[mdtoday = 이승재 의학전문기자] 고지방·저탄수화물 '키토제닉 식단'이 대장에서는 암 발생을 억제하지만, 소장에서는 오히려 종양 형성 위험을 높일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

동일한 식이 요법이 장 내 상이한 조직 부위에 따라 상반된 암 발생 기전을 가짐을 계측하고 분자 대사 경로를 대조한 연구가 '네이처(Nature)'에 실렸다.

소장과 대장은 하나의 소화관으로 이어져 있으나 조직학적·대사적 특성에서 커다란 차이를 보인다.

탄수화물 섭취를 극단적으로 줄이고 지방 섭취를 늘려 케톤체를 에너지원으로 사용하게 하는 '키토제닉 식단(ketogenic diet)'은 대장암 예방에 긍정적인 영향을 미친다는 보고가 이어져 왔다.

그러나 소장 실질 조직 내에서 고지방 대사가 신경 면역 및 줄기세포의 자율 증식에 어떠한 이중적 인자로 작용하는지에 대해서는 체계적인 분자 유전학적 대조 분석이 부족했다.

미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) 줄기세포 이니셔티브 및 코흐 통합암연구소의 오메르 일마즈교수 연구팀은 장 종양 유전적 소인을 가진 마우스 모델을 활용해 연구를 진행했다.

연구팀은 마우스에 키토제닉 식단, 일반 식단, 그리고 고지방·고칼로리 식단을 각각 섭취하게 한 후, 소장과 결장 내 줄기세포의 증식 양상, 종양 발생 비율, 케톤체(β-하이드록시부티레이트, BHB) 수치, 그리고 지방산 산화 대사 경로의 변동성을 정밀 분석했다.

실험 데이터를 정밀 분석한 결과, 키토제닉 식단이 소장과 결장 조직에 상반된 대사성 지표를 유도함이 확인됐다.

키토제닉 식단을 수여받은 마우스는 일반 대조군에 비해 소장 내 종양 발생 위험이 유의미하게 상승했다.

비만이 유도되지 않았음에도 불구하고, 키토제닉 식단군의 소장 암 발생률은 비만 유발 고지방·고칼로리 식단군과 비슷하거나 오히려 높은 것으로 나타났다.

연구진은 이러한 종양 가속화가 케톤체 때문이 아닌 소장 줄기세포가 지방산을 직접 태워 에너지를 얻는 '지방산 산화' 대사 경로 때문이라고 설명했다.

대량의 지방이 들어오면서 지방산 산화가 가속화되면 'PPAR' 단백질 군이 강박적으로 활성화되는데, 이는 소장 줄기세포의 분열과 자율 증식을 촉진한다.

줄기세포의 과도한 증식은 손상된 장 점막의 복구에는 도움이 되지만, 유전적 변이가 누적된 상황에서는 암 세포로 이어지는 징검다리가 되기 때문이다.

한편 동일한 키토제닉 식단이 대장(Colon)에서는 이전 연구들과 마찬가지로 종양 형성을 억제하는 결과를 보였다.

그러나 연구팀은 기존 학설과 달리 대장암 억제 효과 역시 케톤체(BHB)의 직접 작용이 아닌, 지방 대사 과정에서 파생되는 다른 분자적 메커니즘에 의한 것이라 설명했다.

연구진은 키토제닉 식단이 대장과 달리 소장에서는 줄기세포의 지방산 산화 대사 경로를 촉발해 소장암의 위험을 높인다고 결론지었다.