탄수화물 VS 지방 VS 단백질 인슐린 분비를 더 많이 촉발할까요?

• 탄수화물 섭취는 혈당 수치에 영향을 미쳐 다른 영양소보다 췌장 세포에서 인슐린이 더 많이 분비되게 하는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다.
• 최근의 새로운 실험실 연구에 따르면, 개인마다 다른 영양소에 대해 고유한 인슐린 반응을 보일 수 있으며, 일부는 단백질이나 지방에 대해 더 큰 반응을 보이는 것으로 나타났습니다.
• 이번 연구 결과가 살아있는 인간에게 적용되는지는 불확실하지만, 전문가들은 추가적인 임상 연구를 통해 혈당 관리를 위한 개인화된 영양 전략이 더욱 향상될 것이라 낙관하고 있습니다.

Cell Metabolism 에 게재된 획기적인 연구는 탄수화물 , 단백질, 지방과 같은 다양한 거대 영양소가 인슐린 분비에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 새로운 시각을 제시했습니다. 이 연구에서는 2형 당뇨병이 있는 사망한 인간 기증자와 없는 사망한 인간 기증자의 췌장 섬세포 와 줄기세포에서 유래한 췌장 섬세포의 인슐린 반응을 조사했습니다.

 

췌장 섬은 베타 세포 를 포함한 췌장 세포의 작은 집합체로 , 영양소 섭취에 따라 인슐린과 글루카곤 과 같은 호르몬을 생성하여 혈당 수치를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 탄수화물은 혈당 수치에 상당한 영향을 미쳐 인슐린 분비를 촉진하는 반면, 단백질은 적당한 영향을 미치고 지방은 즉각적인 영향이 미미하다는 것이 오랫동안 알려져 왔습니다.

그러나 이 연구는 영양소에 대한 반응으로 인한 인슐린 분비가 이전에 생각했던 것보다 실제로 더 복잡하고 개인화될 수 있음을 시사합니다. 연구자들은 처음으로 탄수화물보다 단백질이나 지방에 더 큰 인슐린 반응을 보이는 인간 췌장 섬의 하위 집단을 발견했습니다.

 

췌장 섬에 대한 실험실 연구가 살아있는 인간에게 직접적으로 적용되지는 않더라도, 이 연구 결과는 앞으로 더 나은 혈당 관리 를 위한 개인화된 영양 전략에 큰 영향을 미쳐 궁극적으로 전반적인 건강 결과를 개선할 수 있을 것입니다.

 

각 영양소가 인슐리에 미치는 영향

브리티시 컬럼비아 대학 의 연구자들은 인간의 췌장 섬이 다양한 영양소에 반응하여 인슐린을 분비하는 방식을 연구했습니다. 연구진은 2016년부터 2022년까지 다양한 연령대의 사망 기증자 140명의 췌장 섬을 검사했는데, 여기에는 2형 당뇨병이 있는 사람과 없는 사람이 포함되었습니다.

 

그들은 인슐린 분비를 모니터링하면서 섬을 포도당(탄수화물), 아미노산 (단백질), 지방산(지방)에 노출시켰습니다. 연구진은 또한 2형 당뇨병이 있는 기증자와 없는 기증자의 췌장 세포에서 유전자 발현 변화를 분석하여 이것이 인슐린 생산에 미치는 영향을 파악했습니다.

 

리보핵산(RNA) 시퀀싱과 프로테오믹스 분석을 사용하여 그들은 20,000개 이상의 메신저 RNA(mRNA) 와 약 8,000개의 단백질을 측정했습니다. 이를 통해 그들은 인슐린 생성과 췌장 섬 샘플의 유전자 발현 변화 사이의 연관성을 평가하는 데 도움이 되었습니다.

 

현재의 이해에 따르면 대부분 기증자의 췌도세포는 포도당에 대한 인슐린 반응이 가장 강하고, 아미노산에 대한 반응은 중간 정도이며, 지방산에 대한 반응은 거의 없었습니다. 예상했던 대로, 당뇨병이 없는 기증자의 섬세포와 비교했을 때, 2형 당뇨병이 있는 기증자의 섬세포는 인슐린을 생성하는 베타 세포가 적었고, 고혈당에 반응하여 최대 인슐린 분비 시간이 지연되었으며, 전반적으로 포도당에 대한 인슐린 반응이 낮았습니다.

 

대부분의 결과는 예상된 것이었지만, 놀라운 결과도 있었습니다. 기증자의 췌장 섬 중 약 9%는 탄수화물보다 단백질에 더 강하게 반응했고, 8%는 지방에 더 강하게 반응했습니다. 단백질에 더 많이 반응하는 섬은 종종 2형 당뇨병이 있는 기증자에게서 나왔지만 다른 사람들과 비슷한 장기 혈당 수치( HbA1c 로 측정 )를 가졌습니다. 그러나 이 높아진 단백질 반응은 더 긴 실험실 배양 시간과 관련이 있었습니다.

 

반면, 지방에 더 많이 반응한 섬은 일반적으로 HbA1c 수치가 더 나쁜 기증자의 섬이었지만 다른 기증자와 비슷했습니다. 연구자들은 지방에 대한 이러한 반응은 미성숙 줄기 세포에서 유래한 섬 세포에서 관찰된 것처럼 베타 세포의 미성숙 때문일 수 있다고 제안합니다. 그들은 변화의 근원을 탐구하면서 기증자 특성을 비교했고 체질량지수(BMI)나 연령에 따른 차이는 발견하지 못했습니다. 그러나 그들은 인슐린 반응에서 성별 차이를 관찰했습니다.

 

구체적으로, 남성에 비해 여성 기증자 췌도세포는 적당한 포도당 노출에 반응하여 인슐린을 적게 분비했는데, 이는 췌도세포가 인슐린을 생산하는 효율이 낮다는 것을 의미합니다. 이는 당뇨병에 있어서 성별에 따른 차이가 있기 때문일 수 있으나 , 근본적인 이유는 아직 밝혀지지 않았습니다.

 

전반적으로, 결과는 다양한 영양소에 대한 인슐린 반응이 개인마다 다를 수 있음을 시사합니다. 그러나 저자들은 이러한 가변성이 실제로 췌장 섬 세포 반응의 자연스러운 차이 때문인지 또는 실험실 조건에 대한 적응이 차이의 원인인지는 불분명하다고 지적합니다. 특히, 그들은 다양한 연령대의 수컷과 암컷 마우스 췌장 섬에서 다른 거대 영양소에 대한 동일한 수준의 다양한 반응을 관찰하지 못했습니다. 이는 실험실 조건이 인간 섬의 반응에 영향을 미쳤을 수 있다는 생각을 뒷받침할 가능성이 있습니다.

 

인간에게 어떤 영향을 끼치는가?

Medical News Today에서는 이 연구에 참여하지 않은, 뉴욕타임스 베스트셀러 '비만 코드'와 '당뇨 코드'의 저자이자 의사인 제이슨 펑 박사 와 인터뷰를 가졌습니다. 살아있는 인간과의 잠재적 관련성에 대해 논의하면서 Fung은 "사망한 기증자는 일반 인구를 반영하는 것으로 추정됩니다. 이는 합리적인 가정이지만 반드시 사실은 아닙니다."라고 말했습니다.

 

RUSH University, College of Health Sciences의 RUSH 건강한 노화 연구소의 의사이자 과학자이자 조교수 인 Thomas M. Holland 박사는 이 연구에 참여하지 않았지만 자세한 내용을 제공했습니다. “사망한 기증자의 췌장 섬에서 얻은 연구 결과는 다양한 거대 영양소에 대한 반응으로 인슐린을 생산하는 것에 대한 진정으로 귀중한 통찰력을 제공하지만 이러한 결과를 살아있는 인간에게 직접 적용하는 데는 한계가 있습니다.”라고 그는 MNT에 말했습니다. 

혈류, 신호 전달을 위한 호르몬 수치, 신경계 상호 작용과 같은 요인을 포함한 생체 내 환경은 인슐린 반응에 영향을 미칠 수 있으며 "격리된" 베타 섬 세포 환경과 다를 수 있습니다. 이 연구는 개인 간의 다양성을 강조하지만, 살아있는 인간은 식단, 스트레스, 신체 활동과 같은 라이프스타일 요인과 같은 추가적인 영향을 경험하며, 이는 인슐린 반응을 더욱 조절할 수 있습니다.
— Thomas M. Holland, MD, MS

"또한 사망한 기증자는 건강한 인구를 완벽하게 대표하지 못할 수도 있는데, 특히 췌장 기능에 영향을 줄 수 있는 기저 질환이 있는 경우 더욱 그렇습니다."라고 그는 지적했습니다.  연구 저자들 역시 자신들의 연구 결과를 적용하는 데 한계가 있다는 점을 인정했습니다.

 

예를 들어, 장기 기증자 중에서 2형 당뇨병 진단을 받은 사람이 확인된 경우가 없고, 연구 결과를 뒷받침할 인체 임상 시험이 실시되지 않은 점 등이 있습니다. 그들은 그들의 연구가 더 크고 다양한 그룹을 포함하는 임상 연구에 영감을 주어, 실제 환경에 연구 결과를 더 쉽게 적용할 수 있기를 바랍니다.

 

등록 영양사이자 공인 당뇨병 관리 및 교육 전문가이며 The Plant Strong Dietitian의 소유자인 Sheri Gaw, RDN, CDCES 는 "이 연구 결과는 당뇨병 치료를 위한 보다 맞춤화된 식단 관리 계획의 가능성을 열어줍니다."라고 말했습니다. 그녀는 이 연구에 참여하지 않았습니다. 풍 박사는 또한 이 연구 결과가 식단 선택에 상당한 중요성을 갖을 수 있다고 강조했다.

 

"인슐린은 체중 증가를 일으킬 수 있으며, 대부분의 사람들에게 정제된 탄수화물을 줄이는 것은 인슐린을 줄이고 체중 감량을 촉진하는 매우 좋은 방법입니다. 하지만 어떤 사람들에게는 저지방 식단이 더 효과적일 수 있습니다."라고 그는 설명했습니다.

 

반면 연구 저자들은 그들의 연구 결과에 근거하여 단백질이 풍부한 식단이 2형 당뇨병 환자에게 도움이 될 수 있다고 제안했습니다. 그러나 그들은 추가 연구가 필요하다고 강조했습니다. 궁극적으로 "전통적인 당뇨병 식단은 포도당과 인슐린 분비, 특히 정제된 곡물과 설탕 간의 확립된 연관성에 따라 탄수화물을 조절하는 데 중점을 둡니다." 하지만 이 연구는 다양한 거대 영양소에 대한 개별 인슐린 반응에 기반한 개인화된 접근 방식의 필요성을 시사한다고 Holland는 말했습니다. Fung은 "연구에서 지적한 대로 차이는 대체로 유전적으로 결정됩니다."라고 동의했습니다.

 

이 지점에서 Gaw는 "미래에는 의사가 개인의 인슐린 반응에 가장 적합한 거대 영양소 비율을 결정하는 데 사용할 수 있는 유전자 검사가 있을 수 있습니다."라고 말했습니다. 그동안 Holland는 개인에게 현재의 식이 지침을 따르고 조정할 의지를 가지라고 조언합니다. 주치의 또는 등록된 영양사와 긴밀히 협력하여 건강한 혈당 수치 와 최적의 건강을 유지하기 위한 고유한 요구 사항을 가장 잘 지원하는 식이 패턴과 라이프스타일 변화를 파악합니다.