2,700여 년 전 Hesiod 는 이렇게 기록했다. “바보들은 모자라는 것이 넘치는 것보다 좋다는 사실을 모른다. 음식을 아끼고 밥그릇을 절제하는 것이 얼마나 복된 일인지.” 음식을 배불리 먹지 않는 것이 건강에 유익하다는 속설은 고대 그리스나 로마에서부터 유래되어 왔으며 Lucretius (~50BC)나 Lord Francis Bacon (1561-1626)은 자신의 저서에서 과식이 노화를 촉진시키고 암과 같은 퇴행성 질환의 원인이 된다고 기록하고 있다.

이러한 속설들은 비교적 최근부터 여러 과학자들에 의해 사실로 증명되고 있다. 1935년 McCay 등은 잘 설계된 연구를 통해 20% 정도 식이 제한을 한 쥐에서 수명 연장 효과가 있음을 처음으로 보고 하였고 그 이후 다른 연구자들에 의하여 여러 가지 다양한 종류의 생명체에서 20~40%의 식이 제한이 평균수명과 최대 수명을 약 30~60% 증가시키며 암을 포함하여 여러 종류의 노화 관련 질환의 발생을 억제하는 것이 발표되었다. 또한 최근 칼로리 제한의 효과에 대한 분자 유전학적 경로가 밝혀지면서 칼로리 제한의 노화 방지효과의 비밀이 서서히 풀리고 있는 시점이다.

사람 등 영장류에서는 아직 칼로리 제한에 의한 질병 발생이나 사망률의 감소 등 수명연장의 효과를 보고한 연구는 없다. 하지만 종교, 문화적인 이유로 장기간 일반인에 비해 적은 칼로리를 섭취하고 있는 집단에서 심혈관계 질환들, 여러 종류의 암, 제 2형 당뇨병, 뇌졸중 등의 위험이 감소하기 때문에 사람에게서도 칼로리 제한의 효과가 있을 것으로 생각하는 과학자들이 많다. 영장류에 대한 칼로리 제한의 효과를 알아보기 위해 미국 위스컨신 대학과 국립보건원 (National institute of health)에서는 다수의 원숭이를 통해 현재까지 20년이상 칼로리 제한의 수명 연장 및 노화관련 질환 예방 효과에 대한 연구를 하고 있다. 그러나 최근 두 연구 기관에서 다소 상반된 결과를 발표 하고 있어 이에 대한 올바른 이해가 필요한 시점이라 할 수 있다.

칼로리 제한이란?
칼로리 제한이란 영향 불균형을 초래 하지 않으며 칼로리 섭취를 줄이는 것을 의미한다. 따라서 칼로리 제한의 효과를 알아보기 위한 동물 실험에서 통상적으로 칼로리를 20~40% 정도 줄이지만 비타민을 비롯한 필수 영양소 등은 충분히 공급해 준다. 때때로 칼로리 제한에 대한 잘못된 개념으로 기아 상태에 빠지게 하여 칼로리 제한의 효과가 제대로 인식되지 못하는 경우도 있다. 이러한 오류를 범하지 않기 위해 20~30%로 온건하게 칼로리를 제한 했을 때 동물들은 통상적인 식이를 한 동물들 보다 훨씬 건강하고 활동적이다. 뿐만 아니라 칼로리 제한은 대부분의 노화 관련 질환의 발생 지연과 진행 억제 효과와 함께 면역기능을 좋게 하고 궁극적으로 노화 과정을 늦춘다.

칼로리 제한 효과의 기전
칼로리 제한이 세포의 손상을 막고 동물 실험에서 궁극적인 수명연장 효과를 보이는 기전은 무엇일까? 비교적 최근 까지도 광범위한 생명체의 칼로리 제한의 수명연장 효과는   체내 대사가 감소하고 이에 비례하여 활성산소가 적게 만들어 지는 것이 주된 원인이라고 여겨 졌다. 그러나 최근 곰팡이를 이용한 연구에서 보면 칼로리 제한을 하면 외부 척박한 환경변화에 대응하기 위하여 생명체 내에서 세포의 에너지 수급과 수명연장을 초래 하는 유전자를 발현시키는 것으로 알려졌다. 즉 칼로리 제한의 건강 증진 효과는 외부 환경의 스트레스에 대하여 생명체가 갖고 있는 고유한 방어 전략이라고 생각 할 수 있다.

그리고 최근의 많은 연구 결과 여러 종류의 과일이나 채소에 들어있는 다양한 영양소들이 이 유전자를 활성화 시키는 것으로 알려졌다. 즉 이들 영양소를 먹으면 식이제한과 유사한 효과가 나타난다. 이들을 총칭하여 칼로리 제한 유사체라 한다. 이러한 물질은 칼로리 제한을 할 때 활성화되는 스트레스 반응 경로 (stress response pathway)를 통하여 장수 및 노화 관련 신체 변화들을 억제하고 및 각 기관의 기능을 유지 시킨다. 대표적인 물질로 포도주스나 포도주에 다량 함유되어 있는 레스베라트롤의 효과에 대해 많은 의학자들이 관심을 갖고 연구하고 있다.

영장류에서의 칼로리 제한의 효과
사람에서 칼로리 제한의 효과는 주로 관찰 연구 결과로 보고 되고 있다. 스페인의 양노원 거주자들의 연구에서 칼로리의 섭취가 적을 때 질병의 발생률과 사망률이 저하됨을 알 수 있었고 Kagawa 는 오끼나와 거주자에 대한 연구에서 오끼나와 인은 뇌혈관질환, 악성종양, 그리고 심장질환에 의한 사망률이 다른 지역의 일본인에 비해 각각 59%, 69%, 59% 정도로 낮음을 보고 하였다. 오끼나와의 어린 학생들은 다른 지역 학생들에 비해 약 62%의 칼로리를 섭취하며 성인들은 단백질과 지방섭취는 다른 지역 일본인과 비슷하게 섭취하지만 총 칼로리는 약 20% 정도 적게 섭취하는 것으로 알려져 있다. 한편 오카나와인이 일본의 다른 지역으로 이주하면 질병 사망률이 오키나와 거주자들의 사망률보다 높아진다. 이와 같은 사실을 토대로 볼 때 칼로리 제한이 동물실험에서와 같이 사람의 수명 연장에도 역할이 있는 것으로 추정할 수 있다.

2009년도 위스컨신 대학에서는 식이제한을 한 원숭이들이 수명연장 효과가 있음을 발표하였다. 30% 정도 식이제한을 한 원숭이 들은 13% 가 사망한 반면 음식을 마음껏 먹게 한 원숭이들은 37%가 노화 관련 질환에 의해 사망하였다. 하지만 미국 국립보건원에서 올 8월 (2012년)에 발표한 자료에서는 이러한 노화 방지 효과가 나타나지 않아 많은 과학자들을 혼란스럽게 하고 있다. 그러나 자세히 내용을 살펴 보면 두 연구기관의 가장 큰 차이는 식이의 질이다. 국립보건원에서 사용한 원숭이 먹이는 당류가 현저히 적었고 필수지방산과 항산화 비타민이 함유된 건강식이였다. 따라서 이 연구를 토대로 생각해 볼 때 단순한 칼로리 제한 보다는 식이의 구성 성분이 더 중요함을 시사한다.

킬로리 제한은 단세포 생물에서 척추 동물까지 많은 연구에서 수명연장과 건강증진효과가 입증되었지만 사람을 포함한 영장류에서는 향후 보다 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다. 특히 필수영양소가 잘 포함된 균형된 식사가 단순한 칼로리 제한 보다 더 중요할 수도 있기 때문에 향후 보다 구체적인 연구 결과가 나올 때까지 무리한 식이 제한은 삼가는 것이 좋을 것으로 생각된다.

또한 2차 세계 대전 중 네덜란드에 기근이 들었을 때 암이나 노화 관련 질환으로 인한 사망률이 저하 된 것은 칼로리 제한으로 인한 효과를 시사해 준다. 칼로리 제한이 사람의 건강에 미치는 영양에 대한 보다 실험적인 연구 결과는 1991년에서 1993년까지 아리조나 사막에서 실시된 실험 연구이다. 이 연구는 사람이 지구 이외의 환경에서 살아 가는 방법을 알기 위한 연구 이었는데 특수하게 설치된 돔에서 수명의 지원자들이 약 2년간 집단 생활을 하며 여러 가지 신체 변화를 측정하였다. 그러나 농작물의 재배가 계획대로 되지 않아 부득이 적은 칼로리를 섭취 할 수 밖에 없었다.

이들 연구는 연구 대상자는 적었지만 20~30%의 칼로리 섭취 제한으로 지방량 감소, 혈압저하, 염증표지자 및 혈중 지질 수치 변화 등 동물 실험에서와 같이 항노화 신체 변화가 나타날 수 있음을 증명하였다. 또한 최근 한 유명 의학 잡지에 게재된 임상 실험연구에서 25% 칼로리 섭취 제한 군과 12.5% 칼로리 섭취 제한과 12.5% 운동 요법을 병합한 군에서 공복 인슐린 농도 감소 및 체온 감소 효과가 있었는데 이 두 가지 인자는 과거 연구에서 사람에서 수명과 관련이 있음이 보고된바 있어 항 노화 효과를 시사해 준다.

20~30%의 중등도 칼로리 제한은 신체 내 에너지 대사, 호르몬, 유전자 발현 등 생리적 변화를 야기하여 산화 스트레스 경감, 체성분 변화, 인슐린 민감도 증가, 심혈관질환 위험억제, 신경내분비기능 향상 등의 효과가 있다. 또한 최근 칼로리 제한의 효과를 나타내는 과정에 특정 유전자가 관여하는 것이 알려지면서 이 과정을 활성화 시키는 물질들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 향후 이러한 물질들이 노화 관련 질환으로 알려져 있는 암, 심혈관계 질환, 신경퇴행성 질환 등의 예방 및 치료에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 


/기고자 : 세브란스 병원 이덕철 교수