‘적게 먹으면 오래 산다’ 사실일까 미신일까

• 지난 8월 29일자 ‘네이처’ 온라인판에 오래 사는 법을 실천하는 이들에게 ‘불쾌한’ 소식이 실렸다. 지금까지 장수의 가장 확실한 비결로 알려진 것은 소식(小食), 즉 적게 먹는 것이었다. 적게 먹으면 수명이 늘어난다는 것은 수많은 동물 실험이나 TV 보도를 통해 입증된 내용이었다. 그렇기에 많은 사람이 소식에 힘을 써왔다. 그런데 네이처 기사는 소식과 장수는 상관이 없다고 했다. 이게 어떻게 된 영문일까? 지금까지 먹고 싶은 것 참느라 괜히 헛수고만 한 것일까?

먼저 용어에 관한 바른 정의가 필요하다. 국내 언론에서는 대개 ‘소식(小食)’이라고 쓰고 있다. 독자와 시청자에게 친숙한 말이기 때문이다. 그러나 과학적 연구에서 정확한 용어는 ‘칼로리를 줄인다’는 의미의 ‘열량 제한’이다. 이 차이는 중요한 의미를 지닐 수도 있기에 여기서는 연구자들이 쓰는 대로 열량 제한으로 해두겠다.

‘네이처’에 기존 연구를 반박하는 연구 결과를 내놓은 이들은 미국 국립노화연구소의 연구진이다. 이들은 1987년부터 무려 25년에 걸쳐 붉은털원숭이를 대상으로 열량 제한이 건강과 수명에 어떤 영향을 미치는지를 조사했다.

붉은털원숭이는 4~5세가 되면 성(性)적으로 성숙하고 평균 수명은 25세 정도다. 연구진은 원숭이들을 대조군과 실험군으로 나눈 뒤, 대조군에는 일반 원숭이들이 먹는 보통 음식을 주었고, 실험군에는 그보다 열량이 30% 적은 식사를 주었다. 그 결과 대조군이나 실험군이나 수명에 별 차이가 없는 것으로 나타났다. 즉 열량 섭취를 줄인다고 해서 수명이 늘지는 않는다는 것이었다.

연구진의 라파엘 드카보 박사는 “연구 결과에 우리도 실망했다”고 평했다. 다만 열량 섭취를 줄인 원숭이들에게서 당뇨병, 암, 심혈관 질환 등 노화 관련 질병이 더 늦게 발생한 점은 확인됐다. 이 부분은 기존 연구 결과들과 들어맞았다고 할 수 있다. 따라서 열량 제한은 건강에는 도움이 되지만 수명 연장에는 별 효과가 없는 셈이다. 왠지 상식과 맞지 않는 듯하다. 건강하면 자연히 오래 산다고 많은 사람이 생각하는 게 사실이다.

상식 뒤엎은 네이처 논문 발표



이번 네이처의 연구 결과에 앞서 2009년에는 정반대의 결과가 나온 바 있다. 미국 위스콘신 대학교의 국립영장류연구센터에 있는 과학자들이 한 연구였다. 공교롭게도 이 연구는 이번 실험을 수행한 미국 국립노화연구소의 지원을 받았다. 같은 기관의 예산으로 진행된 두 연구에서 정반대의 결과가 나온 셈이다.

위스콘신대 연구진은 1989년부터 20년 동안 붉은털원숭이를 대상으로 연구를 했다. 이들도 원숭이들을 두 집단으로 나눈 뒤 대조군 원숭이들에게는 표준 식단을 제공했고 실험군 원숭이들에게는 이보다 열량을 30% 줄인 식단을 줬다. 그들은 정기적으로 원숭이들의 체중, 심장과 뇌 기능, 혈액, 내분비계 기능 등을 조사했고 사망하면 부검해 몸 상태와 사망 원인을 파악했다.

연구 결과, 열량 섭취량을 줄인 집단은 암, 당뇨병, 심장병, 뇌 위축, 근육량 감소 같은 노화 관련 질환의 발생률이 크게 줄고 수명이 늘어나는 것으로 나타났다. 연구 기간 중 실험군에서 노화 관련 질병으로 사망한 원숭이는 38마리 중 5마리에 불과한 반면, 대조군에선 38마리 중 14마리가 죽었다. 이 결과는 다른 동물들을 대상으로 이루어진 기존 연구 결과들과 일치했으며 영장류를 대상으로 한 최초의 연구 결과라는 점에서 큰 주목을 받았다.

애초에 열량 제한 연구가 관심을 끈 것은 1930년대부터였다. 당시 미국 코넬대 연구진은 생쥐의 열량 섭취를 제한하자 수명이 약 40%까지 늘어났다는 연구 결과를 발표했다. 단순히 식사를 조절함으로써 수명을 40%나 늘리다니, 놀라운 일이 아닐 수 없었다.

그 뒤로 선충, 초파리, 쥐, 심지어 개에 이르기까지 다양한 동물을 대상으로 열량 섭취량과 수명의 관계를 다룬 연구들이 꾸준히 나왔다. 결과는 거의 다 비슷했다. 즉 열량 섭취량을 줄이면 노화 관련 질병의 발생 시점과 진행 속도가 늦어지고 수명이 늘어난다는 것이었다.

물론 대부분의 연구는 평균 수명이 짧은 이른바 하등동물들을 대상으로 이루어졌다. 수명이 긴 영장류를 연구한다는 것은 쉬운 일이 아니다. 게다가 사람을 직접 연구하기란 더 어렵다. 수십 년 동안 영양분을 조절한 식단을 먹으면서 정기적으로 검사를 받겠다고 할 사람은 없을 것이다. 다행히 영장류연구센터가 있었기에, 위스콘신 연구진은 마침내 원숭이 대상 연구 결과를 내놓았고 그 연구 결과가 기존 결과들과 들어맞았기에 사람들은 열량 제한의 효과가 사람에게도 적용될 것이라고 믿을 수 있었다.

같은 실험, 다른 결과

한 뷔페 레스토랑 실내 전경.

실제로 열량 섭취량을 줄이면 세포 성장과 수선을 조절하는 대사 경로가 활성화하는 등 에너지 관련 대사에 변화가 일어나는 듯하다. 그리고 포도 등에서 발견되는 항산화물질이자 항암 작용이 있다는 레스베라톨 같은 물질 등은 이런 경로에 작용함으로써 노화 관련 질환을 억제하는 것 같다는 연구 결과들도 나왔다. 발 빠른 사람들은 굳이 음식 섭취량을 줄이지 않고서도 비슷한 효과를 낼 수 있는 물질을 찾아 나섰다. 열량 섭취 제한 효과를 내는 약물을 먹어도 수명 연장 효과가 일어나리라고 본 것이다. 미국 국립노화연구소의 발표는 이렇게 잘 맞물려 돌아가던 흐름에 제동을 건 셈이었다.

그런데 두 연구진의 결과가 왜 이렇게 차이가 날까? 어느 한쪽이 틀린 것일까? 아니면 실험 방법이 달라서 그랬을까? 속단하기는 이르지만, 국립노화연구소의 뉴스레터나 ‘와이어드’같은 과학기술 비평지들은 몇 가지 추측을 내놓고 있다.

일단 실험 대상 원숭이들이 섭취한 음식이 달랐다. 열량을 일정 비율로 제한했다는 점은 같지만 양쪽 연구진이 원숭이들에게 준 식단은 근본적으로 달랐다고 한다. 위스콘신대 연구진은 이른바 정제 사료를 썼다. 즉 정제한 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민, 광물질 등을 섞어서 음식을 만들었다는 의미다. 반면에 국립노화연구소의 식단은 천연 원료를 토대로 했다. 천연 원료를 토대로 한 먹이는 식사 때마다 성분 함량이 달라질 가능성이 높지만, 몸이 필요로 하는 성분까지 골고루 들어 있을 확률이 더 높다.

이것이 결과의 차이를 빚어내는 데 어느 정도 영향을 주었을 것으로 가정될 수 있다. 이를테면 국립노화연구소의 원숭이들은 영양 성분이 더 완벽하게 갖추어진 천연 식재료로 식사를 해왔기에 열량 제한에 따른 차이가 크지 않았다는 가설이다. 그러나 이는 어디까지나 가설일 뿐이다.

또 한 가지 차이점은 국립노화연구소의 연구진은 대조군에 속한 원숭이들의 음식 섭취량을 정상적인 수준으로 유지한 반면, 위스콘신대 연구진은 대조군의 원숭이들이 원할 때마다 원하는 만큼 식사를 할 수 있도록 했고 음식의 당분 함량도 높았다는 점이다.

즉, 국립노화연구소 연구의 경우 대조군도 과식하지 않고 적정량의 식사를 한 것이다. 다만 실험군은 대조군보다 30% 적게 섭취했지만 양쪽 모두 적정량을 넘어서게 적게 먹거나 많이 먹은 것이 아니었다는 의미다. 대조군은 영양분이 충분히 들어 있는 식사를 건강에 무리가 없을 만큼 적당히 먹은 셈이다.

반면에 위스콘신대 연구진의 대조군은 무절제하게 음식을 많이 섭취했을 가능성이 높다. 눈앞에 간식거리가 보이면 배가 불러도 손을 대는 아이들처럼 말이다. 이러한 음식량의 문제가 두 연구에 차이를 낳았을 수 있을 것이다. 이에 따르면 이번 네이처의 발표에도 불구하고 여전히 소식하면 장수한다는 원칙은 유효하다고 할 수 있다. 또 위스콘신대 연구진이 마취 합병증처럼 질병과 무관한 원인으로 사망한 원숭이들을 통계에서 뺐다는 점을 언급하는 이들도 있다.

‘에이, 내가 실수했겠지’

미국 워싱턴대의 노인학 학자 루이지 폰태너는 국립노화연구소 원숭이들의 혈액 검사 결과가 실험군과 대조군 사이에 별 차이가 없었다는 점에 주목한다. 열량 제한이 수명과 관련이 있으려면, 열량 섭취량에 따른 에너지 대사 활동, 호르몬 농도에 변화가 나타나야 한다. 그러나 실제로 그렇지 않았다는 것이다. 따라서 수명에 영향을 주는 변화가 반드시 열량 섭취량 제한으로 인해 일어나는 것은 아니라는 해석이 가능하다. 폰태너는 식단의 단백질 함량이 높아서 변화가 없었을 수도 있다고 말한다. 그것은 수십 년의 전통을 이룬 이 연구의 기본 전제를 뒤흔드는 가정이다. 즉, 열량 섭취량이 아니라 특정한 영양 성분의 함량 등이 수명과 관련이 있다는 말이기 때문이다.

스트레스가 결과에 영향을 미쳤을 수도 있다. 20년 동안 매일 성분이 정해진 식사를 하고 정기적으로 검사를 받으면서 살아간다면 영장류인 원숭이는 스트레스를 받을 수 있을 것이다. 유전자의 영향도 무시하지 못할 것이다. 국립노화연구소의 원숭이들은 중국과 인도에서 들여온 반면, 위스콘신대 연구진의 원숭이들은 모두 인도산이었다. 전자가 유전적 다양성이 더 크다고 할 수 있는데 이러한 유전적 차이가 결과를 모호하게 만들었을 수도 있다. 노화 관련 질환의 발생 확률과 시기, 타고난 수명은 유전자와도 관련이 있으니 말이다.

이와 관련해 생쥐의 계통마다 연구 결과가 다르게 나온 사례들도 있다. 어느 계통의 생쥐에서는 열량 제한이 수명을 늘린 반면, 다른 계통의 생쥐에서는 정반대로 수명을 줄였다. 이는 유전적 요인이 중요함을 시사한다고 하겠다.

미국 텍사스대의 노인학 학자 스티븐 오스태드도 열량 제한이 수명을 늘리지 않는다는 결과를 얻었다. 그는 야생에서 잡은 생쥐들의 새끼들을 대상으로 실험했다. 그는 기존 생쥐 연구들이 실험실에서 대대로 키운 생쥐들을 대상으로 했다고 말한다. 그 생쥐들은 실험실이라는 비정상적인 조건에서 오래 살다보니 본래 건강하지 못했을 수도 있으며 어떤 이유인지 몰라도 열량 제한이 수명을 늘리는 결과를 빚어냈을 수 있다는 것이다.

국립노화연구소의 연구 결과가 나오자, 그동안 대세에 밀려 숨을 죽이고 있던 연구자들도 한 명씩 발언하기 시작하는 듯하다. 열량 제한이 수명 연장과 상관없다고 믿는 연구자들 말이다. 또 이러한 연구 결과를 얻었음에도 ‘에이, 내가 실수했겠지’ 하고서 자료를 폐기했던 연구자들도 다시 자료를 들여다볼 성싶다.

열량 섭취량과 수명의 관계에 관한 상반된 결과는 이전에 생각했던 것처럼 둘 사이의 관계가 단순하지 않을 수 있음을 시사한다. 열량 제한이 수명에 미치는 영향은 환경, 유전, 전반적인 영양 상태 등 다양한 요인과 관련이 있을 수 있다. 한마디로 복잡한 양상을 띨 수 있다. 그것은 양쪽 연구 결과를 전적으로 믿을 수는 없다는 말과 같다. 또 우리가 어느 정도 안다고 생각했던 열량 제한과 수명의 관계를 사실은 제대로 이해하고 있지 못했다는 말이기도 하다. 열량 제한은 세포 대사, 유전자 발현, 인슐린 신호 경로, 기타 생물학적 과정에 어떤 영향을 미칠까? 이런 물음에 대한 더 많은 연구가 필요하다.

소식이 장수의 지름길이라는 이론이 대세일 때에는 이런 미묘한 점들은 거의 논의되지 않았다. 과연 국립노화연구소의 연구 결과로 외면받던 사항들이 주목을 받으면서 패러다임에 변화가 일어날지, 아니면 국립노화연구소의 연구에 문제가 있다는 점이 드러나면서 기존 이론이 굳게 버틸지가 흥미롭다. 어느 쪽이 이기느냐에 따라 우리 식습관에도 큰 변화가 일어날 수 있다. 만약 텔레비전 앞에 누워 치킨과 팝콘을 마구 먹어도 성인병 발병 시기가 조금 빨라질 뿐 수명과 무관하다면, 이 쾌락을 포기하지 않을 이가 지금보다 훨씬 많아질 것이다.

두 연구진은 현재 연구 결과에 왜 차이가 나는지를 살펴보고 있다. 어떤 결과가 나올지에 관심이 쏠리고 있다. 사람들은 어느 한쪽이 옳다는 판명이 나기를 기대할지 모르겠지만 아쉽게도 생물을 다루는 연구에서는 그런 딱 떨어지는 결론이 나오기는 힘들다. 아마 양쪽 다 옳다고 하면서 차이가 발생한 이유가 무엇인지를 밝힐 가능성이 높다. 한 가지는 확실하다. 생명 현상은 연구하면 할수록 복잡하다는 점이다. 이것이야말로 생물학의 법칙일 것이다.

치킨 팝콘 마구 먹어도 괜찮다?

이 법칙이 옳다고 입증하는 또 하나의 과학 뉴스가 9월 6일 나왔다. 사람 유전체에서 쓸모없는 부위라고 여겨졌던 정크 DNA가 사실은 사람의 질병에 중요한 기능을 하고 있다는 내용이었다. 사람의 유전체에서 유전자 등 쓸모 있는 역할을 하는 부위는 2%에 불과하다고 여겨져왔다. 나머지는 진화 과정에서 그냥 따라붙었거나 돌연변이로 기능을 잃었거나 바이러스에 의해 흔적만 남아 있는 쓰레기로 취급되었다.

물론 과학자들은 혹시 그 부위도 어떤 기능을 할지 모른다고 생각했다. 효율을 중시하는 자연이 98%나 되는 쓰레기를 굳이 남겨두고 있을 이유가 없었을 테니 말이다. 그래서 정크(junk) DNA라고 이름을 붙였다. 정크를 의미하는 잡동사니 중에는 가끔 쓸모가 있는 것도 있기 마련이다.

어쨌든 지금까지 별다른 기능이 발견되지 않았기에 정크 DNA는 전혀 관심을 끌지 못해왔는데 미국, 영국, 일본, 스페인, 싱가포르 등 5개국의 과학자 400여 명이 참여한 국제 연구진은 정크 DNA에서 유전자의 활동을 조절하는 스위치를 400만 개나 찾아냈다고 발표했다. 각종 학술지에 무려 30편이 넘는 논문을 실으면서 말이다.

연구진은 흔한 질병 수백 가지가 정크 DNA에 있는 스위치에 영향을 받으며, 사람 유전체의 약 80%가 어떤 식으로든 활성을 띤다고 말한다. 얼마 전까지만 해도 98%가 쓰레기에 불과하다고 생각했다가, 이제는 80% 이상이 활성을 띤다고 하니 놀라운 관점 전환인 셈이다. 과학자들은 이 연구 결과가 각종 질병의 새로운 치료법으로 이어질 수 있을 뿐 아니라, 우리 몸이 수정란에서 성체로 발달하는 과정을 더 깊이 이해하게 해줄 것이라고 본다.

인간은 어설프게 알고 있었다

며칠간에 걸쳐 발표된 열량 섭취와 수명의 관계, 그리고 정크 DNA 연구 결과는 기존 연구가 잘못되었다고 말하는 것이 아니다. 우리가 지금까지 알던 것이 어설펐으며 이해가 부족했다는 의미다.

2009년 발표된 위스콘신대 연구진의 연구 결과는 영장류에게서 식단 조절을 통해 수명 연장이 실제로 이루어졌음을 보여준 최초의 사례였으며 당연히 사람의 수명 연장도 가능하다는 희망을 더욱 확실히 불러일으켰다. 국립노화연구소의 연구 결과는 그 희망을 꺾으려 하고 있다. 국립노화연구소의 드카보는 “모든 종에게 열량 제한이 효과가 있다고 처음부터 믿고 시작한 연구자들이 있다”고 했다. 그래서 “부정적인 결과를 못 보거나 외면해왔다”는 것이다.

그럴 수도 있다. 과학의 장점은 많은 이로부터 검증을 받는다는 점이다. 어떤 이론이든 반증되면 폐기된다. 이것이 과학이 발전하는 방식이며, 이를 통해 우리는 점점 더 자연을 깊이 알아간다. 그리고 생명은 캐면 캘수록 오묘하고 복잡하게 뒤얽혀 있음을 깨닫게 된다.

이제 소식, 혹은 적은 열량 섭취가 수명 연장에 효과가 있다고 단언할 수 없는 상황이다. 그러나 적어도 소식이 질병을 억제하고 건강에 도움을 준다는 점만큼은 다시금 입증되었다. 다시 과식(過食)으로 돌아갈 필요는 없는 것이다.