미토콘드리아의 에너지 생산은 비만을 치료한다
미토콘드리아의 에너지 생산을 늘려서 건강상태를 쉽게 판단할 수 있는 방법을 알아보겠습니다.
목차
1. 미토콘드리아와 에너지 공장
더 높은 체중과 더 낮은 에너지 수준에 고착 현상이 발생한다고 생각하면 울적한 기분이 들지만, 이런 상태가 반드시 영구적으로 지속되는 것은 아니다. 에너지 공장을 복원할 수 있기 때문이다. 여기에는 크게 두 가지 방안이 있다. 첫째, 에너지 공장의 손상을 최소화하여 자연적으로 회복할 수 있는 시간을 준다. 이 방법은 생존 스위치가 지속적으로 활성화되는 상황을 차단하는 데 중점을 둔다. 둘째, 에너지 공장의 수리를 적극적으로 촉진한다. 또한 미토콘드리아의 생산을 늘려서 그동안 잃어버린 미토콘드리아를 대체할 수 있다면 더욱 좋다. 어떻게 하면 이 두 가지 방안을 실행할 수 있는지를 알아보기 전에, 먼저 에너지 공장의 건강 상태를 쉽게 판단할 수 있는 방법을 소개하겠다. 바로 자연스러운 걸음걸이 또는 평상시의 보행 속도를 살펴보는 것이다. 걸음수를 셀 수 있는 만보계를 착용하고 동네를 한 바퀴 걷는 데 걸리는 시간을 기록한 다음, 초당 걸음수 및 이동거리를 계산하면 된다. 더 쉬운 방법은 동네 한 바퀴를 도는 데 걸리는 시간을 기록하고 그 후에도 산책할 때마다 시간을 재서 비교하는 것이다. 그러면 미토콘드리아의 건강 상태에 변화가 있는지를 알 수 있다. 중요한 점은 자연스러운 보행 속도를 측정해야 한다는 것이다. 다시 말해서 일부러 빨리 걸으면 안 된다.* 일반적인 보행 속도는 초당 1. 2미터 정도인데 초당 0.6~1.8미터인 경우도 있다. 초당 1. 2미터 이상을 목표로 삼는 것이 바람직하다. 오랜 기간 과체중 상태였던 사람들은 초당 0.9미터 정도로 보행 속도가 더 느린 편이다.
2. 미토콘드리아와 보행의 연관성
여러 연구 결과에 따르면 자연스러운 보행 속도는 미토콘드리아의 질과 밀접한 연관성이 있으며 보행 속도가 빠른 사람들이 더 오래 살고 전반적인 건강을 잘 유지한다. 보행 속도의 저하는 피로 증가 및 골격근의 ATP 수치 하락과 관련이 있다. 과체중인데 나이가 젊은 사람들은 다른 젊은 사람들과 비슷한 속도로 걷는 경향이 있는 반면에, 과체중인 사람과 정상 체중인 사람의 보행 속도 차이는 나이가 들수록 훨씬 더 차이가 뚜렷해진다. 산책하는 동안 자신의 자연스러운 보행 속도를 측정해보기를 바란다. 그러면 얼마나 수월하게 체중을 감량하고 이를 유지할 수 있을지를 가늠해볼 수 있다. 또한 자연스러운 보행 속도를 지속적으로 관찰하면 전반적인 진전 상황을 파악하는 데 도움이 된다.
3. 미토콘드리아의 영향을 미치는 것
바로 앞장에서 우리는 생존 스위치의 활성화를 최소화하는 방법에 관해 논의했다. 설탕과 액상과당 등 첨가당 섭취를 줄이고, 혈당지수가 높은 탄수화물 대신 혈당지수가 낮은 탄수화물을 택하고, 염분 섭취를 줄이고 물을 많이 마시는 것 등의 방법이 있었다. 이렇게 식이와 관련된 변화들은 에너지 공장에 어떤 영향을 미칠까? 우리는 멕시코시티에서 마그달레나 마데로와 개비 산체스 로사다가 실시한 임상실험을 통해 이 문제에 대해 알아보았다. 과체중인 참가자들에게 가벼운 저염 식단(하루에 염분 6그램 이하) 또는 저염저프럭토스 식단(하루에 프럭토스 20그램)을 제공했다. 그러자 8주 뒤에는 저염 식단을 따른 그룹의 순환 백혈구에 들어 있는 미토콘드리아가 6배 증가했고, 저염&저프럭토스 식단을 따른 집단의 백혈구에 들어 있는 미토콘드리아는 무려 70배 증가했다. (뇌, 간, 근육 등 다른 주요 기관에서도 미토콘드리아가 증가했는지를 알 수 있다면 더욱 좋았겠지만 데이터를 구할 수 없었다.) 식단에 포함된 프럭토스와 염분을 줄이면 에너지 공장이 향상되는 것 같다는 고무적인 결과였다. 생존 스위치의 활성화를 줄일 수 있는 또다른 방법으로는 간헐적 단식이 있다. 간헐적 단식을 하는 방법에는 여러 가지가 있다. 하루 중 특정 시간 동안 단식을 할 수도 있고 일주일 중 특정 요일에 단식을 할 수도 있다. (예를 들어 16: 8 플랜이라면 16시간 동안 단식하고 8시간 동안은 음식 섭취가 허용된다. 또한 5: 2 플랜이라면 일주일 중 이틀은 단식하고 나머지 5일간은 정상적으로 음식을 섭취한다.) 간헐적 단식에는 특유의 매력이 있다. 야생에서의 삶과 닮아 있고 단식 기간에는 생존 스위치가 활성화되지 않는다. 간헐적 단식을 하면 전반적인 칼로리 섭취량을 줄이고 체중 감량 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 에너지 공장의 산화 스트레스가 줄어드는 등 생존 스위치의 활성화가 줄어드는 데 따른 이점도 제공한다. 심지어 간헐적 단식이 미토콘드리아의 성장을 촉진한다는 연구 결과도 있다. 또한 인슐린 저항성 및 당뇨병의 위험이 감소하고 전신 염증이 줄어들고 알츠하이머병의 위험이 감소한다. 미토콘드리아의 손상을 차단하는 것이 미토콘드리아를 지키는 데 중요하기는 하지만, 특히 오랜 기간 과체중인 상태가 유지된 경우에는 체중을 감량하고 그 체중을 유지하는 데는 이런 방법만으로는 부족하다. 염분 및 프럭토스 섭취를 줄이는 것 이외에 또 어떤 방법을 활용해야 할까? 사실상 거의 초인에 가까운 사람들, 즉 엘리트 운동선수들을 연구하는 과정에서 실마리를 발견할 수도 있다.
4. 미토콘드리아의 성장을 촉진하기
대사 유연성은 에너지를 만들어낼 때 지방과 탄수화물 사이를 오갈 수 있는 능력을 가리킨다. 예를 들어 낮은 강도 또는 중간 강도의 운동을 할 때는 선수들이 주로 지방을 태우는 반면 최대치의 힘을 쓰면서 운동을 할 때는 주로 탄수화물을 태운다. 이와는 대조적으로 비만인 사람들은 대사 과정에 유연성이 없다. 제대로 지방을 태우지 못하기 때문에 짧은 시간 동안에만 운동을 할 수 있고, 엘리트 운동선수들과 비교하면 최대 산소소비량이 3분의 1밖에 되지 않는다. 에너지 공장이 제 기능을 하려면 산소가 필요하기 때문에 이는 에너지 공장이 그만큼 열심히 일하지 않는다는 뜻이다. 젖산은 젖산염 형태로 바뀌어서 체내를 순환하는데, 젖산염은 근육의 피로를 유발한다. 글루코스 대사 과정 중에 근육에서 생성되며 예전부터 폐기물로 여겨져왔다. 그런데 엘리트 운동선수들처럼 미토콘드리아가 건강한 사람들은 젖산염을 추가적인 에너지원으로 활용할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 젖산염을 에너지 공장으로 보내면 더 많은 ATP를 만들어낼 수 있다. 따라서 이런 사람들은 젖산염이 쌓여서 운동을 중단하거나 운동 강도를 현격하게 낮춰야 하기 전까지 오랜 시간 동안 운동을 할 수 있다. 반면에 비만 환자들은 젖산염을 에너지원으로 활용하기가 어렵기 때문에 젖산염이 더 빨리 축적된다. 그러면 운동 시간과 운동 강도 역시 영향을 받는다. 따라서 젖산염이 축적되는 속도를 확인하면 미토콘드리아가 얼마나 건강한지, 대사 유연성이 어느 정도인지를 정확하게 측정할 수 있다. 또한 이니고는 젖산염 수치가 높으면 미토콘드리아의 기능이 저해된다는 사실을 밝혀냈다. 그런 면에서는 요산과 비슷한 셈이다. 따라서 프럭토스가 대사되면 글루코스에 비해 훨씬 더 많은 젖산염을 생성한다는 점이 흥미롭다. 결과적으로 프럭토스의 약 25퍼센트가 젖산염으로 전환된다. 젖산염의 생산을 촉진하는 것 역시 프럭토스가 에너지 공장에 부정적인 영향을 미치는 이유가 된다. 엘리트 운동선수들의 높은 에너지 생산량은 단지 국제경기에서 세계 기록을 깰 때만 도움이 되는 것이 아니라 비만, 당뇨, 심장 질환 및 암을 예방하는 기능도 한다. 그들은 이런 효과를 얻기 위해 저탄수 식단이나 고단백 식단 등 특별한 식단을 따를 필요가 없다. 실제로 선수들은 탄수화물을 선호하는 편이다. 강도가 높은 운동을 할 때 근육에 가장 중요한 에너지원으로 쓰이며 근육의 글리코겐 수치를 높게 유지하는 데도 도움이 되기 때문이다. 초인이라고 할 수 있는 엘리트 운동선수들은 세상에서 가장 생산적인 에너지 공장을 지니고 있다. 그렇다면 그들의 에너지 공장이 그렇게 효과적인 이유는 무엇일까? 유전을 포함해서 수많은 요인이 있겠지만 가장 흥미로운 이유 중 하나는 운동이 미토콘드리아의 성장을 촉진할 수 있다는 것이다. 하지만 그러려면 특정한 방식으로 운동을 해야 한다.