최근 쥐 모델을 대상으로 한 연구에서 고지방 저탄수화물 식단이 심부전 진행을 역전시키는 것으로 나타났으며, 24시간 금식 또한 이와 유사한 개선 효과를 이끌어냈다.

심부전이 발생하면 심장 주변 근육이 약해지고 전신으로 혈액을 방출하는 능력이 감소하여 피로, 호흡곤란 등의 증상을 유발한다. 주 원인은 심장 근육에 산소 공급이 떨어지는 고혈압, 당뇨병, 허혈성심질환 등이다. 치료방법으로 약물 및 생활습관 관리를 통해 환자 삶의 질을 높이고 수명을 연장시킬 수 있다. 건강한 심장 근육은 상황에 따라 여러가지 화학적 에너지원을 사용할 수 있다. 그 중 하나가 포도당이 분해되면서 생성되는 피루빈산(pyruvate)이다. 하지만, 심부전이나 당뇨병과 같은 상태에서는 이와 같은 유연성이 감소하여 근육이 기능하는데 필요한 연료 공급이 불충분할 수 있다.

연구자들은 이와 같은 유연성 감소와 관련하여 피루빈산을 미토콘드리아로 운반하는 단백질의 행태를 추적하였다. 미토콘드리아 피루빈산 운반체(mitochondrial pyruvate carrier, MPC) 복합체로 알려진 이 단백질은 MPC1, MPC2 두개의 소단위체로 구성되어 있다.

세인트루이스 의대의 연구팀은 심장수술을 받은 사람들의 조직 샘플과 건강하지만 이식수술에 부적합한 공여자 심장 조직 샘플을 비교하여 심장 기능이 떨어진 경우 이 소단위체 생산이 감소하는 것을 발견하였다. 또한, MPC2를 생산하는 유전자가 부족한 쥐는 시간이 지남에 따라 지속적으로 심부전이 진행되었으며, 심장이 비대 해지거나 혈액을 방출하는 능력이 감소한다는 것을 알게되었다.

이후 연구팀은 3주 동안 특별한 식단을 제공함으로써 심장 근육의 손상에 역전이 생기는 것을 발견하였다. 연구를 이끌었던 Kyle S. McCommis 박사는 흥미롭게도 고지방 및 저탄수화물 식단인 케토제닉(ketogenic) 식단이 심부전을 예방하고 진행을 역전시킬 수 있다고 설명하였다. 또한, 24시간 동안 금식한 경우도 심장에 대한 유사한 케토제닉 효과를 보였다고 첨언하였다.

케토제닉 식단은 몇 년 전부터 인기를 끌고 있으며, 체중 감소, 심장 기능 개선 등 건강에 여러가지 유익성이 있는 것으로 알려져 있다. 당분 및 전분과 같은 탄수화물의 섭취를 엄격히 제한함으로써 지방을 분해하고 이를 연료로 사용할 수 있는 케톤체 생성을 증가시킬 수 있다. 간헐적 단식 또한 유사한 효과를 가지고 있다.

이번 새로운 연구는 케토제닉 식단이 심장 근육 세포에서 지방산 분해를 촉진한다는 것을 의미한다. 이 과정에서 미토콘드리아가 피루빈산 대신 에너지원으로 사용할 수 있는 대체 연료를 생성시킬 수 있다. 따라서, 고지방 및 저탄수화물 식단이 심부전 치료에 영양학적 치료 방법이 될 수 있음을 시사하였다.

이 연구는 Nature Metabolism지에 게재되었다.