대사의 법칙

 대사란 세포가 에너지를 다루는 과학적인 과정입니다.  오늘은 식욕과 인체대사, 지방의 저장과 손실에 관해 이야기해보려 합니다. 몸 내부로 유입되고 외부로 빠져나가는 에너지에 관해서 말입니다.

대사의 법칙

대사의 법칙 두 가지

대사 과정에서 중요한 규칙은 두 가지입니다. 그중 하나는 이미 우리도 잘 알고 있습니다. 바로 음식으로 들어오는 에너지에서 운동으로 나가는 에너지를 뺀 양이 몸에 저장된다는 것입니다. 이때 에너지는 주로 지방으로 저장됩니다. 

 다른 한 가지 규칙은 별로 알려지지 않았는데, 음성 피드백이라는 과정을 통해 체내 환경이 과도하게 빨리 줄어들거나 늘어나지 않도록 관리하게 됩니다. 이 두 가지 규칙을 기억하면 비만과 비만의 원인, 치료 방법을 잘 알 수 있게 됩니다. 이 글을 읽는 당신이 과거에 체중 조절로 고생한 적이 있다면 왜 그렇게 힘들었는지 명확하게 알게 될 것입니다.

 

지방 세포

 지방은 지방 세포라는 개별 세포들로 구성됩니다. 지방세포는 고래, 낙타부터 인간까지 모든 포유 동물의 생존에 핵심 역할을 담당합니다. 지방은 세 가지 특징을 가지고 있습니다. 첫째, 근육이나 뼈에 비해 가벼워서 이동이 효율적입니다. 둘째, 저온 환경에서 단열 기능을 발휘합니다. 셋째, 에너지를 아주 많이 저장할 수 있습니다. 요약하자면, 지방은 효율성이 높고 열 손실을 막아주는 가벼운 에너지원입니다. 

각각의 지방 세포는 나중에 필요할 때를 대비해 에너지를 저장해두는 독특한 기능이 있습니다. 저장된 에너지가 많을수록 세포는 부풀어 오르고 크기가 커집니다. 살이 찌기 시작할 때는 지방 세포가 늘어나지 않습니다. 세포 수는 유지되고 지방 세포마다 더 많은 에너지를 저장하면서 부풀어 올라 원래 크기보다 여섯 배까지 커집니다. 그러다 세포 내부에 더 이상 에너지를 저장할 공간이 없어지면 세포 수가 늘어나게 됩니다. 지방 세포는 평균적으로 400억 개 정도이고 일부는 천억 개가 넘는 사람도 있습니다. 지방 세포를 제거하는 지방 흡입술로 지방 세포를 제거하면 몸은 사라진 세포를 채우려고 더 많은 세포를 만들어내는 결과를 초래하기도 합니다. 

 지방은 에너지 저장이라는 인체에서 가장 중요한 기능을 합니다. 굶주리고 먹을 것이 부족할 때 살아남기 위해서는 반드시 에너지를 비축해두어야 합니다. 뇌가 제대로 기능을 하려면 혈당이 일정하게 유지되어야 합니다. 음식을 바로바로 구할 수 없을 때 지방 세포가 즉시 부족한 에너지를 채워줍니다. 사람을 포함한 포유동물의 상당수는 저장된 지방을 써야 할 만큼 실질적인 기근에 시달리지 않습니다. 다른 지역으로 이동할 때, 짝짓기, 임신, 모유 수유처럼 필요한 에너지는 늘어나는데 음식 섭취로 얻는 에너지는 줄어들 수 있는 때에 저장해 둔 에너지가 빛을 발합니다. 자동차의 연료통처럼 에너지를 비축해 둘 수 있는 지방은 생존을 위해, 다음 세대를 낳고 키우기 위해 반드시 필요한 기관입니다. 

 에너지를 많이 저장 할 수록 좋다고 생각할 수도 있겠지만 몸에 저장된 에너지가 늘어나면 사냥이나 포식자로부터 재빠르게 달아나는 것과 같은 일반적인 생존 활동에 제약이 생기게 됩니다. 따라서 지방 저장고의 크기를 적절하게 조절할 수 있는 메커니즘이 필요하게 됩니다. 우리의 지방은 자가 조절이 가능하다는 말입니다.

 

에너지 이용과 저장

'열역학 제 1법칙' 은 바위, 식물, 동물 등 모든 물체에 저장된 에너지 양을 계산할 때 활용됩니다. 기본 전제는 이렇습니다. '물체에 저장된 에너지의 양은 유입된 에너지에서 방출된 에너지를 뺀 양이다.' 

 사람의 경우 '들어온 에너지'는 먹은 음식으로 볼 수 있고 음식은 단백질과 지방, 탄수화물로 이루어집니다. '나간 에너지'는 에너지 소비인데 대부분은 깨어있는 동안의 활동량이나 헬스장에서 운동을 했느냐에 따라 하루에 쓰는 에너지의 양이 크게 좌우된다고 생각하지만 사실은 그렇지 않습니다. 에너지 소비는 대부분 몸을 움직이는 것과는 무관합니다. 하루 종일 내내 침대에 가만히 누워만 있어도 평소에 쓰는 에너지의 70퍼센트가 소비됩니다. 숨을 쉬고 심장이 뛰고 체온을 유지하고 인체 세포에서 이루어지는 모든 화학반응을 하는데 쓰이는 것입니다. 무의식적인 기능으로 소비되는 에너지의 양을 '기초대사율'이라고 합니다. 매일 쓰는 에너지의 3분의 2 이상이 의식으로 조절되지 않는다는 사실은 인체 대사를 이해할 때 중요한 부분입니다. 이는 체중이 조절되는 방식과 비만의 원인과도 관련이 있습니다.  

 나머지 30퍼센트는 수동적 에너지 소비와 능동적 에너지 소비로 나뉩니다. 수동적 에너지 소비란 일상생활에서 사용하는 에너지로 일터까지 걷기, 청소하기, 사무실 안에서 움직이기 등이 포함됩니다. 헬스장에 다니지 않지만 육체노동을 하는 사람은 나머지 30퍼센트를 이런 활동으로 소비하게 됩니다.  능동적 에너지 소비는 운동할 때 소비하는 에너지입니다. 헬스장에 다니거나 조깅을 하는 경우도 있고, 인력거를 모는 사람, 사냥을 다니는 아프리카 부족 사람들처럼 운동이 일상생활의 한 부분인 경우도 있습니다. 도시에 살면서 주로 앉아서 생활하는 사람들에게 능동적인 에너지 소비는 버스를 놓칠까 봐 잠깐 달리거나 계단을 몇 층 걸어서 올라가는 정도에 그치게 됩니다. 이 에너지는 일일 에너지 소비량의 2퍼센트에서 3퍼센트에 그칩니다. 

위 공식에서 '저장되는 에너지'란 훨씬 간단합니다. 들어온 에너지에서 나간 에너지를 빼고 남은 에너지는 먼저 당 형태로 간에 저장되고 다음에는 지방으로 지방 세포에 저장 됩니다. 간에는 이틀 동안 사용할 수 있는 양만 저장됩니다. 대체로 그정도가 최대 용량이라 남는 에너지는 사실상 거의 다 지방으로 저장된다고 볼 수 있습니다. 지방에는 약 30일간 음식을 먹지 않아도 생존할 수 있는 에너지가 저장됩니다.