최근 지속적 다이어트 습관, 올바른 식습관과 관련하여 간헐적 단식이 많은 관심을 받고 있습니다. 간헐적 단식의 효과 중에 오토파지(autophage)라는 큰 장점이 있는데 이는 세포 내 재활용을 통해 각종 질병들도 예방할 수 있다고 하는데요. 그럼 오토파지에 대해서 알아볼까요?
오토파지의 발견
오토파지는 벨기에의 세포학자이자 생화학자인 크리스티앙 드뷔드가 1974년 세포의 구조 및 기능에 대한 연구로 노벨생리학‧의학상을 수상하면서 세상에 알려졌습니다. 그는 미토콘드리아 등의 세포 소기관이 이중막으로 둘러싸인 것을 발견하고 이를 포토 파지 액포라고 처음으로 명명하였습니다. 그리고 이후 일본의 오스미 요시노리 교수가 단세포 생물인 효모 내부에서 발생하는 오토파지 프로세스를 발견하고 이와 관련한 유전자 15종을 발견하면서 2016년 노벨 생리의학상을 수상하면서 많은 관심을 받고 널리 알려지게 됩니다.
오토파지란?
우리 몸은 약 60조 개의 세포들이 이루어진 다양한 시스템이 상호 작용하고 있는데요. 세포들이 섭취한 영양물질을 분해하고 합성하여 활동하는데 필요한 에너지를 만들고 그 밖의 물질은 몸 밖으로 배출하는 일련의 과정을 대사 (metabolism)이라고 합니다. 우리 몸에서 다양한 세포들이 대사를 하는 과정에서 문제가 생기기도 하는데요. 기능이 떨어진 세포소기관, 세포의 노폐물, 변형된 단백질이 쌓이게 되는 것입니다. 이 속에서 쓰레기를 치우고 다시 활용하면서 세포들을 고치는 과정을 오토파지라고 합니다. 다시 말하면 오토파지란 세포의 항상성을 유지하기 위해 불필요한 단백질이나 손상된 세포 소기관을 제거하는 세포 내 분해 및 재활용 시스템을 말합니다. 오토파지는 몸속에 들어온 바이러스나 다양한 세균들을 제거하기도 하는 역할을 합니다. 오토파지 과정 스스로(auto), 먹는다(phagy)는 뜻의 단어가 합쳐진 말인데, 우리말로는 자가포식이라고 부르기도 합니다. 과정을 보면 이 단어가 무슨 의미인지 더 알게 되는데요.
(오토파지의 과정) : 망가지고 쓸모 없는 단백질 세포를 분해해서 재활용하는 과정
- 손상된 단백질을 끌어 안는다. 이과정을 오토 파고 좀이라고 한다.
- 오토파고좀과 세포를 분해하는 리소좀이 결합한다.
- 리소좀 안에 있던 분해효소들이 오토 파고 좀 의 손상된 세포를 분해한다.
- 분해한 물질(아미노산)을 다시 세포로 돌려보낸다.
오토파지와 질병의 관계
오토파지가 제대로 일어나지 않으면 기능이 저하된 세포소기관과 변형되거나 오래된 단백질 등의 쓰레기들이 세포 안에 쌓여 세포의 항상성이 무너지게 됩니다. 따라서 오토파지의 기능이 떨어지면 여러 가지 질병이 생길 수 있는데요. 뇌신경세포의 오토파지 기능이 저하되어 불량 미토콘드리아 같은 세포를 제거하지 못하면 파킨슨병, 알츠하이머병, 루게릭병 등이 생길 수 있다는 연구 결과가 발표되기도 하였으며, 소화기관의 오토파지 유전자에 돌연변이와 같은 변형이 생겼을 때 만성 염증성 장 질환인 크론병이 생긴다는 연구 결과도 있습니다. 현재까지 많은 전문가들이 오토파지를 활성화하는 제품을 연구하고 개발하고 있다고 합니다. 오토파지 기능 저하에 따라 불량 세포들로 인해 발생하는 질병들을 치료할 수 있는 방법이 더 많아지길 희망합니다. 반대로 암과 같은 질병은 오토파지의 활성화를 억제해 암세포를 없애려는 연구도 활발히 진행되고 있다고 하니 오토파지의 세계는 아직도 무궁무진한 것으로 보입니다.
간헐적 단식과 오토파지의 활성화
마지막으로 간헐적 단식과 오토파지의 관계에 대해서 알아봅시다. 간헐적 단식이 오토파지에 효과가 있다고 하는데요. 그 이유는 장기공복이나 단식 등으로 세포가 영양분을 공급받지 못하면 오토파지 활동이 활발해지기 때문입니다. 에너지를 얻지 못하게 되면 오토파지를 통해 세포 내 물질을 분해하여 에너지도 얻고 생존에 필요한 세포를 재활용하게 되는 원리를 알게 되면 서로의 상관관계를 이해하기 쉽겠죠? 이와 관련한 재미난 사례를 소개하자면 난자와 정자가 결합한 수정란은 착상 전까지 영양분을 공급받지 않고 내부 세포의 재활용을 하게 되는데요. 이때 수정란의 오토파지 활동이 제대로 이루어지지 않으면 수정란의 발달이 저해된다고 합니다. 공복의 상태가 오토파지의 활성화에 기여한다는 사실을 보여주는 과학적 사례라고 볼 수 있겠습니다.
앞서 말씀드린 내용을 요약하면 간헐적 단식을 잘 이용하면 오토파지가 활성화되고 그로 인해 다양한 질병에 노출되는 확률도 현저히 떨어진다는 사실을 알 수 있습니다. 현재 대부분의 사람들이 가장 흔하게 하고 있는 식습관 하루 3끼를 지속적으로 먹게 된다면 손상되거나 변형되거나 쓰레기가 되어 버린 세포를 청소하고 분해하고 재활용할 수 있는 기회가 없어지겠죠? 하루 3끼 대신 공복을 유지할 수 있는 간헐적 단식의 식사를 지속적으로 잘 활용한다면 체지방 감소 등과 더불어 오토파지의 활성화라는 큰 효과를 누릴 수 있겠습니다.
이상 간헐적 단식의 효과인 오토파지에 대해서 자세하게 알아보았습니다.
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