근력운동을 위주로 한 사람은 근력운동만으로는 미토콘드리아 수가 늘어나지 않음. 유산소 운동을 해야

[문형철]

운동을 하면 움직임의 근원 "muscle"에서는 어떤 일이 일어날까요?

인간의 크기와 비슷한 라마(동물)의 근육연구에 의하면 5.5개월이면 protein turnover(단백질 전환)이 모두 일어납니다.

6개월이면 근육은 새로운 근육으로 탈바꿈한다는 이야기죠.

이렇게 드라마틱하게 변화하는 근육을 운동을 통해서 운동능력을 향상시키고 싶죠.

운동을 하면 근섬유크기의 증가, 근육에서는 산소저장능력 증가, 미토콘드리아 양의 증가, 근육의 산소이용능력 증가, 혈관의 신생 등이 일어납니다.

어떤 운동을 어떻게 할때 이렇게 구체적인 운동능력을 향상시킬 수 있을까요?

근섬유의 크기를 증가시키기 위해서 마라톤을 하는 것은 옳지 않죠. 운동에는 구체적인 목적과 방법이 일치해야 합니다.

평소 근력운동을 많이 한 사람이 계속 근력운동을 한다고 해서 에너지 생산에 중요한 미토콘드리아의 수는 증가하지 않습니다.

근력운동을 한 사람이 미토콘드리아 수를 증가시키기 위해서는 "유산소 운동"을 해야 합니다.

참고로 근력운동은 근섬유크기증가, 산소저장능력증가, 미토콘드리야양 증가, 근육의 산소이용능력증가, 혈관의 신생이 모두 가능합니다. 유산소 운동으로 근섬유의 크기가 증가하지는 않습니다.

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panic bird.

참고로 어제 5.18기념 마라톤대회.

제 아내와 함께 10킬로 완주. 1시간 5분 50초..ㅋㅋ

다음에는 아들(용균, 혁균)이와 함께 10킬로 완주를 시도해보려구요

근육은 크게 지근(자세유지근)과 속근 두 가지로 구분할 수 있습니다. 1960년 고양이를 대상으로 한 연구 결과 운동신경(motor nerve)은 그 운동 신경이 지배하는 근육의 표현형(phenotype)에 영향을 미친다는 것을 알아냈습니다. 이후 운동신경 자극패턴(motorneuron-specific impulse patterns), 신경근 활성도(neuromuscular activity), 근육에 대한 기계적인 부하(mechanical loading)가 근섬유의 표현형(phenotype) 결정(자세유지근으로 될 것인지, 속근으로 될 것인지)에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다.

이러한 근육생리적 영향에 따라 인체는 자세유지근(지근)과 속근이라는 두 가지 근육을 가지고 태어납니다. 이 두 가지 근육은 많은 생리적 차이점을 가지면서 근골격계와 관련된 많은 병리현상을 보입니다. 즉 자세유지근은 항상 긴장하고 중력에 저항하는 근육으로 항상 짧아지려는 성질을 가지고, 속근은 상대적으로 약해지고 늘어나는 성질이 있어 많은 통증의 원인이 되고, 인체에 부정렬을 일으키는 근본원인이 됩니다.

자세유지근이 항상 짧아지려는 성질을 가지는 것은 반사성 근긴장(reflex tonus)을 통해 이해할 수 있습니다. 자세유지근은 확실히 쉬고 있을 때도 근전도로 기록될만한 수준의 활동을 보이는데, 2~3개 정도의 운동단위들이 낮은 빈도의 반사성이고 주기적인 활동을 합니다. 그러한 근긴장 때문에 자세유지근은 일정한 수준에서 불수의적 장력을 유지하는 상태에 있는 것입니다 이를 반사성 근긴장(reflex tonus)이라고 합니다. 이러한 반사성 근긴장은 거의 자세유지근에서만 관찰됩니다.  

자세유지근과 속근은 어떤 차이가 있을까요? 이를 간단한 표로 설명하겠습니다.  

               자세유지근               속근

분류           1형섬유                   2형섬유

유형           느린연축-적근          빠른연축-백근

호흡           유산소성                  무산소성

기능           정적/유지                동적/능동적

기능장애     단축                      약화

치료           신장/이완                촉진/근력강화

이  두종류 근육의 특성과 기능에 대한 이해는 "인체의 움직임을 연구"하는데 중요한 역할을 합니다. 인체의 균형을 잡아주는 치료의 관점에서도 매우 중요합니다. 항상 짧아지려는 특성을 가진 자세유지근은 병리적 상태를 치료하기 위해 주로 스트레칭(신장)이 필요하고, 항상 약해지고, 쉽게 위축되는 특성을 가진 속근은 주로 강한 근력운동을 통해 강화해주는 게 필요합니다. 이것은 중요한 치료 원칙입니다. 임상에서 이 원칙을 지킬 때 환자는 "최적화 움직임 회복"에 더 쉽게 다가설 수 있습니다.

그렇다면 운동을 통해서 자세유지근과 속근은 서로 바뀔 수 있을까요? 이 질문은 직업적 운동선수에게 특히 중요합니다. 자세유지근이 많은 단거리 선수가 속근을 만들어 더 빨리 달릴 수 있게 되고, 속근이 많은 마라토너가 속근을 자세유지근으로 바꾸어 더 강한 지구력을 가질 수 있다면 상당한 기록 단축이 가능해질 것이기 때문입니다. 하지만 이러한 변화는 거의 불가능합니다. 이에 관하여 자세히 설명하겠습니다.

근력 운동과 유산소 운동 후 근육은 어떻게 변할까요? 운동후 근육에는 어떤 변화가 일어나기 때문에 움직임의 능력이 좋아지는 것일까요?

유산소운동, 근력운동을 하면 혼성 섬유(hybrid fiber)가 여러 형태의 Myosin heavy chain 아형을 만들어 근육의 표현형을 바꿉니다. 유산소성 지구력 운동은 근섬유의 산소저장능력(oxidative capacity of all muscle fiber type), 미토콘드리아의 양(amount of mitochondria), 근육의 산화효소(aerobic-oxidative enzyme), 근육의 혈관신생(capillarization of the trained muscle) 등을 증가시킵니다. 하지만 속근이 지근으로 변화한다는 증거는 없습니다. 다만 유산소성 지구력 운동을 하면 지근과 속근의 혼합형태의 근육은 증가합니다. 이는 근섬유 형태(fiber type)의 변화라기보다 Myosin light chain 아형의 변화입니다. 근력운동도 마찬가지로 근비대(muscle hypertrophy)를 제외하면 위와 같은 유산소성 지구력운동과 유사한 변화를 보입니다.

이렇게 운동을 하면 근육 단백질이 합성되어 근육이 재생되고, 근육에 에너지를 공급하는 미토콘드리아가 많이 만들어져 근육의 여러가지 능력이 증가합니다. 근육의 합성은 당연히 근력운동을 한 사람에게서 많고, 평소 근력운동을 한 사람은 휴식기(rest)에서도 근육합성 비율( fractional synthetic rate)이 높습니다. 이렇게 평소 근육운동을 꾸준히 한 사람은 휴식기에도 근육합성비율이 높기 때문에 평소에 근력운동을 하는 것은 매우 중요합니다.

평소 운동을 하고 있는 사람과 새로 운동을 시작한 사람은 근육 단백질의 합성과 미토콘드리아가 만들어지는 과정에서 차이가 있습니다.  미토콘드리아의 생성은 운동을 처음 시작한 사람에게서는 유산소운동, 근력운동에서 모두 증가하지만, 평소 근력운동을 지속한 사람에서는 유산소 운동에서만 미토콘드리아가 증가합니다. 그래서 평소 근력운동을 계속해온 사람은 에너지를 만들어내는 미토콘드리아를 증가시키기 위해 유산소운동을 병행하는 것이 좋습니다. 

그렇다면 운동 중, 운동 후 근육단백질의 합성과 파괴는 어떻게 일어날까요? 운동 중에는 포도당, 아미노산 등을 에너지로 사용하기 때문에 근력운동, 유산소 운동 모두 근육단백질 합성(MPS. muscle protein synthesis)이 감소합니다. 하지만 근육단백질 파괴(MPB. muscle protein breakdown)는 변화가 없습니다. 그리고 운동 후 공복시에는 단백질합성(MPS), 단백질파괴(MPB)가 모두 증가합니다. 이때 단백질 파괴를 막는 것이 근육을 효과적으로 키우는 길입니다.

아래 표와 같이 에너지 공급(fed state) 상태에서는 단백질 파괴가 줄어들어 전체적인 근육변화(Net change)가 플러스방향, 즉 근육비대가 효과적으로 일어나는 방향으로 진행됩니다. 이때 필요한 에너지는 20g정도의 아미노산이면 충분합니다. 우리가 흔히 아는 것과는 달리 이때 단백질 파괴를 줄이는 중요한 요인은 아미노산 활성도가 아니라 인슐린입니다. 그래서 운동 후에는 인슐린을 공급할 수 있는 포도당 공급이 아미노산(단백질) 공급보다 더 중요합니다. 그런데 근육을 키우려는 많은 사람들은 포도당 공급보다는 단백질 보충제만을 복용하고 있는 것이 일상의 현실입니다.  

표. 근육변화(단백질 합성, 파괴)

연구에 의하면 류신(아미노산)이 풍부한 용액에 탄수화물이 섞여진 에너지를 공급하였을 때 단백질 합성은 첫기준(baseline)보다 145%증가하고, 그렇지 않고 근력운동만 할 경우는 41%만 증가합니다. 적절한 영양 공급(단백질과 탄수화물 혼합용액)을 한 사람에게서는 운동 후 회복기간 동안 단백질합성은 2~5배가 증가하고, 근육단백질합성 시간이 48시간까지 지속될 수 있습니다. 그래서 선수적 기능회복을 도모하는 경우에는 정확한 지식을 바탕으로 한 적절한 영양공급이 매우 중요합니다. 근력운동 후 발생하는 인체의 반응을 정확히 알고 나면 근육을 키우려 하는 사람들이 흔히 복용하는 단백질 보조제가 그리 중요하지 않다는 것을 알 수 있습니다. 그보다는 셸던의 체형에 따른 운동법에서 제시하는 체계적 운동과 음식 복용법을 참고하는 것이 좋을 듯합니다. 이어서 자세히 설명합니다.

그림. Protein synthesis

그림은 단백질 합성(Protein synthesis)과정으로 분자생물학적 신호(signaling)입니다. 반복적인 근력운동은 DNA전사 수준까지 변화시켜 근육 생성에 관여합니다. 근육운동을 통해 단백질의 합성능력을 키우는 것은 치료적 재활운동에 아주 중요합니다. 앞에서 언급한 바와 같이 나이를 먹으면 이러한 단백합성 신호(signaling)기능은 떨어집니다. 최신연구에 의하면 나이든 여성일수록 그런 경향이 더욱 심하다고 합니다. 그래서 노년 여성의 치료적 재활운동은 그만큼 힘들고 어렵습니다.

[체육인완호]

좀 더 깊숙히 들어가면,속근섬유가 다시 두개의 형태로 나뉠 겁니다. 전형적인 속근의 형태와 FOG섬유의 형태로...읽다가 생각나서 적고 갑니다~

[탱자]

유산소 ,근력운동과 적절한영양공급이 중요하다는것을 구체적으로 알수있었고요,이러한 운동으로 육체적건강뿐아니라 정신적 건강또한 찾는다는 것이 매우중요한것아닐까 생각합니다.건강하고자 운동하는것이고 먹고자 운동하는것 같네요~~

[바스코]

잘보고 갑니다^^

[찜파스]

좋은 내용 잘 보고 갑니다.^^

[painfree]

고맙습니다