고지방, 저탄수화물 다이어트가 노령 쥐의 기억력을 어떻게 증진시키는지 밝히는 동안, Buck Institute 과학자와 칠레 대학(University of Chile)의 팀은 시냅스 기능을 개선하고 이 다이어트가 뇌 건강과 노화에 미치는 이점을 설명하는 데 도움이 되는 새로운 분자 신호 전달 경로를 발견했다.
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'저탄고지' 케토제닉 다이어트, 노화 마우스 기억력 향상

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### '저탄고지' 케토제닉 다이어트, 노화 마우스 기억력 향상

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  히트뉴스
- 입력 2024.07.15 06:04
- 수정 2024.07.15 11:34
- 댓글 1

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#### 특별기고 |   배진건(이노큐어 테라퓨틱스, 수석부사장)

배진건 박사배진건 박사

인간의 몸은 굉장히 정교하게 디자인됐기 때문에 먹는 양(量)에 따라 가장 효율적이게 에너지를 소비하도록 돼있다. 탄수화물은 굉장히 빠르고 급격하게 연소되는 반면에 지방이나 단백질은 느리고 가속도 없이 일정하게 연소된다.

2024년 6월 5일 'Cell Reports Medicine'에 게재된 새로운 연구에 따르면 지방이 많고 탄수화물이 적은 케토제닉 다이어트(Ketogenic Diet)가 노화된 쥐의 기억력을 개선하는 것으로 나타났다. 논문의 제목은 "Ketogenic diet administration later in life improves memory by modifying the synaptic cortical proteome via the PKA signaling pathway in aging mice"이다. 번역하면 '나이 든 후에 케토제닉 다이어트를 실시하면 노화 마우스 모델에서 PKA 신호 전달 경로를 통해 시냅스 피질 프로테옴을 수정하여 기억력이 향상된다'는 것이다.

연구자들은 이 다이어트가 시냅스 기능을 향상시키는 분자 신호 전달 경로를 촉발하여 기억력을 향상시킨다는 것을 발견했다. 이 연구 결과는 식단을 바꿀 필요 없이 기억력을 표적으로 삼는 분자 수준에서 새로운 치료법의 길을 열 수 있다.

키토제닉 다이어트는 탄수화물을 아주 낮은 수준(20g 미만)으로 제한하는 저탄수화물 고지방(LCHF; Low Carb, High Fat) 식이요법으로, 몸을 '키토시스(Ketosis)'라는 상태에 머무르게 한다. 탄수화물 섭취를 낮추고 많은 양의 지방과 적당한 양의 단백질을 섭취하면 탄수화물이 아닌 지방을 몸의 연료로 사용해 대사물질로 키톤(Ketones)과 키톤산(Ketoacids)을 생산해낸다. 이 상태를 '키토시스'라고 부른다.

키토시스 상태에서는 몸의 컨디션이 급격히 왔다 갔다 하거나 배가 엄청나게 고파지는 일이 없게 된다. 비밀은 지방은 탄수화물처럼 쉽게 연소하지 않는다는 데 있다. 지방을 에너지원으로 끊임없이 연소시키면서, 식탐과 식욕 또한 줄어들기 때문에 키토제닉 다이어트는 그 자체로 놀라운 체중 변화를 가져온다. 특히 인슐린의 저하로 체중감량과 폭식증 치료에 큰 효과가 있다. 하지만, 이런 키토제닉 다이어트의 유익한 점을 사람에게서 증명하는 것은 쉽지 않다. 왜냐하면 사람에게서는 키토제닉 상태를 오래도록 지속하기가 힘들기 때문이다.

"저희 연구는 케토제닉 다이어트의 효과가 뇌 기능에 광범위하게 이롭다는 것을 보여주며, 노화 중에 이 기능을 유지하고 개선하기 위한 전략을 제공하는 작용 기전을 제공한다."라고 이 연구의 수석 저자이자 Universidad de Chile의 교수이자 Geroscience Center for Brain Health and Metabolism의 이사이며 Buck Institute의 강사인 Christian González-Billault 박사가 말했다.

"케토제닉 다이어트가 노화 마우스의 건강 수명과 기억력을 향상시킨다는 이전 연구를 바탕으로, 이 새로운 연구는 노령 동물부터 시작하여 노화된 뇌의 건강을 개선할 수 있으며, 변화가 비교적 빠르게 일어나기 시작한다는 것을 보여준다." 라고 Buck Institute 연구실에서 González-Billault 박사와 협력한 John Newman 박사가 말했다.

Newman은 Buck Institute의 조교수이자 University of California, San Francisco의 노인의학과 의사이다. "이것은 지금까지 생쥐의 케토제닉 다이어트와 노화된 뇌에 대한 가장 자세한 연구이다."  1세기 이상 전에 연구자들은 덜 먹은 쥐가 더 오래 산다는 것을 관찰했다."

우리는 이제 수명을 조작할 수 있다는 것이 구체적으로 덜 먹는 것과 관련이 없다는 것을 알고 있다."고 Newman은 말했다. 하지만 실제로는 이용 가능한 영양소에 반응하여 특정 경로를 켜고 끄는 세포 내부의 신호와 관련이 있다. 이러한 경로 중 다수는 단백질 회전율과 신진대사를 제어하는 것과 같이 노화와 관련이 있다.

이러한 신호 중 일부는 아세토아세트산(AcAc), β-하이드록시부티레이트(BHB) 및 훨씬 적은 정도로 아세톤으로 구성된 케톤체이다. 이러한 분자는 간에서 일상적으로 생성된다. 칼로리 제한, 강렬한 운동 또는 케토제닉 다이어트와 같이 탄수화물 섭취가 낮아 포도당이 부족할 때 증가한다.



7년 전, Newman은 케토제닉 다이어트가 생쥐를 성인 생활의 대부분 동안 케톤체 수치 증가에 노출시키면 더 오래 살고 더 건강하게 나이를 먹는 데 도움이 된다는 개념을 처음으로 증명한 팀을 이끌었다. "나이가 들면서 건강에 가장 두드러진 영향은 기억력이 보존되었다는 것이다. 젊었을 때보다 더 좋았을 수도 있다."라고 그는 말했다.

케토제닉 다이어트의 어떤 부분이 기억력을 향상시키는 데 영향을 미치는지, 분자 수준에서 뇌에 어떤 영향을 미치는지에 대한 답을 찾기 위해 설계된 이번 연구는 González-Billault가 Buck의 과학자들과 협력하여 주도했다. 케토제닉 다이어트를 하는 생쥐는 지방에서 90% 칼로리, 단백질에서 10%의 비율을 섭취하는 반면, 대조군 다이어트를 하는 생쥐는 같은 양의 단백질을 섭취했지만 지방은 13%에 불과했다.

'고령'인 2세 이상의 실험용 쥐는 1주일 동안 케토제닉 다이어트를 받았고, 1주일 동안은 대조군 다이어트를 반복하여 쥐가 과식하고 비만해지는 것을 막았다. González-Billault는 케토제닉 다이어트의 이점은 노령 동물에서 기억 생성, 저장 및 검색 기능에 관련된 메커니즘이 얼마나 잘 기능하는지 테스트하는 쥐를 대상으로 한 신경 생리학적 및 행동적 실험을 통해 입증되었다고 말했다. 이를 통해 케토제닉 다이어트가 기억을 담당하는 시냅스의 기능에 도움이 되는 것으로 나타났을 때, 그들은 프로테오믹스 및 질량 분석 센터를 지휘하는 Buck Institute 교수인 Birgit Schilling 박사와 협력하여 해마의 이러한 시냅스에서 단백질 구성에 대해 심층적으로 조사했다.

Schilling은 "놀랍게도 케토제닉 다이어트가 시냅스의 단백질에 극적인 변화를 일으키는 것을 보았다."라고 말했다. 더욱 놀라운 것은 이러한 변화가 비교적 짧은 기간 동안 식단에 노출된 후(다이어트를 시작한 지 1주일 후에 테스트) 시작되었고 시간이 지나면서 더욱 두드러졌다는 것이다(6주와 1년 후에 다시 테스트).

추가 테스트 결과, 시냅스에서 특정 신호 전달 경로(시냅스 활동에 중요한 단백질 키나제 A)가 케토제닉 식단에 의해 활성화되었다. 그런 다음 연구팀은 분리된 세포에서 케토제닉 식단에서 생성되는 주요 케톤체인 BHB가 이 경로를 활성화하는 것으로 나타났다.

González-Billault는 케톤체(특히 BHB)가 에너지원일 뿐만 아니라 신호 분자로서도 중요한 역할을 한다는 생각이 떠오른다고 말했다. Newman은 "BHB가 유일하게 작용하는 분자는 아니지만, 이것이 케토제닉 식단과 케톤체가 작동하는 방식을 이해하는 데 중요한 부분이라고 생각한다."라고 말했다. "이것은 케톤체의 깊은 분자적 메커니즘을 노화된 뇌의 개선에 이르기까지 실제로 연결한 최초의 연구이다."

그는 앞으로 다음 단계는 BHB만을 사용하여 동일한 기억 보호를 달성할 수 있는지, 아니면 Protein kinase A 신호 전달 경로를 직접 조작하여 그보다 더 표적화할 수 있는지 확인하는 것이라고 말했다.

그는 "적절한 세포에서 신호 전달 경로를 조작하는 것만으로 시냅스 기능과 기억에 미치는 전반적인 효과를 재현할 수 있다면 결국 케토제닉 다이어트를 할 필요도 없을 것"이라고 말했다.

고지방, 저탄수화물 다이어트가 노령 쥐의 기억력을 어떻게 증진시키는지 밝히는 동안, Buck Institute 과학자와 칠레 대학(University of Chile)의 팀은 시냅스 기능을 개선하고 이 다이어트가 뇌 건강과 노화에 미치는 이점을 설명하는 데 도움이 되는 새로운 분자 신호 전달 경로를 발견했다.

케토제닉 다이어트는 다이어트를 하는 사람들 사이에서 광신도와 비판자가 있지만, 기억력이 떨어졌다고 느끼는 나이가 될수록 저탄수화물 고지방 식이요법으로, 몸을 키토시스 상태에 머무르게 하면 떨어진 기억력이 증진될 것이다.

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삼순이 2024-07-15 08:27:39

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오 박사님 좋은 글 잘보았습니다. 큰도움이 되었습니다.!
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