 살코기 스테이크(lean steak)는 지방과 콜레스테롤이 적고 단백질이 풍부하여 보통 건강식품으로 간주된다. 그러나 아무리 건강에 좋은 살코기 스테이크라 할지라도 많이 먹으면 역시 심장질환을 일으킬 수 있는 것으로 알려져, 미식가들의 간담을 서늘하게 해 왔다. 과학자들은 이제 그 이유를 밝혀냈다. Nature Medicine 4월 7일호에 실린 논문에 의하면, "인간의 장(腸)에 존재하는 세균이 소고기 속에 함유된 흔한 영양소를 유해 화합물(toxic compound)로 전환시키고, 이 화합물이 동맥 벽에서 플라크의 축적을 촉진한다"고 한다(참고논문 1).
"세균은 식품 속에 들어 있는 모든 영양소들을 새로운 분자로 전환시키며, 이 분자들은 인간의 대사과정에 엄청난 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 `개인이 보유한 장내 미생물`이 `식품 자체에 포함된 영양소`에 못지 않게 중요할 수도 있다. 이번 연구는 식품과 건강에 대한 새로운 접근방법을 제시한다"고 이번 연구의 공동저자인 클리블랜드 클리닉의 스탠리 헤이즌 박사(심혈관센터 소장)는 말했다.
적색육(red meat)은 - 설사 지방과 콜레스테롤의 함유량을 줄이더라도 - 심혈관질환으로 인한 사망의 위험을 증가시키는 것으로 알려져 있지만, 그 이유는 밝혀지지 않았다(참고논문 2). 헤이즌 박사가 이끄는 연구진은 이 의문을 해결하기 위해, 77명의 지원자를 모집하여 L-카르니틴(적색육과 유제품에서 발견됨)을 섭취하게 하였다. 77명의 지원자 중에는 26명의 채식주의자가 포함되어 있었는데, 그 중 한 골수 채식주의자(vegan)는 연구진의 요청에 따라 200g의 등심 스테이크를 먹는 것도 마다하지 않았다.
연구 결과, L-카르니틴을 섭취하면 트리메틸아민-N-옥사이드(TMAO: trimethylamine-N-oxide)의 혈중농도가 증가하는 것으로 밝혀졌다. TMAO는 콜레스테롤의 대사를 변화시키고, 동맥 벽에 축적된 콜레스테롤의 제거를 지연시키는 화합물로 알려져 있다. 그러나 놀랍게도, 채식주의자들은 L-카르니틴을 섭취하더라도 일반인(육식주의자, 보다 정확히 말하면 `잡식주의자`)들보다 훨씬 적은 양의 TMAO가 생성되는 것으로 밝혀졌다. 한편 연구진이 지원자들의 대변을 채취하여 분석한 결과, 채식주의자와 잡식주의자들은 서로 상이한 장내 미생물을 보유한 것으로 나타났다. 연구진은 이상의 연구결과를 분석하여 "고기를 포함하는 일반 식단(regular diet)이 위장관 내에서 특정 미생물군의 증식을 촉진하고, 이 미생물들이 고기 중의 L-카르니틴을 TMAO로 전환시킨다"라는 결론을 내렸다.
연구진은 심층분석을 위해, 약 2,600명의 심장검사 예정자(긴급을 요하지 않는 심장질환 환자)들을 대상으로 L-카르니틴의 혈중농도를 검사해 보았다. 검사 결과, L-카르니틴의 혈중농도는 심장질환의 발생률에 영향을 미치지 못하는 것으로 밝혀졌다. 그러나 L-카르니틴과 TMAO의 혈중농도가 모두 높은 사람들은 심장질환에 걸릴 위험이 높은 것으로 나타났다. 이는 "심장에 위협을 가하는 주범은 고기 중에 함유된 영양소(L-카르니틴) 자체가 아니라, 세균이라는 연금술사(alchemy)에 의해 탄생한 TMAO"라는 것을 의미한다.
마지막으로, 연구진이 마우스에게 L-카르니틴을 먹여 본 결과, 동맥 플라크의 발생 위험이 2배로 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 이것은 어디까지나 일반적인 장내 세균을 보유한 마우스에 해당되는 일이었다. 연구진이 항생제를 이용하여 마우스의 위장관을 청소한 결과, L-카르니틴은 플라크의 발생 및 축적을 촉진하지 않는 것으로 나타났다. "이번 연구는 `위장관 내에서 L-카르니틴을 먹고 사는(분해하는) 미생물이 심장질환의 위험을 증가시킨다`는 가설을 입증하는 결정적 증거를 제시했다"라고 펜실베이니아 대학의 심혈관질환 예방센터의 대니얼 레이더 소장은 말했다.
이번 연구의 결과는 다음과 같이 요약된다: "장내 미생물은 콜린(choline)과 포스파티딜콜린(phosphatidyl choline)을 대사하여 트리메틸아민(TMA: trimethylamine)을 생성하고, TMA는 더욱 대사되어 플라크 형성 촉진물질(proatherogenic species)인 TMAO로 전환된다. L-카르니틴은 적색육에 풍부하게 함유된 TMA로, 이 역시 장내 미생물에 의해 대사되어 TMAO로 전환될 수 있다." 이번 연구는 육식 애호가들은 물론 L-카르니틴 보충제를 복용하는 일반인들에게도 경종을 울리고 있다. "L-카르티닌 보충제는 현재 「정력증강, 체중감량, 운동능력 향상을 일으키는 기적의 건강기능식품」으로 선전되며 날개돋친 듯 팔리고 있다. 하지만, 이러한 주장은 지금껏 과학적으로 검증된 적이 없다. 나는 많은 이들이 L-카르니틴 보충제를 복용하는 이유를 알 수가 없다"고 헤이즌 박사는 말했다.
【첨부그림 설명】
1. 카르니틴의 화학구조와, 카르니틴과 콜린이 TMAO로 대사되는 과정: L-카르니틴과 콜린은 모두 식품 속에 함유된 트리메틸아민으로, 장내 미생물에 의해 TMA로 대사된다. TMA는 간으로 이동한 다음, FMOs(flavin monooxygenases)에 의해 더욱 대사(산화)되어 TMAO가 된다.
2. 장내 미생물이 동맥경화에 기여하는 메커니즘 요약: 장내 미생물은 식품 속에 함유된 L-카르니틴과 콜린을 대사하여 TMA와 TMAO를 생성한다. TMAO는 대식세포(macrophages), 간, 장(腸)에서 콜레스테롤과 스테롤의 대사에 영향을 미친다.
※ 참고논문
1. Koeth, R. A. et al. Nature Med. http://dx.doi.org/10.1038/nm.3145 (2013).
2. Pan, A. et al. Arch. Intern. Med. 172, 555?563 (2012).
※ L-카르니틴의 흡수와 체내 분포에 대해서는 다음 논문을 참고할 것: Rebouche CJ., "Kinetics, pharmacokinetics, and regulation of L-carnitine and acetyl-L-carnitine metabolism", Ann N Y Acad Sci. 2004 Nov;1033:30-41. (이 논문에 의하면, L-카르니틴 보충제의 경우 흡수율이 14~18%이고, 나머지가 대장의 미생물에 의해 분해된다고 한다.) |
