식이 섬유와 비만

1.식이섬유와 비만

최근 비만이 사회문제로 대두되면서 식이섬유가 체중 감량을 하는데 이용되고 있다. 식이섬유는 열량을 내지 않으며, 잘 씹지 않으면 먹기 곤란하기 때문에 많이 씹게 되어 소량의 식품으로도 만복감을 준다. 신선한 과일이나 채소의 섭취를 늘림으로써 만복감을 주어 열량의 섭취를 낮추어 주기 때문이다.

1)식이섬유와 체중감량
일정한 열량섭취 조건 하에서, 대부분의 연구 결과들은 수용성 식이섬유나 불용성 식이섬유 모두 식후 포만감을 증진시키고, 그에 따라 배고픔을 감소시키는 것으로 보고하고 있다. 마음대로 열량을 섭취하는 조건 하에서 하루 14g의 식이섬유를 추가하여 3.8개월 동안 섭취한 결과, 열량 섭취량이 10% 감소하였으며 몸무게가 1.8kg이 감소하였다는 연구결과가 있다. 비만한 사람에게서는 식이섬유의 열량섭취의 감소와 체중 감량의 효과가 큰 것으로 나타나고 있다.

2)식이섬유의 열량조절 기전
식이섬유의 열량조절 가설의 이론적인 근거를 살펴보기로 한다. 식이섬유를 섭취하게 되면, 질기기 때문에 입에서 많이 씹게 되고 침이 많이 분비되며, 특히 수용성 식이섬유는 위에서 많은 양의 수분을 흡수하여 겔을 형성하여 포만감을 준다.

따라서 위를 비우는 시간이 지연되며 다른 영양소의 흡수를 감소시키게 된다. 작은창자 내에서 흡수되지 않은 영양소들은 장 호르몬의 분비를 촉진시키게 되는데, 이런 호르몬들은 회장과 대장에서 분비되어 위장의 비움(gastric empting)을 지연시켜 배고픔을 저하시키며 체중감소에 영향을 준다. 식이섬유의 장 통과 속도가 지연되면, 지방이나 단백질의 흡수를 지연시키게 된다. 또한 수용성 식이섬유 중에는 대장에서 미생물에 의해서 사슬이 짧은 지방산으로 분해되어 적지만 열량을 내게 되고 결과 지방과 단백질의 흡수를 감소시키는데 역할을 할 수 있다.

2.식이섬유와 당뇨병

인슐린 비의존형 당뇨 환자들은 혈당이 높으므로 인슐린의 분비가 더욱 많아지고 인슐린에 대한 반응이 적어져서 혈당은 높은 상태를 유지하며, 더 많은 인슐린의 분비를 필요로 하는 악순환을 거듭한다. 식이섬유는 보수성이 있어 겔을 형성하며 탄수화물의 소화 흡수를 지연시킬 수 있다.

식이섬유가 혈당의 급격한 상승을 예방해 줄 수 있다 이론적인 근거는 다음과 같다. 섬유소가 함유된 식품을 섭취하면 섬유소의 점성으로 인해 위에서 천천히 음식물이 배출되고 또한, 서서히 전분이 소화됨으로 인해서 혈당을 서서히 증가시킬 수 있게 된다는 것이다. 다시 말해서, 영양소가 식이섬유와 함께 결합되어 위에서 십이지장으로 이동하는 속도가 지연됨에 따라 당의 흡수가 늘여짐으로 갑작스러운 혈당치의 상승이 억제된다. 서서히 혈당이 증가하면 서서히 인슐린의 분비를 자극하고 과도하게 많은 양의 인슐린이 분비하는 것을 방지할 수 있다.

따라서 조직에서 인슐린에 대한 예민도를 높일 수 있으며, 나아가서 당뇨 증세를 개선시킬 수 있다. 포도당이나 설탕만 제공한 경우보다 여기에 난소화성 섬유소를 첨가했을 때 혈당이 감소하며 인슐린의 분비를 감소시킨다. 실제로 섬유소가 함유된 식이요법을 실시하면, 당뇨병환자에서 필요한 인슐린의 양을 더 잘 조절할 수 있다고 한다.

3.식이섬유와 혈청지방

식이섬유의 생리적인 기능에 따라 혈청 지방 수준을 낮추는 능력에 대해서는 논란의 여지가 있다. 일반적으로 수용성 식이섬유가 불용성 식이섬유보다는 혈청 지방 수준을 낮추는 능력이 높은 것으로 알려져 있다.

1)수용성 식이섬유와 혈청 콜레스테롤 및 중성지방
펙틴, 검류, 일부의 헤미셀룰로오스 등의 수용성 식이섬유는 수분보유력이 높으며,변통시간을 단축하고 변용적을 늘이는데 기여하는 불용성 식이섬유에 비해 효과적으로 혈청 지방의 수준을 낮출 수 있다고 한다.
1992년까지 인체에 행해진 77개의 실험결과 88% 에서 수용성 식이섬유에 의해서 혈청 총 콜레스테롤의 수준의 상당한 감소가 보고되었다. 조사된 실험의 84%에서 LDL-콜레스테롤의 수준도 상당한 감소가 있었던 것으로 나타났다.

2)펙틴과 지방
펙틴은 상당량의 물을 보유할 수 있는 능력이 있으며 겔을 형성한다. 그리고 담즙 같은 다른 유기물이나 이온과 결합할 수 있다. 1961년 keys는 인체에 대한 실험에서 펙틴이 혈청 콜레스테롤 수준을 감소시키는 효과에 대해서 처음으로 발표하였다. 일반적으로 다량의 펙틴 투여 시 혈청 중성지방의 현저한 감소가 일어나는 것으로 보고되고 있다.

3)검류와 혈청지방
검류는 수용성이며 수용액에서 겔을 형성한다. 구아검은 인도에서 재배되는 두과식물 종자의 배유에서 얻어진다. 1975년 Jenkins와 동료들은 혈청 지방 수준을 낮추는데 구아검이 효능이 있다는 실험 결과를 보여주었다. 정상식사를 하는 사람에게 36g의 구아검을 추가로 2주간 공급한 결과, 혈청 중성지방의 수준이 16% 감소되었다고 했다. 1981년 Khan도 구아를 하루 9g씩 4주간 사람에게 공급한 결과 중성지방은 17%, LDL-콜레스테롤의 수준은 27%가 감소되었다고 발표했다.

4)식이섬유가 혈청 지방을 낮추는 기전
식이섬유를 섭취하면 담즙과 결합하여, 순환하는 담즙의 양을 감소시키고 부족한 담즙을 생산함에 혈청 콜레스테롤이 사용됨에 따라 혈청 콜레스테롤 수준을 낮춘다. 수용성 식이섬유의 경우 장내 미생물에 의해서 발효되어 짧은 사슬의 지방산 즉 아세테이트, 프로피온산, 뷰틸신 등으로 분해되어, 간에서의 콜레스테롤 합성을 저해할 수 있다. 또한 LDL-콜레스테롤의 분해를 촉진시키며, 식이섬유는 일부 식이 포화지방과 콜레스테롤를 대신하는 간접적인 효과도 있다.

5)식이섬유와 담즙
식이섬유의 물리화학적 특성 중의 다른 한가지는 담즙 및 여러 약품과 같은 유기물과 결합하는 성질이다. 담즙은 지방의 소화에 필수적인 성분으로, 간에서 콜레스테롤로부터 합성되어 담낭에 저장되었다가 지방을 먹으면 소화관으로 분비되어 지방의 유화작용 및 소화에 도움을 주는 물질이다. 사용된 담즙은 장간 순환을 통하여 다시 간으로 되돌아가 거의 대부분이 재이용된다.

이때 수용성 섬유소는 담즙산을 쉽게 흡착하여 대변으로 배설되는 담즙의 양을 늘리며, 담즙산의 재흡수를 방해한다. 장간 순환을 통해 되돌아오는 담즙의 양이 줄어들게 되면 체내에서는 간에서 콜레스테롤로부터 담즙의 합성을 진행시키게 한다. 따라서 혈청과 간의 콜레스테롤의 사용을 촉진하여 그 수준을 낮출 수 있다. 또한 식이섬유는 담석증의 예방에도 기인할 수 있는데, 이렇게 담낭 내에 콜레스테롤의 양이 콜레스테롤로부터 만들어진 담즙의 양에 비해 적게 유지되면 담즙의 용해성이 증가하여 담석의 생성을 예방할 수 있다.

4.식이섬유와 관상동맥성 심장병

채식주의자는 혈청 콜레스테롤의 농도가 낮으며 관상동맥질환의 이환율이 낮은 것으로 보고되고 있다. 또한 지방 식이 중 식이섬유를 함께 섭취 할 시 동맥경화를 막을 수 있다고 보고되어 있다. 곡류의 식이섬유를 많이 섭취한 사람들은 관상동맥성 심장병의 발병률이 낮다는 보고도 있다.

식이섬유는 혈청 콜레스테롤과 중성지방의 농도를 모두 낮출 수 있다고 하는데, 이는 식이섬유의 스폰지와 같은 메트릭스의 물리적 및 화학적 성질이 장의 상부에서 pH, 삼투압, 전해질의 농도 등을 변화시켜, 겔 형성, 수분 보유, 양이온 교환, 담즙산의 흡착 등을 일으키게 한다. 수용성섬유소의 담즙 흡수효과는 담즙의 배설을 촉진시켜 혈액과 간 내의 콜레스테롤을 저하시켜 동맥경화의 예방에 기여한다.

5.식이섬유와 대장암

1971년 Burkitt가 식이섬유의 섭취가 많고 변 용적이 큰 아프리카 지역에서 대장암의 발병률이 낮음을 보고하면서 식이섬유와 암과의 관계에 대한 관심이 고조되었다. 식이섬유는 변용적을 늘려서 가능한 발암물질을 희석시키며, 이런 발암물질들이 대장을 빨리 통과하도록 하는 작용이 있음은 잘 알려져 있으나, 그 외 다른 복잡한 요소가 관련되어 있으리라고 본다.

식이섬유의 암발생 기전을 살펴보면, 식이섬유는 발암물질과 직접 결합함으로 발암물질의 작용을 저지 시키며, 또는 발암물질의 생성에 영향을 줄 수 있는 장내균총을 변화시켜 덜 발암성인 물질이 만들어지는 장내 환경을 유도한다.

1)식이섬유와 대장암 발병률
서구 여러 나라들은 개발도상국에 비해서 대장암의 발생률이 8배까지 높은 것으로 나타나고 있다. 대장암의 발생이 낮은 곳에 살던 주민이 대장암의 발병률이 높은 지역으로 이주할 시 대장암의 발병률이 증가했다는 역학조사들도 발표되고 있다.

영국의 어떤 지역의 대장암 발병률은 전체적인 식이섬유의 양이 아니라, 곡류의 구성 섬유소인 펜토즈 중합체의 섭취와 반비례한다는 보고가 있었다. 노르웨이(1973년), 뉴욕(1978년), 그리스(1983년)에서 조사한 결과에 의하면, 과일과 채소를 많이 섭취하면 대장암의 발병률이 낮아졌다고 하며, 이스라엘(1975년)과 미국 흑인(1978년)에 대한 조사결과에서 섬유소는 대장암을 예방하는 효과가 있음이 입증되었다. 그러나 식이섬유의 섭취가 대장암의 발병률의 예방과 감소에 일관된 효과는 기대할 수 없다는 보고도 있다.

2)장내 미생물과 대장암
섭취하는 식품의 종류에 따라 장내 미생물은 변화하며, 식이섬유를 섭취하면 장내 비피더스균이 증가한다. 비피더스균은 변을 좋게 하고 신체의 면역력을 높인다. 대장암은 결장과 직장에 발생하는 암인데, 지방의 섭취량이 많아지면서 발생률이 증가한다.

식이섬유는 대장에서 미생물의 먹이로 이용되어 유용한 장내 미생물을 증가시키고 유해한 균을 억제시킬 수 있다. 식이섬유는 담즙의 배설을 촉진하며, 대변의 양을 늘려 발암세포의 농도를 희석시키는 것은 물론, 대변의 장 통과 시간을 단축시킴으로써 발암물질이 대장 세포와 접촉할 시간을 단축시키며, 변이 장내에 오래 머물지 않으므로 장내 미생물의 변화가 일어나며 유익한 미생물의 증식을 높여 발암물질의 생성을 줄이거나, 발암 유도물질의 하나인 암모니아의 농도를 낮추게 된다.

식이섬유는 장내 미생물에 의해서 탄산가스, 수소, 메탄과 짧은 사슬의 지방산(short chain fatty acid, SCFA) 등으로 분해된다. 이러한 짧은 사슬 지방산은 초산, 프로피온산, 낙산 등으로 1g 당 3kcal의 열량을 낼 수 있는데 정확한 양은 확인되지 않았으나 일부 사람의 장에서 흡수되어 인체에서 이용된다고 한다. 짧은 사슬 지방산은 대장에서 흡수되어 콜레스테롤의 생합성을 저하시키거나 흡수를 저해시켜 혈중 콜레스테롤량의 저하에 기여하며, 또한 대장벽 세포에 직접적으로 발암을 억제하는 작용을 한다고 한다. 짧은 사슬 지방산의 발암 억제효과가 제안됨으로써 대장암의 예방에 섬유소가 중요한 역할을 수행함이 입증되었다.