전통 한식은 한국인의 오랜 농경 역사를 통해 발전, 계승되어 온 우리 민족의 음식문화로써 고유한 특성이 있다 [1]. 한식은 쌀과 곡류를 칼로리원으로 이용하며, 채소와 해조류를 반찬으로 많이 사용하는 밥상 문화이다. 따라서 고온의 불을 이용하기보다는 양념을 많이 사용하여 맛을 내는 것이 특징이며, 다양한 조리법이 있다. 한식의 문화는 서양의 ‘무엇을 먹느냐?’ 문화보다 ‘무엇으로 먹느냐?’의 문화이기 때문에 균형과 조화를 중요하게 생각하였고, 대접받는 사람의 선택권을 존중하였으며, 아울러 다양한 반찬 문화가 발달하였다. 세계 식품 과학 발달의 역사는 어떻게 하면 안전하게 먹느냐?, 어떻게 하면 맛있게 먹느냐?, 또 어떻게 하면 나중에도 먹을 수 있느냐?의 흐름으로 발달하여 왔는데, 한국은 발효라는 문화로 이 세 가지 문제, 안전, 맛, 보존 문제를 한꺼번에 해결하여 왔다. 반면, 중국은 불을 이용하여 고온에서 튀기는 것으로 이 세 가지 문제를 해결하여 왔다 [2]. 한식의 특징으로는 발효 음식이 많으며, 콩과 생선이 적색육보다 많으며, 제철 식재료를 활용한 한 상 차림의 음식 등의 특징을 가지고 있다. 조리 시 장과 참기름 또는 들기름 등으로 맛을 내며 고열의 이용은 제한적이다 [3]. 하지만 다양한 한식을 한두 가지 특징으로 국한하기는 어려워 과거부터 한식 연구에는 많은 제한이 있어왔다. 한식 연구의 한 축인 요리 연구에 집중한 나머지 다른 한 축인 한식에 대한 문화나 역사, 한식의 건강에 대한 연구는 소홀히 해 왔다.

현대에 들어서면서 한국인의 식이 패턴은 점점 변화하고 있다 [4]. 소득의 증가로 인한 식품 소비의 다양화, 가족 형태의 변화, 경제발전으로 인한 국제교류의 확대 등의 이유로 음식 문화 및 식생활이 다양하게 변화하고 있으며, 칼로리 섭취, 지방 섭취의 증가 등에 따라 당뇨와 비만 같은 대사질환과 심혈관계 질환, 암 질환 등이 급속도로 증가하고 있는 추세이다 [5, 6, 7]. 하지만 통곡류, 채소 및 생선을 섭취하는 전통 한식이 대사증후군의 낮은 위험도와 관련이 있다는 보고도 있으며 [8], 주식인 밥의 섭취가 감소하고 있어 [9] 과도하게 높았던 탄수화물 섭취가 줄고 식이가 다양하게 된 것은 긍정적인 부분이다.

하지만, 과거 60, 70년대에 비해 채소 섭취는 줄어들고, 동물성 지방, 첨가당 및 가공식품의 섭취가 높아지는 등 식이가 건강하지 않은 방향으로 변하고 있으며, 식생활과 관련된 당뇨병, 고지혈증, 대사증후군, 지방간 같은 성인병의 발생이 증가하고 있지만, 한국인의 평균 수명은 계속 증가하고 있다. 높아진 의료 수준과 다른 생활인자의 향상, 조기 건강검진 등의 영향이 더 큰 것인지 아니면 식이의 변화가 평균 수명에는 큰 영향을 주지 않은 것인지는 아직 명확하지 않다. 따라서 각종 대사질환의 위험도를 줄이기 위해 현재 서구화되어가는 한국인들의 식이를 과거의 전통 한식으로 전환하는 것이 좋을 지의 증거가 명확하지 않다. 물론 여러 연구자에 의해 한식의 효과에 대한 연구가 국내에서 있어 왔다. 한식은 고혈압과 당뇨병에도 좋은 효과가 있다는 보고도 있고 [10, 11], 한식을 이용하여 대사증후군 예방을 위한 건강 한식 프로그램도 개발하려는 시도도 있었다 [12]. 국외에서도 비슷한 연구가 있었는데 한식과 미국인의 식이 권고를 심장질환의 위험도의 관점에서 비교한 연구도 있었고 [13, 14], 호주인들을 대상으로 한식의 체중 감소 효과를 보고한 연구도 있었다 [15]. 여러 가지 지표들을 이용하여 한식이 대사증후군, 비만 및 고혈압에 효과가 있을 수 있다는 역학적 연구나 임상 연구도 있었으나 [16, 17] 실제 한식이 어떤 체내 대사에 어떻게 영향을 주는 가를 연구한 논문은 드물다.

체내에서는 각종 대사가 이루어지며 대사를 위해 촉매작용을 하는 효소들이 있다. 이 모두가 우리가 섭취하는 영양소와 관련이 있으며, 영양소가 너무 많아서 남는 부분이 소변으로 배설될 수도 있고, 대사와 관련된 효소가 부족하여 대사 과정이 억제되어 중간 대사물이 소변으로 배출될 수도 있다. 따라서 소변 대사물은 현재의 체내 대사 상태나 건강 상태를 반영해 주는 산물이 될 수 있어 혈액검사와는 다른 관점에서 이용될 수 있다. 소변으로 배출되는 대사물 중에 유기산은 carboxyl group을 가지고 있는 아미노산, 탄수화물, 지방산의 대사 산물인데 이런 소변의 유기산 농도의 증가 또는 감소로 체내의 영양 상태, 특정 대사의 이상 등을 알고자 하는 연구가 있어 왔다 [18]. 국내에서의 소변 유기산 검사는 주로 임상적인 지표로서 연구되고 있으며, 소변의 유기산 성분을 분석하여 유기산 뇨증이나 신생아의 선천성 대사장애, 유전적 질병 등의 선별 검사에도 이용되고 있다 [19]. 또한 기능의학에서는 대사 이상 교정에 이용하기도 한다.

본 연구는 현재 한국인들이 섭취하는 서구화된 한식을 대조군으로 하여, 전통 한식 섭취군과 대조군의 소변 유기산을 분석하여 전통 한식 섭취가 체내 어떤 대사에 영향을 미치는지 객관적으로 판정해 보고자 하였다.

본 연구는 전통 한식의 대사에 미치는 영향을 소변 유기산을 이용하여 관찰한 선행 연구이다. 2주간의 짧은 기간이었으나 총 콜레스테롤은 의미 있는 감소가 있었으며, 신체 계측 지수가 변화하기 전에 소변 유기산은 의미 있는 변화를 보여 향후 한식의 효과를 판정하는데 소변 유기산이 예민한 지표가 될 가능성을 보여주었다. 흥미로운 점은 에너지 대사와 관련하여 succinate와 HMG가 변화하였고, tryptophan 대사와 관련된 5-HIAA, kynurenate 및 indican의 변화가 관찰되어 한식이 이런 대사에 영향을 준다는 가설을 세울 수 있게 되었다.

소변 succinate와 HMG의 감소는 한식의 섭취가 어떻게 에너지 대사에 영향을 주는지를 예측할 수 있게 한다. Succinate는 TCA cycle의 중간 대사물인데 미토콘드리아에서 ATP 생성에 중요한 역할을 한다. Succinate는 TCA cycle에서 succinyl-CoA synthetase에 의해 가역적으로 succinyl-CoA로 변화하거나 succinate dehydrogenase에 의해 fumarate로 가역적으로 변화된다 [20]. 하지만 소변에서 succinyl-CoA뿐만 아니라 다음 단계의 alpha-ketoglutarate는 정상이었으며 fumarate와 다음 단계인 malate도 정상이었다. 이는 succinate가 TCA cycle에서 소모되거나 TCA cycle 대사 자체가 줄어든 것보다는 다른 대사에 사용된 것으로 여겨진다.

Succinate는 HMG 감소를 보상하기 위해 succinyl-CoA로 변화하여 HMG-CoA를 증가시켜 succinate 감소가 HMG 감소에 동반되었을 가능성이 있다 [21]. HMG는 succinyl-CoA와 결합하여 HMG-CoA와 succinate를 형성하고 그 후 HMG-CoA는 β-hydroxybutyrate, acetyl-CoA 및 acetoacetyl-CoA 생성에 기여하고 HMG-CoA reductase를 통해 mevalonate를 거처 cholesterol을 형성한다 [22]. 따라서 본 연구에서 보인 혈액의 총 콜레스테롤 감소와 소변 HMG의 감소는 동반된 현상으로 볼 수 있겠다. 또한 HMG의 감소는 acetyl-CoA의 감소를 가져올 수 있는데 이것이 소변 succinate의 감소와 관련이 있을 수도 있다. 또한 최근에 succinate의 새로운 역할들이 알려졌는데, succinate는 전사인자인 hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α)를 특정 종양, 활성화된 대식세포에서 안정화하고, succinate receptor 1을 통하여 수지상 세포를 자극한다고 보고되었다 [23, 24]. 더욱이 succinate는 단백질 번역 후 변형에도 관여하며 세포의 활성화 에피유전적 조절에도 관여한다고 [25] 보고되고 있어 한식에 의한 succinate의 감소는 이런 세포 분자학적인 대사에 사용되었을 가능성도 있다. Succinate는 염증과도 관련이 있어 최근 많은 관심을 가지게 되었는데 향후 이에 대한 연구가 한식의 대사에 대한 효과를 이해하는 데 도움이 되겠다 [24, 26].

Tryptophan은 여러 가지 대사에 사용되는데 이와 관련된 3가지 유기산 (5-HIAA, kynurenate 와 indican)의 변화가 관찰되었다. Tryptophan은 serotonin으로 변화된 후 간에서 5-HIAA로 대사되어 소변으로 배출되는데, 5-HIAA는 serotonin을 많이 분비하는 신경내분비 종양의 진단에 흔히 쓰여 왔다 [27]. 또한 serotonin은 신경전달 물질의 하나이며 알츠하이머병, 조현병, 우울증 같은 뇌 신경질환의 발생과도 관련이 있다고 알려져 있어, 5-HIAA는 뇌의 serotonin 농도를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 뇌 신경질환의 지표로서도 중요하다 [28]. 흥미로운 사실은 뇌의 serotonin은 고지방식에 의한 비만과도 관련이 있다는 보고가 있으며 [29], tryptophan 또는 serotonin이 많이 함유된 음식도 5-HIAA 상승을 유도할 수 있다고 보고되어 있어 [30, 31], 이번 관찰이 전통 한식의 뇌 신경질환에 미치는 영향을 연구하는 데 연결고리가 될 수 있겠다. 한편 serotonin 은 장에서 더 많이 생성되기 때문에 장내미생물의 변화와도 관련이 있어서 한식 섭취 후 5-HIAA 감소는 장내환경의 개선으로 이해할 수도 있다 [32].

Kynurenate도 tryptophan의 대사물로써 보조 효소인 비타민 B₂ 또는 비타민 B₆ 부족시 증가하여 소변으로의 배설이 증가할 수 있다 [33]. 이번 실험에서 전통 한식이 비타민 B₂와 B₆를 충분히 공급하여서 kynurenate의 분해가 정상화되어 소변으로의 kynurenate 분비가 감소하였을 수도 있겠으나, 다른 tryptophan 대사물도 함께 감소하였기 때문에 이에 대한 보다 자세한 연구가 필요하겠다. 최근 kynurenate와 그 대사물질은 상당히 주목을 받아왔는데 직간접적으로 다양한 신경전달물질 시스템을 조절할 수 있어 정신질환과 신경질환의 병인에도 관여하고 있고, 감염이나 스트레스와도 관련이 있다 [34]. 면역 활성화나 염증과도 관여하고 당뇨병과의 관련성도 연구되고 있다 [35, 36]. 특히 비타민 B₆와 염증의 연구에 활용되기도 하였다 [37]. 이렇게 많은 역할을 하는 kynurenate의 변화는 한식의 중요한 기능을 연구하는 데 도움이 될 것으로 여겨진다. 특히 이번 연구에서 kynurenate 농도는 총 콜레스테롤과 BMI와도 양의 상관관계가 있어서 비만, 고지혈증 연구에도 유효하게 쓰일 수 있을 것으로 좀 더 자세한 연구가 필요하다.

Indican 또한 tryptophan의 대사물질이다. Tryptophan은 indole로 변하여 대부분은 대변으로 분비되고 나머지는 재흡수되어 간에서 indican으로 변한 후 소변으로 소량 분비된다. 만일 단백질이 충분히 분해되지 않고 장으로 들어오면 장내세균은 tryptophan을 indole로 분해하고 indole은 다시 흡수되어 간에서 indican으로 대사된다 [38]. 따라서 소변 indican은 소화 장애 및 흡수 장애의 지표가 될 수도 있고 [39, 40] 장내세균의 변화의 지표가 될 수도 있다. 따라서 소변에서의 indican의 변화는 한식이 장내세균의 변화도 가져올 수 있다고 하는 소견 일 수도 있는데 이는 한식이 장내 세균의 패턴을 바꿀 수 있다는 최근 보고와 일치한다 [41]. 따라서 장내세균의 지표로도 쓰이는 indican도 한식의 중요 마커로 사용될 수 있는지 향후 검증해 볼 필요가 있겠다.

혈중 총 콜레스테롤의 상승이 있는 대상자에게 2주간의 전통 한식을 섭취하도록 한 본 연구에서 혈중 총 콜레스테롤의 수치가 감소하는 결과를 관찰하였다. 2주간 제공한 한식과 대조군 사이에 칼로리 섭취는 차이가 없었으나 전통 한식군에서는 총 콜레스테롤의 섭취가 대조군에 비해 낮았다. 이는 2주의 짧은 연구 기간임에도 체내의 대사가 변화할 수 있다는 것을 보여준 결과이다. 비만인에게서 균형 있는 전통 한식을 제공하였을 때 혈중 콜레스테롤이 개선되었다는 최근 연구 결과와도 일치하는 소견이다 [42].

본 연구에서는 한식군에서 탄수화물의 섭취가 대조군에 비해 높았으나 (Table 2) 공복 혈당은 유의한 차이를 보이지 않았다. 이는 혈당지수가 낮은 탄수화물이 섭취되었으며 채소와 과일 해조류의 섭취가 한식군에서 많았던 것과도 연관이 있을 수 있다 (Table 3). 식이 섭취 및 식이 패턴에 관한 연구에 따르면 한식의 특징인 고탄수화물 섭취에 의해 대사증후군의 위험이 증가한다는 보고가 있으나 [14, 16, 43], 국민건강영양조사 자료를 분석한 연구에서는 잡곡류, 채소류, 생선 위주의 식이에서는 대사증후군 위험이 14% 감소한다고 나타났는데 [8] 이는 전통 한식의 패턴과도 일치한다 [3]. 또한 이러한 건강한 식이 패턴은 심장질환 및 암, 당뇨와 같은 질환의 위험도를 낮추는 것으로도 알려져 있다 [17].

본 연구는 선행 연구로써 명확한 결론을 내리기에는 대상자 수가 적었고 기간도 짧았다. 46개의 유기산도 특정 대사를 중점적으로 측정한 것이 아니고 여러 가지 대사를 표본적으로 검사한 것이어서 명확히 어떤 대사에 영향을 준다는 결론을 얻을 수도 없었다. 그럼에도 불구하고 전통한식의 섭취가 총콜레스테롤의 감소 뿐만이 아니라 에너지 대사와 tryptophan 대사에 관련된 소변유기산들의 변화를 초래한다는 것을 관찰하였기에 이에 대한 앞으로의 연구가 더 기대가 된다.

소변은 쉽게 채취할 수 있으며 체내의 상태를 파악하기에 좋은 시료라고 할 수 있다. 본 연구에서는 2주간의 한식 섭취 후 변화된 소변 유기산 지표를 찾을 수 있었다. 그 결과 에너지 대사와 관련 있는 대사산물인 succinate, hydroxymethylglutarates 뿐만 아니라 tryptophan 대사물로써 신경전달 물질대사 지표인 5-hydroxyindoleacetate, 비타민 B₆, 염증, 면역과도 관련이 있는 kynurenate, 장내세균과 관련 있는 indican이 한식의 섭취를 통해 유의한 차이로 변화하는 것을 확인하여 한식의 효능이 어떤 대사를 통하여 이루어 지는지의 방향 제시를 하였다. 또한 소변 유기산이 한식의 대사에 미치는 영향을 측정하는 생체지표로서의 활용 가능성도 보여주었다. 객관적인 지표로서 확증하기 위해 더욱 큰 표본에서의 연구, 성별, 질병별 다양화한 연구를 통해 관찰된 지표들의 재현성을 확인하여 생체 지표로서의 유효성 검증이 필요하겠다.

Supplementary Table 1

Forty-six urine organic acids determined by LC/MS/MS