장기 단식 48~72시간과 오토파지의 단계별 변화

 

 

1. 단식 초기 0~24시간: 혈당 감소와 AMPK 활성화로 시작되는 오토파지

장기 단식의 첫 단계인 0~24시간 동안, 체내 혈당과 글리코겐 저장량은 점차 감소하며 세포는 에너지 결핍 상태에 진입한다. 이때 AMP/ATP 비율 상승은 AMPK 경로를 활성화시켜 mTOR 억제를 유도하고, 오토파지 개시 신호가 전달된다. 초기 오토파지는 주로 세포 내 불필요한 단백질과 약간의 손상된 소기관 제거에 집중되며, LC3-II와 Beclin-1 발현이 서서히 증가한다. 이 시기에는 혈중 인슐린 농도도 감소하여 mTORC1 억제를 보조하며, 동시에 글루카곤과 노르에피네프린이 증가하여 지방산 산화와 케톤체 생산을 촉진한다. 초기 24시간 단식은 세포가 기존 에너지원에 의존하던 상태에서 자가포식을 통해 손상된 단백질을 제거하고 대사 효율을 높이는 ‘준비 단계’로, 장기 단식 동안 오토파지가 본격적으로 활성화되는 기반을 마련한다.

 

2. 단식 중기 24~48시간: 미토파지 강화와 손상 세포 제거

24~48시간 동안 단식이 지속되면, 세포 내 에너지 부족 신호가 더욱 강해지고 **미토파지(mitophagy)**가 본격적으로 활성화된다. 이 시점에서 손상된 미토콘드리아와 단백질 집합체가 선택적으로 제거되며, 세포의 산화 스트레스 감소와 대사 효율 향상이 동시에 일어난다. AMPK는 지속적으로 활성화되어 ULK1을 인산화시키고 오토파지 소낭 형성을 촉진하며, mTOR 억제는 강화된다. 또한 케톤체 생성이 증가하여 뇌와 근육 세포의 대사 연료로 사용되며, 오토파지의 에너지 기반을 안정화한다. 연구에 따르면, 단식 36~48시간 사이에는 LC3-II/LC3-I 비율이 최대치에 근접하고, p62는 급격히 감소하여 세포 내 단백질과 소기관 제거가 활발히 일어난다. 이 단계는 장기 단식에서 가장 중요한 세포 재생과 ‘세포 청소(Cellular Housekeeping)’가 진행되는 핵심 구간으로, 건강한 세포 구조와 대사 회복에 결정적 역할을 한다.

 

3. 장기 단식 48~72시간: 전신 오토파지 강화와 조직 재생

단식 48~72시간에 이르면 오토파지는 전신적으로 확산되며, 간·신장·근육·뇌를 포함한 다양한 조직에서 활성화된다. 이 시기에는 mTOR 완전 억제와 AMPK·SIRT1 경로 동시 활성화를 통해 세포 재생과 노폐물 제거가 극대화된다. 특히 손상된 미토콘드리아 제거가 활발해지고, 세포 내 ROS 축적이 감소하며 염증성 사이토카인(NF-κB, IL-6, TNF-α) 발현도 억제된다. 장기 단식의 마지막 단계에서 오토파지는 손상된 세포 소기관을 제거할 뿐 아니라, 세포 내 단백질 합성과 효소 균형을 재조정하여 조직 기능 회복과 대사 효율 최적화를 돕는다. 이 과정에서 케톤체와 지방산 산화가 에너지 공급원으로 활용되며, 뇌와 근육에서 생리적 적응이 촉진된다. 단식 72시간 이후 세포는 오토파지를 통해 ‘정화→재생→대사 최적화’라는 순환 구조를 완성하며, 장기적으로 노화 억제 및 대사 건강 유지에 기여한다.

 

4. 단식 후 회복식과 오토파지 지속 전략

단식 72시간 이후 회복식(Refeding)을 적절히 관리하지 않으면 활성화된 오토파지가 급격히 감소할 수 있다. 첫 번째 전략은 회복식을 소량의 단백질·지방 위주로 시작하여 급격한 인슐린 증가를 피하고 mTOR 억제 상태를 점진적으로 해제하는 것이다. 두 번째는 전신 염증과 산화 스트레스를 최소화하는 항산화 영양소 섭취이며, 이는 오토파지 회복 과정과 연동된다. 세 번째는 회복식 전후에 가벼운 유산소 운동이나 근력운동을 추가해 미토파지와 근육 재생을 촉진하는 방법이다. 이러한 전략을 통해 단식 중 활성화된 오토파지 신호를 최대한 오래 유지하고, 손상 세포 제거와 조직 재생 효과를 최적화할 수 있다. 결국 장기 단식 48~72시간과 회복식 관리가 결합되면, 전신적 오토파지 활성과 대사 리셋, 조직 재생, 항노화 효과를 동시에 달성할 수 있으며, 이는 세포 수준에서 건강과 장수 전략의 핵심 기반이 된다.