Ketogenic diet but not free-sugar restriction alters glucose tolerance, lipid metabolism, peripheral tissue phenotype, and gut microbiome: RCT (2024)

https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101667

 

해당 논문은 키토제닉 식단(Ketogenic diet)과 자유당 제한(free-sugar restriction) 식단이 신진대사, 지질 대사, 말초 조직 표현형, 장내 미생물에 미치는 영향을 연구한 결과를 다루고 있다. 연구 결과는 각각의 식단이 체지방 감소에 기여하지만, 그 효과와 부작용이 다르게 나타남을 보여준다.

 

요약

• 체지방 감소: 두 식단 모두 체지방을 줄이는 데 효과적이었으나 자유당 제한 식단은 LDL 콜레스테롤 수치를 감소시켜 심혈관 질환의 위험을 낮추는 반면 키토제닉 식단은 LDL 콜레스테롤과 C-반응성 단백질(CRP) 수치를 증가시켜 장기적으로 심혈관 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 발견했다.
• 혈당 및 인슐린 감수성: 키토제닉 식단은 초기에는 공복 혈당을 감소시키는 효과를 보였으나 시간이 지나면서 이러한 효과가 사라졌다. 또한, 식후 혈당 반응이 악화되어 장기적인 인슐린 감수성에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
• 장내 미생물 변화: 키토제닉 식단은 장내 미생물의 다양성에 변화를 주었으며, 특히 유익한 미생물로 알려진 비피도박테리아(Bifidobacteria)의 수가 감소했다. 반면, 자유당 제한 식단은 장내 미생물에 큰 변화를 일으키지 않았다.
• 지질 대사: 키토제닉 식단은 단기적으로 체지방 연소를 촉진하지만, 아테로겐성 지질단백질(atherogenic lipoproteins)의 증가로 인해 오히려 장기적으로 심혈관 건강에 해로울 수 있다.

 

연구 방법

• 대상자: 건강한 성인 60명을 대상으로 무작위로 3개의 식단 그룹(MODSUG: 중간 수준의 설탕 섭취, LOWSUG: 자유당 제한, LOWCHO: 키토제닉 식단)에 배정
• 기간: 12주 동안 연구 진행
• 측정 항목
  • 신체 활동 에너지 소비(Physical Activity Energy Expenditure, PAEE)
  • 신체 조성(Dual-energy X-ray absorptiometry, DXA를 통해 측정)
  • 공복 및 식후 혈당, 인슐린, C-펩타이드, 젖산, β-하이드록시부티레이트(bOHB) 농도
  • 지질 대사(NMR 스펙트럼을 이용한 지질 및 대사체 분석)
  • 장내 미생물 분석(알파 및 베타 다양성 평가)
  • 골격근과 지방 조직의 유전자 및 단백질 발현 분석
• 식단 관리
  • MODSUG: 하루 에너지 섭취의 20%를 설탕에서 섭취
  • LOWSUG: 자유당 섭취를 5% 이하로 제한
  • LOWCHO: 탄수화물 섭취를 8% 이하로 제한하여 키토제닉 상태 유지

 

연구 결과

• 체지방 감소
  • 자유당 제한과 키토제닉 식단 모두 체지방 감소에 효과적
  • 자유당 제한 식단: 주로 체지방 감소를 통해 체중 감소
  • 키토제닉 식단: 초기에는 체지방과 체지방이 아닌 무게(근육, 수분 등)의 감소를 동시에 보였으나, 12주차에 주로 체지방 감소로 전환
• 혈당 및 인슐린 반응
  • 키토제닉 식단: 4주차에 공복 혈당 감소, 그러나 12주차에는 그 효과가 사라짐
  • 식후 혈당 반응이 악화되어 장기적인 인슐린 감수성 저하 우려
  • 자유당 제한 식단: 공복 혈당 감소, 인슐린 감수성 개선 가능성
• 지질 대사
  • 자유당 제한 식단: LDL 콜레스테롤 감소, 그러나 ApoB 농도는 크게 변하지 않음
  • 키토제닉 식단: 단기적으로 LDL 입자 수와 소형 및 매우 소형 VLDL 입자 수 증가, 아테로겐성 위험 증가
• 장내 미생물 변화
  • 키토제닉 식단: 12주 후 장내 미생물 베타 다양성 변화, 특히 비피도박테리아(Bifidobacteria) 감소
  • 자유당 제한 식단: 장내 미생물 다양성에 큰 변화 없음
• 골격근 및 지방 조직 변화
  • 키토제닉 식단: 골격근에서 PDK4 단백질 증가, AMPK, GLUT4, 인슐린 수용체 감소
  • 자유당 제한 식단: 주요 대사 유전자 발현 변화 미미
• 호르몬 반응
  • 키토제닉 식단: 초기 4주 동안 FGF21 감소, 식욕 호르몬(렙틴) 감소
  • 자유당 제한 식단: 12주차에 렙틴 감소, 식욕 증가

 

 

위 그래프는 연구에서 측정된 주요 지표들이 시간이 지나면서 어떻게 변화했는지를 보여준다. 체지방 및 체중 등의 경우 키토제닉 식단에서 가장 개선된 결과를 나타내었으나 공복시 혈당 및 LDL 콜레스테롤 등의 지표는 일반식과 동등 수준 내지 부정적인 영향이 나타났음을 확인할 수 있다.

 

결론
이 연구는 자유당을 제한하는 식단이 키토제닉 식단보다 장기적인 심혈관 건강에 더 유익할 수 있음을 보여준다. 특히, 자유당 제한 식단은 체중 감량과 LDL 콜레스테롤 감소를 동시에 이루어낼 수 있어 심혈관 질환 예방에 효과적일 수 있다. 반면, 키토제닉 식단은 단기적인 체중 감소에는 효과적일 수 있으나, 장기적인 건강 관리에는 부정적인 영향을 미칠 가능성이 높다. 따라서 개인이 건강 관리를 위해 식단을 선택할 때는 단기적인 체중 감량만을 고려하기보다는, 장기적인 심혈관 건강과 장내 미생물의 균형을 함께 고려하는 것이 중요하다. 특히, 심혈관 건강에 민감한 사람들은 키토제닉 식단보다 자유당 제한 식단을 선택하는 것이 더 바람직할 수 있다.