탄수화물 섭취를 줄이고 지방 섭취를 늘리는 이른바 '저탄고지' 식단이 지방산 구성에 따라 염증 반응을 유발할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
특히 팔미트산과 스테아르산 등 장쇄 포화지방산이 많은 케토제닉 식단은 여러 조직에서 염증 촉진성 면역세포를 증가시키는 것으로 나타났다.
미국 신시내티대 암센터 데이비드 기우스 박사팀은 14일 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표한 연구에서 생쥐를 대상으로 한 식이실험과 사람 대식세포를 이용한 세포실험을 통해 이 같은 사실을 확인했다고 밝혔다.
케토제닉 식단은 탄수화물 섭취를 크게 제한하고 지방 섭취 비중을 높여 체내에서 지방산 산화와 케톤체 생성을 촉진하는 식사법이다. 체중 감량뿐 아니라 일부 대사질환과 신경계 질환 등의 치료 가능성을 두고 연구되고 있다.
연구팀은 기존 연구에서 케토제닉 식단이 염증을 억제한다는 결과와 오히려 염증 및 대사 이상을 유발한다는 결과가 엇갈린 점에 주목했다. 이 같은 차이가 식단에 포함된 지방산의 종류와 관련이 있을 것으로 보고 실험을 진행했다.
연구팀은 생쥐를 두 그룹으로 나눠 지방에서 얻는 열량이 전체의 약 90%인 케토제닉 식단을 각각 21일 또는 4개월간 먹였다. 두 식단은 지방 함량은 비슷했지만 지방산 구성에 차이가 있었다.
한 그룹에는 팔미트산과 스테아르산 등 장쇄 포화지방산 함량이 약 26%인 크리스코 기반 식단을 제공했다. 다른 그룹에는 해당 지방산 비율이 약 12%인 코코넛오일 기반 식단을 먹였다.
실험 결과 장쇄 포화지방산 비율이 높은 식단을 섭취한 생쥐에서는 심장과 신장, 간, 뇌, 지방조직 등 여러 조직에서 염증 촉진성 대식세포가 증가했다. 반면 장쇄 포화지방산 비율이 낮은 코코넛오일 기반 식단을 먹은 생쥐에서는 이 같은 증가가 관찰되지 않았다.
대식세포는 세균이나 손상된 세포 등을 제거하는 면역세포로, 체내 방어에 중요한 역할을 한다. 다만 특정 조건에서는 염증 반응을 촉진하는 방향으로 활성화될 수 있다.
지방산 종류에 따른 차이는 세포실험에서도 확인됐다. 생쥐와 사람의 대식세포에 여러 종류의 지방산을 각각 처리한 결과 팔미트산과 스테아르산은 대식세포를 염증 촉진 기능이 강한 상태로 변화시켰다. 반면 중쇄지방산과 불포화지방산은 같은 반응을 유도하지 않았다.
연구팀은 이러한 염증 반응에 세포 내 면역·염증 신호전달 체계인 cGAS-STING 경로가 관여한다는 사실도 확인했다. 이 경로는 세포가 위험 신호를 감지했을 때 면역반응을 활성화하는 데 중요한 역할을 한다.
실제로 팔미트산을 처리한 사람 대식세포에서는 cGAS-STING 경로와 인플라마솜 관련 신호가 활성화됐다. 장쇄 포화지방산 함량이 높은 식단을 섭취한 생쥐의 여러 조직에서도 해당 경로의 활성화가 관찰됐다.
또 장쇄 포화지방산 함량이 높은 식단을 4개월간 섭취한 생쥐의 신장에서 대식세포가 풍부한 시료를 분석한 결과 미토콘드리아 관련 에너지 대사와 지질 대사에도 변화가 나타났다.
연구팀은 이런 결과가 케토제닉 식단의 염증 반응이 단순히 지방 섭취량이나 탄수화물 제한 여부만으로 결정되지 않는다는 점을 보여준다고 설명했다. 식단에 포함된 지방산의 종류와 섭취 기간, 이에 따른 면역세포의 대사 변화 등을 함께 고려해야 한다는 것이다.
다만 이번 연구는 생쥐를 대상으로 한 동물실험과 사람 대식세포를 이용한 실험실 연구로 진행됐다. 따라서 장쇄 포화지방산이 많은 케토제닉 식단이 실제 사람에게서 염증이나 질병 위험을 높이는지는 추가적인 임상 연구를 통해 확인해야 한다고 연구팀은 강조했다.