케토제닉 다이어트가 중요한 장기의 세포 노화와 관련이 있다는 새로운 연구 결과 발표

친타 시드하탄 박사 제공2024년 5월 20일검토자: 수샤 체리예다스, M.Sc.

최근 사이언스 어드밴시스 저널에 발표된 연구에서 미국의 대규모 연구팀은 케토제닉 다이어트의 해로운 영향을 조사했습니다. 이 연구는 쥐 모델을 사용하여 케톤 생성 식단이 신장 및 심장과 같은 다양한 장기의 세포 노화를 유발할 수 있다고 보고했습니다. 이러한 세포 노화는 아데노신 모노포스페이트 활성화 단백질 키나아제(AMPK)와 종양 단백질 53(p53)에 의존합니다.

 

배경

케토제닉 다이어트는 최근 수십 년 동안 효과적인 체중 감량 방법으로 큰 인기를 얻고 있습니다. 이 식단은 탄수화물을 피하면 간에서 대체 에너지원으로 사용되는 케톤 생성을 위해 지방 분해를 유도한다는 원리를 기반으로 합니다. 케토제닉 식단은 난치성 간질 치료에도 사용되었으며 신경 퇴행성 질환과 암에도 효과가 있는 것으로 나타났습니다.

쥐 모델을 사용한 연구에서도 케토제닉 식단이 항염증 효과가 있고 비만, 대사 및 신경학적 표현형에 유익할 수 있다고 보고했습니다. 그러나 다른 연구에서는 케톤 생성 식단의 저탄수화물 함량이 염증 유발 효과를 초래하고 신장 손상과 심장 섬유증의 위험을 증가시킨다고 보고했습니다.

소아 난치성 간질을 치료하기 위해 케토제닉 식단을 사용하면 골절, 성장 장애, 신장 결석의 위험이 높아지는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이러한 대조적인 결과를 초래하는 메커니즘에 대한 정보는 부족합니다.

연구 정보

본 연구에서 연구진은 생쥐를 대상으로 두 가지 케톤 생성 식단을 사용하여 케톤 생성 식단의 해로운 영향을 조사하고, 이후 녹아웃 연구를 통해 케톤 생성 식단이 건강에 부정적인 영향을 미치는 메커니즘을 이해했습니다. 이 연구에서 실험한 두 가지 유형의 케토제닉 식단은 크리스코 기반 식단과 코코아 버터 기반 식단으로, 두 식단에서 포화 지방과 불포화 지방에 상당한 차이가 있다는 점을 고려하여 두 가지 식단을 비교했습니다.

약 6주령의 생쥐를 대조군 또는 케토제닉 식이 그룹에 무작위로 배정했습니다. 대조군의 열량 함량은 지방 17%, 탄수화물 58%였습니다. 이에 비해 두 케토제닉 식단의 열량 비율은 지방이 90.5%, 탄수화물이 0.3%에 불과했습니다. 여기서 케토제닉 식단은 크리스코 기반 식단으로 약 84%의 불포화 지방을 함유하고 있었습니다.

대체 실험에서 케토제닉 식단은 코코아 버터 기반 식단으로 칼로리의 90%를 지방에서, 나머지는 단백질에서 얻었으며 탄수화물은 포함하지 않았습니다. 이 실험의 대조 식단은 탄수화물에서 80%, 지방과 단백질에서 각각 10%의 칼로리를 섭취하도록 구성했습니다.

전혈 샘플을 사용하여 케톤체를 모니터링하여 β-하이드록시부티레이트의 수치를 측정하고 인슐린 및 포도당 내성 검사도 실시했습니다. 식이 시작 1~3주 후 쥐를 안락사시키고 분석을 위해 모든 조직을 채취했습니다. 일부 마우스는 케토제닉 식이요법 종료 후 대조군 식단으로 전환하여 케토제닉 식이요법으로 유발된 세포 노화가 지속되는지 관찰했습니다.

 

생쥐에서 채취한 조직은 면역조직화학, 웨스턴 블롯팅, 리보핵산(RNA) 및 메신저 RNA(mRNA) 발현 분석, 염색질 면역침전, 총 RNA 염기서열 분석, 카스파제-2 효소 활성 분석, 효소 결합 면역흡착 분석 등 광범위한 분석을 거쳤습니다.

결과

그 결과 케토제닉 식단은 신장과 심장을 포함한 다양한 중요 기관에 노화 세포 축적과 같은 변화를 일으켰습니다. 이러한 노화 세포의 축적은 염증을 유발했으며, 연구진은 다른 임상적 영향도 있다고 생각합니다. 연구진은 장기적인 케톤 생성 식단과 관련된 미토콘드리아 기능 조절 장애와 심장 섬유증을 발견한 다른 연구를 언급하며 세포 노화와 관련이 있을 수 있음을 시사했습니다.

RNA 시퀀싱 데이터를 분석하고 업스트림 조절 인자와 강화된 경로를 식별하는 데 사용된 독창성 경로 분석을 통해 퍼옥시솜 증식 인자 활성화 수용체 α와 단백질 p53 및 p21이 케토제닉 식단에서 활성화되는 업스트림 조절 인자임을 발견했습니다. 또한 세포 노화에 관여하고 p53에 의해 조절되는 89개의 유전자가 간, 신장 및 심장에 풍부하게 존재하는 것으로 밝혀졌습니다.

카스파제-2와 p53을 제거하고 카스파제-2, p21 및 AMPK의 억제제를 사용한 이 연구에서는 인산화 AMPKα와 카스파제-2의 분해를 통한 마우스 더블 미닛 2의 비활성화가 케토제닉 식이를 하는 쥐에서 p53의 축적과 p21의 활성화를 유도한다는 사실도 밝혀냈습니다.

또한 케토제닉 다이어트 임상시험에 등록한 사람의 마우스 혈청과 인간 혈장 샘플을 분석한 결과, 케토제닉 다이어트와 관련하여 노화 관련 분비 표현형(SASP) 바이오마커가 증가했다고 보고했습니다. 연구진은 나비토클락스와 같은 광범위한 노화 억제제를 복용하거나 간헐적 케토제닉 다이어트를 하면 케토제닉 다이어트로 인한 세포 노화를 제거하는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.

결론

전반적으로 연구 결과에 따르면 장기간의 케토제닉 식단은 p53 및 p21과 관련된 세포 노화 경로를 강화하여 신장 및 심장과 같은 주요 장기에 노화 세포가 축적되어 잠재적으로 심장 섬유증 및 기타 임상 결과를 초래할 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 간헐적으로 케토제닉 식단을 따르고 세포 노화 억제제를 사용하면 세포 노화를 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다.

저널 참조:

• Wei, S., Schell, J. R., Sandra, C. E., Varmazyad, M., Xu, G., Chen, W. H., Martinez, G. M., Dong, F. F., Sreenivas, P., Trevino, R., Jiang, H., Du, Y., Saliba, A., Qian, W., Lorenzana, B., Nazarullah, A., Chang, J., Sharma, K., Munkácsy, E., & Horikoshi, N. (n.d.). 케톤 생성식이 요법은 여러 기관에서 p53 의존성 세포 노화를 유도합니다. 사이언스 어드밴스, 10(20). DOI: 10.1126/sciadv.ado1463, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado1463