우리 몸의 제2 연료, 케톤이란 무엇일까?

혹시 ‘저탄고지’ 식단이나 간헐적 단식에 대해 들어보셨나요? 체중 감량과 건강 개선의 키워드로 떠오르면서 **케톤(Ketone)**이라는 단어를 한 번쯤은 접해보셨을 텐데요. 하지만 케톤이 정확히 무엇인지, 우리 몸에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 왜 어떤 사람들에게는 ‘기적의 에너지원’으로, 다른 사람들에게는 ‘위험 신호’로 여겨지는지 궁금하지 않으셨나요?

 

우리 몸의 숨겨진 슈퍼 연료, 케톤의 모든 것을 속 시원하게 파헤쳐 드립니다. 케톤의 정체부터 건강한 ‘케톤증’과 위험한 ‘케톤산증’의 차이, 그리고 최신 치료법으로의 가능성까지! 지금부터 집중해 주세요.

우리 몸의 제2 연료, 케톤이란 무엇일까?

포도당이 없을 때 나타나는 비상 에너지원, 케톤

우리 몸은 평소에 탄수화물을 분해해서 만든 포도당을 주된 에너지원으로 사용합니다. 하지만 단식을 하거나 탄수화물 섭취를 극도로 제한하면(하루 50g 미만), 몸은 더 이상 포도당을 공급받지 못하게 됩니다. 이때 우리 몸의 생존 스위치가 켜지죠.

 

간(Liver)은 비상사태를 선포하고, 저장해 둔 지방을 분해하기 시작합니다. 이 과정에서 생성되는 부산물이 바로 케톤체(Ketone bodies), 즉 케톤입니다.

 

케톤은 크게 세 종류로 나뉩니다.

1. 아세토아세테이트 (Acetoacetate, AcAc): 지방산으로부터 가장 먼저 만들어지는 기본적인 케톤체입니다.
2. 베타-하이드록시부티레이트 (Beta-hydroxybutyrate, BHB): 아세토아세테이트가 변환된 형태로, 혈액에 가장 풍부하며 안정적인 에너지원 역할을 합니다.
3. 아세톤 (Acetone): 아세토아세테이트가 자연 분해되면서 생기는 부산물로, 휘발성이 강해 숨을 쉴 때 과일 향이나 아세톤 냄새를 유발하기도 합니다.

이렇게 만들어진 케톤은 혈액을 통해 온몸으로 퍼져나가 뇌, 심장, 근육 등 여러 장기에서 포도당을 대신하는 강력한 대체 에너지원으로 사용됩니다. 특히 뇌는 포도당만을 에너지원으로 쓴다고 알려져 있지만, 사실 뇌 에너지의 최대 70%까지 케톤으로 충당할 수 있답니다.

“케톤은 단순한 에너지 대사산물이 아니다. 이는 세포의 스트레스 저항성을 높이고 염증을 조절하며, 유전자 발현에까지 영향을 미치는 강력한 신호 분자(Signaling Molecule)이다.” - 미국 국립보건원(NIH) 연구 보고서

건강한 ‘영양적 케톤증’ vs 위험한 ‘당뇨병성 케톤산증’

‘케톤’이라는 단어를 들었을 때, 많은 분들이 당뇨병의 심각한 합병증을 떠올리며 부정적인 인식을 갖는 경우가 많습니다. 이는 ‘영양적 케톤증(Nutritional Ketosis)’과 ‘당뇨병성 케톤산증(Diabetic Ketoacidosis, DKA)’이라는 두 가지 상태를 혼동하기 때문입니다. 이 둘의 차이를 아는 것은 매우 중요합니다.

구분	영양적 케톤증 (Nutritional Ketosis)	당뇨병성 케톤산증 (Diabetic Ketoacidosis)
정의	의도적인 탄수화물 제한(케톤식)이나 단식으로 인한 자연스럽고 통제된 대사 상태	인슐린이 극도로 부족(주로 1형 당뇨병)하여 통제 불가능하게 케톤이 폭발적으로 생성되는 병적인 응급 상황
혈중 케톤 농도	0.5 ~ 3.0 mmol/L (안전한 수준)	10 mmol/L 이상, 때로는 25 mmol/L 초과 (매우 위험한 수준)
혈당 수치	정상 또는 약간 낮은 수준으로 유지됨	300 mg/dL 이상으로 매우 높음
혈액 pH	정상 범위(약 7.4)를 유지함	7.3 미만으로 떨어져 혈액이 강한 산성으로 변함
발생 원인	케톤 생성 식이요법, 장시간의 단식 등	인슐린 투여 중단, 심각한 감염 등 (주로 1형 당뇨 환자)
상태	안전함, 신체가 지방을 효율적으로 사용하고 있는 상태	매우 위험함, 즉각적인 의료 처치가 필요한 생명 위협 상태

이처럼 ‘영양적 케톤증’은 우리 몸이 지방을 주 에너지원으로 사용하는 효율적인 상태로 전환되었음을 의미하는 반면, ‘케톤산증’은 인슐린 부족으로 혈당과 케톤이 동시에 폭증하여 몸의 산성-염기 균형이 무너지는 치명적인 상태입니다.

케톤의 두 얼굴: 치료법으로서의 재발견

최근 케톤은 단순히 비상 에너지를 넘어, 다양한 질병의 치료법으로서 그 가능성을 인정받고 있습니다.

A. 난치성 뇌전증 치료의 희망, 케톤 생성 식이요법

1920년대부터 케톤 생성 식이요법은 약물로 조절되지 않는 소아 난치성 뇌전증 환자들에게 효과적인 치료법으로 사용되어 왔습니다. 그 정확한 기전은 아직도 연구 중이지만, 여러 가설이 있습니다.

• 뇌 에너지 안정화: 포도당보다 더 안정적인 에너지원인 케톤을 뇌에 공급하여 신경세포의 과도한 흥분을 막습니다.
• 신경전달물질 조절: 뇌의 흥분을 억제하는 신경전달물질인 '가바(GABA)'의 생성을 촉진합니다.
• 신경세포 보호: 케톤체, 특히 BHB가 뇌신경세포를 보호하고 항염증 작용을 합니다.

B. 퇴행성 뇌 질환의 새로운 가능성

알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌 질환은 뇌세포가 포도당을 제대로 사용하지 못하는 '에너지 대사 장애'를 공통적으로 보입니다.

“알츠하이머병을 ‘제3형 당뇨병’이라고도 부르는 이유는 뇌의 인슐린 저항성과 포도당 이용 능력 저하가 핵심적인 특징이기 때문입니다. 케톤은 이러한 에너지 위기를 극복할 수 있는 유망한 대체 연료입니다.” - Dr. Stephen Cunnane, 퀘벡 셔브룩 대학교

 

케톤은 포도당 대사 경로를 우회하여 뇌세포에 직접 에너지를 공급함으로써, 질병의 진행을 늦추고 인지 기능을 개선할 수 있다는 연구 결과들이 발표되며 큰 주목을 받고 있습니다.

내 몸의 케톤 수치, 어떻게 확인할까?

케톤 생성 식이요법을 하고 있다면 케톤 수치를 측정하여 몸이 케톤증 상태에 제대로 진입했는지 확인할 수 있습니다.

1. 소변 검사지 (Urine Strips): 소변으로 배출되는 ‘아세토아세테이트’를 측정합니다. 저렴하고 간편해서 초보자에게 적합하지만, 몸이 케톤 사용에 익숙해지면 소변 배출량이 줄어 정확도가 떨어질 수 있습니다.
2. 혈액 측정기 (Blood Meter): 손끝에서 채취한 소량의 혈액으로 ‘베타-하이드록시부티레이트(BHB)’를 직접 측정합니다. 가장 정확한 방법으로, 치료 목적으로 엄격한 관리가 필요할 때 사용됩니다.

 

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Take home message:

1. 케톤은 포도당이 부족할 때 간에서 지방을 분해해 만드는 강력한 대체 에너지원이며, 특히 뇌 기능에 중요한 역할을 합니다.
2. 의도적으로 탄수화물을 제한하여 케톤을 사용하는 ‘영양적 케톤증’은 안전한 대사 상태입니다.
3. 인슐린 부족으로 케톤과 혈당이 통제 불능으로 치솟는 ‘당뇨병성 케톤산증’은 즉각적인 치료가 필요한 매우 위험한 상태로, 이 둘을 절대 혼동해서는 안 됩니다.

 

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참고 자료 (Reference):

1. 서울아산병원. (n.d.). 케톤(ketone) | 알기쉬운의학용어.
2. Paoli, A., Rubini, A., Volek, J. S., & Grimaldi, K. A. (2013). Beyond weight loss: a review of the therapeutic uses of very-low-carbohydrate (ketogenic) diets. European journal of clinical nutrition, 67(8), 789–796.
3. Cunnane, S. C., et al. (2016). Can ketones compensate for deteriorating brain glucose uptake during aging? Implications for the risk and treatment of Alzheimer's disease. Annals of the New York Academy of Sciences, 1367(1), 12–20.
4. 대한진단검사의학회. (n.d.). 케톤 - Lab Tests Online.
5. Wikipedia. (2024). Ketone bodies, Ketosis, Diabetic ketoacidosis.