[고양이 영양소 요구 사항] (2) 에너지 균형 (Energy balance)

 모든 동물은 신체의 에너지 요구 사항을 충족해야 한다. 에너지 균형은 에너지 소비가 에너지 섭취와 같을 때 이루어지며, 결과적으로 신체의 에너지 저장에 변화가 최소화된다. 에너지 균형이 높아질 때는 칼로리 섭취가 에너지 소비를 초과할 때 발생한다. 성장하는 동물과 임신한 동물에서 새로운 조직의 합성과 태아 발달에 각각의 에너지 균형이 필요하다. 체중 감소와 지방 및 지방 조직 저장 모두의 감소는 부정적인 에너지 균형 동안 발생된다.

 개와 고양이의 일일 에너지 요구량은 신체가 매일 소비하는 에너지의 양에 따라 다르다. 많은 요소가 반려 동물의 에너지 요구량에 영향을 줄 수 있으며, 특정 반려 동물이 필요로 하는 음식의 양과 칼로리를 결정할 때 이러한 요소를 모두 고려해야 한다.

 

에너지 소비

 신체의 에너지 소비는 기초 대사율, 자발적인 근육 활동 및 식이 열 생성의 세 가지 주요 구성 요소로 나눌 수 있다. 적응성 또는 떨림 없는 열발생이라고 하는 구성요소는 환경 조건에 반응하여 소비되고 열을 생성한다. 개와 고양이를 포함한 많은 종의 적응에 필수적이다.

 

- 기초 대사율

기초 대사율(BMR)은 동물의 총 에너지 소비에서 가장 큰 부분을 차지한다. BMR은 신체가 음식을 소화하지 않는 휴식 기간 동안 신체의 모든 통합 시스템에서 항상성을 유지하기 위한 에너지 비용을 나타낸다. 항상성은 신체 내부의 내부 안정성 상태를 나타낸다.

 휴식 섭식 대사율(RFMR)은 동물이 휴식 상태에서의 대사율이다. RFMR은 동물의 하루 총 에너지 소비량의 약 60~75%를 차지한다. RFMR에 영향을 미치는 요인에는 성별 및 생식 상태 갑상선 및 자율 신경계 기능, 체성분 등 영양 상태가 포함된다. 반려동물의 지방량 및 체표면적이 증가함에 따라 BMR 및 RFMR은 비례하여 증가한다. 유사하게, 동물이 과체중이 되고 체지방이 증가하고 총 BW에 대한 지방 조직의 비율이 감소하면, 단위 BW당 에너지 소비가 감소한다.

 

- 자발적인 근육 활동

 자발적인 근육 활동은 에너지 소비의 가장 가변적인 요소이다. 근육 활동은 적당히 활동적인 개인의 신체 총 에너지 소비의 약 30%를 차지한다. 또한 걷기나 달리기와 같은 체중 부하 활동의 에너지 비용은 BW가 증가함에 따라 증가한다. 이 효과는 더 큰 체중을 이동하는데 필요한 추가 에너지의 직접적인 결과이다. 따라서 활동 수준이 높은 반려 동물의 에너지 소비는 운동 시간과 강도, 동물의 크기 및 체중에 따라 다르다.

 

- 식이 열 생성

 음식의 특정 동적 효과 또는 식사 유도 열 생성이라고도 하는 식이 열생성은 식사 소비에 반응하여 생성되는 열이다. 영양소의 섭취는 소화, 흡수, 대사 및 영양소 저장의 대사 비용의 결과로 신체의 열 생산을 의무적으로 증가시킨다. 이 열은 추운 환경에 노출되면 체온을 유지하는 데 기여한다. 식후 단계에서 최대 6시간 동안 이 열이 발생된다. 여기서 일일 에너지 소비의 약 10%가 사용된다.

 매일 섭취하는 식사 횟수도 식이 열 생성에 영향을 미치며 식사 횟수가 증가하면 매일 생성되는 총 열량이 증가한다. 고양이는 일반적으로 개보다 단백질 함량이 높고 하루에 여러 끼를 먹는 경향이 있기 때문에 식이 열 생성은 고양이의 대사 에너지(ME)의 10% 이상을 차지할 수 있다.

 또 다른 유형의 열 생성을 적응 열 발생이라고 한다. 이것은 식사 섭취의 의무적이고 단기적인 열 발생으로 설명되지 않는 추가 에너지 소비이다. 적응 열 발생은 주로 환경 스트레스에 대한 응답으로 BMR의 변화로 나타난다. 이러한 스트레스에는 주변 온도의 변화, 음식 섭취의 변화, 정서적 스트레스가 포함된다.

 장기적으로 과식 기간 동안 증가하는 체중은 증가된 칼로리 섭취로 인해 일반적으로 예상되는 것보다 적다. 이 과정은 과소비 기간 동안 에너지 균형의 현상 유지를 보호하려는 신체의 경향을 나타낼 수 있다. 그러나 이 과정이 실험동물과 일부 인간 대상에서 발생하는 것으로 나타났지만 개는 과식에 대한 반응으로 식이 열 생성의 유사한 증가를 나타내지 않았다. 고양이에 대해서는 아직 식이 열 생성은 연구되지 않았다.

 

 

식품 및 에너지 섭취

 에너지 균형의 나머지 절반은 에너지 섭취이다. 음식 섭취는 내부 생리적 조절과 외부 신호를 모두 포함하는 복잡한 시스템에 의해 모든 동물에서 조절된다. 개와 고양이의 음식 섭취를 좌우하는 내부 신호를 조사하는 연구가 점점 늘어나고 있다. 이러한 신호에 관한 많은 과학적 지식은 주로 실험동물에서 수집되었지만 다른 종에서 작동할 수 있는 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하는 데 사용할 수 있다.

 

- 식품 섭취에 대한 내부 조절

 영양소의 소화, 흡수 및 대사 등 음식 섭취를 제어하는 시스템은 복잡하며 호르몬 및 신경계 신호를 통해 지방과 위장관에서 뇌로 보내는 피드백을 포함한다. (내부 신호 : 위 팽창, 시각 청각 후각에 대한 생리적 반응, 호르몬의 혈장 농도 변화)

 식사 중 음식은 위장 팽창을 유발하고 단기적으로 포만감을 나타내는 콜레시스토키닌(CCK) 및 GLP와 같은 위장 호르몬의 즉각적인 방출을 유발한다. 위의 물리적 팽창은 미주신경을 자극하고 포만감 정보를 뇌로 전달한다. 음식의 두 번째 생리학적 조절은 회장 브레이크이다. 정상적으로 소화되니 않은 영양소는 말단 소장에 도달하여 위 배출을 지연시키고 장관 운동성을 감소시킨다. 회장 브레이크가 활성화되면 배고픔과 음식 섭취도 감소한다.

 위에서 위 세포는 몇 안되는 식욕 촉진 호르몬 중 하나인 그렐린을 방출한다. 그렐린은 식사 시작 전에 최고조에 달하고 그렐린 투여는 개와 고양이에서 식욕을 자극하고 위 배출 속도를 증가시킨다. 

 렙틴과 인슐린은 더 오랜 기간 동안 포만감과 배고픔에 영향을 준다. 렙틴은 지방 조직에서 합성되며 음식 섭취와 BW를 줄인다. 혈중 렙틴 농도는 식사에 따라 변하지 않지만 개와 고양이의 총 체지방 저장량에 비례한다. 인슐린은 식욕과 포만감 모두에 대한 중요한 내부 조절 신호일 수 있다. 이 호르몬의 외인성 투여는 배고픔을 자극하고 음식 섭취를 증가시킨다. 인슐린은 또한 포만감 및 식사 중단 신호에 관여한다. 동물의 몸에 축적된 지방의 크기는 뇌척수액의 인슐린 농도에 의해 조절될 수 있다는 이론이 있다.

 무수한 식욕 부진 및 호르몬의 작용은 뇌에 의해 수용되고 조정된다. 구체적인 조절은 여기서는 다루지 않겠다.

 

 식욕, 배고픔 및 포만감에 대한 내부 제어 시스템의 이상은 음식 섭취의 병리학적 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 시상하부 복내 측을 침범하는 병변은 과식을 유발하지만, 측면 핵의 병변은 음식물 섭취를 억제한다. 흥미롭게도 비만 상태는 식욕, 배고픔 및 포만감 신호를 더욱 교란시킬 수 있다. 과도한 체중 증가는 고양이에게서 인슐린 저항성을 유발할 수 있다. 또한, 중성화 및 다른 생리적 조건이 내부에 영향을 줄 수 있다. 영국에서의 개를 대상으로 한 연구에서, 중성화 수술을 받은 암컷과 수컷은 온전한 개보다 비만이 될 가능성이 약 2배 더 높았다. 이로써 중성화는 음식 섭취량, BW 및 체지방을 증가시키는 것으로 입증되었다. 

 

- 음식 섭취에 대한 외부 조절

 음식 섭취에 대한 외부 통제에는 식단의 기호성, 음식 구성과 질감, 식사 시간과 같은 자극이 포함된다. 기호성이 높은 식품에 대한 노출은 반려 동물의 식품 과소비에 기여하는 중요한 환경 요일으로 간주된다. 다시 말해서 음식의 경우 매우 매력적으로 인식되면 개인은 초기 배고픔 수준에 관계없이 더 많이 소비하는 경향이 있다. 반려 동물에게 드문 일이 아닌 것으로, 다양한 열량이 높은 간식을 먹는 행위가 이와 같다. 일부 고양이에게 매력적인 음식을 지속적으로 먹이는 것은 에너지 섭취의 균형을 유지하려는 신체의 자연적인 경향을 무시하고 에너지 과소비로 이어질 수 있다.

 고양이는 특정 맛과 사료 유형에 대한 선호도가 있으며 이러한 선호도는 여러 요인의 영향을 받는다. 차가운 음식보다 따뜻한 음식을 선호하며, 지방 함량이 높을수록 기호성이 증가한다. 

 

 기호성은 상업용 반려 동물 식품의 마케팅에서 크게 기여하는 중요한 특성이다. 대부분의 반려인들은 자신의 인식에 따라 사료를 선택한다. 식사 시간과 사회적 환경도 섭식 행동에 영향을 미친다. 고양이는 하루 중 특정 시간에 식사를 하는 데 빠르게 적응한다. 이는 식사 시간이 되면 더 활동적으로 위 분비물이 증가되고, 위 운동성 또한 증가한다. 

 식사가 제공되는 빈도는 개와 고양이의 음식 겁취와 에너지 요구에 영향을 줄 수 있는 또 다른 외부 요인이다. 대사적으로 총 에너지 섭취를 일정하게 유지하면서 하루 식사 횟수를 늘리면 식이 열 생성으로 인한 에너지 손실이 증가한다. 성견을 대상으로 한 연구에서 하루에 네 번 먹이를 준 그룹은 산소 소비량이 30% 증가했지만, 하루 한 끼에 같은 양의 음식을 먹인 두 번째 그룹은 산소 소비량이 15%만 증가했다. 대조적으로 맛있는 음식의 존재는 식사 섭취에 대한 강력한 외부 신호이며 하루에 식사 횟수를 늘리면, 과도한 소비로 이어질 수 있다.

 

 에너지 섭취에 기여할 수 있는 최종 외부 요인은 식단의 영양소 구성이다. 영양소 구성은 영양소 대사의 효율성과 자발적으로 섭취하는 음식의 양 모두에 영향을 미친다. 대부분의 동물이 에너지 요구량의 균형을 맞추기 위해 고지방 식이 섭취를 줄이지만 식이 열량 밀도가 높고 기호성이 증가하면 일부 개인에서는 여전히 에너지 소비가 증가할 수 있다. 또한 지방은 탄수화물이나 단백질보다 포만감에 약한 영향을 미친다. 지방을 체지방으로 전환하여 저장하는 대사 효율은 탄수화물 또는 단백질을 체지방으로 전환하는 효율보다 높다. 즉, 초과 칼로리가 탄수화물이나 단백질에서 오는 경우보다 지방에서 더 많은 체중이 증가한다.

 이것은 반려 동물에 대한 연구에서도 설명되었다. 고지방을 섭취한 강아지는 저지방을 섭취한 강아지와 비교할 때, 체중이 비슷하게 성장했지만 전자는 체지방이 훨씬 더 많이 축적되었다. 에너지 섭취량의 차이에 따라 고지방식이를 섭취한 개의 지방 축적 효율이 증가하는 것으로 나타났다.

 

 마지막으로 식단의 단백질 함량도 에너지 섭취에 영향을 미칠 수 있다. 이 효과는 포만감에 대한 식이 단백질의 효과뿐만 아니라 기호성과 관련된다. 최근 연구에 따르면 개는 단백질이 없는 식단을 우선적으로 피하고 칼로리의 25%에서 30% 사이의 단백질을 포함하는 음식을 선택하는 경향이 있다고 보고했다. 대조적으로, 다른 연구에서는 고양이가 다양한 농도의 콩 단백질 또는 카제인을 함유한 식단을 제공했을 때, 높은 단백질 수준과 낮은 수준의 단백질에 대한 명확한 선호도를 나타내지 않았다고 한다.

 

요약

 

- 내부적 요인

1. 위 팽창

2. 음식의 시각, 청각, 후각에 대한 생리적 반응

3. 특정 영양소, 호르몬, 펩타이드의 혈장 농도 변화

 

- 외부적 요인

1. 음식 가용성

2. 식사 시간과 양

3. 음식 구성 및 질감

4. 기호성

 

 

이번 글에서는 식품 섭취에대한 내부 조절 및 외부 조절에 대해 알아보았다. 다음 글에서도 같은 맥락인 에너지 균형에 대해 계속 써보겠다. 다음 글에서는 고양이에서 에너지 요구량을 직접 계산해 보겠다.

 

 

그선생과 도제자 :

"우리의 삶을 풍요롭게 하는 그들(개와 고양이) 에게 평생 최고의 보살핌과 영양을 제공하기 위해 노력하는 반려인들을 위해"