그레인 브레인 (Grain brain) : 탄수화물이 뇌에 미치는 파괴적인 영향을 폭로한다 축산 바로 알리기 연구회 제 8차 월례발표회 그레인 브레인 (Grain brain) : 탄수화물이 뇌에 미치는 파괴적인 영향을 폭로한다 데이비드 펄머터 저/이문영, 김선하 역/ 윤승일 감수 2015.10. 최윤재 교수 서울대학교 농생명공학부 School of Agricultural biotechnology Seoul National University

이 달의 책 그레인 브레인 (Grain brain) 저자: 데이비드 펄머터 (David Perlmutter) 신경과 전문의, 미국 영양학회의 회원 개요: 곡식 속의 글루텐 단백질이 위장 장애만을 일으키는 것이 아니라 뇌 질환에도 큰 영향을 미친다 2. 잘못된 사회적 통념 비판 1) 저지방 고탄수화물 식단은 건강에 좋다 2) 콜레스테롤은 나쁘다 3. 음식 및 영양에 대한 발상의 전환을 촉구하며 과학적 근거 제시 4. 건강한 뇌를 위한 식습관 소개

목 차 PART 1 모든 (통)곡물의 무서운 진실 Chapter1 뇌 질환의 시초 : 염증이 바로 범인이다

PART 1 모든 (통)곡물의 무서운 진실 뇌 질환의 시초 : 염증이 바로 범인이다 현재의 인류는 농업이 탄생하기 전에 살았던 인류와 유전적 생리적으로 동일한 종 사망원인의 변화: 비만, 당뇨병, 심장질환, 우울증, 자가면역질환, 암 치매 영양공급원의 변화에서 기인 영양공급원의 변화 - 수렵 채집시대: 오랜시간 먹을거리를 찾아다녔고 동물의 지방과 제철식물, 산딸기류의 천연 당분을 얻음 - 현대: 식량자원이 풍부, 가공한 지방과 정제 당류를 접할 가능성이 높음 유전적 요인 최대 사망 원인 식생활 형태 영양 공급원 식단 내 영양소 비율 초기 인류 동일 맹수의 위협 기아 역병 수렵, 채집 농사, 목축 식품 제조 동물성 지방 제철 식물 산딸기류 등의 천연 당분 현대인 심장질환 당뇨 우울증 자가 면역 질환 암, 치매 식량 자원 풍부 환경 제조된 식품을 소비 가공 지방 정제한 탄수화물 단백질 20% 탄수화물 5% 지방 75% 단백질 20% 지방 20% 탄수화물 60%

뇌 염증을 일으키는 글루텐 : 뱃살은 덤이다 1. 글루텐 - 라틴어의 ‘접착제(글루)’에서 파생된 단어 - 접착제의 역할을 하는 단백질 혼합물 총칭 - 글루테닌(Glutenin) 과 글리아딘(gliadin)으로 구성 - 밀가루, 호밀, 보리 등의 곡물에 함유 - 가공식품, 미용 및 위생 용품, 식품첨가제에 이용 http://imgbuddy.com/gluten-protein-structure.asp 글루텐의 구조 글루텐이 함유된 곡물과 전분 보리 쿠스쿠스 통밀가루 맛초 세몰리나 밀 불거 전분 카무트 호밀 쌀보리 맥아 글루텐이 함유되지 않은 곡물과 전분 아마란스 메밀 기장 퀴노아 후후 타피오카 칡가루 옥수수 감자 쌀 대두 테프

정상적인 뇌 MRI (우), 글루텐 민감증과 두통이 있는 뇌 MRI 사진 (좌) 2. 글루텐 섭취로 인한 질환 1) 글루텐 불내증 - 원인: 특유의 점성이 영양의 흡수와 분해 방해하여 소화가 덜 된 음식이 소장 내벽에 염증 반응 유발 - 증상: 복통, 메스꺼움, 설사, 변비 등 위장장애 및 새는장증후군 (leaky gut) 글리아딘 글루텐 민감증의 증상들 주의력 결핍 과잉 행동장애 루게릭병 운동 실조, 균형 상실 자가 면역 장애 브레인 포그 가슴 통증 유제품 과민증 우울증 심장 질환 불임 음식 흡수 불량 유산 신경질환 (치매, 알츠하이머병, 정신 분열증) 발작/간질 알코올 중독 불안 자폐성 골통, 골연화증, 골다공증 암 잔병치레 성장 지연증 소화 불량 발진/뾰루지 과민성 대장 증후군 편두통 메스꺼움/구토 파킨슨병 단것에 대한 갈망 2) 글루텐 민감증 - 원인: 글리아딘에 항체생성 - 증상: 염증성 사이토카인 생성: 염증반응 유발 →뇌 조직을 손상시켜 뇌 기능 장애 유발 식품 민감증 (항글리아딘 항체가 글리아딘과 유사한 단백질에 결합하여 염증 유도)

탄수화물 중독과 지방 공포증 : 뇌의 진정한 적과 연인에 대한 놀라운 진실 탄수화물 중독과 지방 공포증 : 뇌의 진정한 적과 연인에 대한 놀라운 진실 1. 식단의 양상과 치매의 위험을 검토한 연구 사례 (2007, 신경학 저널 -Journal Neurology) 대상: 정상적인 뇌 기능을 가진 65세 이상의 참가자 8,500명 1) 280명이 치매 진단을 받음 2) 생선을 전혀 섭취하지 않은 사람들은 치매와 알츠하이머병에 걸릴 위험이 37 % 증가 3) 생선을 매일 섭취한 사람들은 질병 위험이 44 % 감소 4) 오메가 3 풍부한 기름 (올리브오일, 아마씨유, 호두유)을 정기적으로 섭취한 사람들은 치매 발병율 60% 감소 5) 오메가 6가 풍부한 기름을 정기적으로 섭취하는 사람들은 치매 발전 가능성 2배 높음 http://www.researchgate.net/publication/5849409_Dietary_patterns_and_risk_of_dementia_The_Tree-City_Cohort_Study Barberger-Gateau P, 2007

2. 총 혈청 콜레스테롤 수치와 파킨슨 병 발병위험을 검토한 연구 사례 (2006, 미국역학저널-American Journal of Epidemiology) 총 콜레스테롤의 혈청 수치가 높을 경우 용량효과관계 (dose-effect relation)를 근거로 파킨슨병에 걸릴 위험이 눈에 띄게 감소 3. LDL 콜레스테롤 수치와 파킨슨 병 발병위험을 검토한 연구 사례 (2008, 운동장애학술지-Movement Disorder) - 나쁜 콜레스테롤이라고 불리는 LDL콜레스테롤이 아주 낮은 사람들은 파킨슨 병에 걸릴 위험이 350% 증가 De Lau Lonneke M. L., 2006 Huang X., 2008 http://aje.oxfordjournals.org/content/164/10/998.full Serum Cholesterol Levels and the Risk of Parkinson’s Disease http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mds.22013/full Low LDL cholesterol and increased risk of Parkinson's disease: Prospective results from Honolulu-Asia Aging Study

4. 지방배척의 역사 1900년 버터 달걀 육류 곡류 계절과일 채소 섭취 / 폐렴, 설사, 장염 만연 1950년 식물성 기름 사용 시작, 경화유 제조, 마가린 섭취량 증가/ 관상동맥질환 만연 (포화지방의 섭취가 심장질환을 유발하는 과학적 근거 미비) 1956년 미국심장협회 현명한 식단 (Prudent diet)권장: 버터, 돼지기름, 달걀을 마가린, 소고기, 옥수수유, 닭, 차가운 시리얼로 대체 1970년 영양과 인간욕구에 관한 상원 특별위원회에서 미국의 식사목표 발간: 저지방 저 콜레스테롤 강조/ 보건당국: 지방을 탄수화물과 고도불포화 식물성 기름(대두유, 옥수수유 등)으로 대체 조언/ 지질저하제 열풍 1980년 농무부 식품안내 피라미드형에서 접시형으로 교체 :지방이 배제된 식단 1992년 고탄수화물 저지방 식단 권장 2010년 저탄수화물 고포화지방 식단의 건강상의 이점들 (워싱턴의과대 심장외과 전문의 도널드W.밀러박사) 세계 죽상경화증프로젝트: 고지방식단과 심혈관계질환은 무관

5. 지방은 뇌의 진정한 연인 1) 지방 - 뇌의 70%이상이 지방으로 구성 - 면역체계 조절: 오메가3 지방과 단일 불포화 지방은 항염증, 상업적으로 가공된 식품의 경화유는 전염증성 - 비타민 흡수: 지용성 비타민 (A,D,E,K) 운반 및 흡수에 식이 지방이 필요 2) 이로운 불포화지방 단일 불포화 지방 (아보카도, 올리브, 견과류) 및 냉수성 어류 (연어)나 일부 식물(아마씨유)에 든 불포화 오메가3 지방산 3) 포화지방의 필요성 -모유 지방의 54% -폐, 심장, 뼈, 간, 내분비 체계의 구조와 기능에 일조 팔미트산은 폐 계면활성제를 만들고, 폐포가 팽창할 수 있도록 표면 장력을 축소함 심장의 근육 세포는 영양 공급을 위해 포화 지방 종류 선호 뼈는 칼슘흡수를 위해 포화지방이 필요 간은 포화지방의 도움으로 지방을 청소하고 독소로부터 인체 보호 내분비계도 포화지방산에 의지해 인슐린을 포함한 특정 호르몬 생산 신호 전달 -육류, 달걀노른자, 치즈, 버터에 함유

산화 LDL 당화 LDL 6. 콜레스테롤의 진실 콜레스테롤과 뇌 건강 - 세포막 형성, 세포투과성 유지, 미엘린 코팅의 중요요소 (정보 전송) 강력한 항산화제 스테로이드 호르몬 및 비타민 D 전구체 2) LDL은 나쁜 콜레스테롤이 아님 - 뇌에서 콜레스테롤을 뉴런으로 운반하는 운반체 기능 3) 산화 LDL과 당화 LDL이 문제 산화 LDL 뇌에서 염증반응 발생 활성산소 생성 (산화 스트레스) LDL분자 손상시켜 기능 저하 LDL의 성상교세포 진입 불가 당화 LDL 당 분자가 LDL에 결합 구조 변형시켜 기능 저하 활성산소 형성능 50배 증가 LDL (low-density lipoprotein) 성상교세포 (Astrocyte) : 중추신경계를 구성한 신경교세포, 신경세포 손상시 이세포가 증식하여 손상을 메꾸어 주는 역할 수행

유익하지 않은 결합 : 뇌와 당분 1. 알츠하이머병- 제 3형 당뇨병? 1) 진화학적으로 포도당은 거의 대부분의 인류에게 부족했기 때문에 인체는 포도당을 저장하고, 다른 성분을 포도당으로 전환하는 체계 발달 (포도당 신합성 등) 2) 현대인의 정제당 섭취와 제 2형 당뇨 - 정상적인 세포: 인슐린에 민감하게 반응 - 높은 수치의 인슐린에 계속적으로 노출된 세포 (정제당 함유 가공식품 과도 섭취): (1) 세포 표면 인슐린 수용체 수 감소에 적응 (2) 인슐린에 둔감 (인슐린 저항증) (3) 췌장에서 더 많은 인슐린 분비 (4) 세포의 당분 흡수를 위해 더 높은 수치의 인슐린이 필요하게 됨 (제 2형 당뇨) (5)또한 인슐린은 성장 촉진, 지방 형성과 유지, 염증 유도에 관여 → 호르몬 균형 악영향 http://diabeatitnow.com/the-difference-between-type-1-and-type-2-diabetes/ 3) 제 3형 당뇨병 - 인슐린 수치와 뇌 질환의 관련성: 당뇨병 환자는 알츠하이머 걸릴 위험률이 2배 증가 - 당뇨병이 알츠하이머병을 유발한다는 의미가 아님 - 당뇨병과 알츠하이머는 기원이 동일: 질병을 유발하는 생물학적 경로를 발전시키는 음식에서 비롯됨 당뇨와 인슐린 저항증

당뇨병이 65세 이전에 발병하면 경도 인지 장애의 위험이 220 % 증가 2. 당뇨병과 환자의 인지 능력 감퇴의 연관성 연구 사례 (2008, 신경학기록 -Archives of Neurology) 대상: 70~89세 노인 당뇨병이 65세 이전에 발병하면 경도 인지 장애의 위험이 220 % 증가 당뇨병을 10년 이상 앓고 있는 사람의 경도 인지 장애 위험은 176 % 증가 인슐린을 맞고 있는 경우에는 200 % 증가 최종 당화 산물의 생산이 증가함으로써 지속적으로 혈당이 높고 알츠하이머병이 유발될 수 있음 Roberts Rosebud O., 2008 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2630223/

유전적 운명을 바꾸는 법 : 뇌의 재생 능력을 키워라 신경발생 (뇌의 재생능력) : BDNF가 관여 뇌 뉴런의 성장을 의미하는 신경발생은 평생동안 일어남 (신경 줄기세포) 11번 염색체 DNA에서 암호화된 뇌 유리 신경 성장인자 단백질 (BDNF, Brain derived neurotrophic factor)이 관여 알츠하이머 환자에서 BDNF 수치가 낮으며, BDNF는 간질, 거식증, 우울증, 정신 분열증, 강박 신경증을 포함한 다양한 신경 질환과 관련 2. BDNF를 켜는 유전자를 활성화 하는 방법들 운동 2) 칼로리 제한 (1) 동물들이 칼로리가 낮은 식단 (대략 30% 저감)을 섭취할 때 뇌에서 생산되는 BDNF 급증 (2) 알츠하이머, 파킨슨 병 감소: 미토콘드리아 기능 향상과 유전자 발현 조절 : 유전자 발현 조절 효소 시르투인 (Sirtuin-1)의 활성화 때문 (3) 활성산소 생성 감소 (4) 세포사멸(Apoptosis) 감소 3) 케톤 생성 식사 (Ketogenic diet) 중간 사슬 중성 지방질 (MCT, Medium-chain triglyceride) 섭취시 알츠하이머 환자의 인지기능 개선 영양소 섭취 (오메가 3지방산, 커큐민 등)

고갈되는 뇌 : 마음의 평화를 빼앗는 글루텐 행동장애 우울증 운동장애 불안 글루텐 두통 자폐증 그레인 브레인의 폐해는 신경 발생을 방해하고 인지 장애의 위험이 증가하는 수준을 넘어 정신 능력 저하를 유발 ADHD, 불안 장애, 투렛 증후군, 정신병, 편두통, 자폐증 같은 일반적인 신경 질환의 위험을 높인다 글루텐 프리 식단을 통해 일반적인 신경학적 질환을 치료할 수 있음 행동장애 운동장애 우울증 불안 자폐증 두통 글루텐 ADHD 주의력 결핍/과잉행동 장애 (Attention Deficit/Hyperactivity Disorder)

PART 2 ‘그레인 브레인’의 치료 최적의 뇌를 위한 식습관 : 단식, 지방, 필수 보충제 1. 단식 - 단식시 인체의 대체 칼로리원의 사용 작용 1) 포도당 신합성: 포도당 추가, 근육 손실 2) 지방 분해: 케톤 생성 (베타-HBA) 신경세포 보호, 항산화기능, 미토콘드리아 생합성, 새로운 뇌세포 성장 자극 등 2. 뇌의 생기를 북돋는 7가지 보충제 기능 DHA 뇌 보호 레스베라트롤 노화 지연, 뇌 혈류 증강, 심장건강 증진, 지방세포 성장 억제 강황 항염, 항산화, 포도당 대사 향상 프로바이오틱스 신경화학물질 생산, 흡수, 운송 포만감, 굶주림, 염증 정보 뇌에 전달 코코넛오일 신경퇴행성질환 예방 알파리포산 뇌의 수분 조직과 지방조직에 강력한 항산화 기능 비타민D 신경전달물질 생산, 뉴런보호

뇌 건강으로 가는 지름길 : 뇌를 조깅시켜라 1. 운동의 효과 염증 통제, 인슐린 민감증 증가, 혈당 조절 개선, 기억중추 크기 확대, BDNF 수치 증가 2. 운동 수준과 강도 운동수준과 강도가가 최하위 10%인 사람은 알츠하이머 위험률이 각 230 %, 280 % 증가 알츠하이머병의 위험과 활동 수준의 비교 알츠하이머병의 위험과 활동 강도의 비교 알츠하이머병의 위험 알츠하이머병의 위험 3. 운동과 뇌 건강 - 유산소 운동은 뇌 해마 크기를 증가시키고 BDNF를 활성화하여 인지능력 개선 - 규칙적인 신체 운동은 노인의 기억, 언어능력, 주의력 향상시켜 인지 장애 위험을 낮춤

잘 자요, 뇌 : 렙틴으로 호르몬 왕국을 지배하라 수면의 과학 수면은 음식 섭취량, 대사의 속도, 체중, 감염에 대한 저항력, 창의력과 통찰력, 스트레스 적응력, 정보 처리와 새로운 것을 배우는 속도, 기억 체계화 및 저장능력에 영향 2. 수면이 배고픔에 미치는 효과 남성: 식욕 자극 호르몬 그렐린 (Ghrelin) 수치 상승 여성: 식욕 억제호르몬인 글루카곤 유사 펩타이드 1 (GLP1) 수치 감소 수면 부족 과식 Kojima Masayasu, 2006 그렐린과 렙틴에 의한 식욕조절 3. 렙틴 (leptin) 호르몬의 중요성 지방세포에서 생산 분비되는 포만감 호르몬 2) 굶주림에 대한 인체의 대사반응, 호르몬 반응, 행동 반응의 조정에 연결되어 감정과 행동에 영향 3) 렙틴 저항증: 고탄수화물식단 섭취, 수면부족에서 기인, 비만 및 뇌 질환 위험 증가 4. 그렐린 1) 위에서 분비되는 체내 유일 식욕 촉진 신호 2) 비정상적 작동시 지방형성, 혈당균형, 염증경로, 뇌 질환에 영향 http://www.nature.com/nrendo/journal/v2/n2/fig_tab/ncpendmet0080_F3.html

PART 3 ‘그레인 브레인’과 작별하기 탄수화물 연료에 의지하던 것에서 벗어나 매일 식단에 뇌의 능력을 북돋는 보충제를 추가한다 아직 운동을 하고 있지 않다면, 계획표에 규칙적인 체력 단련 항목을 집어 넣는다 1주일 내내 편안하고 규칙적인 수면을 취하기 위해 애쓴다 새로운 생활 리듬을 설정하고 건강한 생활 습관을 유지한다.

결 론 1. 뇌 건강은 우리가 섭취하는 음식에 좌우된다 2. 저지방 고탄수화물 (글루텐, 정제 당) 식단은 위장 장애와 뇌 질환을 야기한다 3. 저탄수화물 고지방 식단이 이상적 (지방은 뇌를 건강하게 한다) 글루텐 프리 식생활 개선을 시행하면 ADHD, 만성 편두통, 우울증과 불면증, 당뇨병, 염증성 질환, 알츠하이머를 포함한 기억력 장애, 간질과 투렛 증후군 등의 증상을 해결할 수 있다. 4. 영양, 보충제, 운동, 수면 습관이 뇌를 건강하게 한다. 고지방 저탄수화물 규칙적 운동 보충제 식습관 통곡물 글루텐 저지방 고탄수화물 저콜레스테롤 뇌 질환 뇌 건강

참고문헌 Barberger-Gateau, Pascale, et al. "Dietary patterns and risk of dementia The Three-City cohort study." Neurology 69.20 (2007): 1921-1930. De Lau, Lonneke ML, et al. "Serum cholesterol levels and the risk of Parkinson's disease." American journal of epidemiology 164.10 (2006): 998-1002. Huang, Xuemei, et al. "Low LDL cholesterol and increased risk of Parkinson's disease: Prospective results from Honolulu‐Asia Aging Study." Movement Disorders 23.7 (2008): 1013-1018. Roberts, Rosebud O. et al. “Duration and Severity of Diabetes Are Associated with Mild Cognitive Impairment.” Archives of neurology 65.8 (2008): 1066–1073. PMC. Web. 8 Oct. 2015. Kojima, Masayasu, and Kenji Kangawa. "Drug insight: the functions of ghrelin and its potential as a multitherapeutic hormone." Nature Reviews Endocrinology 2.2 (2006): 80-88. Lieb, W., Beiser, A. S., Vasan, R. S., Tan, Z. S., Au, R., Harris, T. B., ... & Seshadri, S. (2009). Association of plasma leptin levels with incident Alzheimer disease and MRI measures of brain aging. Jama, 302(23), 2565-2572.

보충자료 1. 오메가 3 및 오메가 6 지방산 (ω-3 and ω-6 fatty acid) 기능 급원 대표적인 지방산 오메가 3 지방 신생아 및 어린이의 시력과 뇌 발육에 필수요소 항염증, 혈액 항응고, 심혈관 질환 예방 및 완화와 같은 다양한 생리작용 생선, 아마씨, 치아씨 등 오메가 6지방 피부, 모발, 손톱 등의 건강을 유지하고 호르몬 및 감정 균형을 유지하는데 도움 일부는 항비만, 항암 효과를 지님 전염증, 다량 섭취시 뇌에 장애 유발 홍화씨유, 옥수수유, 카놀라유, 해바라기유, 대두유 등 ALA (alpha-linolenic acid) , EPA(eicosapentaenoic acid), DHA (docosahexaenoic acid) LA (linoleic acid), GLA (gamma-linolenic aicd), AA (arachidonic acid)

(3) 오메가 3지방과 오메가 6 지방의 섭취 비율의 중요성 (2) 오메가 지방산의 생체 내 대사과정 -대사 과정에서 효소를 공유 -효소 이용에 경합이 일어날 수 있음 -한쪽으로 치우친 섭취는 균형 있는 생체 내 대사를 방해 -오메가 3지방: 오메가 6 지방을 적절한 비율로 섭취하는 것이 중요 (3) 오메가 3지방과 오메가 6 지방의 섭취 비율의 중요성 -수렵 채집인 선조들은 오메가3 지방과 오메가 6 지방을 1:1의 비율로 섭취 -오늘날 우리는 오메가 6 지방을 10배에서 25배 더 섭취 종류 오메가 6 지방 함유량 (%) 오메가 3 지방 함유량 (%) 카놀라 20 9 옥수수 54 목화씨 50 생선 100 아마씨 14 57 땅콩 32 홍화 75 참깨 42 대두 51 7 해바라기 65 호두 52 10 오메가 3 및 오메가 6 지방산 유래의 에이코사노이드 종류

렙틴과 알츠하이머 질환 1. 렙틴과 알츠하이머 발병 위험의 관련성을 검토한 연구 사례 (2009, 미의학협회저널 –Journal of the American Medical Association) 대상: 뇌 질환이 없는 79세 이상의 785명 추적연구 111명에서 치매가 발병했으며 이 중 89명은 알츠하이머 진단을 받음 렙틴 수치가 낮은 사람들은 알츠하이머 발병 위험이 25 % 렙틴 수치가 높은 사람들은 알츠하이머 발병 위험이 6 % 렙틴은 치매와 알츠하이머 발병의 위험성을 낮춰준다고 결론 맺음 알츠하이머 발병률 Q1 렙틴수치가 낮은집단 Q4 높은집단 All (N= 785) Q1 (n= 196) Q2 (n=196) Q3 Q4 (n=197) Female, No. (%) 490 (62) 123 (63) 122 (62) Age, mean (SD), y 79 (5) 79 (5) 79 (4) 48 (4) Leptin, median, ng/ml Women 17.3 7.4 14.5 22.5 38.0 Men 7.2 3.6 5.6 8.9 14.3 Lieb, W, 2009