비만의 원인인자보다 보상기전으로 이해해야
Ghrelin(성장호르몬 분비 촉진인자 : growth hormone secretago-gue)이 발견된 이후 현재까지 800여편의 연구논문이 나왔지만 ghrelin의 생리적 작용은 아직 완전히 밝혀지지 않은 가운데 이번 학회에서도 울산의대 내과학교실 김민선 교수가 ghrelin에 대해 설명했다.
생리적 활성 위해서는 acy1기 필요
Ghrelin은 117개의 아미노산으로 구성된 preproghrelin으로 합성된 뒤 후전사과정을 거쳐 최종적으로 28개의 아미노산으로 구성된 ghrelin이 된다.
사람과 쥐의 preproghrelin은 구조적으로 83%가 일치하며, ghrelin은 단 2개의 아미노산만이 차이난다.
이 구조적 일치율이 ghrelin의 중요한 생리적 역할을 암시하며, Ghrelin이 생리적 활성을 가지기 위해서는 3번째 아미노산인 Serine에 8개의 탄소로 구성된 acy1기가 붙어야 한다.[그림1]
즉 acy1기가 붙지 않는 descay1 ghrelin은 생리적 기능을 갖지 않는다.
위장에서는 desacy1형과 acy1형이 약 2:1의 비율로 존재하며, 14번 위치의 des-Gln14-ghrelin은 앞선 ghrelin에 비해 적은 양으로 존재한다.
아침식사직후 최저, 새벽 1시경 최고
Ghrelin은 대부분 위장에서 생성되며, 십이지장, 소장, 신장, 태반에서도 소량 생성되며, 체중조절 중추인 시상하부에서도 생성된다.
Ghrelin의 합성과 분비에 영향을 미치는 요인들 중 혈장 ghrelin 농도는 식사직전에 2배 이상 급증했다가 식사시작 후 1시간 이내에 다시 최저치로 감소한다.
식사사이의 ghrelin농도는 아침식사 직후에 가장 낮은 수준을 보이며, 오후가 되면 점차 증가해 새벽 1시경에 가장 높은 수준에 도달한다.
음식 영양소가 생성 및 분비 관여
사람이나 동물에 포도당을 투여하면 위장의 ghrelin 합성이 감소하고, 공백상태나 저혈당 유발시 위장에서 ghrelin 합성이 증가한다.
또한 혈장 ghrelin 농도는 고지방식이에 의해 감소하고, 저단백식이에 의해 증가한다.
김 교수는 “이런 현상은 식사에 포함된 영양소가 ghrelin의 생성 및 분비를 조절하는 것을 시사한다”고 말했다.
미주신경절제술을 시행한 쥐에서 영양소 섭취 후 ghrelin농도가 감소하는 현상은 유지되지만 금식상태에서 ghrelin농도가 증가하는 현상은 잘 관찰되지 않는데, 미주신경이 영양소 부족상태에서 ghrelin분비의 증가를 매개하기 때문이다.
또한 식욕억제 호르몬인 leptin을 투여하면 혈장 ghrelin농도가 증가하는데, 이에 대한 분석은 아직 불분명하다.
Ghrelin, leptin의 농도비 중요
Ghrelin을 사람이나 동물에 투여하면 섭식이 증가하고, 동물에 만성적으로 ghrelin을 투여하면 체지방양이 증가한다.
Ghrelin의 체중조절 작용은 주로 시상하부를 통해 일어나는데, 특히 ghrelin 수용체는 시상하부 궁상핵에 존재하는 대표적인 식욕촉진 신경펩타이드인 Neuropeptide Y(NPY)/ Agouti related protein (AgRP)를 생산하는 신경세포에 많다.
여기에 ghrelin을 투여하면 NPY와 AgRP의 생산이 증가되므로 ghrelin은 NPY/Agrp생산을 증가시켜 섭식을 촉진시킨다.
한편 leptin을 ghrelin과 함께 쥐의 뇌실로 투여하면 두 호르몬의 작용이 상쇄되는데, 지방세포에서 생산된 leptin과 위장에서 생산된 ghrelin은 시상하부 궁상핵에서 서로 상반되는 작용을 한다.
즉 공복상태나 체중이 감소하는 시기에는 혈액의 ghrelin농도는 증가하고, leptin농도는 감소해 섭식을 증가시키며, 체중이 증가하는 시기에는 ghrelin이 감소하고, leptin이 증가해 섭식이 증가한다.
김 교수는 “결국 이 두호르몬의 농도비가 섭식 조절에 중요하다고 예상할 수 있다”고 말했다.
이외에 ghrelin을 투여하면 호흡지수(respiratory quotient)가 증가하는데, 이는 ghrelin이 에너지원으로 지방보다 탄수화물을 더 많이 이용하게 함으로써 지방축적을 초래할 수 있음을 시사한다.
Ghrelin 수용체는 중추신경계 뿐만 아니라 다양한 말초조직에서도 발견되는데, 지방세포에 존재하는 ghrelin 수용체를 통해 ghrelin은 지방세포의 증식 및 분화를 촉진시키고, 포도당 섭취율을 증가시키는 등 다양한 생리작용을 가지고 있다.[그림2]
Ghrelin농도 체지방량지표와 반비례
혈장 ghrelin 농도는 비만한 사람에서 감소되어 있으며, 혈중 ghrelin농도는 체지방량을 반영하는 여러 지표들과 반비례 관계에 있다.
따라서 김 교수는 “Ghrelin이 비만의 원인인자로 작용한다기보다, 비만증에서 관찰되는 ghrelin의 감소는 에너지 과잉에 대한 보상기전으로 생각된다”고 설명했다.
하지만 식욕항진증과 함께 비만증을 수반하는 Prader-Willy증후군 환자에서는 일반적인 비만증과 달리 혈중 ghrelin농도가 현저하게 상승되어 있어 ghrelin의 상승이 식욕항진 및 비만증 발생에 원인적으로 작용할 가능성이 있다.
한편 김 교수는 “Ghrelin에 대한 관심도 높고 관련논문도 많이 나오고 있지만 이에 대한 생리적 작용 등이 완전히 밝혀지지 않은 만큼 지속적인 관심과 연구가 필요하다”고 말했다.
전립선비대증 환자, 대사증후군 유병률 높아
고혈압, 저HDL혈증, 당뇨 순으로 나타나
전립선비대증 환자가 대사증후군을 가지고 있을 확률이 그렇지 않을 경우에 비해 높은 것으로 나타났다.
이화여자대학교 의과대학 내과 홍영선, 비뇨기과 김재헌, 박성재, 이상훈, 심봉석 교수팀은 전립선비대증 환자에서 대사증후군의 유병률과의 연관성을 분석했다.
연구팀은 하부배뇨장애를 가지고 비뇨기과 외래를 방문해 전립선비대증으로 진단받은 환자 108명(62.3±11.2세)과 특별한 배뇨증상 호소없이 종합검진을 받기 위해 내원한 남자 34명(57.7±10.1세)을 대상으로 각군의 대사증후군 구성요소와 각각의 유병률을 비교조사했다.
142명 대상 비교분석
대사증후군의 진단기준은 WHO정의에 따라 고혈압 혹은 수축기혈압이 130이상이거나 이완기혈압 85이상, 당뇨 혹은 공복시 혈당이 110이상, 고중성지방혈증(150이상), 저HDL혈증(45이하), 비만(BMI>25)로 했다.
배뇨장애 및 대사증후군 유병률도 높아
비교분석결과 전립선비대증 환자군과 대조군에서 전립선 용적(g)은 각각 35.8±10.6/25.9±8.7, 전립선증상지수(IPSS)는 23.5±9.8/13.0±6.7, 삶의질(QoL)은 4.3±1.2/3.5±1.3, 최대요속(mL/sec)은 11.8±2.2/17.3±1.9, 잔뇨(mL)63.1±12.5/15.4±10.7로 전립선비대증환자군에서 대조군에 비해 모든 배뇨장애 측정요소가 악화된 소견을 보였다.
대사증후군 구성요소별로 유병률을 비교한 결과, 전립선비대증 환자군과 대조군에서 고혈압은 각각 87명(77.7%)/27명(54.1%), 당뇨는 41명(40.3%)/15명(29.1%), 고중성지방혈증은 39명(37.0%)/17명(33.3%), 저HDL혈증은 51명(44.4%)/18명(37.5%), 비만은 38명(35.1%)/17명(33.3%)으로 나타났다.
여기에서도 전립선비대증 환자군에서 대조군에 비해 모든 대사증후군 구성요소에 대해 높은 유병률을 보였다.
결국 전립선비대증 환자군에서 나타난 대사증후군 구성요소 중에서 고혈압이 가장 높은 유병률(77.7%)을 보였고, 저HDL혈증(44.4%), 당뇨(40.3%)순으로 나타났다.
연구팀은 “전립선비대증 환자에게 대사증후군에 대한 보다 적극적이고 철저한 조사가 필요하며, 전립선비대증 치료와 함께 대사증후군의 조기진단 및 적절한 치료도 병행되어야 할 것”이라고 말했다.
비만환자 운동시, 중성지방, LDL치 낮춰
저칼로리식사요법 및 지구력운동 병합이 중요
우리나라에서 1960년대에 조사한 총 콜레스테롤 평균치는 139～166mg/dL이였으며, 1970년대에는 154～189mg/dL, 1980년대에는 175mg/dL, 1990년대 초반에는 1184mg/dL이었다.
매 10년마다 평균10mg/dL의 상승을 보였으며, 2000년대에는 200mg/dL을 넘을 것으로 추정되고 있다.
경희대학교 의과대학 가정의학과 김병성 교수는 학회에서 운동이 비만환자의 지질대사에 미치는 영향에 대해 설명했다.
운동그룹 총콜레스테롤치 낮춰
문헌조사에 따르면 운동으로 총콜레스테롤에 영향을 미치는지는 아직 결론이 나지 않은 상태다.
Tran 등은 메타분석을 통해 유산소운동과 혈장지질 및 지단백의 변화와의 관계를 조사했다.
저자 등은 26년간 2,926명의 비교대조군 대상자를 대상으로 운동과 연령, 초기 지질 수치, 체지방률, 체중, 최대산소섭취량과의 관계를 조사분석했다.
분석결과 운동을 하는 그룹이 총 콜레스테롤치가 평균 10mg/dL낮은 것으로 나타났다.
건강한 사람을 대상으로 한 전향적인 단기간 훈련의 효과에 대한 연구결과에서도 콜레스테롤치를 낮추는 것으로 보고되었고, 당뇨환자에서도 운동훈련으로 콜레스테롤치를 낮추는 것이 관찰되었다.
식사습관 및 운동도 연관성 높아
신체훈련을 통한 체중과 신체구성의 변화가 지질과 지단백 수치에도 영향을 준다.
전에는 운동을 하지 않던 중년남자가 평균 주당 19～20km를 달린후 총 콜레스테롤치가 69% 감소했고, HDL 콜레스테롤치가 8% 증가했다.
2년간의 중재시기가 끝나고 나서 대상자들은 체지방이 22%에서 18%로 감소했다.
식사습관도 운동과 총콜레스테롤 사이의 관계에 영향을 주는 것으로 나타났다.
지질수치가 정상인 건강한 성인이 운동을 규칙적으로 하면서 1일 콜레스테롤 섭취량을 200mg에서 600mg으로 증가시켰더니, LDL콜레스테롤과 apo B혈장수치가 각각 10%, 13%로 증가되었다.
김 교수는 “식사변화가 LDL수용체를 억제하여 LDL콜레스테롤 분해가 감소되었기 때문일 것”이라고 설명했다.
활동많을수록 중성지방수치 낮아
운동선수나 규칙적인 운동을 하는 일반인의 경우 혈장 중성지방 치가 낮다.
이런 관찰연구 대상의 중성지방 수치가 낮은데에는 날씬한 체형이 영향을 주고 있다.
그러나 날씬한 경우만 중성지방치가 낮은 것은 아니다.
같은 연령과 같은 체질량지수에서도 신체적으로 활동적인 그룹이 보다 중성지방 수치가 낮은 것으로 조사됐다.
신체적으로 활동적인 사람은 이전의 운동내용이나 급성기 반응에 관계없이 독립적으로 중성지방치가 낮다.
운동을 잘하는 선수는 혈장의 중성지방을 보다 잘 대사시킬 수 있다.
이에 대해 김 교수는 “순환혈액에서 중성지방을 취하는 것은 근육의 지단백 분해효소 능력에 비례하는데 이것은 운동시간이 길어질수록 증가하는 경향이 있다”고 말했다.
운동과 LDL치 연관성 높아
지금까지는 신체운동이 가족성 고콜레스텔롤 혈증을 가진 사람에게서 LDL에 미치는 영향에 대한 연구가 별로 없었다.
그러나 Tamai T 비교연구에 의하면 달리기 운동하는 사람이 운동을 하지 않는 사람에 비해 LDL치가 낮았다.
지구력 운동훈련에 대한 메타분석 결과 LDL 콜레스테롤 치가 유의하게 낮아졌고, 다른 연구결과 근력훈련후에도 LDL콜레스테롤치가 유의하게 낮아졌다.
Stein RA은 운동강도에 따른 지단백변화를 확인하기 위해 49명의 남자를 대상으로 12주 동안의 좌식 자전거운동을 한 후 비교했다.
연구 결과 중등도 강도(75% maximal heart rate)의 운동을 한 그룹에서만 LDL 콜레스테롤치가 낮아졌고, 고강도(85% MHR)와 저강도(65% MHR)의 운동을 한 그룹에서 좋은 효과가 없었다.
Wood등이 1년간 식사 또는 운동에 의해 체중감량을 시키고 나서 지질과 지단백에 대해 분석한 결과 식이요법에 의해서든 운동에 의해서든 5kg의 체중을 감소시킨 그룹에서 LDL 콜레스테롤치가 변하지 않았다.
그렇지만 양군은 모두 유의하게 대조군에 비해 HDL치가 증가했다.
김 교수는 “LDL 콜레스테롤 치는 연령이나 콜레스테롤과 포화지방 식이섭취 양과 체지방 백분율과 관련이 있다”고 말했다.
운동이 HDL치 증가시켜
대부분의 연구에서 운동이 HDL치를 증가시키는 것으로 보고하고 있는데 Laporte 등 운동을 전혀 안하는 그룹이 HDL치가 가장 낮았고, 지구력 운동을 하는 그룹이 HDL치가 가장 높았다.
특히 운동종류에 관계없이 운동효과가 나타났는데 15～20mg/dL정도의 차이가 났다.
전향적 연구에서도 지구력운동이 모든 환자의 HDL수치를 증가시켜주는 것으로 나타났다.
김 교수는 “운동으로 HDL 콜레스테롤 치에 유의한 반응이 나타나려면 보통 4～12주의 운동보다는 수개월 이상의 장기적인 운동이 필요하다”고 설명했다.
한편 운동능력이 높은 사람에서 HDL2치가 높을뿐 아니라 운동훈련으로 HDL2가 증가하는데, 전향적 연구에서도 1년간 식이요법과 운동훈련을 시킨 그룹이 대조군에 비해 HDL2수치가 높게나타났다.
지구력운동과 식이요법도 중요
지구력 운동으로 중성지방의 지방분해 속도가 증가하는데 낮은 운동강도에서도 2～5배 정도 증가하고, 4시간 운동을 하고나면 혈중에 글리세롤이 나타나는 속도가 20μmol/kg/min까지 증가한다.
또한 지방조직의 지방분해는 혈중 인슐린 농도에 매우 민감해서 인슐린 농도가 10에서 30μU/mL로 조금만 증가해도 지방분해속도가 50%이상 감소한다.
반면에 운동을 하면 인슐린 농도가 감소하게 되어 지방분해가 증가하게 된다.
결국 성공적으로 체중이 감량되기 위해서는 지질대사의 변화뿐 아니라 운동으로 인한 음의 에너지 균형과 저칼로리식사요법이 중요하며, 지구력운동을 통해 지방산 이용과 섭취 등이 근육내에 지방이 쌓이는 것을 막아준다.
김 교수는“비만환자가 운동을 하면 총 콜레스테롤치는 변화가 별로 없고, 중성지방치와 LDL콜레스테롤 치를 낮추어주며, HDL 콜레스테롤치를 높여주는 효과가 있다”고 말했다.
또한 “운동을 하게 되면 카테콜아민치를 높이고 인슐린치를 낮추어 지방분해를 촉진하게 되는데, 하체보다는 상체 피하지방의 지방을 분해하는 것으로 생각된다”고 덧붙였다.
비만치료효과 기대되는 neuro-feedback
식사동기에 의한 인식변화가 유의적으로 변화
적극적인 의학영양치료와 병행한 뉴로피드백(neuro-feedback)훈련이 식행동변화를 유도해 비만치료에 기여할 것으로 예상된다는 연구결과가 나왔다.
경희의료원 김영설(조여원, 이혜옥, 임정은) 교수팀은 비만환자에서 뇌의 고차원 기능회복을 위한 neuro-feedback훈련에 의해 식행동의 변화가 유발되는지 관찰했다.
연구팀은 BMI가 25이상이며, 대사성증후군이 없는 15명의 비만여성으로 8주간 1주간격으로 8회의 neuro-feedback 훈련을 실시했다.
비만여성 15명 neuro-feedback훈련실시
대상자의 평균연령은 40.7±12.93세였으며, 신장은 156.32±6.68cm였다.
신체계측은 신장, 체중, 체지방, 제지방, BMI, 허리둘레, 엉덩이둘레를 측정했다.
또한 대상자들에게 체질과 체중의 인식, 섭식동기, 대리식이, 공복 및 만복감, 식사방법, 식사내용, 식사의 규칙성 등이 포함된 설문지를 이용해 식행동의 변화를 조사했다.
혈액검사는 혈당과 지질(total lipid, TG, total cholesterol, HDL-C, LDL-C, phospholipid)농도를 분석하고, total FFA(free fatty acid)와 렙틴농도도 측정했다.
전체적으로 바람직하게 감소
신체계측결과 neuro-feedback 훈련후 체중이 68.02±8.4kg에서 67.6±9.0kg으로 변화가 관찰되지 않았지만, fat비율은 36.6±6.1%에서 33.4±5.2%로 유의적인 감소를 보였다.
식행동을 분석한 결과에서는 neuro-feedback훈련에 의해 체질과 체중에 대한 관계인식은 15.5±3.1에서 14.9±2.3으로, 대리식이는 7.4±2.4에서 7.0±2.4로, 공복감에 대한 인식은 12.7±2.5에서 11.3±2.3으로 변화됐다.
또한 식사방법은 13.1±3.24에서 11.7±2.7로, 식사내용 13.8±3.9에서 12.9±3.2로, 식사의 규칙성 17.7±3.5에서 15.3±3.5로 변화되었으나 유의한 차는 보이지 않았다.
그러나 식사동기에 의한 인식은 20.3±4.7에서 18.9±4.7로 유의한 감소를 보여 바람직한 변화가 유도됐다.
생화학적 분석결과에서는 혈당농도가 83.8±11.9mg/dL에서 74.9±12.5mg/dL로, 렙틴 농도는 13.9±0.8ng/dL에서 13.0±5.3ng/dL로 유의한 차이를 보이지 않았다.
Total lipid는 526.0±93.1mg/dL에서 513.2±178.0mg/ dL로, free fatty acid는 131.4±55.5uEq/L에서 131.0±52.5uEq/L로 차이가 관찰되지 않았다.
LDL-C 연구팀은 “뇌의 고차원 기능회복을 위한 neuro-feedback 훈련은 식사동기에 대한 인식을 증가시킴으로써, 비만환자의 특징적인 식행동인 이유없이 음식을 섭취하려는 행동을 줄여주었다”고 설명했다.
결국 “이와 같은 행동변화가 실질적으로 체내 fat비율감소에 영향을 준 것으로 예상되지만 이에 대한 장기간에 걸친 심도있는 연구가 필요하다”고 덧붙였다.
한편 비만치료는 식사관리와 함께 행동요법을 병행해야만 하는데, 행동치료방법 중 neuro-feedback은 우리뇌가 신체의 모든 기능을 올바르게 통제할 수 있도록 뇌를 훈련시키는 기술이다.