케토시스의 원리 : 신체가 케톤을 활용하는 과정

1. 케토시스란 무엇인가?

 

케토시스(Ketosis)는 신체가 탄수화물(포도당) 대신 지방에서 생성된 케톤을 주요 에너지원으로 사용하는 대사 상태를 의미합니다.

신체는 지방, 단백질보다 대사작용이 빠른 탄수화물(포도당)을 주 에너지원으로 사용하는데, 저탄수화물 식단, 간헐적 단식, 또는 극심한 운동 등으로 인해 혈당과 글리코겐이 고갈될 때 지방산의 일종인 케톤체를 사용하게 되는 것입니다.

 

케토시스는 어떠한 조건에서 발생하는 지, 신체에 어떠한 영향을 주는지에 대해 구체적으로 알아보겠습니다.

 

 

2. 케토시스의 발생 조건: 탄수화물 제한 식단의 시작

케토시스가 발생하려면 다음과 같은 조건이 필요합니다.

 

식단에서 탄수화물을 제한하면 혈당 수치가 감소하고, 간과 근육에 저장된 글리코겐이 점차 소진됩니다..

글리코겐이 고갈되면 신체는 에너지 공급을 유지하기 위해 대체 에너지원이 필요해지는데, 이 과정에서 지방 세포는 지방산을 방출합니다.

방출된 지방산이 간으로 이동하여 케톤이 생성됩니다. 동시에 인슐린 분비가 감소하면서 체네 지방 연소가 촉진되고, 신체는 케톤을 에너지원으로 활용하기 시작합니다.

 

 

3. 케토제닉 대사: 케톤의 생성 과정

케토시스는 간에서 일어나는 케토제닉 대사(Ketogenesis)를 통해 이루어지는데, 지방산이 방출되면서 부터 케톤 생성 과정이 시작됩니다.

① 지방산의 방출: 에너지가 부족하면 지방 세포에서 지방산이 방출되며, 인슐린 수치가 낮아지면서 지방 연소가 활성화 됩니다.
② 베타 산화: 지방산은 간으로 이동하여 베타 산화(Beta-Oxidation)를 통해 아세틸-CoA(Acetyl-CoA)로 전환됩니다.

③ 케톤체 합성: 아세틸-CoA는 간의 미토콘드리아에서 아래와 같은 주요 세 가지 케톤체로 변환됩니다.

• 아세토아세테이트(Acetoacetate): 처음 생성되는 케톤체로, 에너지원으로 직접 사용되거나 다른 케톤체로 전환됩니다.
• 베타-하이드록시부티레이트(Beta-Hydroxybutyrate, BHB): 가장 효율적인 에너지원으로, 뇌와 근육 같은 주요 기관에서 주로 사용됩니다.
• 아세톤(Acetone): 일부는 호흡을 통해 배출됩니다. 케토시스 상태가 되면 입에서 특유의 향이 나는 경우가 있는데, 이 케톤체가 그 향의 원인입니다.

생성된 케톤은 혈류를 통해 신체의 여러 조직으로 운반되어 에너지원으로 사용됩니다.

 

4. 케토시스 상태에서의 신체 적응

케토시스 상태가 시작되면 신체는 다음과 같은 적응 과정을 통해 대사를 재구성 합니다.

1) 뇌의 적응

일반적으로 뇌는 포도당을 에너지원으로 사용하지만, 포도당이 부족하면 베타-하이드록시부티레이트(BHB)와 같은 케톤체를 주요 에너지원으로 사용하기 시작합니다.

 

에너지 전환을 효율적으로 하기 위해 케톤은 뇌세포의 미토콘드리아에서 ATP(아데노신 삼인산)로 변환되어 뇌 기능을 유지합니다. 또한 케톤은 케톤은 산화 스트레스를 줄이고 염증을 완화하여 신경 퇴행성 질환 예방에 도움을 주게되어 신경을 보호합니다.

2) 근육의 적응

케토시스 초기 상태에는 근육이 포도당 대신 지방과 케톤을 점진적으로 사용하기 시작합니다.

이에 케톤은 단백질 분해를 억제하여 근육 손실을 방지함으로써 근육을 보존하고, 긴 운동 시간 동안 안정적으로 에너지를 제공하여 지구력을 향상시킵니다.

3) 대사 유연성 증가

케토시스 상태에서는 신체가 탄수화물, 지방, 케톤을 자유롭게 전환하여 사용하는 능력이 향상됩니다.

케톤은 지방에서 생성되기 때문에 장시간 동안 안정적인 에너지 공급이 가능하여 포도당보다 산소를 덜 사용하면서도 더 많은 에너지를 생성합니다.

 

5. 케토시스의 장점

케토시스는 단순한 체중 감량 이외 혈당과 뇌에도 긍정정익 영향을 줍니다. 

1) 체중 관리

케토시스는 지방을 주요 에너지원으로 사용하기 때문에 체지방 감소를 영향을 줍니다. 특히 지방 저장을 억제하고 지방 연소를 활성화하여 인슐린을 감소시키고, 케톤이 식욕을 조절하는 호르몬에 영향을 주므로 과식을 방지합니다.

2) 혈당 안정화

케토시스는 혈당 스파이크(급격한 혈당 상승)를 방지하고 당뇨병 관리에 도움이 되므로 제2형 당뇨병을 예방합니다.

3) 뇌 기능 강화

뇌에서는 주요 에너지원으로 케톤을 사용하면서 안정적인 에너지를 공급 받으며 집중력과 기억력 향상에 도움이 됩니다. 또한 케톤은 신경 보호 효과를 통해 알츠하이머와 같은 질환을 예방할 수도 있습니다.

4) 염증 완화

케토시스는 체내 염증 반응을 줄이고 만성 염증성 질환 예방에 기여합니다.

 

6. 케토시스의 적용 방법

케토시스를  위해서는 케토제닉 식단 구성, 간헐적 단식, 고강도 운동을 통해 적용이 가능합니다.

 

• 케토제닉 식단: 고지방, 중단백질, 저탄수화물 식단으로 구성하는 것인데, 정확한 케토제닉 식단을 위해서는 식재료와 조리방식에 이해를 기반으로 준비해야 할 것입니다.
• 간헐적 단식: 일정 시간 동안 음식을 섭취하지 않아 간 글리코겐을 고갈시키고 케톤 생성을 촉진합니다.
• 운동: 고강도 운동은 글리코겐 소모를 가속화하여 케토시스 유도를 돕습니다.

 

7. 케토시스는 건강과 에너지 관리의 핵심

케토시스는 신체가 에너지를 효율적으로 사용하는 대사 상태로, 체중 관리와 대사 건강 개선에 긍정적인 기반이 될 수 있습니다. 케토시스에 대한 전반적인 원리와 적용 방법을 이해하여 개인에게 적합한 방식으로 적용하면 건강한 삶과 함께 만성질환에 대한 위험으로부터 예방이 가능합니다.