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간헐적 단식이 인체의 대사와 건강에 미치는 영향 I


음식과 물의 섭취를 자발적으로 일정기간 중단하는, 소위 간헐적 단식은 수천 년 전부터 실제로 많이 사용되어 왔다. 문헌에 따르면 종교적인 이유나 민족 고유의 전통에 따라 다양한 종류의 단식 방법이 있었다. 최근에 와서 단식에 대한 효과가 새롭게 재조명 되면서 다수의 관심을 끌면서 많은 연구 결과가 출판되고 여러 가지 다양한 단식 방법이 추천되고 있다. 예를 들면 2013년에 Mosley 와 Spencer는 “The Fast Diet”라는 책에서 1주일에 2일을 단식하고 나머지 5일 동안은 정상적으로 식사를 하면서 에너지를 제한했을 때 얻어지는 장점에 대하여 설명을 하였다. 많은 책에서 다양한 방법의 단식요법을 추천하고 인터넷에는 그와 관련된 수많은 사이트들이 범람하고 있다. 사람에 있어서도 간헐적 단식이 건강에 미치는 영향에 대한 과학적 증거들을 얻기 위하여 동물실험이나 라마단처럼 종교적인 이유로 단식을 하는 것을 관찰한 자료나 소수의 실험연구를 통해서 입증하려고 하였다(그림 1. 참조).

지금까지 많은 간헐적 단식에 대한 연구 자료들은 쥐 같은 동물실험모델을 이용하였다. 실제로 간헐적 단식이 건강에 미치는 관심 분야는 2형 당뇨, 심혈관계 질환 및 암 등이다. 간헐적 단식이 인간의 건강에 미치는 기전에 영향을 주는 부가적인 요소들은 일주기의 생물학, 위장관의 미생물의 균형, 식이습관, 운동이나 육체적 활동 유무 및 수면 습관 같이 변형할 수 있는 생활습관 등과 연관성이 있을 수 있다는 것을 고려해야 한다(그림 2 참조).

간헐적 단식의 종류
- 완벽한 격일제의 단식 : 하루 동안은 에너지를 함유한 어떤 음식이나 음료도 섭취하지 않고 그 다음날은 먹고 싶은 데로 맘껏 먹는 단식이다.
- 변형된 단식 : 단식하는 날은 에너지가 함유된 음식이나 음료를 20-25%만 섭취한다. 1주일에 5일간은 마음껏 먹고 연속적이지 않은 간헐적 단식을 1주일에 2일간 시행한다.
- 시간제한 식사법 : 특정한 시간 때에는 맘껏 먹게 하고, 정해진 시간에는 단식을 하는 방법이다. 하루에 2회의 식사를 하고 12시간 이상 혹은 야간에 단식을 하게 한다.
- 종교적 단식 : 종교적이거나 정신수양을 위하여 하는 다양한 종류의 단식법이다.
- 라마단 단식 : 라마단 기간 동안 해가 뜬 이후부터 해가 질 때까지 단식하는 것으로 해가지면 충분히 식사를 하고 해뜨기 전에 간단히 식사하는 방법이다. 즉 라마단 단식은 하루에 약 12시간의 단식이 이루어진다.
- 다른 종교적 단식 : 모르몬(Mormon, Latter-day Saint) 교도들은 음식과 마실 것을 상당기간 동안 중단한다. 일부의 제7안식일 교인들은 주말 2일은 오후에만 식사를 한다. 그 결과 야간에 단식하는 시간이 길어지는데 이것은 생리학적인 관점에서 매우 중요하다.

사람을 대상으로 한 단식에 대한 효과는 완벽한 격일제 단식, 변형된 단식 및 시간제한 식사법 등이 연구되었다. 단식을 한 전후의 체중변화, 당뇨, 심혈관 질환 혹은 암의 위험도를 나타내는 생물학적 지표 등을 비교할 수 있다.

1. 격일제 단식
격일제 단식은 앞에서 언급한 바와 같이, 하루는 에너지를 함유한 어떤 음식이나 음료도 섭취하지 않고 다음날은 먹고 싶은 데로 맘껏 먹는 단식이다. 2007년에 Varady와 Hellerstein 등은 동물실험에서 격일제 단식이 단순히 칼로리를 제한한 것만큼 효과적으로 공복 인슐린과 혈당을 감소시켰다. 혈중 총콜레스테롤과 중성지방의 농도도 감소시키고 세포분화에 영향을 주어 암의 발생위험도를 줄여 주었다. 한 연구에서 22일간 격일제 단식을 시킨 결과 2.5%의 체중감량이 되었고, 적어도 한 가지 이상의 혈당 조절 지표가 의미 있게 감소하였다. 또 다른 연구에서는 HDL-콜레스테롤과 중성지방의 수치가 개선되었나 LDL 콜레스테롤은 증가되었다. 그리고 염증표지자도 의미가 있게 개선되었다.
비록 제한적인 연구이긴 하지만 격일제 단식은 상당한 체중감소가 있었다. 이러한 결과는 대사에 대한 지표에서 긍정적인 결과로 보여주었으나, 정상체중을 가진 경우에는 대사의 위험요소의 뚜렷한 개선은 보이지 않았다. 그러나 Heilbronn 등의 연구결과는 식이제한을 하는 날은 공복감이 너무 심하고 시간이 지나도 그것이 감소되지 않아서, 격일제 단식은 일반적으로 적용하기는 쉽지 않은 것 같다고 제안하였다.

2. 변형된 단식
변형된 단식방법은 단식하는 날에는 필요한 에너지의 20-25%정도만을 공급하는 것이다. 즉 단식하는 날에도 에너지 섭취를 상당히 제한 하기는 하지만 중단하지는 않는다는 뜻이다. 1주일에 5일간은 마음껏 먹고 연속적이지 않는 간헐적 단식을 2일간 시행한다. Varady 등의 연구에 따르면 변형된 단식방법을 쥐를 이용한 실험에서 보면, 단식하는 날 85%의 에너지를 제한하고 다른 날은 정상적으로 맘껏 먹게 했을 때 내장비만과 leptin 및 resistin이 감소하고 adiponectin이 증가하는 것을 보고하였다. 비슷한 연구에서 쥐의 지방세포의  크기, 세포분열 및 인슐린유사성장인자-1이 감소하였다. 사람을 대상으로 한 관찰 실험연구에서, 비만한 사람들을 대상으로 하여 8주에서 6개월간 단식을 시행하였다. 8개의 연구를 평가해 보면 6개의 연구결과(75%)에서 통계적으로 의미 있게 체중이 감소되었는데, 단식을 한 경우가 대조군에 비하여 3.2%에서 8%까지 감소되었다. 5개의 연구 중에서 2개의 연구에서 공복 인슐린이 의미 있게 감소하였으나 공복 혈당은 감소하지 않았다. 8개의 연구 중 3개의 연구에서 이상지질혈증이 개선되었고, 5개의 연구 중에서 2개의 연구에서 염증의 표지자인 C-반응단백(CRP), tumor necrosis factor-alpha(TNF-α), adipnectin, leptin 및 brain-derived neutrotophic factor.(BDNF) 등이 의미 있게 개선되었다. 이중 4개의 연구에서는 단식에 따른 기분이나 행동과 관련된 부작용에 대한 연구를 동시에 시행하였다. 간헐적 단식을 한 경우에 15%이내의 소수에서는 추위를 타거나 예민해 지고 무기력 해지며 허기진 것에 대한 부정적인 부작용이 보고되었다. 반면에 평균적으로는 긴장감 및 피로감의 감소를 포함한 기분이 개선되고 자기 자신에 대한 확신과 긍정적인 심리적 개선효과가 있었다. 8개의 연구 중 3개에서는 변형된 단식방법으로 단순히 에너지를 제한하여 연구하였다. 하루에 1,200에서 1,500칼로리로 전체 에너지를 제한하거나 25%정도의 에너지를 제한을 하였다. 변형된 단식방법은 2개의 연구에서만 인슐린 농도가 의미 있게 감소하였으나 다른 생물학적 지표는 변화가 없었다. 12주간 변형된 단식 방법과 운동프로그램을 추가한 경우와 비교해 보면, 단식만 한 경우(3.2%), 운동만 한 경우(1.1%)에 비하여 의미 있게 체중감소(6.5%)가 있었다. 


2014년까지의 연구에 따르면 간헐적 단식을 3주에서 24주까지 한 경우에 체중감소가 3-8%정도 되었으나, 6주에서 24주까지 연속적인 에너지 제한을 한 경우는 4-14%의 체중감소의 결과를 보였다. 이 두 가지 방법 모두에서 의미 있는 내장비만, 공복 인슐린 및 인슐린 저항성을 보였으나 공복혈당의 감소는 통계적으로 의미 있게 감소하지는 않았다. 이러한 결과를 종합해 보면 변형된 단식방법이 체중을 감소시키고 당조절 표지자, 지질대사 및 염증표지자등에 복합적인 영향을 준다는 결과를 보여주었다. 그러나 변형된 격일제 단식이 표준적인 에너지 제한방법에 비하여 체중감소와 대사의 변화에 더 좋은 영향을 준다는 증거는 아직 발견되지 않았다.

3. 시간 제한적 식사
Rothschild 등은 동물실험을 통해서 시간제한 식이방법에 대한 연구를 하였다. 12개의 연구에서 매일의 식사를 12시간에서 20시간 정도로 간격을 두었다. 여러 가지 쥐의 모델을 이용해서 빛과 어두움의 시간단계와 음식의 구성성분을 달리했다. 이렇게 여러 가지 다양한 변수가 있었지만, 결과는 쥐에서 시간제한적인 식이방법을 한 경우에 체중, 총콜레스테롤, 중성지방, 혈당, 인슐린, interleukin-6 및 TNF- α의 감소뿐만 아니라 인슐린 감수성을 개선시켰다. 이러한 결과는 체중감소에 있어서 간헐적 단식이 여러 가지 효과를 나타내어 건강하게 만들 수 있다는 의미를 갖는다.

동물실험에서는 간헐적 단식과 일주기 리듬을 동시에 변화를 주고 일어나는 결과를 관찰하였다. 밤낮으로 고지방식을 무제한으로 줌으로서 정상적인 밤의 식이 습관에 혼돈을 야기했다. 고지방식을 맘껏 먹게 한 쥐는 비만해지고 당뇨 및 대사증후군이 생겼다. 그러나 이러한 질환이 고지방식 때문인지 일주기 리듬이 깨져서 인지 혹은 양쪽 모두에 영향을 준 것인지는 불분명하다. 마음껏 먹게 한 군과 비교하면, 정상적으로 야간에 식이를 제한하고 같은 에너지를 소비하게 하였을 때는 비만과 고인슐린 혈증, 지방간 및 염증이 생기지 않았다.
Carlson 및 Stote 등이 사람을 대상으로 야간에 식이를 제한하는 시간 제한적 식이방법의 연구를 한 두 편의 연구를 분석해 보면, 두 논문 모두에서 체중의 감소가 있었다. 29명의 정상체중 남자에서 2주간 실험을 하였다. 대조군의 체중인 0.6kg증가한 것에 비하여 야간에 11시간 이상 단식을 한 경우에 체중이 0.4kg이 감소하였다. 즉 1.35%의 체중 감소가 있었다. 또 다른 연구에서 8주 동안 하루에 오후에만 한번 식사를 한 경우와 하루에 동일한 칼로리의 식사를 3번으로 한 경우와 비교했을 때, 오후에 한번만 식사를 한 경우에 4.1%의 체중감소가 있었다. 또한, 일일 일식만 한 경우에 공복혈당과 LDL 및 HDL 콜레스테롤의 수치가 개선되었다. 일일 일식만 하는 경우가 아침에 더 공복감을 느꼈지만 긴장감, 우울증, 분노, 활력, 피로나 정신적 혼란 등의 변화가 없기 때문에 해볼 만한 단식방법이라고 사료된다고 보고했다.

이러한 연구를 종합해 볼 때, 시간제한 식이방법은 규칙적인 단식과 정상적인 일주기 리듬을 일치시켜서 식사를 하는 경우는 사람과 동물실험에서 일치되게 나왔다.
 
많은 종교에서는 정신적 및 육체적 개선을 위하여 단식의 방법을 많이 쓰고 있다. 그러나 이러한 것에 대한 연구는 거의 전적으로 관찰자 연구가 대부분이다. 그러므로 이러한 단식의 개요밖에는 알기가 힘들다.

1. 라마단 단식
이슬람의 5기둥 중에 1개에는 건강한 무슬림은 성스러운 라마단 기간 동안은 해가 뜬 이후부터 해질 때까지는 단식을 해야만 한다고 되어있다. 단식뿐만 아니라 물의 섭취, 흡연 및 약물 섭취도 제한하고 있다. 나라의 지정학적 위치나 계절에 따라 다르지만, 주간에 단식하는 시간이 11시간에서 22시간까지 될 수 있다. 라마단 기간 동안에 이슬람의 단식은 에너지 제한을 하지는 않는다. 그러나 섭취하는 음식과 물을 덜 자주 먹게 하기 때문에 체중의 변화는 일어날 수 있다.

2012년에 Sadeghirad 등이 라마단 기간 동안에 체중의 변화에 대한 것을 측정한 35개의 논문을 가지고 메타분석을 하였다. 나이는 18세에서 58세 이며 35개의 논문 중 남녀를 모두 대상으로 한 것은 52%이고 남자만으로 한 것은 34%, 여자만 대상으로 한 것은 11%였다. 통계적으로 의미 있게 체중이 감소된 경우는 21개의 논문(62%)이었다. 메타분석에서 1달 이상의 라마단 단식을 한 결과 1.24kg(95% 신뢰구간 -1.60에서 -0.88kg)의 체중 감소가 있었다. 추적 검사한 결과 라마단이 끝나고 2주 때에 0.72kg(95% 신뢰구간 0.42에서 1.13kg)의 체중이 다시 회복되었다.
2013년에 Savas 등이 젊고 건강한 남녀가 포함된 30개의 연구논문으로 메타 분석한 결과는 라마단 단식 기간 동안에 체중변화를 포함해서 생물학적 지표의 변화를 측정하였다. 라마단 단식이 끝나고 분석한 결과, LDL-콜레스테롤 및 공복혈당이 남녀 모두 감소하였으나 여자에서만 HDL-콜레스테롤이 의미 있게 증가되었다. 남자에서는 체중과 총콜레스테롤 및 중성지방이 의미 있게 감소하였다. 일부의 연구에서는 C-반응단백(CRP), interleukin-6와 TNF- α 같은 염증 표지자가 의미 있게 감소되었다. 라마단 단식은 제한적인 시간 동안만 식이를 제한하는 가장 흔한 방법으로, 일시적인 체중 감소와 복합적인 대사의 표지자가 개선되었다. 그러나 이러한 식이방법은 생물학적인 관점에서 인간의 일주기 리듬에 반대되는 방식이다. 그러므로 체중을 감소하는 방법으로는 바람직하지는 않다.

2. 다른 종교적 단식
 미국 유타주에 있는 모르몬교회에서 448명의 신자를 대상으로 한 관찰 연구에서 통상적으로 단식을 하는 29%에서 의미 있는 체중감소, 공복혈당 및 당뇨의 유병률(상대적 위험도; 95%신뢰도에서 0.41) 및 관상동맥 협착증(상대적 위험도; 95%신뢰도에서 0.42)이 낮게 관찰되었다. 제7안식일 교에서는 건강한 식사와 생활습관이 그들의 신앙심의 표현에 매우 중요하다고 강조하기 때문에, 일반적인 다른 백인들보다 7.3년 정도 수명이 더 길었다. 즉 흡연하지 않고 채식위주의 식사와 규칙적인 운동 같은 건강한 생활습관이 이렇게 장수할 수 있게 해 준 일차적인 원인이 된다. 제7안식일 교에서는 오후에 2번의 식사를 하기 때문에 밤사이에 긴 시간 동안의 단식을 함으로서 생물학적 효과가 나타났을 것이라고 추정할 수 있다. 비록 제7안식일 교에서 하루에 2끼 식사를 하지만 이러한 식사습관이 일생 동안을 거쳐서 오랫동안 지속되어 왔기 때문에 생리학적으로 중대한 문제가 없었을 것으로 추정된다. 그러나 제7안식일 교의 신자들에서 식사 횟수의 감소와 밤 동안의 장시간의 단식이 건강에 미치는 영향에 대한 상호관계의 연구는 아직까지는 이루어지지 않았다.

<다음 호에 계속>

최세환  emd@mdjournal.net

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