지방의 기능?

지방의 기능

지방질은 고체지방과 액체지방으로 구분된다. 고체지방은 글리세린 한 분자에 포화지방산 3분자가 결합된 중성지방이고 액체지방은 3분자의 불포화지방산이 글리세린과 에스테르 결합된 것을 가리킨다. 그러나 일반적인 분류는 실온인 25℃를 전후하여 형성되는 지방의 형태에 의하여 분류하고 있기 때문에 앞의 조건을 갖추지 않아도 고체와 액체의 형태를 나타낸다. 지방의 지주가 되는 글리세린 한 분자에 결합되는 지방산의 분포에 60% 이상의 지방산 종류에 의해 25℃에서 고체와 액체형태를 나타내기 때문이다. 

천연에는 포화지방산이나 불포화지방산만이 완전하게 결합된 중성지방은 없다. 뿐만 아니라 지방산의 길이도 일정하지 못하고 무작위(Random)로 결합되어 긴 것과 짧은 것 등 다양해 각각의 융점에 따라 고체일 수 있고 액체일 수 있다. 포화지방산일지라도 탄소수가 C12(야자유의 주성분; 라우르산), C18(쇠기름의 주성분; 스테아르산)과 같이 긴 것은 융점이 높아 고체가 되나 C8(고추기름에 함유; 카프릴산) 이하의 짧은 지방산이 결합된 지방은 실온에서 액체로 된다. 불포화지방산이 결합된 지방은 탄소수의 길이에 관계없이 모두가 액체로 된다. 예로 탄소수가 20이 넘은 EPA나 DHA 모두는 액체상태로 존재한다. 

지방을 과거에는 중요한 에너지원으로 취급해 왔다. 탄수화물과 단백질은 3.75와 4.1Kcal/g, 지방은 탄수화물과 단백질 각각의 2배가 넘는 9.3Kcal/g의 고에너지원으로 취급되어, 동물의 활동과 보온에 3대 영양소 중 가장 중요한 역할을 하는 것으로 인식하여 왔으나 생리화학과 생명과학의 발전으로 지방질의 에너지화에 부정적이며 의문을 갖기 시작했다.

체내대사에서 에너지생산은 전적으로 탄수화물에 의존하고 있으며 단백질과 지방은 관련이 없다. 지방하면 가시적인 것만을 생각하기 쉬운데 자연에 존재하는 지방에는 가시지방(Visible fat)과 비가시지방(Invisible fat)으로 분류된다. 가시지방은 우리들이 쉽게 접촉하게 되는 기름덩어리에 해당되고 비가시지방은 보이지는 않으나 세포막을 구성하고 있는 인지질을 말한다. 인지질은 정확히는 중성지방은 아니나 기름의 성질을 가지고 있으며 조건에 따라 중성지방이 될 수 있는 지방이다. 

현대인들은 지방에 관해 혼란스러운 관심이 많다. 그럼에도 불구하고 지방의 본질은 이해하고자 하지 않고 상식적인 것에 멈추고 있다. 지방은 지용성을 가지고 있어 인체와는 견원지간이다. 뿐만 아니라 지방의 분해산물인 지방산은 단백질로 구성되어 있는 인체에 많은 악성물질로 작용한다. 일반적으로 지방이라 함은 중성지방을 말한다. 지방은 생체를 구성하고 있는 본질과 상반된 성질을 가지고 있어 생체에서 생리작용을 하는 대사물질의 순조로운 활동을 방해하고 지방의 집단화를 일으키며 지구생체들에 많은 異常化를 일으키고 있다.

그 예가 암 조직과 광우병이다. 암 조직에서는 지용성아미노산의 집단화를 용이하게 하고 지방의 집단은 근육조직의 수축과 이완 작용을 약화시킬 뿐만 아니라 신경세포의 시냅스 활동을 방해하여 신경전달작용을 차단하는 횡포를 한다. 지용성물질은 많은 학자들이 경고하고 있는 성분으로 지방과 비타민-E, 비타민-A의 섭취를 자제할 것을 권고하고 있다. 로얄젤리는 호주에서 23세의 건강한 여성이 죽는 사건이 발생하자 ANZFA(Australia New Zealand Food)에서 로얄젤리와 로얄젤리 함유식품에 적용되어온 경고문을 개정하게 되었고, 로얄젤리에 의해 발생된 18건의 사건으로 일어난 3명의 사망과 뉴질랜드에서 발생된 3건의 심각한 거부반응은 “천식이나 알레르기가 있는 사람에게는 로얄젤리가 부작용이 있을 수 있으니 권하지 마십시오“라고 경고하기에 이르렀다.

급기야는 로얄젤리를 식품 또는 식품성분으로 판매를 금지할 태세이다. 일본에서는 불면증치료제로 알려진 멜라토닌(Melatonin)을 장기복용한 사람이 의식불명과 정신착란을 일으킨 사례가 있고, 호주에서는 멜라토닌을 발암물질로 취급하고 있는데 공식적인 건수로는 1996년에 4건, 1997년에 13건, 1998년에는 10건의 암 환자가 발생하였다고 발표하였다. 원인은 이들 모두가 지용성물질이고 방향족 화학구조물을 가지고 있어 편이원성물질을 발생시킬 가능성이 있기 때문이다. 대다수의 지용성물질들은 수용성매체로 만들어진 인체의 기초대사에 장애를 일으키고 이들의 이질성은 변이집단을 형성하게 된다. 지용성을 가지고 있는 지방의 분해물질인 유리지방산은 알레르기(Allergy)의 원인물질이 되며 노화의 원인과 변이원성물질로 취급되고 있다. 결국 지용성물질들은 생체에 이물질이고 폐기물로 작용하게 된다. 

지방은 식품을 섭취하는데 어쩔 수 없이 섭취하게 되나 건강한 대사를 위해서는 어떠한 방법으로든 체외로 배출해야 한다. 인체는 식품에 혼합되어 섭취되고 있는 지방을 분리하고 배출시키고자 위장과 십이지장에서 노력한다. 위장에서 식품성분의 짝지음(Holding)상태를 짝지음 풀림(Unholding)작용을 하여 식품성분으로부터 지방을 분리한 다음 쓸개즙의 도움으로 유화시켜 이동을 용이하도록 하여 피부의 모공을 통하여 배출한다. 그렇다고 지방이 인체에 전혀 도움을 주지 않는 것도 아니다. 지구상에 생존하고 있는 생물은 지구환경에 적응할 수 있기에 존재하고 있다. 모든 생명체들은 생존하기 위해 공존하고 있는 저해물질에 순응하고 있다. 비록 지방이 유해한 물질이라고는 하나 배출되는 과정의 피하축적과 노출은 피부를 보호하게 되고 보온과 살균과 같은 혜택을 주고, 조직의 탄력과 윤활성에 도움이 된다. 그러나 지방의 과잉은 혜택의 한계를 벗어나 생리기능의 저지와 지방집단의 횡포는 현대인에게 성인병 유발의 주범이 된다. 

최근에 지방성분이 인체에 미치는 영향이 점차 증가되고 있다고 주장하고 있다. 국제생명과학 연구협회(International Life Science Institute; ILSI)에서는 식사에 의해 섭취되는 지방이 체내에서 영양분의 선택에 영향을 미치고, 정신병에도 영향을 줄 것이라고 발표를 하고 있다. 한편 지방의 지방산 구성성분에 따른 인체에 미치는 영향이 생각보다 많다는 것이 점차 입증되고 있으며, 지방의 과다섭취는 포화지방산은 물론이고 불포화지방산도 체내 대사효소의 비활성화를 일으켜 간접적으로 나쁜 영향을 일으킨다는 것을 주장하기도 한다. 그리고 포식에 의한 지방의 과잉섭취는 폐암, 유방암과 깊은 관계가 있다는 것이 밝혀지고 있으며, 대장암, 자궁암, 전립선암의 급증도 식생활 패턴변화에 기인한 지방의 과잉섭취에 있다고 주장한다. 실제 지방의 대량섭취는 내분비호르몬의 분비량에 영향을 주게 되고 호르몬밸런스마저 잃게 되며 분비된 호르몬의 효력을 저하시키는 원인이 되어 대사의 이상화는 물론 암의 발생을 유발하게 된다. 

지방의 과잉섭취는 제한된 담즙의 분비로 소화불량을 일으키고 대장으로 옮겨진 과잉의 지방은 대장내의 유익균 활성을 약화시키는 반면 유해균의 활성을 증식시키는 결과를 일으켜 대장암의 발생 요인이 된다.

지방이 이물질이고 폐기물이라는 주장은 과거 에너지원으로서의 자질에 반대되는 주장인 것 같으나 인체대사 조건으로는 에너지화가 불가능하다는 것이 밝혀지므로(생명과학에서) 지방의 유해론이 가중되고 있다.

이유는 첫째, 체내의 지방군(일반적으로 지방구라 지칭하고 있으나 피하지방과 지방집단은 지방구로 표현하기에는 너무나 큰 집단으로 존재하고 있으며, 지방세포란 표현은 소기관(Organella)들을 가지고 기능을 발휘하고 있는 단백질로 되어 있는 세포와 동일한 개념으로 받아들이는 것은 잘못이다)이 에너지원으로 이용되려면 지방덩어리가 분할되어 혈류에 합류되어 이동하여야 세포내의 연소실인 미토콘드리아에까지 도달할 수 있고 지방의 이동을 위해서는 지방이 혈액에 용해되거나 유화되어 미립자로 분산되어야 가능하다.

그러나 지방은 철저한 비수용성 물질로 혈류에 용해된다는 것은 상상조차 할 수 없으며, 지방이 유화된다면 혈류에 합류할 수 있다고 보겠으나 체내조직에는 지방을 유화시킬 수 있는 유화성 물질이 전혀 없다는 사실이다.

혈류에 지방이나 지방산이 유미상태로 잠입하더라도 1～2시간 내에 탈유화되어 유화물질인 담즙은 간장으로 되돌아가고 탈유화(Deemulsify)된 중성지방은 갈 곳을 못 찾아 혈류 중에 떠돌게 되며 체온보다 낮은 포화지방은 혈관벽 정착현상을 일으켜 혈관을 좁히게 되므로 혈압을 상승시키게 된다. 지방은 조직마다 배척되어 빈공간(Empty space)을 찾아 모이게 된다. 지방의 강력한 계면장력에 의해 만들어진 조직공간은 지방의 집합처로 이용되고 체내에서 소비되지 못하고 배설기관마저 갖지 못한 인체는 어쩔 수 없이 몸에 지니고 살 수밖에 없다. 지방에 의해 생성될 수 있는 공간은 닯은 조직 간에 발생될 수 있는 경계부위인 피하조직공간과 복강이다. 

둘째, 지방이 에너지원으로 되려면 지방분해효소가 작용할 수 있도록 지방이 유화되어야 하는 전제조건이 갖추어져야 한다. 그러나 소화관 밖의 조직에는 유화성 물질이 없다. 체내조직에 유화성 물질이 존재한다고 가정해 보자. 유화된 지방은 계면장력 저하로 지방군은 유화되어 확산되므로 지방군의 형성이 일어날 수 없을 것이고 확산된 지방은 탄수화물과 단백질대사에 장해요인이 될 것이다. 이는 정리된 도시에서 한곳에 모여야 하는 쓰레기가 도시 전체에 흩어진 모습을 상상하면 알 맞는 표현이 된다. 

셋째, 지방이 종전의 설과 같이 에너지원으로 이용되려면 지방의 분해효소가 작용하여 지방산을 생산해야 하는 첫 단계가 이루어져야 한다. 그러나 조직에는 지방분해효소가 없으며 췌장에서 소화기관인 십이지장으로 분비될 뿐이다. 조직 내에 지방분해효소가 존재한다고 가정한다면 지방효소가 친수성이기 때문에 우선 지방은 유화상태로 전환되어야 하고 유화된 지방이 지방분해효소에 의하여 분해 되면 지방산을 발생하게 된다. 만일 조직 중에 지방산이 발생하게 되면 지방산은 단백조직의 파괴와 효소들의 활성저지, DNA나 RNA의 파괴 등 단백질로 만들어진 물질들은 모두 파괴될 것이다. 지방산은 대표적인 유리기(Free radical)로 조직의 퇴화와 파괴를 일으켜 생체유지에 적신호를 일으키게 된다. 

다행스럽게 인체 내에는 유화성 물질과 지방분해효소가 존재하지 않기 때문에 지방산의 발생은 없다. 다만 외부에서 유입되는 지방산에 의해 알레르기와 같은 일시적이거나 만성적인 질환에 시달리게 된다. 생체 내에 존재하는 지방은 조직과 어울리지 못하고 조직과의 배타성으로 독립된 상태로 존재하고 있어 세포막을 구성하고 있는 비가시지방(인지질)을 제외하고는 흡입기로 간단하게 뽑아낼 수 있고 식물의 종자에서도 압착방법으로 쉽게 분리된다. 식물이나 동물에 존재하는 가시지방은 생체구조와 대사에 도움이 되지 않는 이물질로 생체조직성분들이 배척하고 있으나 배설기관이 없는 인체조건은 어쩔 수 없이 몸 안에 머물게 할뿐이다.

넷째, 지방이 에너지를 발생하려면, 먼저 중성지방이 분해 되어 미토콘드리아에 들어갈 수 있는 크기의 분자로 되어야 한다. 탄소수가 3개 이하인 프로피온산(Propionic acid)이나 초산(Acetic acid)과 같은 짧은 사슬의 지방산(Short chain fatty acid)으로 분해 되어야 미토콘드리아 막을 통과할 수 있다, 그런데 지방이 지방산으로 분해 되고, 다시 지방산이 프로피온산이나 초산으로 분해 되려면 베타산화작용(β-Oxidation)이 진행될 수 있는 산소가 필요하나 조직에는 산소가 있을 수 없고 세포내의 미토콘드리아로만 혈관을 통하여 공급되는 인체조건으로는 베타산화작용은 불가능하고 있을 수도 없다. 그리고 에너지화 과정을 통해 발생되는 지방산의 엄청난 독성은 더 더욱 감당하기 어려운 조직조건이다. 

다섯째, 지방이 연소되어 에너지를 생산하려면 탄수화물이나 단백질보다 많은 양의 산소가 필요하다. 탄수화물이 1g당 3.75Kcal, 단백질은 4.1Kcal의 에너지를 발생하는데 지방은 이들의 2배가 되는 9.3Kcal의 열량을 발생할 수 있다는 계산에서 지방을 고에너지 물질로 취급되어 왔다. 이 같은 조건은 탄수화물의 기간(Main structure)인 탄소원자 하나에 한 개씩의 산소원자가 결합되어 있으나 지방의 기간 탄소원자에는 산소원자가 전혀 결합됨이 없어 지방의 연소과정에서는 산소의 필요량이 탄수화물의 2배가되는 열량을 발생할 수 있다는 과거의 주장이다.

탄수화물이나 지방의 연소작용에는 산소의 공급이 절대적이다. 산소의 공급은 혈류의 헤모글로빈에 의존하고 있으나 제한된 양의 헤모글로빈을 가지고는 운반할 수 있는 산소의 양은 한계가 있다. 그리고 혈류의 매체인 수분에 용존될 수 있는 산소도 영향을 주게되나 극미량이다. 공기 중에 함유된 산소량은 15℃에서 20.9ml/100ml이고, 혈류에 용해될 수 있는 용존산소는 0℃에서 100ml당 4.9ml밖에 되지 않는다. 이 같은 조건은 동맥혈에 13.1ml, 정맥혈에는 5.3ml정도 밖에 산소가 존재하지 않으며 대기 중에 존재하는 산소량의 1/4 이하이다. 결국 조직세포로 수송되는 산소량은 탄수화물을 연소하기에도 부족한 상태로, 지방의 연소는 불가능한 조건이다. 탄수화물을 연소하기 위한 산소량의 2배가 요구되는 지방을 체내에서 연소시킨다는 것은 상상조차도 하지 말아야 한다. 

대기 중에서 종이와 기름이 타는 현상을 비교하면 얼마만큼은 이해가 될 것이다. 순수한 탄수화물인 종이가 연소될 때는 그을음이 발생되지 않으나 기름이 탈 때는 검은 그을음이 엄청나다. 대기 중에서도 불완전연소를 일으키는 지방질의 연소가 호흡에 의존하게 되는 산소의 양으로 감당할 수 있겠는가 하는 것이다. 이와 같은 인체조건은 지방이 체내에서 연소되어 에너지로 전환될 수 있다는 주장은 불합리하다. 물론 세포 내에 자리잡고 있는 미토콘드리아로 지방이 들어갈 수도 없지만 들어갈 수 있다 가정하더라도 미토콘드리아 소기관에서 일어날 수 있는 지방의 불완전연소란 상상만 해도 끔찍하다. 

더욱이 헤모글로빈이 산소를 운반하는데 장해를 일으키는 요인이 있다. 탄수화물의 해당반응으로 생성되는 인산글리세린과 피르브산의 분해물인 탄산가스가 저해요인이 된다. 그리고 해당반응에 의해 발생되는 적혈구 내의 2,3-디포스포글리세린(2,3-Diphosphoglycerin)은 헤모글로빈의 산소공급에 많은 지장을 주게 된다. 이들 모두는 마이너스의 알로스테릭 요소(Allostearic effector)로 작용한다. 

적혈구의 세포질에 2,3-디포스포글리세린을 대량(53%)으로 보유하고 있는 것은 필요할 때 언제라도 에너지를 생산할 수 있도록 대기하고 있는 상태이다. 그렇지 않고서는 적기에 에너지 생산이 불가능하며, 포도당이나 글리코겐(Glycogen)으로부터 순서를 밟아 에너지를 생산하려면 글리코겐은 포도당을 분리하고 다시 해당반응을 거쳐야 하는 번거로움과 시간차(Time difference)를 일으키게 되므로 항상 충분한 인산글리세린을 준비하게 된다. 적혈구에 인산글리세린의 보유량이 다른 성분에 비교하여 월등한 것은 인산글리세린의 분자크기(Molecular size)가 미토콘드리아 막을 용이하게 통과할 수 있는 크기로 되어있기 때문이다.

사람의 적혈구내 존재하는 해당계의 중간물질

소비성과 대사성이 없는 중성지방은 배설기관마저 없는 인체조건에서 조직사이(간질)로 밀려다니는 동안 다른 성분에 비교하여 양호한 이동성과 계면장력으로 동질성인 지방간에 회합하여 집단화되면서 군집(Group)된다. 지방의 군집은 미립자(Particle)가 발생되었을 때부터 순환계통의 수송이 아닌 근육운동에 의해 밀치고 당겨져 가면서 조직에 공간을 만들어 모이게 된다. 미립자가 모여 군집된 장소가 피하조직(Subcutaneous tissue)과 복강(Abdominal cavity)이다. 배설기관이 없는 체내에서 지방의 탈출구는 피지선(Sebaceous gland)뿐이고 대장으로 연결된 림프선이 이들을 감당할 뿐이다. 대장의 림프선은 대장의 충전(充塡)물로 인하여 배출이 용이하지 못하다. 지방이 체외로 분출할 수 있는 경로는 피부를 통한 배출이고, 피부로 배출되는 지방은 피지선의 확장과 근육운동의 강화로 그런대로 몸 밖으로 제거된다. 피부에는 1cm2당 100개의 피지선이 분포되어 있고 피지선 1개당 하루에 1~2g의 지용성물질이 배출된다고 보고 되고 있다.

피부표면에 분포되어 있는 피지선을 통한 지방의 배출량은 적은 양이 아니다. 흔히 목욕이나 운동을 하면서 ‘노폐물을 제거 한다’는 말은 이유 있는 표현이다.

비만을 일으키는 지방주머니의 발생은 성장기에 지방의 과잉섭취로 생성되며 지방의 섭취량에 비례하여 증대된다. 지방은 흡수에 비례하여 배설이 용이하지 않고 체내소비가 이루어지지 않으므로 축적되어 지방주머니를 만들게 된다. 이는 식사패턴에 영향이 크다. 장년기에 비만이 아닌 사람도 노년기에 접어들면서 단백조직의 생성과 재생기능의 약화와 운동부족으로 인한 배설의 감소는 조직공간에 지방군의 생성을 가중시킨다. 이러한 현상이 노년기의 비만이다. 조직 내의 지방에 의해 발생된 조직공간은 기름 묻은 플라스틱 주머니를 쉽게 용융, 접착할 수 없듯이 아물지 않으며 재생이 불가능하다. 따라서 어린이나 성장기에 지방의 섭취를 자제함이 비만을 피할 수 있는 방편이라 하겠다.