케토시스(Ketosis)와 케톤체(Ketone bodies)란?

 

키토제닉 다이어트의 목표는 케토시스 상태를 지속적으로 유지하는 것이라고 할 수 있습니다. 그렇다면 이번 포스팅에서는 케토시스 상태와 케톤체란 과연 어떤것인지 어떠한 역할을 하는지 조금 더 디테일하게 알아보도록 하겠습니다.

 

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케토시스(Ketosis)의 원리

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"탄수화물을 제한하여 인체의 연료를 지방으로"

 

 

인체의 첫번째 연료는 탄수화물이고, 두번째 연료는 지방, 그리고 마지막 연료는 단백질입니다. 그러므로 탄수화물을 가장 먼저 사용하게 되는데, 첫번째 연료인 탄수화물이 고갈되면, 두번째 연료인 지방을 사용하기 시작합니다. 케토시스는 탄수화물 섭취를 극한으로 제한했을 때 도달할 수 있는데, 탄수화물을 사용하던 인체가 지방을 주 연료로 사용하게 되는 체내 케톤체의 농도가 높은 대사 상태를 뜻합니다. 에너지를 내는데 있어서 포도당 대신 케톤체를 사용할 수 있게되는 것이죠.

 

통상적인 자료에 따르면 하루에 탄수화물을 20g이하로 섭취했을 때 도달할 수 있으며, 케톤체의 사용에 익숙한 몸이라면 하루에 탄수화물을 50g까지 섭취해도 케토시스 상태를 유지할 수 있습니다. 케토시스 상태 최대의 장점은 엄청난 지방연소율 입니다. 애초에 키토제닉 다이어트가 유명해진것도 바로 이 지방연소율로 인한 엄청난 체중감량효과 때문입니다. 지방은 탄수화물보다 훨씬 안정적인 에너지이기 때문에, 장기적으로 기복없이 꾸준한 에너지 공급이 가능합니다. 그래서 금방 배고파지지 않고 오랜시간동안 공복 유지가 가능하며 자연스럽게 식욕이 줄어들게 됩니다. 키토제닉 다이어트로 식이장애를 개선하는 사례가 많은것도 바로 이러한 이유 때문입니다. 그렇다면 이러한 작용을 할 수 있도록 해주는 케톤체는 과연 무엇일까요?

 

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케톤체(Ketone bodies)

케톤체의 화학적 구조. 출처 - 네이버 지식백과

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"포도당의 대체 에너지로 가장 깨끗한 연료"

 

케톤체는 간에서 지방산이 분해되었을 때 생기는 물질로, 아세톤, 아세토아세트산, 베타하이드록시부티르산 3가지 물질로 이루어져 있습니다. 인슐린의 작용이 적어져 포도당의 사용량이 떨어지는 경우, 지방의 사용량이 높아지게 되며, 혈액내 케톤체의 농도가 증가하게 됩니다. 케톤체는 간에서 생성되어 인체 대부분의 기관에서 사용할 수 있지만, 아이러니 하게도 정작 간에서는 케톤체를 사용하지 못합니다.

 

※ 케톤체의 생성과정

중성지방의 분자구조

체내에 저장되는 지방은 중성지방인데, 이 중성지방은 글리세롤과 3개의 지방산으로 구성되어 있습니다. 위 그림을 보시면 좌측에 1자로 뻗은 분자가 글리세롤, 우측에 3개로 연결되어있는 분자가 지방산입니다. 이 3개의 지방산이 글리세롤과 분리되는데 글리세롤은 포도당으로, 지방산은 유리지방산(Free Fatty Acid)이 되고 간에서 케톤체로 전환되어 인체에 에너지를 공급하게 됩니다. 지방산의 에너지 생성 과정은 해당 게시글에서 간단하게 확인할 수 있습니다.

https://proudin.tistory.com/4

에너지대사 및 ATP의 작동 원리 [2]

 

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케톤산증(Ketoacidosis)이 온다고?

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"인슐린이 정상이면 케톤은 문제되지 않는다."

 

케톤체를 에너지로 사용한다는 이유 때문에, 의학계는 물론 대부분의 사람들이 케톤산증에 대한 우려가 아주 많습니다. 하지만, 이것은 케토시스와 케톤산증의 차이점을 잘 모르고 하는 말들입니다. 간단하게 증상을 비교해봅시다.

 

케토시스와 케톤산증의 차이

케토시스는 굉장히 안정적인 상태이고, 케톤산증은 위험한 상태 입니다. 케톤산증은 혈중 케톤체(BHB)의 농도가 비정상적으로 높은 상태로 혈액이나 체액이 산성화 되는 현상을 말하고, 이는 1형 당뇨환자에게서나 나타나는 증상입니다. 고혈당과 고케톤 상태가 문제가 되는것인데, 인슐린이 정상적으로 작동하는한 인체는 절대로 케톤산증으로 가지 않습니다. 결국 케토시스와 케톤산증은 인슐린이 정상작동 하느냐 안하느냐의 차이로 결정됩니다. 그렇기 때문에 인슐린의 분비가 되지 않는 1형 당뇨환자에게는 추천하지 않고, 인슐린 저항성이 심한경우에는 반드시 전문가의 도움이 필요합니다.

 

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뇌는 포도당밖에 쓰지 못한다!?

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"내가 포도당 밖에 못쓴다고!? 도대체 누가..?"

 

생각보다 많은분들이 '뇌는 포도당만을 연료로 사용한다.' 라고 알고있는데, 완벽하게 잘못된 정보입니다. 생화학에서조차 뇌는 포도당 말고 케톤체도 사용할 수 있다고 하는데 말이죠. 전공자도 아닌 저같은 일반인들도 조금만 검색해보면 알 수 있는 정보입니다. 도대체 어디서부터 이런 잘못된 정보들이 돌아다니기 시작했는지 모르겠습니다.

 

인간의 뇌는 혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier) 이라는 방어 시스템이 있습니다. 뇌혈관장벽 이라고도 불리죠. 뇌는 인체에서 가장 중요한 부분이기 때문에 아무 에너지나 사용하다가는 큰일나겠죠? 바로 이러한 현상을 방지하기 위해서 혈액뇌장벽은 뇌와 혈액을 격리시키는 역할을 합니다. 중추신경계의 기능을 병원체와 위협이 되는 잠재적인 물질로부터 격리시키는 역할을 합니다. 이를 투과성이 높다고 표현합니다. 혈액뇌장벽을 구성하는 물질은 대부분 인지질(phospholipid)로 되어있기 때문에, 지용성 물질은 통과하나 수용성 물질은 대부분 통과하지 못합니다.

하지만, 수용성이면서도 뇌에 꼭 필요한 물질들이 있습니다. 이 까다롭고 까다로운 방어 시스템에서 자유롭게 통과할 수 있는 수용성 물질은 대표적으로 포도당이 있겠죠? 그런데 나쁘다고 알려진 케톤체도 이 혈액뇌장벽을 통과할 수 있습니다. 케톤체의 입자는 포도당보다도 훨씬 작아서, 이 혈액뇌장벽을 아무런 방해없이 자유롭게 통과할 수 있습니다. 케톤체가 나쁜것이라면 이 방어 시스템에 막혀 뇌에서 사용할 수 없겠죠? 그것도 외부에서 들어온 인체에 아주 치명적인 바이러스도 아닌, 간에서 스스로 만들어내는 물질인 케톤체를 말이죠. 케톤체는 뇌에서 아무런 부작용없이 아주 잘 사용할 수 있습니다.

 

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이번 포스팅에서는 케토시스와 케톤체에 대해서 정리를 했습니다. 중간중간 어려운 용어도 몇개씩 섞여있지만 천천히 생각하며 읽다보면 생각보다 쉬운 내용입니다.