美 연구팀 “탄소 16개 이상 장쇄 포화지방산 먹인 생쥐, 염증 촉진 면역세포 증가”
‘저탄고지’ 케토 식단 예 /AI 생성 이미지
탄수화물을 크게 줄이고 지방 섭취를 늘리는 케토 식단(keto diet)에서도 팔미트산·스테아르산 등 탄소 원자 16개 이상의 장쇄(long-chain) 포화지방산 비율이 높으면 염증 촉진성 면역세포가 증가할 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
미국 신시내티대 암센터 데이비드 기우스 박사팀은 14일 과학 저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에서 생쥐에게 장쇄 포화지방산 함량이 많거나 적은 케토 식단을 먹이는 실험과 사람 대식세포 배양 실험을 통해 이런 사실을 확인했다고 밝혔다.
연구팀은 장쇄 포화지방산은 염증 촉진성 대식세포의 활성화를 유도했지만, 중쇄지방산과 불포화지방산은 같은 변화를 일으키지 않았다며 케토 식단의 효과와 안전성을 평가할 때 탄수화물과 지방 비율뿐 아니라 지방산 종류와 섭취 기간, 면역반응도 함께 고려할 필요가 있다고 말했다.
일명 ‘저탄고지’로 불리는 케토제닉 식단은 탄수화물 섭취를 크게 줄이고 지방 섭취 비중을 높여 체내 지방산 산화와 케톤체 생성을 촉진하는 식사법으로, 대사질환을 비롯한 여러 질환의 치료 목적으로 임상에서 활용되고 있다.
연구팀은 케토 식단에 대한 기존 연구 중 일부에서는 염증을 줄이는 효과가 보고됐지만 다른 연구에서는 오히려 염증과 대사 이상이 나타났다며 이런 상반된 결과가 나타나는 기전은 여전히 명확하지 않다고 지적했다.
연구팀은 생쥐를 두 그룹으로 나눠 지방 열량 비율은 약 90%로 같지만 포함된 지방산 구성이 다른 케토 식단을 21일 또는 4개월 동안 먹인 뒤 심장과 신장, 간, 뇌, 지방조직 등을 분석하는 실험을 했다.
한 그룹에는 탄소 16개인 팔미트산(C16:0)과 탄소 18개인 스테아르산(C18:0) 함량이 약 26%인 크리스코(Crisco) 기반 식단을, 다른 그룹에는 팔미트산·스테아르산 함량이 12%인 코코넛오일 기반 식단을 먹였다.
그 결과 장쇄 포화지방산 비율이 약 26%인 케토 식단을 먹은 생쥐에서는 심장과 신장, 간, 뇌, 지방조직 등 여러 조직에서 염증 촉진성 대식세포가 증가했다. 대식세포는 세균이나 손상된 세포 등을 제거하는 면역세포지만 염증 반응에도 관여할 수 있다. 반면 장쇄 포화지방산 비율이 12%인 코코넛오일 기반의 식단을 먹은 생쥐에서는 염증 촉진성 대식세포의 증가 지표가 높아지지 않았다.
또 생쥐와 사람의 대식세포에 여러 지방산을 각각 처리한 결과 팔미트산과 스테아르산은 대식세포를 염증 촉진 기능이 강한 상태로 바꾸는 반면, 중쇄지방산과 불포화지방산은 같은 변화를 일으키지 않았다. 연구팀은 이는 케토 식단이 염증에 미치는 영향이 지방 섭취량뿐 아니라 어떤 지방산을 먹느냐에 따라서도 달라질 수 있음을 보여준다고 설명했다.
연구팀은 또 이런 염증 반응에 세포가 위험 신호를 감지했을 때 면역·염증 반응을 작동시키는 데 관여하는 특정 신호전달 경로(cGAS-STING)가 관여한다는 사실도 확인했다. 팔미트산을 처리한 사람 대식세포에서는 cGAS-STING 경로와 인플라마솜 관련 신호가 활성화됐으며, 장쇄 포화지방산이 많은 케토 식단을 먹인 생쥐의 조직에서도 이 경로가 활성화됐다. 또 장쇄 포화지방산 26%의 케토 식단을 4개월간 먹인 생쥐의 신장에서 대식세포가 풍부한 시료를 분석한 결과, 미토콘드리아 관련 에너지 대사와 지질 대사의 변화가 확인됐다.
연구팀은 이는 장쇄 포화지방산 등 지방산 대사 변화가 세포 내부의 스트레스 신호와 면역반응에 영향을 줄 수 있음을 시사한다며 장쇄 포화지방산이 대식세포의 대사와 세포 내 신호전달을 바꿔 염증 촉진 상태를 유도하는 것으로 보인다고 설명했다. 다만 연구는 생쥐를 대상으로 한 식이실험과 사람 대식세포를 이용한 실험실 연구로, 케토 식단이 사람의 염증이나 질병 위험을 증가시키는지 확인한 임상시험은 아니라고 덧붙였다.
◆ 출처 : Science Advances, David Gius et al., “Ketogenic diets induce proinflammatory macrophage accumulation through long-chain saturated fatty acids driving cGAS-STING signaling”, https://doi.org/10.1126/sciadv.aeg5542
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