오태광의 바이오 산책 <78> 비만 (Obesity) > News Insight

 아프리카와 개발도상국에서는 식량이 부족하여 뼈만 남은 어린이의 힘겨운 모습을 국제연합아동기금(UNICEF, United Nations Children’s Fund)에서는 텔레비전에서 실상을 고발하면서 도움을 요청하고 있다. 하지만, 반대로 엄청난 비만으로 인하여 신체활동이 거북한 고도로 비만한 사람들이 건강을 되찾기 위해서 힘겨운 운동이나 고통스러운 식이조절 등의 다이어트(Diet)로 정상체중이 되어서 비만했을 때 입던 크기가 큰 바지를 보여주는 다이어트 기획 텔레비전 방송을 흔히 볼 수 있다.

비만(肥滿, Obesity)은 "체내에 지방조직이 과다한 상태로 체내에서 필요한 에너지보다 과다하게 섭취하거나 섭취한 에너지를 적게 소비하여 인체 내에 에너지가 불균형하게 저장된 상태"로 정의하고 있다. 비만은 에너지 불균형, 유전적 요인, 신경 내분비 호르몬 변화, 생활환경요인 등이 복합적으로 발생하는 성인 질병이다. 당분을 많이 섭취하거나 기름기가 많은 음식을 많이 먹으면 비만해질 수 있다는 생각에 오랜만에 만나는 친구와 식사 메뉴를 정하기 어려운 경우가 많다. 사실 단맛이나 고소한 지방 맛은 식욕은 돋우지만, 혈당이 올라가서 당뇨에 걸릴 확률이 높고, 영양 열량이 높은 지방이 비만을 유도하고 염증 수치가 올라가면 건강에 적신호가 올 수 있다는 생각에 쉽게 맛난 음식 메뉴를 정하기를 꺼린다. 

유교에서는 “부(富), 수(壽), 강녕(康寧), 유호덕(攸好德), 고종명(考終命)”을 오복(五福)이라 일컫고, 이 다섯 가지 복을 누리게 된다면 만족한 삶을 산다고 생각한다. 오래 산다는 목숨(수), 건강한 신체를 갖는 강녕, 병으로 인한 고통 없이 잠자다가 죽은 고종명의 세 가지 복을 누리려면 입과 코로 들어오는 음식물이나 공기로 깨끗하고 적절한 에너지를 얻어서 운동이나 신체활동을 통해서 소비함으로서 신체 내에 과도한 에너지가 축적되지 않은 건전한 생활 습성이 매우 중요하다. 그리고 건강하여야만 재물을 모을 수 있고 남을 도울 수 있는 여유가 있어서 오복은 결국 자신의 노력으로 받을 수 있다고 생각한다. 

결국 오복은 복을 받는 것이 아니라 스스로 노력하여 적정한 에너지를 얻기 위해서 과식이나 맛난 것만 찾는 편식과 같은 과도한 욕심을 버리고 적절한 신체활동을 하여 스스로 얻는 것으로 생각한다. 만병의 원인인 혈당, 당뇨, 비만, 염증은 음식물 중 과도한 지방, 당분이 중요 원인이고, 병원성 미생물로 오염된 음식물 섭취나 공기 중 유해 물질이나 병균이 포함된 공기를 호흡하면 몸속 소화계, 순환계 등의 생태계를 파괴하여 심각한 질병에 걸려서 오복을 누릴 수 없게 된다. 

사탕이나 과자와 같이 단 음식을 먹으면. 처음 1개만 먹고 그만두지 않고 계속 자기도 모르게 먹게 되는 것은 단맛이 뇌에 전달되면 쾌락을 느끼는 도파민(Dopamine)이란 호르몬이 영장류만 가지고 있는 고등인지 기능을 하는 신피질(Neocortex)에 있는 A10이란 뇌 신경 쾌락 라인을 자극하여 쾌락을 느끼게 된다. 인간의 모든 기관은 과하게 반응하면 완화하는 “되먹임(Feedback)”이 있어서 항상성(恒常性)을 유지하면서 조절하게 되는데, 독특하게도 신피질은 “되먹임”이 없어서 계속 쾌락을 뇌가 요구하여 건강에 문제가 있음에도 불구하고 무의식적으로 단 음식을 계속 먹게 된다. 마치 마약을 끊지 못하는 원리와 비슷하여 과도한 당분을 흡수하고 에너지로 사용하고 남은 과량의 당분은 체내에서 백색지방으로 만들어져 음식을 섭취하지 못할 때를 위해서 저장하게 되면 결국 비만해지고 혈당이 올라가고 당뇨병에 걸리게 된다. 

<비만의 기전>

건강한 성인은 섭취한 에너지와 운동 등으로 소비하는 에너지가 균형을 이루어 체중을 일정하게 유지하는데, 과식으로 섭취 에너지가 과잉으로 되거나 운동량이 적어서 소비에너지가 적어지면 상대적으로 에너지가 과잉으로 늘어나게 되면 여분의 에너지를 간에서 고(高)탄수화물인 글리코겐(Glycogen)으로 축적되었다가 중성지방인 백색지방으로 지방세포에 저장되어 부피가 커지고 지방 세포 수가 늘어나면 비만이 된다. 

 비만 발생기전은 생화학적으로 크게 2가지로 보고되고 있는데, 첫째는 식사를 조절하는 뇌 신경계의 활동이 비정상적으로 바뀌어 과식을 하게 된다. 이 경우는 뇌의 시상하부의 복외측(Ventrolateral portion)에 섭식중추가 있고, 복내측(Ventromedial portion)에 포만중추가 존재하는데 포만중추 기능이 저하되고 섭취중추 기능이 활성화되면 과도한 포식을 하게 되어 비만해진다. 두 번째는 에너지 소비 대사에 이상이 생겨 섭취한 에너지를 소모하지 못하기 때문에 비만이 된다. 

통상적으로 과식하면 말초신경에서 갑상선 호르몬이 T4가 T3로 전환되어서 교감신경계 호르몬인 노르에피네프린(Norepinephrin)이 증가하여 지방세포막에 존재하는 베타 아드레날린 수용체(β-Adrernegic receptor)를 활성화해서 에너지가 소모되는데, 베타 아드레날린 수용체가 비정상적으로 작동하면 에너지를 소모하지 못해서 비만이 된다. 간에 저장되는 포도당에서 만들어진 글리코겐(Glycogen)은 성인의 경우 최대 2,500 KJ의 에너지를 저장할 수 있는데 비해, 백색의 중성지방(Triglyceride)은 500,000 KJ 이상 저장할 수 있어서 에너지 저장은 같은 무게의 백색지방이 글리코겐에 비해서 200배 많이 저장할 수 있다. 에너지 총 저장에서도 글루코겐 1g을 저장하려면 3~5g의 수분과 함께 저장하여 저장하는 에너지양이 1/4~1/6로 많지 않다. 하지만, 백색 중성지방은 물이 없이 지방만 저장하여 에너지 저장 면에는 훨씬 유리하여 수천 km를 날아가야 하는 철새는 체중의 절반 이상을 백색 중성지방을 채워서 연료로 사용하고 있다. 하지만 에너지 효율은 낮지만 글리코겐을 간에 저장하는 이유는 고강도 운동에 필요한 무산소 당화대사(Glycolysis)로 에너지를 얻기 쉽기 때문이고, 특히, 뇌나 태아는 포도당만 이용할 수 있으므로 포도당의 중합체인 글리코겐으로 저장한다.

<비만의 원인> 

  근본적인 비만이 급격히 증가하는 이유는 크게 보면 직접적으로 인체 내에서 일어나는 1차 성 비만 원인 10가지와 신체 외의 자극으로 일어나는 2차성 비만 2가지로 예를 들 수 있어서 대략 총 12가지로 나누어 설명할 수 있다. 

1차 성 비만은 ①편리한 교통수단, 엘리베이터, 에스컬레이터, TV, 인터넷 게임 등과 같은 편리한 생활 도구를 사용하여 활동량 부족으로 음식물로 섭취한 에너지 중 사용되지 않고 백색지방으로 전환되어 팔, 배, 허벅지 등에 축적되어서 비만이 발생하고 있다 ② 고열량이지만 영양가가 높지 않은 즉석식(햄버거, 핫도그, 도넛 등)이나 청량음료는 고열량, 저 영양식이지만 섭취 빈도가 1주일에 1회 미만인 사람에 비해 1주일에 2번 이상 섭취하면 약 4.5kg 체중이 불어난다는 보고가 있다.

 또 ③간식이나 외식으로 많이 먹으면 생각보다 에너지가 높아서 비만해진다. ④웰빙(Wellbeing) 열풍으로 건강에 좋다거나 텔레비전에 소개된 특정 식품을 과량 섭취는 경향은 섭취/소비에너지의 균형을 깨뜨리고 식욕 조절에 악영향을 미치어 비만을 악화시킨다. ⑤수면 시간이 적절하지 않으면 비만 가능성이 크다. 수면이 부족하면 지방세포에서 분비되는 식욕억제제인 렙틴(Leptin)과 위에서 분비되는 식욕 촉진제인 그렐린(Ghrelin)과 같은 식욕 조절 신호전달 물질의 비정상적 분비로 식욕을 자극하고 인슐린 저항성을 유발하여 스트레스를 만들면 부신피질 호르몬인 코르티솔(Cortisol) 분비로 스트레스에 대항하여 에너지를 만들기 위해 혈당과 혈압을 높여서 비만을 조장한다. 특히, 비만해지면 수면무호흡증이 발생하여 인슐린 저항성 및 이상 지질 혈증 등의 다양한 질병이 발생할 수 있다.

 또 ⑥1930년대에 비만한 여성을 중심으로 체중감량을 위해 담배를 피우는 예가 있는데, 설사 담배를 피우는 사람이 그렇지 않은 사람보다 체중이 덜 나가는 경향이 있다고 하더라도 흡연은 지방을 복부에 축적해 복부비만 위험을 증가시킨다. 게다가 대사증후군의 위험마저 높이기 때문에 체중조절을 위해 담배를 피우는 것은 오히려 비만을 악화시키고 질병의 위험만을 높일 뿐이다. 금연을 시도할 때 걱정하는 것 중의 하나가 체중이 증가하는데, 이유는 식욕이 증가한 데 비해 운동을 하지 않아서 기초대사량이 떨어지기 때문에 체중이 증가할 가능성이 크다. 금연으로 인한 체중 증가의 가능성을 줄이기 위해선 금연과 동시에 식사조절과 운동 등의 생활 습관을 교정하는 것이 중요하다. 

 또 ⑦음주 시 체내에서 알코올이 지방으로 바뀌지는 않지만, 비만을 일으키는 기전은 지방이 풍부한 음식에 대한 식욕을 자극하고, 체내 지방분해를 방해하기 때문이다. ⑧ 유전적인 요인도 중요한데, 과체중이 아닌 부모가 자녀가 비만할 경우는 10%, 부모 중 한쪽이 비만하면 40%로 증가하고, 부모가 모두 비만하면 70%로 올라간다. ⑨ 스트레스와 우울증과 같은 심리적 요인들은 우리 몸을 다양하게 변화시켜서 에너지 균형을 깨트려 비만을 조장한다. 특히, 비만 조절 과정에서 심리적 요인은 매우 중요하여 운동이나 식이조절이 스트레스로 작용하면 요요현상으로 체중감량보다는 체중이 늘어날 수 있다. ⑩나이/성별 관련해서는 나이가 늘어나면 체내 근육량이 줄어들어서 상대적으로 체지방 비율이 올라가서 복부비만의 위험성이 커진다. 남성의 경우는 20~30세부터는 지속해서 내장비만이 쌓여가고 여성의 경우는 폐경기 이전에는 여성호르몬인 에스트로젠과 프로게스테론의 영향으로 허벅지, 엉덩이, 아랫배의 체지방이 쌓이다가 폐경기 후는 남성처럼 복부비만이 급속히 상승할 수 있다. 

이차성 비만은 과도한 열량섭취와 신체활동의 부족으로 생기는 단순한 일차비만이 아니라 질병이나 약물에 의해서 생기는 비만을 말한다. 이차비만은 체중감량이 잘되지 않는 특징을 가진다. 이차성 비만 2가지는 먼저 ① 약물성 비만은 일부 항진성 약물, 당뇨병 치료제, 항뇌전증제, 각종 호르몬제는 체중을 증가시키는 원인이 되기도 한다. 이런 이차성 비만일 경우는 대체 약제를 병원에서 권장한다. 또 하나는 ②신경 및 내분비계 질환에 의한 비만이다. 대표적인 예는 쿠싱 증후군(Cushing’s syndrome)으로 뇌하수체에서 부신피질 자극 호르몬(ACRH)이 과도하게 분비되어서 부신에 당질 코르티코이드가 분비되어서 발생하는데, 치료를 위해 당질 코르티코이드 계통 스테로이드를 장기간 복용하거나 폐암, 유암종 등의 악성 종양이 원인이 되기도 한다. 갑상샘 기능 저하 환자는 신체 대사율이 저하되어 비만해질 수 있지만, 고도비만으로 발전하지 않는다. 이차성 비만은 유전자 장애, 선천성 장애, 인슐린종, 종양, 감염성 질환 및 뇌수술 때 체중이 증가한다. 하지만 비만은 유전적 및 환경적 요인에 의해 상호작용으로 복합적으로 나타나기 때문에 일차성과 이차성으로 구분하기 어렵다. 

<비만의 분류기준 >

 비만은 인체 내 섭취하는 에너지보다 소비하는 에너지가 적어서 에너지 불균형 상태에서 발생하지만, 포도당을 세포로 이동시키는 인슐린(Insulin) 저항성이나 지방산합성을 조절하고 인슐린 민감성을 증가시키는 아디포넥틴(Adiponectin) 같은 호르몬의 불균형으로 인해 인체가 설정된 체중이 과도하게 초과하게 높아질 때도 나타나서 정확한 생화학적 지표인 바이오마커(Biomarker)로 비만의 기준을 정하기는 어렵다. 

세계보건기구는 비만을 질병코드 “E66”으로 규정하고 체중(kg)을 키의 제곱(m²)으로 나눈 값인 체질량지수(Body mass index, BMI)를 근거로 저체중은 18.4 이하, 정상은 18.5~24.99, 과체중은 25 ~ 30 이상을 비만(비만 1단계 30~34.99, 비만 2단계 35~39.99, 비만 3단계 40 이상)으로 정의하였다. 또한 지방의 분포를 알기 위한 지표로는 허리둘레(Waist Cicumference,WC)와 허리/엉덩이 비율(Waist to Hip Ratio, WHR)​을 많이 사용하는데 허리둘레​는 피하지방과 내장지방을 동시에 나타내고, 허리/엉덩이 비율이 증가하면 내장지방이 많다고 판단한다. 보통 허리둘레는 남성은 40인치, 여성은 35인치 이상일 때 복부 비만으로 정의하고 있다. 

BMI도 과체중인 사람의 50%, 비만한 사람의 25%는 건강한 신진대사를 하는 아주 건강한 것으로 나타났고, 2005년부터 2013년까지 미국 플레갈(Katherine M. Flegal) 박사가 300만 명을 대상으로 메타분석을 한 결과 BMI가 높은 사람이 오히려 사망률이 낮다는 결과(Flegal KM et al(2013) JAMA. 309(1),71-82)를 얻었지만 “글로벌 BMI 사망률 공동연구”에서는 반대로 BMI가 높은 사람이 사망률이 높은 결과(Global BMI Mortality Collaboration(2016))를 얻어서 BMI와 사망률의 관계는 정확하게 알 수 없었다. 하지만, BMI와 사망률과는 아무런 상관관계가 없다는 2023년에 발표(Visaria A et al(2023) PLoS One, 18(7): e0287218)가 나와서 미국 CNN방송에서 연구내용을 자세히 소개하였다. (윤종원, 갈색지방의 비밀(2024)) 

결국, 비만해지면, 쉽게 질병을 불러올 수 있는데 <그림 1>에 보는 바와 같이 심혈관 질환, 우울증, 수면무호흡증, 이상지질혈증, 인슐린 저항성 제2형 당뇨병, 고혈압, 관절염은 남녀 모두에게 유발될 수 있고, 여성의 경우는 불임, 자궁암, 유방암에 걸릴 수도 있다. 즉, 비만 자체도 문제가 있지만 비만해지면 발생할 수 있는 질병이 문제가 있어서 단순한 아름다운 체형뿐만 아니라 건강한 삶을 위해서 비만을 예방하거나 비만으로부터 탈출하는 다이어트에 대한 과학적 노력은 필요하다.

<맺 는 말>

  비만은 만병의 근원이라고 말하듯이 비만해지면, 혈압, 혈당, 인슐린 저항성, 염증, 성인병 발병 등 많은 인체 비정상 현상이 발생하기 때문에 비만은 총체적으로 건강의 지표가 되고 있다. 비만한 사람은 겉으로 보이는 비만한 신체만이 문제가 아니라 인간 뇌의 복 내측과 외측의 섭식중추와 포만중추의 이상이 생겨 교감신경계 호르몬인 노르에피네프린(Norepinephrin)이라는 호르몬이 지방세포막에 존재하는 베타 아드레날린 수용체(β-Adrernegic receptor)를 활성화하지 못하는 비정상를 보이게 된다. 비정상이 되어 ​ 베타 아드레날린 수용체​가 활성화하지 못하면 에너지를 근본적으로 소모하지 못해서 비만이 진행된다고 한다. 

건강검진을 할 때 체질량지수(BMI) 수치가 높으면 자신이 건강하지 않다고 자책하는데, 전체적인 사망률과 체질량지수를 비교하면 미국 CNN방송에서는 상관관계가 크지 않다고 발표논문을 근거로 방송한 바가 있다. 이런 연구 논문은 체질량지수가 높은 비만한 사람도 어느 정도 안심은 할 수도 있지만, 체질량지수(BMI)가 단지 체중(kg)과 신장(m)으로 산출한 데이터이기 때문에 다른 생화학적 바이오마커 데이터(Insulin resistance, Insulin-like growth factor-1(IGF-1), Adipose tissue, Adiponectin etc)와 비교가 필요하다. 

그리고 일차성과 이차성 비만은 정확한 구분은 할 수 없지만, 생활 습관, 유전, 스트레스, 식이, 내분비 호르몬 불균형 등 여러 가지 요인에 의해서 발생하기 때문에 정확한 바이오마커를 만들기는 어렵지만, 좀 더 과학적인 비만도 계산 방법 연구 개발은 매우 필요하다. 또한 인간의 학습이나 명상 등과 같은 지적/정신적 발전도 뇌의 쾌락 회로인 A10 신경 라인에 도파민이나 엔도르핀과 같은 호르몬이 되먹임(Feedback) 없이 무한한 발전이 가능하여 고도의 인류문화를 만들 수 있지만, 같은 쾌락 회로가 담배, 마약이나 포도당 등과 같은 물질 섭취 시도 같이 작동하여 쉽게 끊을 수 없어서 중독자가 되거나, 끝없이 먹는 고도비만환자가 될 수 있는 위험성을 가지고 있다. 쾌락 신경계의 조절할 수 있는 의지는 어려운 일이지만, 나쁜 것을 끊어서 느낄 수 있는 만족감에 쾌락도 함께 느낄 수 있어서 적절한 자기 조절이 가능하게 뇌 쾌락 회로를 적절히 자율적인 활용 방법을 교육할 필요가 있다. 

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