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간헐적 단식이 인체의 대사와 건강에 미치는 영향 III

단식과 암
최근까지도 많은 사람들은 단식요법이 암을 치료하는데 도움이 된다고 생각하지 않았다. 즉 암의 완화 요법에서는 체중이 줄지 않도록 충분한 칼로리와 영양을 섭취하도록 권유하여왔기 때문이다. 그러나 최근의 연구에서는 칼로리를 지속적으로 제한하면, 산화스트레스가 감소되고 세포의 노화를 늦출 수 있다고 보고하고 있다. 암환자에서 화학적인 항암제를 투여해서 생기는 부작용은 세포에 스트레스가 가해져서 생기는 것이기 때문에, 칼로리 제한을 하면 세포가 스트레스에 대하여 저항하는 능력이 증가된다는 흥미로운 연구 결과들이 나왔다. 그러나 암 투병중이거나 항암치료 중에 체중이 감소되는 것은 많이 진행된 암에서는 예후가 좋지 않은 것으로 이미 알려져 있다. 그러므로 암환자에게 칼로리 제한을 하여 지속적으로 체중을 감량하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 그러나 대조적으로 간헐적 이거나 단기간의 단식은 산화스트레스와 항암제의 부작용에서 보호를 받을 수 있지만 만성적으로 체중이 감소되지 않는 장점이 있다. 뿐만 아니라 단식을 하면 칼로리를 제한하는 것보다 암의 성장에 중요한 역할을 하는 인슐린 유사 성장인자-1(IGF-1)을 더 많이 감소시킬 수 있다. Longo 박사 등의 연구결과에서 암환자에서 항암제를 사용 중이거나 사용한 전후에 단기간 간헐적 단식을 하면 항암효과가 증가된다고 보고하였다. 예를 들면 쥐를 이용한 실험에서 48시간에서 60시간 정도 단식을 시키면 항암제인 etoposide에 대한 부작용이 감소하였다. 단식을 하면 인슐린 유사 성장인자-1 뿐만 아니라 인슐린, 포도당/인슐린 유사 성장인자 결합단백질 1(IGFBP 1)의 비율 및 케톤체에 영향을 줌으로서 DNA의 손상과 암의 발생을 감소시키는 보호반응이 일어난다(그림 1. 참조).



혈액 내에 순환하는 인슐린 유사 성장인자-1이 증가하면 일부에서 암의 발생률이 증가한다고 알려져 있다. 반대로 성장호르몬 수용체가 결핍되거나, 인슐린 유사 성장인자-1이 심하게 결핍된 경우에는 매우 드물게 암이 발생한다고 보고되었다. 인슐린 유사 성장인자-1이 부족한 한 사람의 혈청은 산화스트레스에 의하여 유발된 DNA 손상으로부터 상피세포를 보호하는 기능이 우수하다고 알려져 있다. 뿐만 아니라 이러한 세포들은 DNA가 손상되면 쉽게 세포사멸이 되기 때문에 암세포로 변화되지 않는다. 단식을 하면 정상세포에서는 평형을 유지하기 위하여 에너지를 재분배하면서 세포의 증식과 성장과정이 억제된다. 이러한 기전은 영양이 부족할 때 정상세포들은 보호모드로 전환되지만 암세포에서는 이러한 스트레스에 대한 적응 반응이 일어나지 않는다. 즉 단식을 하여도 암세포에서는 성장억제 신호(anti-growth signals)가 발현되지 않는다. 이렇게 극한 스트레스 상황에서 정상세포는 변화하여 적응하지만 암세포에서는 환경의 변화에 적응하지 않는 특징(differential stress resistance, DSR)이 있다. 그러므로 이것을 역으로 이용하면 암 치료에 도움이 될 것으로 사료된다. 이러한 DSR의 작용기전 중에 하나가 인슐린 유사 성장인자-1이 부분적으로 감소하는 것이다. 임상적으로 항암치료 2~3일 전부터 항암치료 후 24시간까지 단식을 하면 환자들이 항암제의 부작용에 대하여 잘 견뎌내는 경우가 많다. 단식을 하고 나면 체중이 감소하는 것이 보통이나 시간이 지나면 체중은 원상태로 회복된다. 악성 흑색종, 신경교종과 유방암에서 주기적으로 단식을 하면서 항암치료를 하면 종양의 진행을 늦출 뿐만 아니라 항암제의 효과도 증가되었다. 동물실험에서도 단식과 화학요법을 병행한 경우에 장기적인 관해(remission)를 얻을 수 있었다. 암을 치료함에 있어서 단식과 항암제나 방사선 치료와 병용치료를 하면 상승효과가 있을 것으로 사료된다. 인간을 대상으로 한 연구에서도 항암치료와 병행하면서 4~5일간 단식을 한 경우에 부작용이 상당히 감소하였다. 앞으로 더 많은 연구가 있어야겠지만, 이러한 결과는 항암치료가 정상세포에 미치는 독성을 최소화하기 위해서는 항암치료 후 최소 24시간까지 단식을 하는 것이 추천된다.

단식과 퇴행성 신경질환
알츠하이머 질환, 파킨슨병과 헌팅톤병이 있는 쥐를 이용한 실험에서 마음껏 먹을 수 있게 한 군과 간헐적 단식을 시킨 군을 비교하였을 때, 신경학적 이상과 퇴행의 변화 및 임상적 증상의 발현이 간헐적 단식을 시킨 군에서 더 적게 나왔다. 이러한 실험은 신경퇴행성 유전자를 조작한 경우에도 같은 결과가 나왔다. 또한 중증의 간질 발작, 뇌졸중 및 뇌와 척수의 손상을 받은 동물에서도 간헐적 단식을 한 군이 마음껏 먹게 한 군보다 훨씬 좋은 결과가 나왔다. 이렇게 되는 기전은 간헐적 단식을 한 군에서 산화 손상에 의한 물질들의 축척이 감소하고 세포의 에너지대사가 개선되며 신경재생신호가 증가되고 염증이 감소되기 때문이다. 신경을 보호하는 기전은 간헐적 단식을 하게 되면 산화 스트레스에 대한 보호작용이 강화되고 BDNF 같은 신경재생인자 및 단백질의 chaperone이 증가되며 TNF-a, IL-1b, 및 IL-6같은 염증성 사이토카인들이 감소된다. 간헐적 단식은 손상된 신경에서 새로운 신경연접의 생성을 촉진하고 새로운 신경세포의 분화를 촉진한다. 흥미롭게도 대부분의 신경퇴행성 질환에서 간헐적 단식은 도움이 되지만 일부의 유전성이 있는 루게릭병(근위축성 측색 경화증)에서는 더 악화 시킬 수도 있다. 이유는 아마도 단식에 의한 중증도의 스트레스를 견뎌내지 못하기 때문인 것 같다. 중재연구를 통해서 보면 뇌기능의 회복과 신경퇴행성 질환의 진행에 있어서 단식의 효과는 아직은 확실하지는 않다. 과체중이 있는 여자환자와 고령의 환자에서 1개월 정도 칼로리 제한을 하였을 때 기억에 대한 인지기능의 개선을 보였다. 유사하게도 경증의 인지장애가 있는 환자에서 당지수가 낮은 음식을 한 달간 사용한 결과 시각적 기억능력이 개선되고 뇌척수액에서 아밀로이드 베타의 농도와 대사에 대한 표지자 및 뇌의 에너지 대사가 개선되는 결과를 보였다. 인지기능, 국소적 뇌의 용적, 신경망의 활성도 및 뇌척수액에서 생화학적 지표 등을 분석하는 연구를 해보면 간헐적 단식의 효과를 판정할 수 있을 것이다.

단식, 염증성 질환과 고혈압
사람에서 1~3주간 단식하는 경우에 가장 효과가 좋았던 경우는 류마티스 관절염이었다. 쥐를 이용한 실험에서와 같은 방법으로 류마티스 관절염 환자에서도 단식을 시키면 의심할 여지없이 염증과 통증이 감소하였다. 그러나 Kjeldsen-Kragh 등이 2년 이상 관찰한 결과를 보면, 단식 후 통상적인 음식을 다시 섭취하게 되면 염증과 통증이 재발하였지만, 채식으로 식단을 바꾸면 재발하지 않았다. 이들의 연구는 다른 4번의 통제연구와 2번의 무작위 대조연구에서도 비슷한 결과를 얻었다. 그러므로 단식과 채식을 포함한 변형된 식이 방법은 류마티스 관절염 치료에 효과적인 방법이 될 수 있다. 또한 천식환자에서 2개월 동안 격일로 간헐적 단식을 한 결과 혈중의 TNF-α와 ceramide가 의미 있게 감소되었다. 뿐만 아니라 산화스트레스의 표지자 및 단백질과 지질의 산화에 대한 지표의 농도도 줄어들었다. 그러므로 염증성 질환 환자들이 장기간 실천이 가능한 간헐적 단식을 할 수 있게 해준다면 기존의 약물치료를 대체할 수 있는 좋은 방법이 될 수 있겠다. 물만을 마시게 하거나 다른 형태의 장기간의 단식은 고혈압에도 효과적일 수 있다. 경계 고혈압에 있는 환자들에서 13일간 물만 먹는 단식을 한 결과 수축기 혈압이 82%에서 120mmHg 이하로 떨어졌고 평균적으로 20mmHg 혈압이 감소되었다. 이렇게 혈압이 떨어진 환자들이 평균 6일까지 통상적인 식사를 계속해도 혈압이 의미 있게 감소된 상태가 유지되었다. 비록 소수를 대상으로 한 예비연구에서도 수축기 혈압이 140mmHg 이상인 고혈압 환자에서 10~11일간의 단식을 하였더니 수축기 혈압이 37~60mmHg 정도 감소하였다. 그러므로 좀 더 많은 수의 환자에서 단식의 방법을 적용한 연구가 필요하며 보편화 할 수 있고 실현 가능하고 적절한 식이방법을 고안해야 할 것이다.

단식, 노화 및 인간의 질병
여러 연구에서 단식을 하면 노화의 과정과 질병의 발현이 늦춰진다는 것은 잘 알려져 있다. 노화를 촉진하는 것에 주된 영향을 주는 것은 욕심 많은 생활습관이고 반대로 늦추는 것은 에너지를 제한하는 삶이다. 즉 에너지 제한을 하면 단백질, DNA 및 지질의 산화손상을 감소시키고 염증을 줄여주며 기능이 이상한 단백질과 세포내 소기관의 축척을 억제해 주고 혈당, 인슐린 및 인슐린 유사 인자-1의 증가를 막아준다. 물론 나이가 들면 인슐린 유사 성장인자-1은 정상적으로 감소한다. 천식환자에서 격일로 단식을 2~4주정도 시행하면 혈중 산화손상지표, 염증지표 및 임상적 증상이 감소된다. 과체중으로 유방암의 위험도가 있는 여자 환자에서 주 2회 정도 단식을 하면 비슷하게 산화 손상과 염증지표가 감소한다. 그리고 나이가 많은 남자에서도 체중과 체지방이 감소되면서 기분이 개선된다. 단식을 하면 mTOR 경로가 억제되고 자가 탐식이 증가되고 케톤체가 많이 만들어 진다. 노화와 질병에 있어서 단식의 주된 효과는 인슐린 유사 성장인자-1, 인슐린 유사 성장인자 결합단백질-1, 포도당 및 인슐린의 농도에 변화가 온다. Fontana등의 연구에 따르면 3일 이상 단식을 하면 순환하는 인슐린과 포도당이 30% 이상 감소하며 포유류에서 주된 성장인자인 인슐린 유사 성장인자-1과 노화와 암의 발생과 연관이 있는 인슐린이 빠른 속도로 감소한다. Thissen 등이 인간을 대상으로 한 또 다른 연구에서 5일간 단식한 결과 인슐린 유사성장인자-1이 50% 정도 감소하였고 인슐린 유사 성장인자-1을 억제하는 단백질인 인슐린 유사 성장인자 결합단백질-1이 5배 정도 증가하였다. 이러한 효과는 주로 단백질을 포함한 아미노산을 제한하였을 때 나타났으며, 또한 칼로리를 제한하여 인슐린의 분비를 감소시켜서 인슐린 유사 성장인자-1의 감소를 촉진하였다. 중요한 것은 장기간 칼로리 제한을 할 때 단백질을 같이 제한하지 않으면 인슐린 유사성장인자-1은 감소되지 않았다. 총칼로리 제한을 최소한으로 하고 다시 먹을 때는 충분히 먹게 해주면서 간헐적 단식을 하면 식이제한의 이득도 취하면서 장기간 칼로리 제한 때문에 발생되는 체중감소나 체질량 지수(BMI)의 감소 없이 지속적으로 시행할 수 있는 장점이 있다. Flegal 등은 2013년에 체질량 지수가 25~30정도로 오히려 약간 비만한 사람들이 정상체중을 가진 사람에 비교하여 나이가 들면서 전체적인 사망률이 감소한다고 보고하였다. 이러한 결과는 저체중의 대조군에서 이미 존재하거나 진행되는 많은 병변들이 영향을 주었을 것이라고 추정할 수 있으나, 체중을 줄이거나 노화를 늦추기 위하여 칼로리를 제한하거나 단식의 효과를 판정하기 위해서는 젊은 사람과 중년 및 나이든 사람들을 구분해서 연구할 필요가 있다. 고령의 나이에서 노화에 의한 질병을 예방하기 위하여 식이제한을 심하게 하는 것은 오히려 면역계 및 감염에 대한 저항력 등 여러 가지 다른 장기에 악영향을 줄 수 있으므로 조심해야 한다. 그러나 간헐적 단식이 체중감소를 피하고 영양섭취를 최대로 맞출 수 있으면 고령에서도 감염병, 창상치유 및 여러 가지 다른 질환에서 치료에 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.

단식이 정동 장애 및 기분에 미치는 영향
단식을 하면 트립토판의 가용성이 증가되고, 뇌에서는 세로토닌의 회전률이 증가되고 엔돌핀의 분비가 증가된다. 여러 종교에서 금욕을 목적으로 단식하는 기간이 있는데, 단식을 하게 되면 정신이 맑아지고 진정되는 느낌이 생기며 기분이 좋아지는 것을 관찰할 수 있다.
단식을 하면 기분이 좋아지는 것은 살아남고 음식을 구하기 위한 계통발생적인 투쟁을 강화시키는 적응기전일 수 있다. 즉 인체는 과식보다는 굶주림에 더 잘 적응되게 진화되어 왔다는 뜻이다. 단식을 하는 처음 수일간 기분이 좋아지는 것은 이러한 것이 활성화된 결과이다. 임상적 연구결과를 보면 단식을 하면 각성상태가 증가되고 기분이 좋아지고 주관적인 행복감이 좋아지고 때로는 희열을 느낄 수도 있다. 만성통증과 대사증후군을 가진 52명의 환자에서 전향적인 무작위 연구를 한 결과 Buchinger 단식을 8일간 시행한 결과 80%이상에서 빠르게 우울증과 불안증이 감소되었다. 주로 만성적인 통증과 류마티스 질환으로 고통을 받는 환자들에게 단식을 함으로서 영양학적 치료, 운동치료 및 이완요법에 대한 효과가 더 좋게 나타났다. 원칙적으로 단식과 종교적인 이유로 음식을 섭취함에 있어서 자발적 금욕을 하게 되면 생활습관의 변화에 대한 동기가 잘 생긴다. 단식을 하면 명석한 머리를 갖게 되고 과거의 행동과 경험에 대한 것을 놓아버릴 수 있는 느낌을 가지게 됨으로써 미래에 대하여 좀 더 긍정적인 마음을 갖게 된다. 단식을 통해서 신경내분비학적 반응으로 인하여 행동의 변화를 줄 수 있는 동기를 부여하기도 한다.

단식요법의 적응증, 금기증 및 부작용
단식에 대한 전문가 집단의 의견이나 실험적인 결과를 보면 단식은 과민성 대장 증후군, 음식 불내성, 두드러기나 신경성 피부염 같은 피부질환, 반복되는 감염병 등에 있어서도 효과가 기대되는 치료법이다. 단식은 T-임파구를 활성과 시켜서 천식, 염증성 장질환, 다발성 경화증 및 알레르기 등의 치료에도 도움이 될 수 있다. 단식은 거식증 환자에서도 기초대사량을 감소시켜서 요요 현상도 없이 성공적으로 치료될 가능성이 높다. 체질량 지수가 45kg/m2인 고도비만에서도 단식 요법이 도움이 된다는 연구결과도 보고되었다. 전문가의 조언을 받지 않고 액상단백질 식이만을 약 2개월 이상한 후에 다시 식사를 하면서 재급여증후군(refeeding syndrome)이 발생하여 사망에 이른 보고가 있었다. 이러한 사고가 일어나는 이유는 갑자기 음식을 다시 먹으면서 세포내의 전해질의 소실 때문으로 추정된다. 특히 장기간의 단식으로 인하여 단백질의 이화작용이 일어난 상태에서 다시 음식을 먹게 되면 인슐린이 세포 내로 인(phosphate)의 흡수를 촉진하여 심한 저인산혈증이 만들어져서 횡문근융해증(rhabdomyolysis), 심장, 호흡계 부전 및 부정맥으로 사망에 이를 수도 있다.
 단식을 시작하는 경우에 10~20%에서 두통, 요통이나 혈압강하로 인한 현기증 등을 느낄 수 있다. 혈중 빌리루빈이 올라가는 길버트 증후군도 올 수 있다. 단식을 하면 체지방이 용해되면서 피곤함, 과민성, 구역증상 및 수면에 영향을 줄 수 있다. 식이장애, 영양실조, 악액질, 임신, 간병인, 조절되지 않는 갑상선 항진증, 치매, 많이 진행된 간이나 신장 질환과 포르피린증 등은 단식을 하면 위험도가 증가됨으로 하지 말아야 한다.

단식요법에 대한 미래의 전망
지금까지의 경험과 많은 연구 결과는 간헐적 단식이 최상의 건강을 유지하고 많은 만성질환의 위험을 감소시킬 수 있다고 할 수 있다. 동물 실험 결과는 단식을 하면 인슐린 감수성이 증가되고, 혈압, 체지방, 인슐린, 인슐린 유사 성장인자-1, 동맥경화를 일으키는 지방 및 염증의 지표 등이 감소된다. 그 결과 암, 심근경색, 당뇨병, 뇌졸중, 알츠하이머 치매 및 파킨슨 병 등의 증상이 개선되는 것을 알 수 있다. 그러나 단식요법은 어린아이나 매우 고령의 나이의 환자나 체중이 미달인 경우에는 적용하기가 어렵다. 특히 24시간 이상부터 3일정도 까지 지속하는 단식은 의사의 관리감독하에 진행해야 한다.
단식 프로그램은 다양하게 변형할 수 있다. 과체중인 경우는 음식과 칼로리 제한을 일주간격이나 한 달에 1회 이상하며, 한번에 12시간에서 24시간 정도 시행하게 하는데 규칙적인 운동과 같이 하는 것이 좋다. 한 예로, 일주일에 2일간 단식하거나 격일로 단식하는 방법, 4~5일간 단식하는 방법 또는 저칼로리 고 영양소의 단식을 매 1~3개월 마다 할 수 있는 다양한 방법들이 있다. 하루에 주된 식사 한 끼를 거르는 방법도 있다. 첫 단식프로그램을 4~6주 정도를 시행하고 나면 의사나 단식치료에 대하여 교육받은 영양사는 규칙적으로 환자의 상태를 파악하고 조언을 해주어야 한다. 일주일에 2일 단식하거나 격일로 단식하는 경우에 3~6주 정도 지나면 뇌와 신체가 반응하는데 있어서 중요한 변화가 오는 시기가 된다.

향후에 전향적인 많은 연구가 필요하겠지만, 채식위주의 지중해식 식단이나 저단백(0.9g 단백질/체중 kg)식사인 오키나와 식단 등도 추천된다. 건강장수의 효과에 대한 연구를 할 때 기존에 이미 건강 장수한 집단에서의 식단과 역학 연구를 병행하면 시행착오를 줄일 수 있을 것이다.
현대인들은 많은 스트레스와 바쁜 일과 때문에 짧은 시간 동안에 식사를 끝내야 하고 밤늦게 까지 깨어 있기 때문에 늦게까지 음식물을 섭취하는 경우가 많아지고 운동을 따로 챙겨서 하기가 쉽지 않다. 그 결과 내장비만의 비율이 증가되고 대사증후군 환자가 지속적으로 증가되고 있다. 바쁜 현대인들에게 간헐적 단식 요법은 비교적 실행에 옮기기 좋은 안전한 건강관리 법으로 사료된다. 앞으로 영양학에 관심이 많은 연구자들에 의한 다양한 질병에 대한 후속 연구를 기대해 본다.

최세환  emd@mdjournal.net

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