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단식은 본래 종교적인 의미가 강한 행위였다. 고난과 희생의 상징, 자아성찰의 계기, 신의 은총을 부르는 방법 등 종교에 따라 담고 있는 의미는 다르기 때문에, 어떤 하나의 의미로 요약하기는 어렵다. 분명 단식의 기원은 종교적 색채가 강했다. 하지만 현대에 이르러서는 건강과의 연관성이 더욱 두드러진다. 널리 사용되는 ‘간헐적 단식’이 대표적이다. 

간헐적 단식은 의도적으로 에너지를 공급하지 않는 기간을 둠으로써, 대사를 개선하고 세포의 휴식 및 회복시간을 주는 것이 핵심이다. 실제로 상당한 효과가 있다는 것을 증명한 사례도 무척 많다. 단식은 어떤 원리로 효과를 발휘하는 것일까? 이에 대한 한 가지 연구 결과가 공개됐다.

 

단식의 기본적 원리

기본적으로 우리가 알고 있는 단식은, 에너지 공급을 의도적으로 차단하는 것에서 시작한다. 단식이 시작되고 에너지 섭취가 끊기면, 몸은 저장돼 있는 에너지를 끌어와 대사에 사용하게 된다. 이때 주로 잉여분으로 축적해뒀던 지방을 사용하게 된다. 지방은 기본적으로 느리게 연소되며 많은 에너지를 발생시키기 때문에 효율이 좋은 에너지원으로 사용할 수 있기 때문이다.

조금 더 깊이 들어가보자. 보통 세포는 단백질과 지방질을 포함한다. 즉, 축적된 지방을 사용하는 것 외에도 또 다른 에너지 공급원이 될 수 있다. 이때 세포는 손상됐거나 기능이 저하된 세포를 없애는 ‘자가포식(Autophagy)’ 작용을 시작한다. 한편으로는 비효율적으로 에너지를 소모하는 존재를 없앤다는 점, 다른 한편으로는 그것을 에너지 획득 경로로 이용한다는 것이다.

이러한 자가포식 과정은 염증 완화에 도움이 된다. 염증은 기본적으로 손상 복구가 필요하거나 감염 대응 등이 필요한 곳을 면역 세포에게 알려주기 위해 발생한다. 하지만 자가포식 작용을 통해 손상된 세포가 제거되면 그만큼 손상 복구가 필요한 부분이 줄어든다.

이는 뇌와 신경계에서도 예외없이 일어나는 작용이다. 기능이 떨어진 세포가 제거되고 새로운 세포가 생겨나 기능이 다시 활성화될 가능성이 높다. 단식을 통해 집중력이 향상되거나 정신이 맑아졌다고 느낀 적이 있다면 이러한 작용의 영향일 수 있다.

단식은 무엇보다도 최근 여러 건강문제의 원인이 되고 있는 혈당 수치 개선에도 도움을 준다. 외부 에너지 섭취를 차단하기 때문에 포도당이 유입이 제한된다. 즉, 혈당 조절 역할을 하는 인슐린이 많이 분비될 필요가 없어진다. 따라서 혈당 조절이 더욱 효과적으로 이루어지게 된다.

 

‘저장된 에너지원’을 끄집어내다

기본적으로 단식은 일정한 간격을 두고 실시하는 것이 원칙이다. 만약 연속으로 단식을 하게 되더라도, 짧은 기간을 정해두고 집중적으로 실시한 뒤 끝내는 것이 보통이다. 이는 몸이 ‘에너지 절약 모드’로 들어가지 않도록 하기 위함이다. 에너지 섭취 차단이 장기간 지속되면 몸은 생존을 위해 에너지 소모를 줄이려 하고, 전체적인 대사를 최소화시켜버릴 수 있기 때문이다.

이 기본 원칙 하에서 단식은 여러 가지 전략으로 이루어진다. 이스라엘 히브리 대학의 연구팀은 단식을 계획적으로 반복할 때 몸에서 어떤 식의 대사 조절이 일어나는지를 알아보고자 했다. 연구팀은 쥐에게 ‘격일 단식’, 즉 하루 동안 식사를 하고 다음 하루를 단식하는 플랜을 적용해 연구를 진행했다.

단식 상태에서는 가장 효율적인 에너지원이라 할 수 있는 포도당, 즉 탄수화물의 외부 공급이 중단된다. 외부에서 들어오는 포도당 공급이 끊어졌다는 것을 인지하면, 에너지 공장 역할을 하는 간은 대사 과정을 조정해 다른 에너지 생산 경로를 활성화시킨다. 히브리 대학 식품과학 및 영양학 연구소의 이도 골드스타인 박사는 이를 두고 ‘간의 유전자 발현 변화’라고 설명했다.

외부 공급이 이루어지지 않는 동안, 체내에서는 대체 에너지 공급수단을 가동한다. 가장 우선적으로는 간과 근육 등에 저장된 글리코겐을 에너지원으로 사용할 수 있다. 글리코겐은 포도당 분자 여러 개를 결합해 만들어진 것이므로, 다시 분해해 포도당으로 사용할 수 있다. 하지만 그 양이 제한적이기 때문에 신체 곳곳에서 필요로 하는 에너지를 충분히 공급하지 못할 수 있다.

그 다음으로는 포도당과는 다른 에너지원인 ‘케톤체’ 생성이 시작된다. 글리코겐이 소모된 뒤 신체는 지방산을 분해해 에너지원으로 사용하게 되고, 이 과정에서 부산물로 케톤체가 만들어진다. 케톤체는 본래 포도당만을 에너지원으로 사용하는 뇌를 비롯해 다른 체내 조직에서 에너지원으로 사용할 수 있는 물질이다.

 

격일 단식, 체중감량 목적에는 부적합

히브리 대학 연구팀이 관찰한 바에 따르면, 격일 단식을 적용한 쥐에게서는 ‘감작화(sensitization)’라 불리는 현상이 나타난다. 이는 특정한 자극이나 상황에 반복 노출됐을 때, 신체가 그에 더 잘 반응하게 되는 현상을 말한다. 

즉, 단식을 여러 번 반복하면서 케톤체 생성을 담당하는 주요 유전자가 더욱 강하게 활성화되는 현상이 나타났다는 것이다. 연구팀은 한 번 이상의 단식을 경험한 쥐의 경우, 다음번 단식에 들어갔을 때 케톤체를 더욱 활발하게 생성한다는 것을 확인했다. 

감작화 현상은 1주일 가량 격일 단식을 반복했을 때 뚜렷하게 나타났다. 그 이후로는 단식을 진행할 때마다 케톤체를 더 많이 만들어내는 경향을 보였다. 또한, 단식을 마치고 다시 식사를 하게 되면 변화했던 유전자 발현이 본래 상태로 돌아왔다가, 단식 상태에서만 다시 나타난다는 것도 확인했다.

골드스타인 박사는 이번 연구에 대해 “단식이 반복되는 상황에서 간이 마치 ‘기억’하는 듯한 과정을 거쳐 적응한다”라고 설명했다. 뇌가 무언가를 기억하고 저장하는 것처럼, 간 또한 단식이라는 상황이 반복됨에 따라 보다 효과적으로 대응하는 셈이다.

한편, 연구팀은 격일 단식이라는 방법이 ‘케톤체 생성 증가’에만 관련이 있다고 보았다. 간헐적 단식의 가장 흔한 이유인 ‘체중 감량’을 비롯해 건강상 이점은 그리 두드러지지 않았다는 설명이다. 건강 개선과 체중 감량 목적으로 단식을 고려한다면, 격일 단식이 아닌 다른 방법이 더 적합할 거라는 이야기다.

간헐적 단식은 다이어트에서 흔히 사용되는 방법이다. 하루 중 정해진 시간에만 식사를 하고 긴 시간 공복 상태를 유지하는 방법, 일주일 단위로 일반적인 식사를 하고, 주중 1~2회 단식을 실천하는 방법 등 구체적인 실천법도 여러 가지다.

이러한 방법이 건강에 도움이 된다는 점에 대해서는 여러 연구를 통해 알려진 바 있다. 특히 일정 시간이나 기간을 단위로 하여 과도한 열량 섭취를 제한함으로써, 다이어트에 효과적이라는 점은 국내 전문가나 석학들도 종종 언급하면서 많은 사람들의 동의를 얻고 있다. 그밖에 간헐적 단식은 인슐린 민감도 개선을 비롯해 심혈관 건강 개선, 산화 스트레스 및 염증 감소, 노화 속도 감소 등 다양한 효과가 있다고 알려지고 있다. 

여기에 최근 밝혀진 한 연구 내용을 소개한다. 아직은 쥐를 대상으로 한 실험 단계일 뿐이지만, 간헐적 단식을 실천하는 사람 입장에서는 결코 간과할 수 없는 내용이 포함돼 있기 때문이다.

 

간헐적 단식, 장 줄기세포 활성화에 기여

최근 쥐를 대상으로 한 실험연구에서는 단식을 진행한 후 다시 식사를 하는 과정이 장에서의 세포 재생을 촉진하지만, 동시에 장에 종양이 발생할 위험을 높일 수도 있다는 결과가 나왔다. 매사추세츠 공과대학(MIT) 연구진은 쥐를 세 개의 그룹으로 나누어 실험을 진행하고 이와 같은 결론을 도출했다.

첫 번째 그룹은 24시간 단식을 진행했고, 두 번째 그룹은 24시간 단식 후 24시간 동안 자유롭게 먹이를 먹도록 했다. 마지막 세 번째 그룹은 실험이 진행되는 내내 자유롭게 내버려 두었다. 물은 항상 무제한으로 공급했다.

실험이 진행되는 과정에서 연구팀은 각 그룹의 쥐에게서 장 줄기세포를 채취해 분석했다. 그 결과, 24시간 단식 후 24시간 식사를 제공한 두 번째 그룹에서 줄기세포 증식이 가장 활발한 것으로 나타났다. 이들의 줄기세포는 단식을 하지 않은 세 번째 그룹에 비해 더 빠른 복제 속도를 보였다. 

즉, 일정 기간의 단식이 줄기세포의 활발한 재생을 유도했다는 뜻이다. 이는 손상된 조직이 있을 경우, 적절한 수준의 단식이 효과적인 재생에 기여할 수 있는 가능성을 시사한다. 

 

단식 후 식사, 종양 발생 가능성도 높여

하지만 이를 마냥 긍정적으로만 해석할 수는 없다. 연구팀은 단식이 진행되는 동안 세포는 부족한 에너지를 충당하기 위해 다른 에너지 생성 과정을 진행시킨다는 점, 다시 먹이를 먹기 시작했을 때 일부 세포가 빠르게 대사되면서 예상치 못한 결과를 초래할 수 있다는 점을 발견했다. 

이를 확인하기 위해 연구팀은 단식 중, 그리고 단식 후 먹이를 제공하면서 각각 ‘암 유발 유전자’를 활성화시켜보았다. 그 결과 단식 후 먹이를 먹을 때 세포들이 더 많은 ‘선종’으로 발전할 가능성을 보인다는 점을 발견했다. 선종은 기본적으로 양성 종양이지만, 특정 유전자 혹은 환경적 요인에 의해 악성 종양(암)으로 변할 수 있다.

연구진은 이러한 결과에 대해 조심스러운 견해를 내놓았다. 먼저 본 연구 결과는 쥐를 대상으로 한 것이기 때문에 인간에게 섣불리 적용할 수는 없다는 것이다. 게다가 인간에게 적용한다고 하더라도 모두에게 동일한 효과를 보일 거라고 장담할 수는 없다.

실제로 간헐적 단식에 관해 다양한 장점들이 연구된 바 있지만, 여전히 보다 면밀한 연구를 필요로 하는 주제들이 적지 않다. 실제로 체중 감소와 당뇨 위험 감소는 비교적 명확하게 입증된 편이지만, 그 외 나머지 장점에 대해서는 보충 연구가 필요한 것이 현실이다.

그럼에도 불구하고 종양의 발생 가능성이 높아졌다는 점은 가볍게 넘기기 어렵다. 연구진은 이에 대해 ‘탄 고기’와 같이 세포 변이를 유발할 수 있는 음식을 섭취하는 것을 자제하라고 경고했다. 연구진이 의도적으로 활성화시킨 ‘암 유발 유전자’를 발암물질로 대응하면 보다 수월하게 이해가 가능한 대목이다.

 

간헐적 단식의 본질에 집중

간헐적 단식이 건강에 이로운 효과를 주는 기본 원리는 크게 두 가지를 꼽을 수 있다. 먼저 소화기관에 휴식 시간을 준다는 것, 그리고 체내 자가포식(autophagy)을 활성화시켜 손상된 세포 및 단백질을 제거하는 등의 효과를 이끈다는 것이다.

특히 자가포식의 경우, 간헐적 단식으로 인해 대사를 위한 에너지원이 부족할 때 활성화된다. 부족한 에너지를 보충하기 위해 세포들은 손상된 세포 및 단백질을 우선적으로 분해하게 된다. 그 결과 건강하지 못한 세포는 소멸하고, 새로운 세포가 생성됨으로써 건강한 상태를 유지하는데 기여하는 원리다.

자가포식은 영양 결핍이 발생하거나 스트레스를 받는 상황에서도 발생할 수 있지만, 이런 경우는 보통 의지와 상관없이 일어나는 상황이므로 그리 긍정적으로 작용하지는 않는다. 하지만 간헐적 단식은 의도적으로 규칙과 시간을 정하는 것이므로, 이 경우 자가포식을 보다 효과적으로 활용할 수 있다.

MIT 연구진의 결과는 앞서도 말했듯 아직 일반화하기에는 부족하다. 다만, 보수적으로 생각했을 때 유의해야할 포인트는 명확하다. 간헐적 단식을 실천할 때는 ‘건강한 식단’을 중심으로 하라는 것이다. 자연식품 위주의 균형 잡힌 식단을 바탕으로 한다면, 적어도 앞선 결과에 의한 위험은 대폭 감소할 것이기 때문이다.

무엇보다도, 간헐적 단식의 본질이 어디에 있는지를 명확하게 되새겨야 한다. 단지 식사량을 줄이는 것에 있는가? 그렇지 않다는 점은 스스로 더 잘 알고 있을 것이다.