Effects of a Maternal Ketogenic Diet on Maternal and Offspring Metabolic Health in Mice

당신의 몸을 고성능 자동차라고 상상해 보세요. 보통 이 자동차는 엔진을 계속 돌아가게 하기 위해 일정한 흐름의 가솔린(당분/탄수화물)을 연료로 사용합니다. 하지만 때때로 운전자들은 완전히 다른 연료원, 예를 들어 지방으로 만든 특수 바이오 디젤로 연료를 바꾸기도 합니다. 이것이 바로 "케토제닉 다이어트", 줄여서 "키토"라고 불리는 것입니다. 이는 성인들이 체중을 감량하거나 특정 건강 문제를 관리하기 위해 몸이 설탕 대신 지방을 태우도록 강제하는 방법으로 인기를 끌어왔습니다. 하지만 당신이 복잡하고 중대한 건설 프로젝트—예를 들어 자궁 안에서 새로운 생명을 만드는 일—를 수행하려고 할 때, 건설 작업팀이 이 특이한 연료를 사용해 움직인다면 어떤 일이 벌어질까요? 이것이 바로 과학자들이 던지는 핵심 질문입니다. 수십 년 동안 우리는 어머니가 무엇을 먹느냐가 아기의 미래 건강에 대한 "설계도"를 형성한다는 것을 알고 있었는데, 이를 "태아 프로그래밍"이라고 부릅나다. 만약 어머니의 몸이 스트레스를 받거나 적절한 영양분을 굶주리게 되면, 아기는 나중에 체중 문제나 당뇨병으로 고생하도록 프로그래밍될 수 있습니다. 하지만 인간을 대상으로 극단적인 식단을 윤리적으로 테스트할 수는 없기에, 과학자들은 키토 식단이 임신의 규칙을 어떻게 바꿀 수 있는지 알아보기 위해 작고 빠르게 진행되는 대역 모델인 생쥐를 사용합니다.

이 연구에서 연구자들은 임신 중인 생쥐가 키토 식단으로 전환했을 때 어떤 일이 일로 일어나는지 알아보기로 했습니다. 그들은 암컷 생쥐에게 임신 전 6주 동안 지방이 매우 높고(75%), 탄수화물은 매우 낮으며(5%), 단백질은 적당한(20%) 특별한 메뉴를 먹였습니다. 그들은 임신 중에도, 그리고 새끼에게 젖을 먹이는 동안에도 이 식단을 유지했습니다. 과학자들은 두 가지 주요 질문을 알고 싶었습니다. 이 식단이 아기를 품고 있는 동안 어머니의 몸을 어떻게 변화시켰는가, 그리고 아기가 성장했을 때 아기의 건강을 어떻게 변화시켰는가 하는 점입니다.

결과는 놀라운 변화와 안심할 만한 소식이 뒤섞인 결과였습니다. 첫째, 키토 식단을 한 엄마들은 분명히 그 영향을 느꼈습니다. 임신 후기(20일간의 임신 기간 중 16.5일째)가 되었을 때, 그들은 일반 식단을 한 엄마들보다 체중이 더 많이 나갔습니다. 더 중요한 것은, 그들의 몸이 당분을 처리하는 데 어려움을 겪었다는 점입니다. 연구진이 설탕 주사를 놓았을 때, 이들의 혈당 수치는 더 높게 치솟았고 더 오래 유지되었는데, 이는 그들의 몸이 포도당을 효율적으로 처리하는 데 어려움을 겪고 있음을 시사합니다. 또한 그들의 소변에서 높은 수치의 케톤이 발견되었는데, 이는 그들의 몸이 실제로 지방을 연료로 태우고 있음을 확인시켜 주었습니다. 하지만 변수가 있었습니다. 엄마들은 더 무거워졌지만, 그 안의 아기들은 실제로 더 작았습니다. 키토 식단을 한 엄마들은 대조군 엄마들과 동일한 수의 새끼를 낳았지만, 개별 아기의 무게는 더 가벼웠습니다. 영양분을 전달하는 트럭 역할을 하는 태반의 크기나 효율성은 변하지 않았으므로, 아기가 작은 이유는 전달 트럭이 부족해서가 아니라 아마도 전달되는 연료가 달랐기 때문일 것입니다.

아기들이 태어난 후, 이야기는 더욱 흥미로워졌습니다. 키토 엄마에게서 태어난 새끼 생쥐들은 처음에는 동료들보다 작게 시작했지만, 그들은 학습 능력이 빨랐습니다. 그들은 과학자들이 말하는 "성장 추격(catch-up growth)"을 경험했습니다. 생쥐에게 있어 청년기에 해당하는 12주 차가 되었을 때, 그들은 일반 식단을 한 엄마의 새끼들과 정확히 같은 크기로 성장했습니다. 연구진이 이 어린 성체 생쥐들을 테스트했을 때, 예상치 못한 사실을 발견했습니다. 키토 엄마의 새끼들은 대조군보다 당분을 약간 더 잘 처리했습니다. 그들의 몸은 포도당을 처리하는 데 놀라울 정도로 뛰어났습니다.

하지만 식단은 성별에 따른 성장 차이에 흔적을 남겼습니다. 일반 그룹에서는 수컷 생쥐가 암컷보다 높은 수준의 인슐린과 렙틴(뇌에 배가 부르다는 신호를 보내는 호르몬) 수치를 보였습니다. 그러나 키토 그룹에서는 이러한 차이가 사라져, 수컷과 암컷의 호르몬 수치가 더 비슷하게 나타났습니다. 연구진은 또한 아기들이 정상적인 크기로 성장하긴 했지만, 이 연구로는 키토 식단이 미칠 수 있다고 다른 연구에서 제안된 뇌 발달과 같은 숨겨진 문제들이 있는지까지는 알 수 없다고 언급했습니다.

그렇다면 시사점은 무엇일까요? 이 논문은 임신 중 키토제닉 식단으로 음식을 섭먹는 것이 어머니의 화학적 변화를 일으켜 당분 처리를 비효효율적으로 만들고, 뱃속의 아기를 조금 더 작게 만든다는 것을 시사합니다. 비록 아기들이 결국 크기가 따라잡고 성체로서 당분을 잘 처리하는 것처럼 보이지만, 식단은 수컷과 암컷 생쥐 사이의 자연스러운 차이를 뒤섞어 놓았습니다. 저자들은 이 식단이 인간에게 "나쁘다"거나 "좋다"는 뜻이 아니라, 임신이 신체의 규칙이 바뀌는 독특한 시기라는 점을 보여준다고 조심스럽게 말합니다. 단지 어떤 식단이 체중 감량을 원하는 성인에게 효과가 있다고 해서, 그것이 발달 중인 아기에게 안전하거나 중립적이라는 의미는 아닙니다. 이 연구는 키토 식단이 아기의 미래에 어떤 숨겨진 건강 문제를 일으킬 수 있는지 보기 위해, 이 생쥐들을 더 오래 관찰할 필요가 있다고 결론짓습니다. 왜냐하면 현재로서는 키토 식단이 아기의 미래에 미치는 영향에 대한 전체 이야기는 여전히 쓰여지고 있는 중이기 때문입니다.