대한당뇨병학회 E- Newsletter VOL 003

간헐적 단식(intermittent fasting)은 체중 조절이 필요한 이들의 많은 관심을 받아왔으며, 혈당 개선, 심장 및 뇌 기능 측면에서도 이로운 효과를 가져올 것이라고 추측된다. 반면, 이러한 간헐적 단식이 근육 손실, 케톤증, 전해질 불균형 등 부작용을 유발할 수 있다는 우려도 제기되었다. 정상적인 신체 항상성(homeostasis) 유지를 위해서 호르몬의 일주기 리듬(circadian rhythm)이 중요하다는 것을 감안할 때, 간헐적 단식이 호르몬 혈중 농도와 일주기 리듬에 미치는 영향에 대해 살펴볼 필요가 있다.

간헐적 단식의 방법에는 격일 단식(alternate-day fasting, ADF), 시간제한 식이(time-restricted feeding, TRF) 등이 있다. 사람과 설치류(마우스, 랫드)에서의 간헐적 단식 연구 결과를 해석할 때 주의해야 하는 점으로는 (1) 사람이 삼시세끼를 섭취하는데 비해 연구용 설치류는 24시간 자유롭게 먹이를 섭취하는(ad libitum) 것이 일반적이라는 점과, (2) 사람은 주행성인 반면 설치류는 야행성이어서 야간 음식섭취량이 많다는 것이다.

호르몬의 일주기 리듬과 관련하여, 생체시계 유전자(clock gene)는 호르몬의 전사(transcription)을 조절하는 등의 기전을 통해 인슐린, 갑상샘자극호르몬, 스테로이드 전구체 등의 합성 기전을 조절한다. 또한 시신경교차위핵(suprachiasmatic nucleus)은 눈을 통해 들어온 빛의 신호를 감지하여 일주기 리듬을 조절하는 뇌부위로, 이 핵부위와 연결된 시상하부에서 갑상샘자극호르몬방출호르몬(TRH), 부신피질자극호르몬방출호르몬(CRH), 성장호르몬방출호르몬(GHRH) 등을 합성하는 신경을 조절할 수 있다.

대사와 관련된 주요 호르몬에 대한 연구결과들을 정리해보면 다음과 같다:
인슐린: 사람에서 단식 시점에는 인슐린 분비가 감소하며, 장기적인 간헐적 단식은 혈장 인슐린 수치를 감소시키고 인슐린 감수성을 개선하는 효과가 뚜렷하다. 일주기 리듬 측면에서는, 랫드에서의 장기간 TRF는 혈중 인슐린 농도의 최고점(acrophase) 시각이 이동되는(shift) 결과를 보여주나, 사람에서 장기간 간헐적 단식과 인슐린의 일주기 리듬에 대한 연구 결과는 아직 부족하다.

글루코코르티코이드: 사람 코티솔 혈중 농도는 아침에 최고에 이르고 자정까지 점차 감소한다. 사람에서 코티솔은 단식이 시작된 직후 증가하기 시작하며, 단기간의 TRF 이후 혈중 코티솔 농도가 증가된다. 랫드에서의 장기간 TRF 이후 코티코스테론 혈중 농도의 최고점은 단식이 끝나는 시각, 즉 먹이가 주어지는 시각 직전으로 이동되며, 사람에서도 5일간 금식한 경우 코티솔 농도의 최고점이 오후로 이동되는 것을 볼 때, 간헐적 단식은 글루코코르티코이드의 일주기에 큰 영향을 미친다고 추측된다.

갑상샘호르몬: 갑상샘자극호르몬의 혈중 농도는 한밤중에 가장 높고 오후 5-6시경 가장 낮으며, 갑상샘호르몬은 이보다 1.5시간 이후 비슷한 패턴을 보인다. 사람에서 단식 직후 갑상샘호르몬 농도가 급감하며, 장기간 ADF 또는 TRF 이후에 혈중 T3 농도가 감소한다. 사람 또는 동물에서 간헐적 단식과 갑상샘호르몬의 일주기 리듬 패턴에 대한 연구 결과는 아직 부족하다.

그 외 호르몬: 사람에서 성장호르몬은 단식 후 혈중 농도가 증가하고 분비 주기가 빨라지며, 혈중농도의 최고점이 잠드는 시점에서 주간으로 옮겨지는 것이 관찰되었다. 간헐적 단식은 성호르몬에도 영향을 줄 수 있는데, 랫드에서의 장기간 ADF는 불규칙한 생리주기 및 에스트로겐 혈중 농도에 유의한 변화를 초래하는 것이 관찰되었다. 그 외 멜라토닌, 세로토닌 등 다른 호르몬들의 혈중 농도에 미치는 간헐적 단식의 영향이 일부 보고되어 있다.

이렇게 간헐적 단식이 호르몬에 미치는 영향들은 임상적으로도 고찰해볼 필요가 있다. 당뇨병 환자의 간헐적 단식은 개별 임상 상태에 따라 포도당 결핍 및 케톤 생성 유도가 환자에게 해로울 수 있으므로 신중하게 고려해야 한다. 갑상선 이상 환자는 간헐적 단식 중 약물의 복용량과 복용 시기에 대한 상담이 필요할 수 있으며, 부신 기능 부전 또는 쿠싱 증후군 등의 질환에서도 간헐적 단식을 수행하고자 하는 환자가 있는 경우 그 효과 및 부작용을 평가하는 것도 필요해 보인다.

향후 호르몬 일주기 리듬을 연구할 때 몇 가지 고려할 점들이 있다. 혈액 샘플링 사이 좁은 간격이 확보되어야 실험의 정확성과 신뢰도가 확보된다는 것을 유념할 필요가 있다. 최근 임상연구들에서 논쟁에서 볼 수 있듯이, 간헐적 단식 수행시 칼로리 제한 자체의 효과가 동반될 가능성을 고려할 때, 단식의 효과와 칼로리 섭취 감소의 효과를 구별해야 한다. 향후 간헐적 단식이 호르몬 일주기 조절에 미치는 영향에 대한 더 정확한 이해를 위해서 잘 설계된 연구들이 필요하겠으며, 이를 통해 기전에 기반한 효율적이고 안전한 간헐적 단식 프로토콜의 개발도 추구해볼 수 있다.

Effects of Intermittent Fasting on the Circulating Levels and Circadian Rhythms of Hormones. Endocrinol Metab (Seoul). 2021 Aug;36(4):745-756.