저탄고지

탄수화물 섭취가 극도로 제한되면, 간은 글리코겐 저장량이 고갈된 후 케톤체 생성을 시작한다. 이 과정을 케톤생성이라고 한다. 간의 미토콘드리아에서 지방산과 아미노산이 베타 산화를 거쳐 아세틸-CoA로 전환되고, 이후 케톤체인 아세토아세테이트, 베타-하이드록시뷰티르산, 아세톤으로 합성된다.

이렇게 생성된 케톤체는 혈류를 통해 신체 각 조직으로 운반되어 대체 에너지원으로 사용된다. 특히 뇌는 일반적으로 글루코스를 주요 연료로 사용하지만, 장기간의 금식이나 탄수화물 제한 상태에서는 케톤체를 효율적으로 활용할 수 있다[3]. 이로 인해 체내 주요 에너지 대사 경로가 글루코스 중심에서 지방과 케톤체 중심으로 전환된다.

에너지 대사 측면에서 보면, 저탄고지 상태는 다음과 같은 대사적 특징을 보인다.

이 표와 같이, 인슐린 수준이 낮아지면 지방 분해가 촉진되어 지방산이 혈중으로 유리되고, 이는 케톤 생성의 기질이 된다. 따라서 체내 지방 저장고가 주요 연료 공급처가 되어 작동한다.

인슐린은 췌장의 베타 세포에서 분비되는 호르몬으로, 혈액 내 포도당 농도를 낮추는 주요 역할을 한다. 탄수화물을 섭취하면 혈당이 상승하고, 이에 반응하여 인슐린이 분비된다. 인슐린은 세포가 포도당을 흡수하여 에너지원으로 사용하도록 촉진하며, 남은 포도당은 간과 근육에서 글리코겐으로 저장된다. 또한 인슐린은 지방 합성을 촉진하고 지방 분해를 억제하는 작용도 한다.

저탄고지 식단은 탄수화물 섭취를 극도로 제한함으로써 이러한 인슐린의 분비와 작용을 최소화하는 것을 목표로 한다. 탄수화물 섭취가 적으면 혈당 상승이 미미해지고, 이에 따른 인슐린 분비도 크게 감소한다. 낮은 인슐린 수치는 신체가 저장된 지방을 주요 연료로 사용하도록 신호를 보내는 역할을 한다. 즉, 인슐린 수치가 낮아지면 지방 세포에 저장된 중성지방이 분해되어 유리 지방산이 혈류로 방출되고, 이는 간으로 이동하여 케톤체로 전환된다.

따라서 저탄고지의 핵심 생리학은 인슐린 수치를 낮게 유지하여 신체의 에너지 대사 경로를 포도당 의존성에서 지방 및 케톤체 의존성으로 전환시키는 데 있다. 이는 인슐린 저항성이 있는 개인에게 특히 유리할 수 있으며, 혈당 조절을 개선하고 안정적인 에너지 공급을 가능하게 한다.

저탄고지 식단을 실천할 때는 탄수화물 섭취를 극도로 제한하고, 건강한 지방을 주된 에너지원으로 삼으며, 적정량의 단백질을 섭취하는 것이 핵심 원칙이다. 이를 위해 특정 식품군을 권장하고, 다른 식품군은 엄격히 제한하거나 피해야 한다.

주요 권장 식품은 다음과 같다.

* 육류와 가금류: 소고기, 돼지고기, 양고기, 닭고기, 칠면조 등 모든 부위를 포함한다. 가급적 지방이 많은 부위를 선택하는 것이 좋다.

* 생선과 해산물: 연어, 고등어, 정어리 같은 등푸른생선은 오메가-3 지방산이 풍부하다. 새우, 게, 조개류도 좋은 선택이다.

* 계란: 가장 완전한 케토제닉 식품 중 하나로, 모든 방식으로 조리하여 섭취할 수 있다.

* 천연 지방과 오일: 버터, 코코넛 오일, 올리브 오일, 아보카도 오일, 동물성 지방(라드, 수이트) 등을 사용한다.

* 유제품: 고지방 크림, 버터, 하드 치즈(체다, 파르미지아노), 풀크림 크림 치즈 등이 포함된다. 우유는 유당(탄수화물) 함량이 높아 제한한다.

* 저탄수화물 채소: 지상에서 자라는 녹색 채소를 중심으로 한다. 시금치, 케일, 브로콜리, 콜리플라워, 아스파라거스, 피망, 버섯 등이 대표적이다.

* 아보카도와 견과류/씨앗: 아보카도는 건강한 지방의 훌륭한 공급원이다. 마카다미아, 호두, 아몬드, 치아씨, 아마씨도 적당량 섭취할 수 있다.

반면, 다음과 같은 식품은 혈당을 급격히 올려 케톤 생성 상태를 방해하므로 철저히 제한하거나 피해야 한다.

* 당류와 단순 탄수화물: 설탕, 꿀, 메이플 시럽, 탄산음료, 주스, 아이스크림, 사탕, 과자, 케이크 등 모든 당류가 포함된다.

* 곡물과 전분: 밀, 쌀, 오트밀, 옥수수 및 이들로 만든 빵, 파스타, 시리얼, 페이스트리 등이다.

* 과일: 대부분의 과일은 과당 함량이 높다. 베리류(딸기, 블루베리, 라즈베리)는 소량만 허용될 수 있다. 바나나, 사과, 포도, 망고 등은 피한다.

* 뿌리채소와 고전분 채소: 감자, 고구마, 당근, 순무 등은 탄수화물 함량이 높다.

* 저지방 또는 다이어트 가공식품: 이들은 종종 탄수화물 함량이 높고, 건강에 해로운 첨가물이 포함되어 있다.

* 알코올 및 당류가 첨가된 음료: 맥주, 칵테일, 단맛 와인은 탄수화물 함량이 높다. 증류주는 순수한 형태로 소량 섭취할 수 있다.

* 불건강한 식물성 오일: 대두유, 옥수수유, 카놀라유, 면실유 등 정제된 식물성 오일은 염증을 유발할 수 있어 피하는 것이 좋다.

일일 영양소 구성은 탄수화물, 단백질, 지방의 세 가지 주요 대량 영양소의 비율로 정의된다. 일반적인 저탄고지 식단은 총 일일 열량의 약 70-80%를 지방, 20-25%를 단백질, 5-10%를 탄수화물로 구성한다. 이는 탄수화물 섭취량을 일반적으로 하루 20-50그램 이하로 제한하는 것을 의미한다[4].

구체적인 구성은 다음과 같은 표로 요약할 수 있다.

탄수화물 섭취는 주로 식이섬유가 풍부한 비전분성 채소에서 얻는 것이 권장된다. 단백질 섭취는 과도하지 않도록 중간 정도로 유지해야 하는데, 과다한 단백질은 글루코네오제네시스 과정을 통해 포도당으로 전환되어 케톤 생성 상태를 방해할 수 있기 때문이다. 충분한 수분과 전해질(나트륨, 칼륨, 마그네슘) 섭취는 케톤 독감과 같은 초기 부작용을 완화하는 데 필수적이다.

적응기는 신체가 탄수화물 중심의 에너지 대사에서 지방과 케톤체 중심의 대사로 전환되는 과정이다. 이 기간은 일반적으로 2일에서 7일 정도 지속되며, 개인의 대사 상태와 식이 준수도에 따라 차이가 있다. 적응기 동안에는 두통, 피로, 집중력 저하, 변비, 구취, 근육 경련 등의 일시적인 증상이 나타날 수 있다. 이 현상을 흔히 케톤 독감이라고 부른다. 증상은 충분한 수분과 전해질(나트륨, 칼륨, 마그네슘)을 보충하고, 신체가 적응할 시간을 주면 대부분 완화된다.

주의사항으로는 특정 질환을 가진 사람들은 반드시 의사와 상담한 후 시작해야 한다. 특히 제1형 당뇨병 환자는 케톤산증의 위험이 있어 위험할 수 있다. 신장 질환, 간 질환, 췌장 질환, 담낭 질환이 있거나 수술을 받은 사람, 임산부 및 수유부 또한 주의가 필요하다. 장기간 지속할 경우 영양 결핍(특히 식이섬유와 일부 미네랄, 비타민)의 가능성이 있으므로, 영양소가 풍부한 식품을 선택하고 필요시 보충제를 고려해야 한다.

실천 시 다음과 같은 점을 유의해야 한다.

* 수분과 전해질: 체내 수분과 전해질이 빠르게 배출되므로, 소금을 적절히 섭취하고 전해질이 풍부한 음식(아보카도, 녹색잎채소)을 먹거나 보충제를 복용하는 것이 중요하다.

* 식이섬유 섭취: 탄수화물 섭취가 제한되면 변비가 생기기 쉬우므로, 아보카도, 브로콜리, 아몬드 등 저탄수화물 채소와 견과류를 통해 충분한 식이섬유를 섭취해야 한다.

* 운동 강도 조절: 적응기 동안에는 에너지 수준이 떨어질 수 있어 운동 강도를 일시적으로 낮추는 것이 좋다. 신체가 완전히 적응한 후에는 정상적인 운동을 재개할 수 있다.

탄수화물 섭취를 극도로 제한하면 체내 글리코젠 저장량이 급격히 감소한다. 글리코젠은 많은 양의 물과 결합하여 저장되기 때문에, 초기 체중 감소의 상당 부분은 이 저장된 물의 손실에서 비롯된다[5].

본격적인 체중 감량은 케톤체 생성 상태로의 전환 이후에 나타난다. 신체는 포도당 대신 지방을 주요 연료원으로 사용하기 시작하며, 저장된 체지방을 분해하여 에너지를 생산한다. 이 과정에서 기초대사량이 소폭 상승할 수 있다는 연구 결과도 존재한다. 또한, 케톤체 자체와 고지방 식단은 식욕을 억제하는 호르몬인 콜레시스토키닌과 렙틴의 분비를 증가시키고, 배고픔 호르몬인 그렐린을 감소시켜 자연스럽게 칼로리 섭취가 줄어드는 효과를 가져온다.

다른 저칼로리 식단과 비교했을 때, 단기간(6개월 이내)의 체중 감량 효과는 일반적으로 우수한 것으로 나타난다. 그러나 장기적인 효과(1년 이상)에 대해서는 연구 결과가 엇갈리며, 식단의 준수도가 주요 변수로 작용한다. 체중 감소는 주로 체지방의 감소를 동반하지만, 충분한 단백질 섭취가 이루어지지 않으면 근육량의 손실도 일어날 수 있다.

대사 증후군은 복부 비만, 고혈압, 고중성지방혈증, 낮은 HDL 콜레스테롤 수치, 공복 혈당 장애 등이 복합적으로 나타나는 상태이다. 이는 제2형 당뇨병과 심혈관 질환의 주요 위험 인자로 간주된다. 저탄고지 식이는 이러한 대사 증후군의 여러 구성 요소를 개선하는 데 도움을 줄 수 있다.

가장 두드러진 효과는 인슐린 저항성 감소와 혈당 조절 개선이다. 탄수화물 섭취를 극도로 제한함으로써 혈당과 인슐린 수치가 크게 낮아진다. 이는 췌장의 부담을 줄이고, 세포가 인슐린에 더 잘 반응하도록 만들어 인슐린 민감도를 높인다[6]. 결과적으로 공복 혈당과 당화혈색소 수치가 감소하는 경향을 보인다.

지질 프로필 개선 또한 중요한 이점이다. 저탄고지 식이는 일반적으로 혈중 중성지방 수치를 빠르게 낮추고, HDL 콜레스테롤(좋은 콜레스테롤) 수치를 높이는 것으로 보고된다. 반면, LDL 콜레스테롤(나쁜 콜레스테롤)의 변화는 개인차가 크며, LDL 입자의 크기와 밀도 패턴이 더 유리한 방향으로 바뀔 수 있다는 연구도 있다. 또한, 체중 감소와 내장 지방 감소는 자연스럽게 혈압 강하에 기여한다.

저탄고지 시작 초기에 신체가 포도당 대신 케톤체를 주요 연료원으로 전환하는 과정에서 발생하는 일련의 증상군을 흔히 케톤 독감이라고 부른다. 이는 의학적으로 공식적인 질병이 아니라 적응기 증상으로, 보통 다이어트 시작 후 2~7일 사이에 나타나며 수일에서 2주 정도 지속된다.

주요 증상은 다음과 같다.

이러한 증상을 완화하기 위해서는 충분한 수분 섭취와 전해질 보충이 가장 중요하다. 국물을 마시거나, 소금을 적절히 사용하며, 아보카도나 잎채소를 통해 미네랄을 섭취하는 것이 도움이 된다. 또한, 초기에는 과도한 운동을 피하고 충분한 휴식을 취하는 것이 적응을 용이하게 한다. 대부분의 경우 신체가 케톤 적응 상태에 진입하면 증상은 자연스럽게 사라진다.

장기적으로 저탄고지를 유지할 때는 몇 가지 건강적 고려사항이 존재합니다. 가장 흔히 논의되는 문제는 지질 프로필의 변화입니다. 일부 연구에 따르면, 특히 포화 지방 섭취가 높은 경우 저밀도 지단백 콜레스테롤 수치가 상승할 수 있습니다. 이는 심혈관 질환 위험 증가와 연관될 가능성이 있습니다. 그러나 반대로 중성지방 수치가 감소하고 고밀도 지단백 콜레스테롤이 증가하는 긍정적인 변화도 동시에 보고됩니다. 이러한 상반된 결과는 개인의 유전적 배경, 식단의 지방 원료(예: 포화지방 vs 불포화지방), 그리고 전반적인 식사 품질에 크게 의존합니다.

장기적인 무기질과 전해질 불균형도 우려됩니다. 저탄고지는 이뇨 작용을 촉진하여 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등의 필수 전해질이 소변으로 빠져나가기 쉽습니다. 이를 보충하지 않으면 근육 경련, 부정맥, 골밀도 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 또한, 식이섬유가 풍부한 채소와 전곡류의 섭취가 제한될 경우, 장 건강과 장내 미생물 군집에 부정적인 영향을 미쳐 변비나 장내 염증을 유발할 수 있습니다.

특정 인구군에서는 추가적인 주의가 필요합니다. 신장 기능이 이미 저하된 개인의 경우, 단백질 대사 산물로 인한 신장 부담이 가중될 수 있습니다. 임산부나 수유부, 그리고 성장기 아동 및 청소년에게는 장기적인 저탄고지가 필수 영양소 공급과 성장 발달에 미치는 영향이 충분히 연구되지 않았습니다. 따라서 이러한 집단에서는 의료 전문가의 엄격한 감독 하에 실시하거나 일반적으로 권장되지 않습니다.

케토제닉 다이어트는 1920년대 초반 뇌전증 치료를 위한 의학적 개입으로 처음 도입되었다[9]. 특히 약물 치료에 반응하지 않는 난치성 소아 뇌전증 환자에게 효과적인 치료법으로 자리잡았다.

이 치료법의 작용 기전은 정확히 밝혀지지 않았으나, 여러 가설이 제시된다. 주요 가설로는 케톤체가 뇌에서 대체 에너지원으로 작용하여 신경세포의 흥분성을 안정시키거나, 미토콘드리아 기능을 개선하며, 신경전달물질 균형을 변화시킨다는 것이다. 또한, 혈당과 인슐린 수치의 감소가 뇌의 대사 경로에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

치료는 일반적으로 병원에서 시작하며, 의료진의 엄격한 감독 하에 진행된다. 환자는 보통 2:1에서 4:1 비율의 지방 대 단백질 및 탄수화물의 식이를 유지한다[10]. 효과는 개인차가 크지만, 연구에 따르면 일부 환자에서 발작 횟수가 50% 이상 감소하거나 완전히 사라지는 경우도 있다.

현대에는 다양한 항경련제의 개발로 일선 치료법으로서의 역할은 줄었지만, 약물 치료에 반응하지 않는 난치성 뇌전증 환자에게는 여전히 중요한 대안 치료법으로 고려된다. 치료는 반드시 신경과 전문의와 영양사의 체계적인 관리 하에 이루어져야 한다.

제2형 당뇨병은 인슐린 저항성과 상대적인 인슐린 분비 부족으로 특징지어지는 대사 질환이다. 저탄고지 식이법은 혈당 조절과 인슐린 민감성 개선을 위한 비약물적 접근법으로 주목받아 왔다. 이 식이법은 탄수화물 섭취를 극도로 제한함으로써 혈당 상승을 최소화하고, 신체가 케톤체를 주요 에너지원으로 사용하도록 전환시킨다.

연구에 따르면, 저탄고지 식이는 제2형 당뇨병 환자에게 몇 가지 긍정적인 효과를 보인다. 가장 직접적인 효과는 공복 혈당과 당화혈색소 수치의 유의미한 감소이다. 탄수화물 섭취가 적으면 식후 혈당 급상승이 억제되어 혈당 관리가 용이해진다. 또한, 체중 감소와 함께 인슐린 저항성이 개선되어 인슐린의 효율성이 높아지는 경우가 많다. 일부 환자는 혈당 강하제나 인슐린 용량을 줄이거나 중단할 수 있게 되기도 한다[12].

저탄고지 식이법을 당뇨병 관리에 적용할 때는 몇 가지 주의가 필요하다. 혈당 강하제, 특히 설포닐우레아 계열 약물이나 인슐린을 복용 중인 환자는 저탄고지 시작 시 심한 저혈당 위험이 있으므로 의사와의 긴밀한 상담이 필수적이다. 또한, 장기적인 지방과 단백질 위주의 식사가 신장 기능이나 혈중 지질에 미치는 영향에 대한 지속적인 모니터링이 권장된다. 당뇨병 환자를 위한 이상적인 저탄고지 식사의 구성, 지속 가능성, 그리고 매우 장기적인 효과에 대해서는 더 많은 연구가 필요한 실정이다.

표준 케토제닉 다이어트는 저탄고지의 가장 기본이 되고 널리 알려진 형태이다. 이 방식은 탄수화물 섭취를 극도로 제한하고, 지방 섭취를 크게 늘리며, 단백질은 적정량 유지하는 데 초점을 맞춘다. 일반적인 일일 영양소 구성은 탄수화물 5-10%, 단백질 20-25%, 지방 70-75% 정도로 설정된다[13].

구체적인 식단은 고지방 식품을 중심으로 구성된다. 주요 식품으로는 아보카도, 코코넛 오일, 올리브 오일, 버터, 견과류, 지방이 많은 육류(삼겹살, 소갈비)와 생선(연어, 고등어) 등이 포함된다. 반면, 곡류(쌀, 밀가루), 당류, 대부분의 과일, 전분이 많은 채소(감자, 고구마)는 엄격히 제한된다. 단백질 공급원은 계란, 닭가슴살, 두부 등이 적절히 사용된다.

이 식단의 핵심 목표는 신체의 주요 에너지원을 포도당에서 케톤체로 전환시키는 것이다. 탄수화물 섭취를 하루 20-50그램 이하로 낮추면, 간에서 지방을 분해하여 케톤체를 생성하게 되고, 이 케톤체가 뇌와 신체 기관의 새로운 연료로 사용된다. 표준 케토제닉 다이어트는 체중 감량, 혈당 조절, 정신적 명료함 향상 등을 목표로 하는 사람들이 가장 흔히 선택하는 방식이다.

사이클릭 케토제닉 다이어트는 표준 케토제닉 다이어트의 변형으로, 케톤 생성 상태와 고탄수화물 섭취 상태를 주기적으로 반복하는 방식이다. 일반적으로 일주일 중 5~6일은 엄격한 저탄수화물 고지방 식단을 유지하고, 나머지 1~2일은 탄수화물 섭취량을 크게 늘리는 '리피드' 또는 '카브 로딩' 기간을 설정한다. 이 접근법은 운동 선수나 보디빌더 사이에서 체지방 감소와 동시에 운동 성능 유지 또는 근육량 증가를 목표로 발전되었다.

이 다이어트의 핵심 원리는 장기간의 케톤증 상태가 근육 내 글리코젠 저장량을 고갈시켜 고강도 운동 수행 능력을 저하시킬 수 있다는 점에 있다. 따라서 주기적으로 탄수화물을 재공급함으로써 글리코젠 저장고를 보충하고, 렙틴 및 갑상선 호르몬 수준과 같은 대사 신호를 조절하여 장기적인 대사 적응을 촉진한다. 고탄수화물 기간에는 인슐린 분비가 촉진되어 근육 합성 신호를 제공할 수 있다.

실천 방법은 개인의 목표와 활동 수준에 따라 달라진다. 일반적인 사이클은 다음과 같다.

재충전일에는 정제된 설탕보다는 고구마, 퀴노아, 오트밀과 같은 복합탄수화물을 섭취하는 것이 권장된다. 이 방식은 지속적인 엄격한 제한으로 인한 심리적 피로감을 줄이고 식단의 지속 가능성을 높이는 장점이 있지만, 주기 변화를 관리하는 것이 복잡할 수 있으며, 일부 개인은 케톤 생성 상태로 다시 돌아가는 데 시간이 걸릴 수 있다.