자들에게  케톤체라는  에너지원이  반드시  필요하다는  사실을  확인할  수  있으며,  식이  및  운동  방법을  통해  생리적  케톤  상태를 유지하는  것이  

퇴화하는  뇌의  기능을  유지하는데  도움이  될  수  있을  것이라 사료된다.         

 

좌식생활을  주로  하는  사람들,  특히  대사증후군인  경우  인지기능이 낮고  치매  발병률이  높다는  사실을  선행연구들을  통해  확인할  수  있었다.  이러한  대사증후군에  의한  신경퇴행성  질환을  예방하고,  지연시키는 방법으로  저탄수화물  식이  방법과  고강도  인터벌  운동을  통한  간헐적 에너지  대사  전환(intermittent  metabolic  switching,  IMS) 

 과정  즉, 주  에너지원이  탄수화물에서  케톤체로  전환되는  생리적  케톤  상태를  유지하는  것이  도움이  될  수  있을  것이다.  Mattson  등(2018)은  식사와 휴식(비활동)  시  에너지가  사용되지  않고  축적되는  정적  에너지  상태에서  간헐적  금식  및  운동으로  에너지가  사용되어  감소되는  부적  에너지 상태로의  에너지  대사  전환(IMS)  과정이  뇌  건강을  최적화할  수  있다고 보고하였다.  동물  실험을  통해서는  간헐적  단식이  평균  수명을  최대  40%  연장시키고, 암이나  당뇨병,  신장병 등  주요 만성  질환을 예방할  수 있음이  보고되었으며(Longo  et  al.,  2014),  

경도인지장애를  지닌  참여자를  대상으로  한  연구에서는  케톤보충제의  섭취를  통해  혈액의  케톤 수치가  증가하고,  더불어  인지기능이  향상되었다(Fortier  et  al.,  2021). 또한  알츠하이머  환자를  대상으로  3개월  동안의  유산소  훈련은  뇌세포의 케톤 이용  능력을 3배  정도 증가시켰다(Castellano et al.,  2017).     

 

지금까지의  선행  연구들을  토대로  신경퇴행성  질환자들의  뇌  건강을 위한  최적의  식이  방법과  

운동  방법은  무엇일까?  

구체적인  LCHF  식이 방법은  Fortier  등(2021)의  연구에서  제안한  방법으로  

매일  2회  15g의 kMCT  케톤보충제를  6개월  동안  섭취하는  것이다.  

이는  효율적이고  안전한  방법으로  경도인지장애에서  알츠하이머로의  진행을  지연시키는데 도움이  될  것이다.  

특히,  생리적  기능이  저하된  치매  노인에게  무리한 저탄수화물  고지방  식이보다는  케톤  보충제를  섭취하면서  

탄수화물의  섭취를  줄이는  것이  부작용을  최소화하면서도  생리적  케톤상태에  도달할 수  있는  최선의  방법이라고  사료된다.  더불어  간헐적  단식을  실천함으로써 케톤 흡수  비율을 높이는 방법을  제안한다.   

구체적인  운동  방법으로는  미국  스포츠의학회(American  College  of Sport  Medicine,  ACSM)와  미국  심장협회(American  Heart  Association,  AHA)  그리고  세계보건기구(World  Health  Organization,  WHO)와  미국  보건복지부(Health  and  Human  Services,  HHS)에서  권장하는 고강도  인터벌  운동(High-Intensity  Interval-xercise,  HIIE;  85~95% peak  heart  rate  for  1-4  minutes  intervals)과  근력운동  그리고  균형 운동을  포함한  

다양한  운동을  주  75분~150분  정도  실천하는  것이다. 특히,  고강도  인터벌  운동은  중강도  지속성  운동에  비해  

운동  시간은  짧지만  동일한  생리적  효과를  얻을  수  있으며,  안전하면서도  노화를  늦추는  효과적인  운동  방법이다(Hwang  et  al.,  2016).  

하지만,  최대산소섭취량  기준  85~95%의  운동  강도와  동적  휴식을  반복하는  형태의  강도 높은  운동을  

노인에게  적용하였을  때,  안전하고  효과적인가라는  의문이 들  수  있다.  Hannan  등(2018)의  메타분석  연구에서는  심혈관질환자의 재활트레이닝  방법으로  고강도  인터벌  운동은  중강도  지속성  운동과  마찬가지로  안전하고  효과적인  운동  방법임을  보고하였다.  최근  국내  고령자를  대상으로  고강도  인터벌  운동과  중강도  지속성  운동을  비교한  연구에서도  고강도  인터벌  운동이  근육량  증진  및  악력  향상에  더욱  효과적인  운동  방법이며,  따라서  고령자의  근감소증  예방  및  심폐기능  향상 측면에서  보다  효과적인  운동  방법으로  보고되었다(Kim  et  al.,  2020).

또  다른  유사  연구에서도  당뇨병이  있는  고령자에게  고강도  인터벌  운동과  중강도  지속성  운동을  적용하였고,  그  결과  유산소성  능력의  향상 측면에서  두  운동  방법  모두  유사하게  증가하였으나,  고강도  인터벌  운동  집단이  조금  더  향상된  결과를  보였다(Hwang  et  al.,  2019).  다만, 고강도  인터벌  운동  방법을  적용할  때  하체  근육의  감소로  인한  낙상의 위험성,  관절가동범위의  감소로  인한  움직임의  제한  및  통증  등을  고려하여  비중량,  

저 충격  운동을  우선적으로  적용해야  한다(Hwang  et  al., 2019).  따라서  치매  노인을  위한  고강도  인터벌  운동  

적용  시,  고정식 에르고미터  자전거를  활용하는  것이  안전하고  효율적인  방법이라고  사료된다.  건강한  노인  및  

경도인지장애  노인의  경우,  심박수  측정이  가능한 에르고미터  자전거  혹은,  웨어러블  기기를  활용하여  운동  강도와  시간을 측정하면서  고강도  인터벌  운동을  수행할  수  있으며,  중증  치매  환자의  경우 의료진 것으로 보인다.  

지역  보건소의  공원  운동  기구를  활용한  고강도  인터벌  운동의  적용  방법에  대한  교육이  함께  이루어진다면 

많은  노인들이 참여할 수  있게  될  것이다.  운동  참여  기간은  최소  3개월에서  5개월까지  수행했을  때  노인의  기능적  능력  향상에  효과적이므로  생활 속에서 지속해서 실천해야 할 것이다. 추후  다양한  간헐적인  대사  전환(intermittent  metabolic  switching, IMS)을  통한 생리적  케톤  상태  유지  방법들이  개발되고 후속  연구들이  지속적으로  진행되어  점진적으로  증가하고  있는 신경퇴행성  질환을  예방하고 것이다.      

 

황지선. (2022). 생리적 케톤 상태와 뇌 기능: 치매 예방 및 개선을 위한 저탄수화물 고지방 식이 및 고강도 인터벌 운동 중재의 효과성 고찰. 한국 웰니스학회지, 17(3), 275 page