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비만의 병태생리

지방세포설

지방세포의 수와 크기가 증가함에 따라 비만이 발생된다는 이론으로 유전적인 요인과 환경적인 요인이 관련된다. 생후 1개월에서 1년까지는 생리적으로 지방세포의 무게가 0.15-0.50㎍으로 증가하기 때문에 이 시기의 비만은 성인비만과 반드시 관련되는 것은 아니다. 지방세포의 증식기인 4-11세 사이에 과량의 에너지가 공급되면 지나치게 지방세포의 수가 많아져 일생동안 남게 되며 성인 비만으로 이어질 수 있다. 소아기 때의 비만은 지방세포의 수가 많아지는 증식형(hyperplastic)비만의 형태로 일생동안 지속되는데 결정적으로 중요한 역할을 하게 되므로 소아기 때부터 비만을 예방하는 것이 중요하다.
소아기 때부터 비만한 경우 치료를 해도 지방세포의 크기만 줄일 뿐 지방세포의 수는 줄일 수가 없어 재발이 잘 된다. 반면에 성인이 된 후에 비만하게 되는 것은 대부분 지방세포가 커지고 그 안에 과량의 중성지방을 함유하고 있는 비대성(hypertrophic)비만의 형태이다. 치료시 증식성 비만보다는 반응이 좋고 재발의 위험성이 적다. 그러나 성인이 된 후 비만해졌을 때라도 체지방량이 30kg가 넘는 중증 비만 환자에서는 지방세포가 커지다 못해 분화하게 된다. 지방세포의 크기도 커지고 수가 증가하는 혼합형(hypertophic and hyperplastic)의 형태를 보이고 체중 조절을 할 경우 지방세포의 크기를 1/2 가량 줄일 수 있지만 이미 늘어난 지방세포의 수는 감소시키지 못하므로 그 치료가 어렵다.

고정점설(Set point theory)

체중은 체온, 혈압 등 다른 체내 기능과 같이 자가 기능 조절에 의해 영향을 받고 있으며 각 개인의 체중은 일정한 고정점을 갖고 있는데 비만인은 그 고정점이 높게 정해져 있다는 것이다. 성인들이 장기간에 걸쳐서 일정한 체중을 유지하는 현상이라든지, 일정기간의 식사요법이나 운동 후에 전에의 체중으로 되돌아 가는 현상이라든지, 저열량 식사를 주었을 때 기대했던 것보다는 체중이 덜 감소되고, 고열량 식사를 주었을 때 예상했던 것보다는 체중이 덜 증가되는 현상들이 이 이론을 뒷받침 해주고 있다.
음식을 적게 먹으면 갑상선호르몬의 분비도 적어져서 대사율이 떨어지는 등 신체자체가 체중 감량에 저항하게 되는 등 일련의 적응 기전이 활발하게 작용하기 때문이다. 이러한 고정점은 유전적인 영향을 많이 받지만 식사, 운동에 의해 고정점이 변화될 수도 있다.

열량 섭취 과다설(Dietary theory)

음식으로 필요이상의 열량을 과다섭취하기 때문에 비만이 유발된다는 이론이다. 음식의 구성과 빈도가 중요하게 관여하며 지방함량이 많은 음식, 단순당이 많은 음식, 맛있는 음식 등이 열량섭취를 과다하게 할 수 있다.
고지방식은 에너지를 효율적으로 이용하여 섭취한 에너지의 많은 부분을 체내에 축적시키게 된다. 식이 탄수화물이 체내지방으로 축적되는 데에는 섭취한 열량의 23%가 소모가 되지만, 식이 지방이 체내지방으로 축적되는 데에는 섭취한 열량의 2%만이 소모되고 많은 부분이 저장된다.
지방은 식사 도중이나 후에 식이 섭취를 억제하는 작용이 적은데, 지방이 많은 음식은 맛이 있기 때문에 식욕 억제가 잘 안되며 또 에너지에 비해 부피가 적기 때문에 위에서도 만복을 늦게 느끼기 때문이다. 만복감을 주는 정도는 단백질이 가장 크며 탄수화물, 지방의 순서로 나타나고 지방은 자가 산화 작용이 적어 효율적으로 저장된다. 알코올은 섭취 되는대로 완전히 산화되기는 하지만 지방 산화 억제, 지방 저장 증가 및 지방 합성의 전구 물질로 작용하여 비만을 유발하게 된다. 3대 영양소와 알코올의 대사적 특징은 다음과 같다.

표 1. 3대 영양소와 알코올의 대사적 특징

단백질 탄수화물 지방 알코올
섭취 후 식욕을 억제시키는 작용 높다 높다 낮다 낮다
섭취한대로 산화시키는 작용 높다 높다 낮다 높다
일일 섭취에 기여하는 정도낮다 높다 높다 ?
에너지 밀도 낮다 낮다 높다 중간
여분의 에너지를 전환하는 작용 있다 있다 없다 있다
(포도당으로)(지방으로) (지방으로)


식사 섭취는 중추신경 뿐만 아니라 말초신경, 자율신경에 의해 조절이 되는데, 비만인은 음식섭취를 유발하는 자극에 민감하게 반응을 나타내게 된다. 시상하부에서 포만중추의 기능이 저하되고 섭식중추의 기능이 활발해지면 음식을 많이 먹게 되고, 반대로 섭식중추가 기능을 상실하고 포만중추만 기능을 한다면 식욕이 떨어지고 식사 섭취가 줄어드는 것이다. 많은 환경적 요인들이 시각, 후각, 미각을 자극하여 중추신경에 신호를 보내게 되며 이를 통해 식이 조절을 나타내게 된다.
여러가지 식이 섭취에 영향을 주는 환경적, 생리적, 대사적 요인들은 다음과 같다.
표 2. 식이 섭취에 영향을 주는 환경적, 생리적, 대사적 요인
자극식이 섭취
촉진저하
환경적
주위 온도 저온 고온
시각, 후각, 미각 좋을 때 나쁠 때
식사여부 공복시 만복시
호르몬 cholecystokinin
대사적
포도당 저혈당 고혈당
지방산 산화 감소시 증가시


열량 소비결함설(Energy expenditure deficit theory)

에너지가 섭취되면 소비되고 남은 부분이 저장되는데, 소비되는 에너지가 적으면 저장되는 에너지가 많게 되어 비만을 유발하게 되며 비만인은 섭취한 만큼의 열량을 제대로 소비하지 못해 에너지 축적이 잘 된다는 이론이다. 과식을 하면 정상적으로는 기초대사율이 늘어나게 되며 지방조직에 과도한 에너지가 저장되지 않도록 하는 방어작용이 존재하지만 비만인에서는 과식을 해도 이러한 적응기전이 잘 작용하지 않는다. 열량 소비에 관여하는 작용으로는 다음과 같은 것들이 있다.

1. 안정시 대사율(Resting Metabolic Rate, RMR)
안정시 대사율은 정상적인 신체 기능을 유지하고 체내 항상성을 보존하며 자율신경계의 활동을 위하여 최소로 필요한 에너지양을 말한다. 기초대사율(Basal Metabolic Rate, BMR)과 동의어로 사용되기도 하는데 아무런 활동을 하지 않은 상태에서 소비되는 열량으로 전체 열량 소모의 60-75%를 차지한다. 12-14시간 공복 후 식사하기 전에 눕거나 앉아서 움직이지 않는 채로 측정할 수 있다. 성별, 연령, 제지방체중, 체표면적, 영양상태, 호르몬 균형상태, 자율신경계의 활동 등에 의해 영향을 받으며 개인적으로 약 30%의 변이를 가진다. 휴식시에 각 장기에서 소비되는 열량비는 근육에서 26%, 간에서 26%, 뇌에서 18%, 심장에서 9%, 신장에서 7%, 기타 부위에서 14%이다. 안정시 대사율을 산출하는 공식이 학자마다 틀리지만 Harris 와 Benedict에 의한 공식은 다음과 같다.

남자 : 66 + 13.8x(kg) + 5x(cm) - 6.9(yr)
여자 : 655 + 9.5x(kg) + 1.9x(cm) - 4.7(yr)

2. 식사에 의한 열발생(Thermic Effect of Food, TEF :Dietary Induced Thermogenesis, DIT)
음식물의 소화, 흡수, 운반, 대사, 저장되는 과정에서 소비되는 열량을 말한다. 과거에는 식품의 특이동적 작용(Specific Dynamic Action of Food)이라고 불리기도 했으며 전체열량 소모의 10-15%를 차지한다. TEF는 식사 후 수 시간 동안 소비되는 열량에서 안정시 대사율의 차이로 구할 수 있다. 유전, 음식물의 종류, 음식물의 양, 체지방, 체력상태, 일일 생체주기에 따라 영향을 받는다. 소아 때부터 비만했던 사람은 정상인보다 TEF가 약 40% 정도 낮다. 탄수화물, 지방, 단백질을 함유한 식품을 섭취하면 체내 열량 생산이 증가하는데 섭취한 영양소의 종류에 따라 차이가 있어 단백질의 대사 효과에 의한 값이 가장 크고 탄수화물, 지방의 순서로 되며, 체내에 지방으로 저장되는 효율성에 있어서도 지방, 탄수화물, 단백질의 순이다. 즉 식사의 에너지 함량과 구성 성분의 비율, 식습관 등에 따라 달라진다.
TEF는 식후 60-90분 후에 가장 높으며 저녁에 낮기 때문에 식사 분배를 아침에 많이 하는 것이 좋다. 중등도의 운동은 TEF를 증가시킬 수 있으며, 식전에 운동을 하면 TEF가 식후 3시간 동안 정상의 2배로 늘어난 채로 유지가 된다. 식사량이 많으면 TEF는 높고 식사량이 적으면 TEF가 적기 때문에 비만한 사람이 체중 감량을 한 후에는 RMR, TEF 역시 줄어들어 감량된 체중을 유지하려면 에너지 소비량을 더 늘려야만 한다.

3. 활동에 의한 열발생(Thermic Effect of Exercise, TEE)
기본적인 활동과 운동과 같은 신체활동에 의해 소비되는 열량을 말한다. 활동의 종류, 활동 시간 등에 개인차가 심하므로 에너지 소비 중 개인에 따른 변동이 가장 크다고 할 수 있으며 전체 열량 소모의 5-40% 정도 차지한다. 안정시 대사율과는 달리 임의로 그 양을 변화시킬 수 있으며, 활동의 강도, 지속시간 등에 의해 영향을 받지만 연령이나 영양상태 등에는 크게 영향을 받지 않는다. 최근에 경제 산업의 발달과 더불어 점차 앉아서 하는 직종들이 늘어나기 때문에 활동량이 줄어드는 추세에 있으며 대신 운동이나 스포츠 시간을 증가시키려는 경향이 있다.

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