[논문 리뷰] 고지방식과 동물연구

Reference (abstract 링크 클릭): Hu, S., Wang, L., Yang, D., Li, L., Togo, J., Wu, Y., ... & Speakman, J. (2018). Dietary Fat, but Not Protein or Carbohydrate, Regulates Energy Intake and Causes Adiposity in Mice. Cell Metabolism, 28, 1-17. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.06.010 

이 연구는 open science framework에 등록된 연구 (링크 클릭): 이 곳에 가면, 실험에 사용된 식이 패턴과 그 내용을 자세히 볼 수 있음.

오늘 우연히 접한 논문.

동물 연구로 지방이 에너지 섭취량과 비만과 관련이 있을 것이라는 연구.

한 줄 요약: 음식섭취 조절과 중지방식 (60% 미만)의 관련을 보는 연구로, 키토식과는 다른 맥락의 동물연구임.

연구목적:

- 음식 섭취량 조절에 있어, 어떤 이론들이 더 음식 조절 및 관련 신체적 변화를 잘 설명하는지 알아보고자 함.

- 관련 이론들: a) 단백질 섭취를 위해 (protein leverage hypothesis) b) 필요한 에너지량을 섭취하기 위해 (energy homeostasis hypothesis), c) 단백질 섭취와 총 에너지 섭취의 상호간 영향, d) 먹는 즐거움을 느끼기 위해 (hedonic overdrive) 

방법론을 살펴보면:

- 실험 개체: n=1,000, 5 종류의 실험용 쥐, 성별은 모두 수컷

- Independent variable: 지방:단백질:당(sucrose) 비율이 다양한 총 30 종류의 식이 패턴

- 각 식이종류당 최소 n=20 실험용 쥐가 배당됨

- 지방 원료: 다양한 지방의 혼합물 (=코코넛 버터, 코코넛 오일, 생선(menhaden) 기름, 팜유, 해바라기씨 유)

   이 때, 이 혼합물의 각 지방산 비율은 포화:단불포화:다불포화 = 47.5:36.8:15.8

    오메가의 비율은 오메가6:오메가3 = 14.7:1

- 단백질 원료: 카제인(casein)

- 탄수 원료: 옥수수녹말과 말토덱스트로스(maltodextrose)를 1:1로 혼합한 혼합물

- 5 범주의 식이 패턴

i) 60% 지방이 칼로리 원천으로 고정됨 - 단백질비율을 6가지로 변화 (5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%)

ii) 20% 지방이 칼로리 원천으로 고정됨 - 단백질비율을 6가지로 변화 (5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%)

iii) 10% 단백질이 칼로리 원천으로 고정됨 - 지방비율을 6가지로 변화 (10%, 30%, 40%, 50%, 70%, 80%)

iv) 25% 단백질이 칼로리 원천으로 고정됨 - 지방비율을 6가지로 변화 (8.3%, 25%, 33.3%, 41.7%, 58.3%, 66.6%)

v) 41.7% 지방과 25% 단백질이 칼로리 원천으로 고정됨 - 탄수비율을 6가지로 변화 (5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%)

다섯 번 째 조건의 경우, 한 종류의 쥐들만 배당됨.

- Outcome (dependent) variable: 음식섭취량(food intake), 에너지 소비량(energy expenditure), 체중, 비만율(adiposity), 시상하부의 리셉터 변화

- 음식섭취량의 조작적 정의: 음식을 준 후 남은 음식 무게를 재서 측정

- 에너지 소비량의 조작적 정의: 신체활동시 산소 소비와 이산화탄소 생성량으로 계산

- 비만율의 조작적 정의: 신체 지방량

- 시상하부의 리셉터 변화의 조작적 정의: gene expression (내가 잘 모르는 분야)

- 실험 절차:

1. 생후 8주된 쥐 (=성인 초기) 를 데려와, 첫 2주간은 표준 식이를 따름 (지방:단백질:탄수 = 10%:20%:70%)

이 때, 쥐들은 마음껏 먹을 수 있는 환경에 있음 (ad libitum)

2. 2주간 적응기를 거쳐, 쥐들을 30종류의 식이조건에 random하게 배당.

3. 이 후, 10-12주간 각 식이조건을 투여 (=인간의 경우 10년 정도에 해당됨).

4. 실험 종류 후, 쥐들은 sacrificed.

- 결과 (발췌요약):

1. 단백질과 탄수는 체중증가에 유의미한 영향을 주지 않음.

2. 지방은 체중증가에 유의미한 영향을 줌.

3. 고지방 식에서는 식사량이 줄지만, 에너지 섭취량은 증가함.

- 논의 (발췌요약):

1. 설취류에서는 에너지가 얼마나 필요하냐에 따라서 음식 총 섭취량을 조절하는 듯 (필요 에너지 섭취 이론에 좀더 가까운 결과).

2. 단백질을 먹기 위해 음식량이 조절된다거나 체중이 증가하는 것은 아닌 듯 (단백질 섭취이론이 지지되진 않음).

3. 지방이 쾌 중추에 영향을 주는 반면, 단백질은 영향이 유의미하지 않음. 지방이 높은 식이에서 에너지를 더 많이 섭취하고, 먹는 량 자체는 적어짐.

4. 신체 지방비율이 60% 지방 식이까지 증가했으나, 지방섭취가 60%를 넘어가면 오히려 지방비율이 줄어듬.

5. 이 연구는 키톤체 생성(ketogenesis)이 가능할 만큼 탄수량이 낮게 조절된 실험이 아님. 키톤체 생성이 체중조절에 영향을 준다는 연구들과는 다른 맥락의 연구임.

어떤 연구를 읽을 때에는, 연구 목적과 방법론 및 맥락을 잘 살펴보는 것이 중요하다는 교훈을 얻은 연구.

우리 분야 논문들과 쓰는 방식이 달라서, 실험조건과 sample size 기술이 여기저기 조금씩 달라서 정리하는데 시간이 걸렸다.