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1 대한비만학회지 : 제 17 권제 3 호 2008 종설 식이단백질과비만 강북삼성병원영양실, 연세대학교식품영양학과 (1) 김은미 * 이종호 (1) Dietary Protein and Obesity Eun Mi Kim *, Jong Ho Lee (1) Department of Dietetic, Kangbuk Samsung Hospital; and Department of Food and Nutrition, Yonsei University (1) 요 약 여러연구들에서고단백식사가체중감량및감량된체중을유지하는데도움이되는것으로보고하고있다. 체중감량에있어단백질의역할은확실히규명되지는않았으나포만감증진, 에너지소비증가등이관계하는것으로생각되고있다. 특히고단백식사시동반되는포만감증진은열량섭취를감소시키는데도움이될수있다. 또한고단백식은체지방감량및제지방조직보존에도움이될수있으며, 체중감량및신체조성개선을통해비만과관련된대사적인문제의개선을기대할수있다. 비록고단백식사가비만의치료에유익한영향을미칠수있으나일반적인식생활양식이나개인의상태를고려한개별적이접근이필요하다. ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 중심단어 : 단백질, 체중조절, 포만감, 에너지소비, 단백질대사 서론전세계적으로비만은건강을위협하는중요한문제이다. 우리나라에서도비만인구가급속히증가되고있는데 2005 년국민건강영양조사결과 20세이상성인인구의 31.8% 가체질량지수가 25 kg/m 2 이상으로, 비만에해당하는것으로나타났다. 1) 비만이각종만성질환증가의한요인임이이미잘알려져있는사실이며, 현재우리나라의주요사망원인인심혈관계질환, 암, 당뇨병등은비만과밀접한관련이있다. 비만의발생기전은매우복잡하며, 다양한요인들이상호복합적으로작용하지만, 크게두가지생활습관과관련된요인 ( 과다한열량섭취와신체활동부족 ) 이그원인으로제시되고있다. 특히비만의예방및치료를위해서식사조절을할것을강조하고있다. 초기비만의식사조절은열량섭취를줄이는데초점을두었으나, 비만과관련된다양한연구들이이루어지면서단지총열량섭취량만이아니라열량을공급하는대량영양소에 대해관심이모아지게되었다. 2,3) 일련의연구결과들이발표되면서아직까지는저당질식사에대한관심이높은상태이기는하지만 4,5), 식사중단백질함량을증가시키는것이체중및체지방감량, 그리고감량된체중을유지하는데효과가있음을보고하는연구들도계속발표되고있어고단백식사에대한관심도계속높아지고있다. 6-10) 고단백식사가체중감량에미치는이러한효과는포만감증진, 에너지소비증가등과관련된것으로생각되며 11), 신체조성및혈당조절에도긍정적인효과를줄수있을것으로생각된다. 12) 고단백식사의효과에대한연구들에서사용한단백질의수준은일정하지않으며, 일부연구에서는단백질의종류에따라그효과에차이를보이고있다. 10,11) 또한 Weight Control Registry의자료에의하면장기간성공적으로감량된체중을유지하는사람들은저지방식사를하고있는것으로나타났으며 13), 근래의보고에따르면중정도의지방을함유한식사도효과적일수있는것으로보인다. 14) 따라서비만의예방및치료를위해식사내대량영양소, 특히단백 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 교신저자 : 김은미, ( ) 서울시종로구평동 108 번지강북삼성병원영양실 Tel: 02) Fax: 02) , em82.kim@samsung.com, Mobile:

2 - 대한비만학회지 : 제 17 권제 3 호 질섭취량을어느정도로조절하는것이적절한지는아직명확하지않으며, 어느한종류의대량영양소함량을조절할경우다른대량영양소함량에영향을미치게되므로특정대량영양소의독립적인효과를평가하기어렵다는문제가있다. 우리나라사람들의식사중에단백질이차지하는비율은계속증가하고있는데, 2005년국민건강영양조사에따르면섭취열량중단백질이차지하는비율이 15.4% 로나타났으며, 지역별 성별 연령별단백질차이를보인다. 15) 우리나라사람들의단백질섭취가지속적으로증가되고있지만서구에비해서는높지않으며, 일부에서는잘못된영양지식으로인해단백질섭취를제한하여단백질영양상태가불량한경우를볼수있다. 고단백식사와관련된연구들이국내연구가많지않고, 식생활양식에있어비만예방및치료에주로서구인을대상으로시행된연구결과들을적용하기에는한계가있을것이다. 본종설에서는비만과식이단백질간의관계에대해살펴보고자하며, 추후국내연구들을근거로비만치료를위한적정수준의단백질비율및섭취량을재정립할필요가있다. 본론 1. 고단백식사의체중감량효과근래여러연구자들이식사중단백질비율을높이는것이단순히총열량섭취를제한하는것보다신체조성개선, 체지방감소및감량후체중유지에효과적이라는연구결과를보고하고있다. 10) Skov 등 7) 이비만한성인남녀를대상으로 6개월간시행한연구에서고단백식사군 ( 당질 45%, 단백질 25%, 지방 30%) 이고당질식사군 ( 당질 58%, 단백질 12%, 지방 30%) 에비해체중및체지방감소량이유의적으로많았으며 ( 고단백식사군 : 체중 8.6 kg, 체지방 7.6 kg 감소, 고당질식사군 : 체중 5.1 kg, 체지방 4.3 kg), 10% 이상감소한비율도고단백식사군이 38% 로고당질식사군의 10% 보다높았다. 이연구에서는열량섭취를엄격하게제한하지않고기본적인내용을교육후대상자들이임의대로식사를하게하였는데, 고단백식사군이고당질식사군에비해열량섭취량이적은것으로나타났다. Layman 등 8) 이과체중또는비만인여성을대상으로 10주간시행한연구에서는동일한열량을섭취했을때고단백식사군 ( 당질 41%, 단백질 30%, 지방 29%) 과고당질식사군 ( 당질 58%, 단백질 16%, 지방 26%) 간에체중및체지방감소에는유의적인차이가없었으나, 체지방감소량과제지방조직감소량의비율 (fat loss/lean loss) 이고단백식사군에서유의하게높은것으로나타났다. 또한체중감량뿐아니라체중감량후이를유지하는데고단백식사가더효과적이었음을몇몇연구자들이보고하 고있다 ) Westernup-Plantenga 등 17) 이초저열량식을시행하여체중감량을시킨후두군으로나누어 3개월간체중유지효과를비교한결과 1일 48.2 g의단백질을추가섭취하게한군이그렇지않은군에비해체중이재증가하는정도가 50% 이상적었다. Due 등 18) 은고단백식사가장기적으로체중감량에미치는효과에대한연구를시행하였다. 비만한성인남녀를중등단백식사군 ( 단백질 12%, 지방 30%) 과고단백식사군 ( 단백질 25%, 지방 30%) 의두군으로나누고처음 6개월간은엄격히식사를제한하고그후 6개월간은지속적으로영양상담을받아식사를조절하게하였다. 시행후초기 6개월에는고단백식사군의열량섭취량이더적었으나, 12개월에는두군간의열량섭취량에는유의적인차이가없었다. 시행 6개월후고단백식사군이중등단백식사군보다체중및체지방이더많이감소되었고, 12개월후두군간의체중감소정도에유의적인차이가없었으나복강내지방량이고단백식사군에서 10% 이상더감소된것으로나타났다. 24개월에대상자들을조사한결과두군모두감량되었던체중을유지하고있는것으로나타났다. Layman 등 9) 은운동에따른체중감량효과에식사중단백질함량이영향을미침을보고하였다. 비만한성인여성을식사조절만하는군 ( 고단백식사군, 고당질식사군 ) 과운동과함께식사조절을하는군 ( 고단백식사군, 고당질식사군 ) 의네군으로나누어 4 개월간중재를시행하였다. 그결과식사조절만한군과식사조절과함께운동을한군모두에서고당질식사에비해고단백식사를하였을때체중및체지방이더많이감소하였으며, 체지방조직이더많이보존되는경향을보였다. 이외에도여러장단기연구들에서식사중의단백질조성을높이는것이체중감량및유지에도움이되며, 대사적개선효과가있음을보고하고있다. 10,16) 많은연구에서고단백식사의체중감량효과를보고하고있으나, 고단백식사가더효과적이지는않았다는결과를보여주는연구도있다. 10) Luscombe 등 19) 은비만한여성을두군으로나누어열량을동일하게하고각각고단백식사 ( 단백질 27%, 당질 45%) 와저단백식사 ( 단백질 16%, 당질 57%) 를 16주간시행하게한결과두군간체중감량정도에유의적차이가없었다고보고하였다. 또한 Luscombe 등 20) 은또다른연구에서열량과식사내당질함량을일정하게하고고단백저지방식사 ( 단백질 34%, 지방 29%) 와표준단백고단일불포화지방식사 ( 단백질 18%, 지방 45%, 단일불포화지방 23.6%) 의효과를 16주간비교한결과두군간에체중및체지방감량, 혈액내지질개선정도에차이가없었음을보고하였다. 이들은동일한대상자들을대상으로 1년간동일한식사를유지하게한후그결과를보고하였는데, 체중감량정도에는유의적인차이가없었다는결과를보고하면서여러연구들에서보였던고단백식사의체중감량효과

3 - 식이단백질과비만 - 가단백질섭취증가에만의한것이라고단정하기는어렵다는의견을제시하였다. 또한고단백식사와관련된여러연구들에서고단백식사군과대조군의열량섭취량에차이가있어, 단백질섭취에따른체중감량효과를밝히는데있어혼란변수로작용할수있다. Krieger 등 21) 이단백질과당질섭취정도가체질량및체조정에미치는효과를알아보기위하여관련된 87개연구들을메타분석한결과열량섭취량을보정시단백질섭취정도는체질량및체지방감량정도와관련이없었으나 1.05 g/kg 이하의단백질을섭취한경우에비해이보다많은양의단백질을섭취한경우제지방조직이더많이보유되는것으로확인되었다. Halton 등 10) 은고단백식의효과를알아보기위해관련연구들을검토한결과고단백식이초기단기간에는체중감량을촉진시킬수도있으나장기적인효과에대한연구가충분하지않은관계로단백질의섭취정도및급원에대한근거를제시하기는어렵기는하지만식사중정제된당질은포화지방이적게함유된단백질식품으로대체하는것이도움이될수있을것이라는의견을제시하였다. 2. 단백질섭취와포만감식사에따르는포만감은체중조절에서중요한의미를갖는다. 같은열량을함유하고있더라도식후포만감이크면식사량조절에많은도움이되며, 이는열량섭취를감소시키는효과를기대할수있다. Halton 등 10) 이고단백식사와포만감과의관련성에대한무작위실험연구들을검토한결과 14개의연구중에서 11개의연구에서고단백식을하였을때포만감이증가한것으로나타났다. 또한단백질섭취를증가시켰을때그이후의열량섭취량이감소하는것이여러연구자들에의해보고되었다. 10) 단백질의포만감증진및열량섭취감소효과를보고한연구중일부는상당히많은양의단백질을공급하여 ( 총열량의 40~75%) 단백질효과를비교하였다. Roll 등 22) 은고단백음식 ( 단백질 75%) 과고당질음식이고지방음식, 고설탕음식, 혼합음식에비해섭취후 2시간에느끼는포만감이높았음을, Poppitt 등 23) 은당질, 지방및알코올에비해단백질을섭취했을때 ( 단백질 60%) 섭취 90분후허기가적었음을보고하였다. Johnson 등 24) 의연구에서는고단백식사 ( 단백질 76%) 와고당질식사가모두고지방식사에비해섭취 90분후허기가적은것으로나타났다. 일반적으로총열량중단백질조성이 20~30% 정도이면고단백식사에해당하며, 이는일상생활에서어느정도도달가능한수준이다. 단백질 20~30% 정도로구성된고단백식사가식후포만감을더증가시키는효과가있음이몇몇연구자들에의해보고되었다. 25) 몇몇연구자들은대량영양소조성과섭취 24시간후공복감또는허기감과의관련성에대해보고하였다. Stubbs 등 26) 은고단백식사가고당질식사나고지방식사에비해 24 시간후느끼는허기의정도가작았음을보고하였으며, Westerterp-Plantenga 등의연구에서는고단백식사 ( 단백질 29%, 당질 61%, 지방 10%) 가고지방식사 ( 단백질 9%, 당질 30%, 지방 61%) 에비해식사중에느끼는포만감및식사 24시간후포만감이더높은것으로나타났다. 일부연구들에서는고단백식에의한포만감증진효과가 24시간에서수일까지지속됨을보고하였다. 10,11,16) 단백질은식후바로느끼는포만감에도영향을미칠수있을것으로생각되는데 Vanderwater 등 27) 은고단백식사 ( 단백질 43%, 지방 6%, 당질 51%) 가고당질식사 ( 단백질 20%, 지방 6%, 당질 74%) 에비해섭취 2분후포만감이더높았음을보고하였고, Hill 등28) 도고단백식사 ( 단백질 41%, 지방 29%, 당질 52%) 가고당질식사 ( 단백질 15%, 지방 3%, 당질 52%) 에비해섭취 5분후음식섭취에대한욕구가더낮음을보고하였다. 고단백식사를할때포만감이증진되는원인이확실히밝혀지지는않았으나포만호르몬 (satiety hormone) 의증가, 에너지소비증가, 아미노산농도증가및당신생증가등이관여할것으로생각된다. 25) 1) 포만호르몬단백질섭취에따르는포만감은 glucagon-like peptide-1 (GLP-1), 콜레시스토키닌, PYY 등의식욕억제호르몬이상대적으로증가하거나그렐린등의식욕촉진호르몬분비가감소되는것과관계가있는것으로생각되고있다. 25) 그러나관련연구들을보면연구자에따라서로다른결과를보고하고있다. Hall 등 29) 은고단백음료를제공시만복감이증진되고혈중콜레시스토키닌, GLP-1 농도가증가함을보고하였다. 그러나최근 Smeets 등이고단백식사의급성적인포만효과에대해보고하였는데, 고단백식사를할경우보통수준의단백질이함유된식사를하였을때에비해사람들이느끼는포만감은더높았다. 그러나혈중콜레시스토키닌, GLP-1, PYY 수준이두식사간에차이가없는것을나타났으며고단백식사를했을경우가 GLP-1 반응이더작았다. 30) 보통수준의단백질식사를하였을때 GLP-1 반응이더높았던것은이식사에상대적으로많이함유되어있는당질에의한것으로생각된다. 이러한결과는 GLP-1 반응이일차적으로영양소와관련된것이며, 포만감은이차적으로관련이있는것임을시사한다. 25) Lejeune 등은대상자들에게단백질 30% 식사와단백질 10% 식사를며칠간지속하게하면서포만감및포만호르몬의변화를조사하였다. 그결과 30% 단백질식사를하였을때더포만감이높고, 허기를덜느꼈으며, GLP-1 농도가더높은것으로나타났다. 그러나이들의연구에서그렐린은유의적인차이를보이지않았다. 31) 이외에도몇몇연구자들이고단백식사시 GLP-1이증가됨을보고하였다. 당질을함유한고단백식사

4 - 대한비만학회지 : 제 17 권제 3 호 를섭취하면 GLP-1 분비가촉진되는것으로보이며, 당질은체내에서단백질대사에영향을미치므로식사중당질의함량이결과에어느정도영향을미칠것으로생각된다. 25) Batterham 등 32) 이고단백식사시 PYY 분비가증가되었음을보고하였으나, 사람에서의고단백질섭취가 PYY 분비에미치는영향에대한연구는많지않다. Wang 등 33) 은동물실험에서지방에비해단백질및당질섭취비율이높을때식후그렐린이더많이감소되었다고하였으나, 고단백식이그렐린분비에영향을미치지않는것으로보고하는연구도있으며, 31) Moran 등 34) 의연구에서단백질을지방으로대체하여도그렐린의항상성이개선되는효과는동일한것으로나타났다. 여러연구결과들을볼때고단백식의포만효과는그렐린과는관련성이없는것으로보인다. 한편콜레시스토키닌과관련된연구는많지않은실정이다. 고단백식을섭취했을때포만감이증진되는것은일부포만관련호르몬의변화에영향을받을수는있으나, 이외에도다양한요인들이관련될것으로생각된다. 25) 2) 에너지소모및포도당신생일부연구자들은단백질이다른대량영양소에비해식이성열발생이높은것이고단백식의포만효과와관련이있을가능성을제안하고있다. 16,25) 고도가높은곳에사는사람들이나만성폐쇄성폐질환환자의경우처럼음식을먹을때산소부족을빨리느끼는사람들의경우에서볼수있듯이산소가제약된상태에서는포만지수가높다. 35) 안정시에너지소비증가 (resting energy expenditure) 는산소소비량을증가시키고체온을올리며, 이는산소부족을느끼게하여포만감을증진시킬수있다는것이다. 35) Westernup- Platenga 등의연구에서고단백식사에의한포만감이 24시간동안의식이성에너지소모량 (diet-induced energy expenditure) 과양의관계가있음을보고하였으며 36), Lejeune 등을비롯하여일부연구자들이총에너지소비증가는고단백식사시나타나는포만감과관련성이있음을보고하였다. 31) 에너지소모량과단백질섭취에따르는포만효과간의관계는주로고단백식사를지속하고있는상태에서나타나며, 이에비해한끼고단백음식을먹은후에는이러한현상이많이관찰되지않는다. 금식또는당질제한식사를하는경우에서처럼체내에서이용가능한포도당이감소하게되면여러전구물질을이용하여포도당을만드는포도당신생이이루어지는데, 고단백식사는포도당신생을증가시킨다. 이러한포도당신생증가가고단백식사에따르는포만감증진에영향을미칠것이라는의견이제시되고있다. 25) 포도당신생은주로간에서이루어지며 phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) 라는효소가관계하는데, 이효소는포도당신생과정의개 시를조절한다. 동물실험에서고단백식이를주었을때 PEPCK가증가되는것이확인되었다. 고단백식이를했을때 PEPCK는식이섭취상태에관계없이증가하였으나 glucose 6-phosphatase ( 포도당신생마지막단계조절효소 ) 는공복시에는증가하고식후상태에는감소하였다. 37) 이는고단백식사가공복시포도당신생을증가시키는효과가있으며, 고단백식사의포만효과는체내포도당항상성개선과관련이있음을시사한다. 그러나아직사람을대상으로한관련연구는부족하다. 3) 아미노산특정대사산물이식후포만감인식정도에영향을미치는것으로알려져있으며, 일부아미노산이이러한대사산물에해당한다. 1956년 Mellinkoff는혈중아미노산농도가식욕변화와관련이있음을제안하였는데, 동물실험에서식사를통해단백질또는아미노산을공급하거나정맥으로아미노산을공급하여혈중아미노산농도가증가하면식욕이떨어지며, 시간경과에따라아미노산농도가감소하면식욕이증가하는것이확인되었다. 38) Mellinkoff는혈중아미노산상승이포만감을느끼게하는하나의신호로작용할것이라는의견을제시하였다. Veldhosrt 등은혈중아미노산의증가정도가포만감에미치는영향을알아보기위하여동량의단백질을카제인의함량을다르게구성한식사를이용한연구를시행하였다. 카제인은위배출속도가느린특성을가지고있는단백질이다. 이연구에서카제인함량이높은식사를시행한군의배부름의정도및포만감점수가높고혈중아미노산농도가높았으나, 다음끼니에서의음식물섭취정도는두군간에차이를보이지않았다. 39) 혈중아미노산농도가포만감에미치는영향을알아보기위해서는좀더많은관련연구들이필요하다. 3. 단백질섭취와열발생단백질의식이성열발생 (diet-induced thermogenesis) 이높은것은잘알려져있으며, 고단백식사를할경우 1일총에너지소비가증가한다는것이보고되었다. 40) 극단적으로단백질섭취가많거나적기는하지만 Leblanc, Zed 등의연구자들은고단백식사시산소소모량이증가됨을보고하였다. 41,42) Tentolouris 등 43) 은비만한여성과정상체중인여성간에고단백식사를했을때나타나는식이성발열및기질산화의변화정도에유의한차이가없다고보고하였다. 고단백식사에따르는에너지소비증가는체중감량에부분적으로도움이될수있을것이다. 총에너지소모량은안정시에너지소모량, 식이성열발생, 활동에의한에너지소모량으로구성되어있다. 이중안정시에너지소모량은총에너지소모량의상당부분을차지하고있으며 (65~75%), 근육대사로인한에너지소비는

5 - 식이단백질과비만 - 안정시에너지소모량에많은영향을미친다. 비록총에너지소모량에비하면상대적으로작은부분을차지하기는하지만근육량의차이가에너지평형에영향을줄수있다. 그러나비만예방에있어근육조직의역할에대해서는연구가부족한실정이다. 단백질은당질, 지방에비해식이성열발생이많다. 단백질의 Atwater 계수는 17 kj/g이지만단백질은열발생이커서실제체내에서대사가능한에너지는 13 kj/g이다. 영양소섭취에따른발열은식후소화, 흡수및대사과정에에너지가소요되기때문인데, 대사및저장과정에어느정도에너지가필요한지에따라식이성발열의정도가달라진다. 지방은 0~3%, 당질은 5~10%, 단백질은 20~30% 의에너지가소요되므로고단백식사섭취시체내의발열반응이증가된다. 단백질이다른영양소에비해식이성발열이많은것은식후단백질합성을하는데많은양의 ATP가필요하기때문일수있다. 펩티드결합의생성, 요소생성, 포도당신생등은단백질의식이성열생성을증가시키는주요요인으로보고있다. 또한많은양의단백질을섭취했을때초과된단백질을저장할수있는저장고가없으므로과량의아미노산이체내로유입되게되면이를산화시키거나다른방법으로제거하여야하므로아미노산산화증가가열발생을증가시키는요인으로작용할수있다. 11,12,25) 연구자에따라다르기는하지만고단백식사는저단백식사에비해식이성발열정도가 0.8~22% 정도높은것으로보고되었다. 10) 단백질의소화속도는식후단백질대사를결정하는중요한인자인데, 유청 (whey) 과같이빠르게소화되는단백질은카제인처럼서서히소화되는단백질에비해단백질합성및아미노산산화가더많이증가한다. 12,39) 아미노산에따라산화효율에큰차이가있으므로단백질중의아미노산조성은단백질산화효율에결정적인영향을미치는요인이다. 아미노산이이화되는과정에서다양한탄소사슬과보조인자들이생성되는데이들에따라산화효율이달라진다. 예를들면요소회로에서요소로전환되기위해서는 4개의 APT가필요한데아미노산에따라아미노기의수가다르며, 이에따라대사적효율에차이가나게된다. 25,44) Mikkelson 등을비롯하여몇몇연구자들은단백질의급원에따라발열정도에차이가있음을보고하였다. 45) 고단백식은식이성열발생이클뿐아니라 uncoupling protein을상향조절 (up-regulation) 하여체내열생산및에너지소비를증가시키는것으로생각된다. 45,46) 동물실험에서단백질섭취를증가시키면간의 uncoupling protein-2와갈색지방조직에있는 uncoupling protein-3가증가되는것으로확인되었는데, 이는열생산을증가시키게된다. 46) 고단백식사시나타나는에너지소비증가효과가비만에어느정도영향을미칠지에대해서는향후더많은연구가 필요하다. 4. 단백질과인슐린저항성식이단백질과아미노산은포도당대사및인슐린민감성에중요한영향을미치는것으로알려져있다. 고단백식사가포만감을증가시키고에너지소비를증가시킴으로써에너지평형에긍정적인영향을줄수있지만, 인슐린저항성을개선하여체내포도당항상성유지에도도움이될것으로생각되고있다. 12) 단백질의인슐린분비자극효과는단백질소화과정에서생성된특정아미노산이관여하는것으로생각된다. 일부아미노산은인슐린분비를자극할수있는데, 루이신, 아르기닌, 페닐알라닌및티로신등의몇몇아미노산은다른아미노산에비해인슐린분비를자극하는효과가크다. 41,42) 아미노산변화정도및양과체내의이용가능한인슐린의정도에따라체내에서의동화작용의정도가달라진다. 그러나혈중아미노산의급격한증가가인슐린저항성을유발할수있음을보여주는연구결과들도많이보고되었다. 46) 특히알라닌및분지형아미노산 (branched chain amino acids) 의증가가인슐린저항성과관련이있는것으로보고되고있다. 분지형아미노산인루이신은인슐린분비를촉진시키기는하지만세포내로의포도당유입을손상시키는것으로보고되었다. 46,47) 하지만이들아미노산이어떻게인슐린저항성에영향을미치는지는확실하지않다. 또한일부연구에서는섭취하는단백질의급원에따라인슐린저항성에미치는영향이다르다는것을보고하고있으나, 그기전및식이단백질의구성이혈당조절에어떠한영향을미칠지는아직확실히규명되지않은상태이다. 46) 여러장 단기연구에서비만하지만당뇨병이없는사람들에서식이단백질이인슐린민감성을개선하는효과가있음이확인되었다. Piatti 등 48) 은고인슐린혈증이있는비만한여성을대상으로연구를시행하였는데, 고단백식사를했을경우체중감량후인슐린민감성이상당히개선되었으나저단백식사를한경우이러한개선효과가없는것으로나타났다. 이들은인슐린에의한포도당유입정도가개선된것이고단백식사를시행한군에서는체중감량후체지방조직이보존되었기때문이라는의견을제시하였다. Baba 등 49) 도고인슐린혈증이있는남성에게고단백식사를시행하게했을때공복인슐린농도가개선되었음을보고하였다. 그러나 Layman 등 50) 의연구를비롯하여일부연구들에서고단백식사시제지방조직의손실이적었음에도불구하고, 고단백식사의독립적인인슐린저항성개선효과는관찰되지않았다. 비교적장기간수행한연구에서도서로다른결과를보고하고있다. Samaha 등 4) 의연구에서는 22% 단백질식사를한군이 16% 단백질식사를한군에비해인슐린민감

6 - 대한비만학회지 : 제 17 권제 3 호 성이개선된것으로나타났으나, Fransworth 등 51) 을비롯한몇몇연구에서는공복시인슐린농도와 HOMA가단백질수준에관계없이낮아졌음이확인되었다. 고단백식사의지속적인체지방감소및체지방조직보존효과가인슐린저항성개선에영향을미치는것으로생각된다. Brehem 등 5) 도고단백식사를한군과저단백식사를한군간에공복시인슐린농도에유의한차이가없었음을보고하였다. 여러연구결과들을볼때열량섭취제한및체중감량은모두인슐린민감성을개선하는효과가있는것은확실하나, 단백질섭취에따른개선효과를명확히언급하기는어렵다. 5. 고단백식사의안전성체중감량에있어고단백식사의효과에대한연구들이많이이루어지고있지만연구자에따라단백질의비율이나함량에많은차이가있다. 이중에서는비현실적인양의단백질을이용하여시행한연구들도종종볼수있다. 특별한건강문제가없는상태에서일시적으로단백질섭취를증가시키는것이라면크게우려할사항은아니지만, 체중감량또는감량한체중을유지하기위하여고단백식사를하는경우장기적으로단백질섭취가증가되게되므로안전성에대한검토가필요할것이다. 현재건강한사람이장기간고단백식사를할경우에초래될수있는부작용과관련된정보는드물다. Eisenstein 등 52) 은여러실험연구및역학연구를근거로미국의 1일권장량의 2~3배를초과하는양을섭취시소변으로의칼슘배설을증가시켜장기적으로뼈의건강에좋지않은영향을미칠수있음을지적하였고, 특히신장질환이나신장결석이있는경우단백질을과다하게섭취하지않도록주의할것을제안하였다. 절대적으로많은양의단백질을장기간섭취할경우신장에좋지않은영향을미칠수도있을것이다. 그러나단백질에존재하는다양한아미노산이서로다르게작용하므로단순히단백질의양뿐아니라종류에대해관심을가질필요가있다. 포도당신생이나요소생성에관여하는아미노산의경우혈압을저하시키는효과가있을것으로생각되며, 산성화아미노산 (acidifying amino acid) 는반대로혈압을올리는효과가있을것으로생각된다. 노인, 신질량이감소된사람 ( 예 : 신장공여자 ), 대사증후군및제2형당뇨병이있는사람들의경우다른사람들에비해혈압상승시문제가될수있다. 25) 특히함황아미노산 ( 시스틴, 호모시스틴, 메티오닌, 타우린등 ) 은장기적으로신장의산-염기평형유지에좋지않은영향을미칠수있고혈압을상승시키는요인으로작용할수있다. 장기간함황아미노산을다량섭취할경우신장구조에손상을초래하여간접적으로혈압을상승시키고궁극적으로는네프론의양이감소되는결과가야기될수도있다. 53,54) 고단백식사의효과를기대할수있으 면서도장기적으로안전한수준의단백질섭취수준을설정하기위한관련연구들이요구된다. 결론체중감량에있어단백질의효과는포만감증진, 에너지소모증가등으로설명될수있는데, 부분적으로이들은서로관련이있으며, 단백질의종류와양에따라차이를보인다. 단백질의포만감증진효과는특히자유롭게식사를할수있는상황에서지속적으로열량섭취량을조절하는데도움을줄수있다. 이러한효과는열량이음의평형으로이루어지는상황에서도효과가있는것으로보인다. 포만감증진효과는식후뿐아니라흡수후상태 (post-absorptive state) 에서도지속되는것으로생각된다. 포만관련호르몬분비변화, 열생산증가등을비롯한여러가지요인들이단백질의포만효과에관여하는것으로보인다. 또한고단백식사는체내에서의열생산을증가시키는데, 이는총에너지소비량을증가시키고에너지효율을저하시키는효과가있을뿐아니라포만감증진효과와도관련이있다. 고단백식사는체중및체지방감량효과이외에도인슐린민감성개선에도움이될수도있을것으로생각되는데, 비만한사람의경우흔히인슐린저항성문제가동반되어있으므로대사적이점을기대할수있을것이다. 그러나고단백식사가인슐린민감성개선에직접적인영향을미치는것으로생각되지는않는다. 단백질섭취를어느정도로증가시키는것이적절한지는아직확실하지는않지만, 비만한사람들의경우체중감량을위해열량섭취량이감소됨에따라체내단백질손실이증가될수있으므로이를방지하기위해적정수준의단백질을섭취할필요가있다. 고단백식사의안전성과관련된연구들이많지는않지만개인의상태에따라지나친단백질섭취는건강에위해한영향을미칠수있다. 많은연구들이보고되고있지만비만예방및치료에있어단백질이미치는영향이나관련된기전은아직확실하지않은상태이며, 좀더많은관련연구들이요구된다. 또한단백질이외에도여러가지요인들이체중감량및비만과관련된대사적인문제들에영향을미칠수있으므로비만의식사조절시에는다양한요인들을종합적으로검토하여접근할필요가있다. Abstract Several studies have suggested that high protein diets may be effective for weight loss and prevention of weight regain. Recent findings suggest that these effects of high

7 - 식이단백질과비만 - protein diets are related to increased satiety and energy expenditure, although underlying mechanisms are not well established. Satiating effect of protein may be helpful to control calorie consumption. Also high protein diets may increase loss of body fat and preservation of fat free mass during weight loss period. Positive changes in body composition and weight loss via high protein diets help to improve certain metabolic problems related to obesity. Although increased protein intake may be expected to be beneficial in obesity treatment, it is important to consider the adverse effects of excess protein intake. Therefore, individualized approach is necessary based on the evaluation of one's usual protein intake and health status of each individual. Key word: Protein, Body weight regulation, Aatiety, Energy expenditure, Protein metabolism 참고문헌 1. 보건복지부, 질병관리본부. 2005년국민건강영양조사- 검진결과보고서 ; Buchhola AC, Schoeller DA. Is a calorie a calorie? Am J Clin Nutr 2004;79(S):899S-960S. 3. Wilkinson DL, McCargar L. Is there an optimal macronutrinet mix for weighr loss and weight management? Best Prac Res Clin Gastrointestinol 2004;18: Samaha FF, Iqbal N, Seshadri P, Chicano KL, Daily DA, McGrory J, et al. A low carbohydrate diet as compared with low fat diet in severe obesity. N Engl J Med 2003;348: Brehm BJ, Seeley RJ, Daniels SR, D'Alessio DA. A randomized trial comparing a very low carbohydrate diet and a calorie restricted low fat diet on body weight and cardiovascular risk factors in healthy women. J Endocrinol Metab 2003;88: Layman DK. Protein quantity and quality at levels above the RDA improves adult weight loss. J Am Coll Nutr 2004;23:631S-6S. 7. Skov AR, Toubro S, Ronn B, Holm L, Astrup A. Randomized trial on protein vs carbohydrate in ad libitum fat reduced diet for the treatment of obesity. Int J Obes 1999;23: Layman DK, Boileau RA, Erickson DJ, Painter JE, Shiue H, Sather C, er al. Reduced ratio of dietary carbohydrate to protein improves body composition and blood lipid profiles during weight loss in adult women. J Nutr 2003;133: Layman DK, Evans E, Baum JI, Seyler J, Erickson DJ, Boileau RA. Dietary protein and exercise have additive effects on body composition during weight loss in adult women. J Nutr 2005;135: Halton TL, Hu FB. The effects of high protein diets on thermogenesis, satiety and weight loss: A critical review. J Am Coll Nutr 200;23: Paddon-Jones D, Westman E, Matters RD, Wolfe RR, Astrup A, Westerterp-Platenga M. Protein, weight management, and satiety. Am J Clin Nutr 2008; 87(S1):1558S-61S. 12. Westerterp-Plantenga MS, Luscombe-MarshND, Lejeune MPGM, Diepvens K, Nieuwenhuizen A, Engelen MPKJ, et al. Dietary protein, metabolism, and body-weight regulation: dose-response effects. Int J Obes 2006;30(S3):S Hill JO, Wyatt HW, Phelan S, Wing R. The National Weight Control Registry: is it useful in helping deal with our obesity epidemic? J Nutr Educ Behav 2005;37: Phelan S, Wyatt HW, Hill JO, Wing R. Are the eating and exercise habits of successful weight losers changing? Obesity 2006;14: 보건복지부, 한국보건산업진흥원. 국민건강영양소사제 3기 (2005)-영양조사부문 ; Westerterp-Platenga MS, Lejeune MPGM. Protein intake and body-weight regulation. Appetite 2005; 45: Westerterp-Platenga MS, Lejeune MPGM, Niji I van Ooijen M, Kovacs EMR. High protein sustains weight maintenance after body weight loss in humans. Int J Obes 2004;28: Due A, Toubro S, Skov AR, Astrup A. Effect of normal-fat diets, either medium or high in protein, on body weight in overweight subjects: a randomised 1-year trial. Int J Obes 2004;28: Luscombe ND, Clifton PM, Noakes M, Fransworth E, Wittert G. Effect of a high protein, energy restricted diet on weight loss and energy expenditure after weight stabilization in hyperinsulinemic subjects. Int J Obes 2003;27: Luscombe ND, Noakes M, Wittert G, Keogh JB, Foster P, Clifton PM. Carbohydrate0restricted diets

8 - 대한비만학회지 : 제 17 권제 3 호 high in either monounsaturated fat or protein are equally effective at promoting fat loss and improving blood lipids. Am J Clin Nutr 2005;81: Krieger JW, Sitren HS, Daniels MJ, Langkamp- Henken B. Effects of variation in protein and carbohydrate intake on body mass and composition during energy restriction: a meta-regression. Am J Clin Nutr. 2006;83: Rolls BJ, Hertherington M, Burley VJ. The specificity of satiety: The influence of foods of different macronutrient content on the development of satiety. Physiol Behav 1988;43: Poppitt SD, McComack D, Bufferenstein R. Short term effects of macronutrient preloads on appetite and energy intake in lean women. Physiol Behav 1998; 65: Johnson J, Vickers Z. The effect of flavor and macronutrient composition of food servings on linking, hunger and subsequent intake. Appetite 1993; 21: Veldhorst M, Smeets A, Soenen S, Hochstenbach- Waelen A, Hursel R, Diepvens K, et al. Proteininduced satiety: Effects and mechanisms of different proteins. Physio Behav 2008;94: Stubbs RJ, O'reilly LM, Johnstone AM, Harrsion CLKFranklin MF: Description and evaluation of an experimental model to examine changes in selection between high protein, high carbohydrate and high fat foods in human. Eur J Clin Nutr 1999;53: Vanderwater K, Vickers Z. Higher protein foods produce greater sensory specific satiety. Physiol Behav 1996;50: Hill AJ, Brundell JE. Macronutrients and satiety: The effects of a high protein or high carbohydrate meal on subjective motivation to eat and food preferences. Nutr Behav 1986;3: Hall WL, Millward DJ, Long SJ, Morgan LM. Casein and whey exert different effects on plasma aminoacid profiled, gastrointestinal hormone secretion and appetite. Br J Nutr 2003;89: Smeets AJ, Soenen S, Luscombe-Marsh ND, Ueland Ø, Westerterp-Plantenga MS. Energy expenditure, satiety, and plasma ghrelin, glucagon-like peptide 1, and peptide tyrosine-tyrosine concentrations following a single high-protein lunch. J Nutr 2008;138: Lejeune MP, Westerterp KR, Adam TC, Luscombe-Marsh ND, Westerterp-Plantenga MS. Ghrelin and glucagon-like peptide 1 concentrations, 24-h satiety, and energy and substrate metabolism during a high-protein diet and measured in a respiration chamber. Am J Clin Nutr. 2006;83: Batterham RL, Heffron H, Kapoor S, Chivers JE, Chandarana K, Herzog H, et al. Critical role for peptide YY in protein-mediated satiation and bodyweight regulation. Cell Metab. 2006;4: Wang Z. Heshka S, Gallagher D, Boozer CN, Kotler DP, Heymsfield SB. Resting energy expenditurefat-fat free mass relationahip: new insights provided by body composition modeling. Am J Physiol 2000;279:E Moran LJ, Luscombe-Marsh ND, Noakes M, Wittert GA, Keogh JB, Clifton PM. The satiating effect of dietary protein is unrelated to postprandial ghrelin secretion. J Clin Endocrinol Metab Sep;90(9): Westerterp-Plantenga MS, Westerterp KR, Rubbens M, Verwegen CR, Richelet JP, Gardette B. Appetite at "high altitude" [Operation Everest III (Comex-'97)]: a simulated ascent of Mount Everest. J Appl Physiol. 1999;87: Westerterp-Plantega MS, Rolladn V, Wilson SA, Westerterp KR. Satiety related to 24 h diet-induced thermogenesis during high protein/carbohydrate vs high fat diet measured in respiratory chamber. Eur J Clin Nutr 1999;53(6): Peret J, Chanez M. Effect of quantity and quality of dietary protein and variation in certain enzyme activities on glucose metabolism in the rat. J Nutr 1975;105: Mellinkoff SM, Frankland M, Boyle D, Griepel M. Relationship between serum amino acid concentration and fluctuations in appetite. J Appl Physiol 1956; 8: Veldhorst MA, Nieuwenhuizen AG, Hochstenbach- Waelen A, Westerterp KR, Engelen MP, Brummer RJ, et al. Comparison of the effects of a high- and normal-casein breakfast on satiety, 'satiety' hormones, plasma amino acids and subsequent energy intake. Br J Nutr 2008 Jul 18: Raben A, Agerholm-Larsen L, Flint A, Holst JJ, Astrup A. Meals with similar energy densities but rich in protein, fat, carbohydrate, or alcohol have

9 - 식이단백질과비만 - different effects on energy expenditure and substrate metabolism but not on appetite and energy intake. Am J Clin Nutr 2003;77: LeBlanc J, Diamond P, Nadeau A. Thermogenic and hormonal responses to palatable protein and carbohydrate rich food. Horm Metab Res 1991; 23: Zed C, James WP. Dietary thermogenesis in obesity. Response to carbohydrate and protein meals: the effect of beta-adrenergic blockade and semistarvation. Int J Obes 1986;10: Tentolouris N, Pavlatos S, Kokkonos A, Perrea D, Pagoni S, Katsilambro N. Diet-induced thermogenesis and substrate oxidation are not different between lean and obese women after two different isocaloric meals, one rich in protein and one rich in fat. Metabol 2008;57: van Milgen J. Modeling biochemical aspects of energy metabolism in mammals. J Nutr 2002;132: Mikkelsen PB, Toubro S, Asptrup A. Effect if fat-reduced diets on 24 h energy expenditure: Cpmparisons between animal protein, vegetable protein, and carbohydrate. Am J Clin Nutr 2000; 72: Tremblay F, Lavigne C, Jacques H, Marette A. Role of dietary proteins and amino acids in the pathogenesis of insulin resistance. Ann Rev Nutr 2007;27: Krebs M, Krssak M, Bernroider E, Anderwald C, Brehm A, Meyerspeer M, et al, Mechanism of amino acid-induced skeletal muscle insulin resistance in humans. Diabetes 2002;51: Piatti PM, Monti F, Fermo I, Baruffaldi L, Santambrogio G, Librenti MC, et al. Hypocaloric high-protein diet improves glucose oxidation and spares lean body mass: comparison to hypocaloric high-carbohydrate diet. Metabol 1994;43: BaBa NH, Sawaya S, Torbay N, Habbal Z, Azar S, Hashim SA. High protein vs high carbohydrate hypo-energetic diet for the treatment of obese hyperinsulinemic subjects. Int J Obes 1999;23: Layman DK, Shiue H, Sather C, Erickson DJ, Baum J. Increased dietary protein modifies glucose and insulin homeostasis in adult women during weight loss. J Nutr 2003;133: Frankworth E, Luscombe ND, Noakes M, Wittert G, Argyiou E, Clifton PM. Effect of a high protein, energy-restricted diet on body composition, glycemic control, and lipid concentrations in overweight and obese hypserinsulinemic men and women. Am J. Clin Nutr 2003;78: Eisentein J, Roberts SB, Dallal G, Saltzman E. High protein weight loss diet: are they safe and do they work? A review of experimental and epidemiological data. Nutr Rev 2002;60: Frassetto LA, Morris Jr RC, Sebastian A. A practical approach to the balance between acid production and renal excretion in human. J Nephrol 2006;19(S9): S Remer T. Influence of nutrition on acid-base balancemetabolic aspects. Eur J Nutr 2001;40: