암&대사환자 식이요법

제목

케톤체와 케톤다이어트의 기초지식 설명

지방이 연소하면 케톤체가 생긴다】

포도당이 고갈된 상태에서 지방산이 연소 할 때 간에서는 케톤체(아세트초산과 β-하이드록시부티르산)이라는 물질이 생깁니다. 이 케톤체는 뇌에 에너지 원을 공급하기 위해 간에서 만들어지는 물질입니다. 뇌는 포도당만을 에너지 원으로 사용할 수 있습니다. 지방산은 혈액뇌관문(Blood-Brain Barrier)을 통과할 수 없기 때문에 뇌는 지방산을 에너지 원으로 사용할 수 없습니다. 몸은 포도당이 고갈될 때 뇌를 위해서 에너지 원을 만들어야 합니다. 그래서 간에서 지방산을 분해하는 과정에서 케톤체를 생성하도록 진화한 것입니다.

케톤체는 수용성으로 세포막과 혈액뇌관문을 쉽게 통과하고, 골격근과 심장, 신장이나 뇌 등 여러 장기에 운반되어 이러한 세포의 미토콘드리아에서 대사되어 포도당 대체 에너지 원으로 이용됩니다. 특히 뇌에게는 포도당이 고갈되었을 때의 유일한 에너지 원으로 됩니다. 일반적으로 세포에 필요한 에너지(ATP)은 포도당이 해당과정에서 피루브산과 아세틸CoA를 거쳐 TCA회로(구연산회로)에서 대사되고 또한 산화적 인산화에 의해 생산됩니다.

한편, 지방산에서 에너지를 생산할 경우에는 지방산이 분해산화)되어 아세틸 CoA로 되고, 이 아세틸CoA가 미토콘드리아의 TCA회로에서 대사되어 ATP를 만들어냅니다. 지방산의 산화로 만들어지는 아세틸CoA의 대부분은 TCA회로 (구연산회로)에 들어가지만, 단식 시 등 포도당이 적은 상황에서 아세틸CoA TCA회로에서 처리할 때 필요한 옥살로아세트산(oxaloacetic acid)이 쓸 수 없기 때문에 TCA회로가 충분히 돌아 가지 않습니다. 따라서 TCA회로에서 처리 할 수​​없는 과잉 아세틸CoA는 간에서 케톤체 합성으로 돌려집니다.

 

포도당(글루코스)이 고갈된 상태에서 지방의 섭취를 늘리면 간에서는 지방산의 β 산화가 항진되어 생성된 아세틸CoA는 케톤체의 생산에 할당된다. 아세트초산과 β-하이드록시부티르산은 혈액을 통해 다른 조직과 세포에 운반되어 아세틸CoA로 변환되어 TCA회로에서 ATP 생산에 사용된다.

지방산과 달리 케톤체는 수용성이기 때문에 특별한 운반단백질의 도움 없이도 간에서 다른 장기(심장과 근육, 신장이나 뇌 등)에 효율적으로 운반되어, 세포 내에서 케톤체는 다시 아세틸 -CoA로 복원되어 TCA회로에서 대사되어 에너지 원이 됩니다. 이때 에너지 생산에 사용되는 것은 아세트초산만으로, β- 하이드록시부티르산은 아세트초산으로 변환되어 처음으로 에너지 대사에 사용되며, 아세톤은 에너지 원으로 되지 않고 호기로 배출됩니니다.

 

간에서 생성된 케톤체(아세트초산과 β-하이드록시부티르산)는 간 이외의 조직세포에 운반되어, 미토콘드리아 TCA회로와 전자전달계에서 ATP생산에 사용된다. β-하이드록시부티르산에서 아세토아세트산으로 변환 할 때와 TCA회로의 반응에서 NADH FADH2에 포착된 전자는 전자전달쇄로 전달되어 최종적으로 ATP 합성효소에 의해 ATP가 합성된다.

간은 케톤체를 생성하지만, 케톤체를 에너지 원으로 사용할 수 없습니다. 간은 케톤체를 다른 장기나 조직의 에너지 원으로 공급하기 위한 공장으로, 만든 케톤체를 직접 소비하지 않도록 효소가 결핍되어 있기 때문입니다.

기아(또는 단식) 때나 인슐린 부족에 의한 당뇨병 등으로 포도당을 사용할 수 없는 경우, 케톤체가 중요한 에너지 원으로 됩니다. 지방산은 혈액뇌관문을 통과할 수 없지만, 케톤체는 통과할 수 있기 때문에 포도당을 사용할 수 없는 경우 뇌의 유일한 대체 에너지로 되었습니다.

케톤체는 일부 아미노산으로도 생산됩니다. 단백질은 아미노산으로 분해된 후 대사되지만, 아미노산마다 대사 경로가 다릅니다. 아미노산 중 탈아미노를 받은 후, 그 탄소골격 부분이 지방대사경로에서 유래하여 주로 지방산과 케톤체 합성에 이용되는 것을 케토원성 아미노산(ketogenic amino acid)이라고 부르며, ​​한편, TCA 사이클에 들어가 당 생산에 이용되는 것을 糖原아미노산(glucogenic amino acid)이라고 합니다. 아미노산은 세포 내에서 단백질 합성의 재료로서뿐만 아니라, 포도당과 지방산이 부족하여 에너지 원이 부족하게 되면 단백질도 아미노산으로 분해되어 포도당과 케톤체로 변환되어 에너지 생산에 이용되는 것입니다.

 

【인슐린의 작용이 정상이라면 케톤체는 무해】

케토시스(케톤증: ketosis)는 혈중 케톤체가 증가된 상태입니다. 케톤체인 아세토아세트산과 β-하이드록시부티르산은 산성이 강하기 때문에, 케톤체가 혈중에 많아지면 혈액이나 체액의 pH가 산성으로 됩니다. 이렇게 케톤체가 증가하고 혈액이나 체액이 산성으로 된 상태를 케토산증(ketoacidosis)이라고 합니다.

당뇨병성 케토산증은 주로 제1형 당뇨병 환자에게 발생하고, 인슐린이 부족한 상태에서 지방대사가 항진하고 혈중 케톤체가 축적하여 산증(산성혈증)을 초래하며, 심해지면 의식장애가 오거나, 치료하지 않으면 죽음에 이릅니다. 이처럼 당뇨병의 사람은 혈액의 케톤체 농도의 상승은 당뇨병의 악화를 나타내는 기호로 알려져 있기 때문에, 케톤체는 몸에 나쁜 물질이라고 생각하는 사람이 많다고 생각합니다.

그러나 실제로는 인슐린의 기능이 정상인지 한, 케톤체는 매우 안전한 에너지 원입니다. 간세포와 적혈구(미토콘드리아가 없는)를 제외한 모든 세포에서 사용할 수 있고, 일상적으로 생산되고 있기 때문입니다. 탄수화물을 보통으로 섭취하는 사람에서 혈중 케톤체(아세트초산과 β-하이드록시부티르산 합계)의 기준치는 26~122μmol/l입니다. 단식하면 며칠 내, 혈중 케톤체는 기준치의 30~40 배나 높게되지만, 인슐린의 작용이 유지되고 있는 한 안전합니다. 산성혈증(아시도시스)이 될 수도 있지만, 혈액의 완충 작용에 의해 정상적인 상태로 돌아갑니다. , 케톤체의 상승이 무서운 것은 인슐린의 작용부족인 당뇨병의 경우에서, 당뇨병성 케토산증은 인슐린 작용의 결핍을 전제로 한 병태입니다. 금식이나 탄수화물 제한에 따른 케톤체 생산의 항진의 경우는 생리적이며, 인슐린 작용이 정상이면 아무런 문제가 없다고 말할 수 있습니다.


일본 긴자 도쿄클리닉  Dr. 후쿠다 카즈노리의 저서에서 발췌하였습니다.

http://www.1ginzaclinic.com/

번역해 주신 ranman님께 감사드립니다.

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등록자Dr. 무연(이영철)

등록일2016-10-14

조회수4,220

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