4'00" 읽기
- 단백질이 풍부한 식단은 혈액 내 류신 수치를 증가시킨다.
- 류신이 너무 많으면 식세포가 손상, 동맥경화 유발
- 식물성 단백질, 동물성 단백질보다 건강에 좋다

단백질이 너무 많으면 혈관이 손상될 수 있다.
과도한 단백질 섭취는 죽상동맥경화증 위험을 증가시킨다.

근육에는 좋지만 동맥에는 좋지 않다. 연구자들이 생쥐와 인간을 대상으로 한 실험을 통해 발견한 것처럼 단백질이 너무 풍부한 식단과 그에 따른 혈액 내 아미노산 류신의 증가는 동맥 경화증을 유발할 수 있다. 이에 따르면 과도한 단백질 섭취는 근육량 증가로 이어지지만, 일정 수준을 초과하면 혈액 내 면역세포를 교란시켜 혈관과 심혈관계를 손상시킬 수도 있다. 따라서 단백질 함량이 매우 높은 식품은 주의해서 섭취해야 한다. 

▲ 단백질을 너무 많이 섭취하면 건강에 해롭다. 혈관이 손상될 수 있기 때문이다. pixabay

단백질은 탄수화물, 지방과 함께 우리 몸에 필요한 에너지를 공급하기 위해 식단에서 섭취해야 하는 주요 영양소 중 하나다. 특히 근육을 키우려면 단백질로부터 에너지가 필요하다. 그러나 미국 등 서구 국가에서는 WHO가 권장하는 일일 총 칼로리 섭취량의 11%보다 훨씬 더 많은 단백질을 평균적으로 섭취한다. 단백질은 주로 동물 기원이다. 많은 식품 제조업체는 심지어 단백질이 풍부한 제품을 광고해 더 건강한 식단과 체중 감량을 약속한다.

하지만 단백질을 너무 많이 섭취하면 우리 몸에 해를 끼칠 수도 있다. 2020년 연구에서는 과도한 단백질 섭취가 죽상경화증을 유발할 수 있다고 제안했다. 이 상태에서는 혈관이 두꺼워지고 뻣뻣해져서 혈액의 흐름이 더욱 어려워진다. 과도한 단백질 섭취로 인한 일반적인 결과는 심혈관 질환이다. 그러나 이러한 단백질의 바람직하지 않은 효과의 메커니즘은 지금까지 거의 연구되지 않았다.

적절한 단백질 섭취량은?

피츠버그 대학의 Xiangyu Zhang이 이끄는 팀은 이제 다양한 테스트에서 이를 조사했다. 이를 위해 생물학자와 생의학 과학자들은 먼저 서로 다른 양의 단백질을 섭취하는 총 23명의 과체중이지만 건강한 피험자를 대상으로 두 가지 실험을 수행했다.

첫 번째 실험에서 14명의 피험자는 각각 500킬로칼로리의 단백질이 풍부한 쉐이크를 받았는데, 그중 50%는 12시간 단식 후 단백질에서 나온 것이며, 또 다른 날에는 같은 양의 칼로리가 있는 두 번째 쉐이크를 받았다. 단백질 함량은 10칼로리로 매우 낮다.

두 번째 실험에서 9명의 피험자는 각각 450킬로칼로리의 두 끼 식사를 받았다. 한 끼에는 16g의 단백질(칼로리의 15%)이 포함되어 있고 두 번째 식사에는 25g 또는 22%의 단백질 함량이 포함되어 있다. 두 실험 모두에서 연구자들은 식사나 쉐이크를 하기 전과 1~3시간 후에 피험자의 혈액 샘플을 채취했다. 이를 통해 그들은 면역 세포를 분리하고 혈액 내 아미노산(모든 단백질을 구성하는 분자)의 양과 구성을 결정했다.

단백질이 풍부한 식단은 혈액 내 류신 수치를 증가시킨다.

Zhang과 그의 동료들은 저단백질 쉐이크와 식사를 한 후보다 고단백 쉐이크와 식사를 한 후 피험자의 혈액에 아미노산이 훨씬 더 많다는 사실을 발견했다. 특히 아미노산인 류신, 이소류신, 발린, 메티오닌, 트레오닌, 세린, 아르기닌의 농도가 크게 증가했다. 식사당 단백질 양이 25g 또는 22칼로리%이면 혈액 내 특정 아미노산 함량이 증가했다.

류신은 고기, 계란, 우유와 같은 동물성 단백질에서 다량으로 발견된다. 이전 연구에서도 이 아미노산이 동맥 경화증의 경우 혈관 내 플라크 형성에 관여하는 면역체계 세포인 소위 단핵구 및 대식세포에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서 Zhang의 생물학자들은 실험을 바탕으로 과도한 단백질과 높은 류신 함량이 포함된 식사가 면역체계를 교란하여 동맥경화증을 유발할 수 있다고 의심했다.

류신이 너무 많으면 식세포가 손상된다.

이러한 가정을 테스트하기 위해 Zhang과 그의 동료들은 살아있는 쥐뿐만 아니라 인간과 쥐의 대식세포 세포 배양에 대한 추가 실험을 수행했다. 생의학 과학자들은 단백질에서 22% 이상의 칼로리를 함유한 식단을 섭취한 생쥐의 혈액 내 아미노산 류신, 이소류신, 발린 및 트레오닌 수치가 증가했다는 사실을 발견했다. 이는 인간을 대상으로 한 실험의 결과를 확인하고 용의자의 범위를 더욱 좁혔다.

또한, 실험에서는 류신이 이전에 확인된 다른 아미노산보다 면역체계의 대식세포에 훨씬 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 테스트에 따르면, 류신은 많은 세포 기능을 조절하는 면역 세포의 mTOR 유전자 스위치를 활성화할 수 있다. 아미노산은 면역 세포를 교란시켜 면역 세포가 더 본래의 기능(혈액 내 결함이 있는 세포 성분을 처리하는 기능)을 정상적으로 수행할 수 없도록 했다. 장기적으로 세포 폐기물은 혈관벽에 쌓여 동맥경화증을 유발할 것이라고 연구진은 보고했다.

류신은 동맥경화를 유발한다

또 다른 후속 실험에서, 실험동물은 정상적인 단백질로 구성된 식단을 제공 받았지만 류신 함량은 증가했다. 이로 인해 단 8주 만에 생쥐에서 눈에 띄는 동맥 경화증이 나타났다. 과학자들에 따르면, 이는 고단백 식단이 혈관을 손상시키고 심혈관 질환을 유발할 수 있다는 믿음을 확증하며, 실제로 그 배후에 단백질 성분인 류신이 있음을 분명히 해준다고 한다.

“우리의 연구는 더 나은 신진대사 건강과 더 많은 근육을 추구하기 위해 단백질 섭취를 늘리는 것이 만병통치약이 아니라는 것을 보여준다. 수석 저자인 피츠버그 대학의 바박 라자니(Babak Razani)는 "동맥에 실질적인 손상을 줄 수 있다. 식단 전체를 살펴보고 심혈관 질환, 특히 심장 및 혈관 질환의 위험이 있는 사람에게 무심코 악화시키지 않는 균형 잡힌 식사를 제안하는 것이 중요하다"고 덧붙였다.

식물성 단백질, 동물성 단백질보다 건강에 좋다

그러나 고단백 식단의 장점과 단점을 보다 정확하게 이해하고 서로 비교하려면 추가 연구가 필요하다. 그런 다음 연구원들은 과도하고 유해한 단백질 섭취의 기준점이 정확히 어디에 있는지 명확히 해야 한다. 테스트에 따르면 이 값은 15~22칼로리 퍼센트이지만 동물성 식품과 식물성 식품에 따라 다를 수도 있다. 이 연구는 최소한 류신 함량이 낮은 식물성 단백질이 동물성 단백질보다 더 건강하다는 것을 시사한다.
(Nature Metabolism, 2024; doi: 10.1038/s42255-024-00984-2)
출처: Nature, University of Pittsburgh

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]