갑자기 하지 않던 근육운동을 하게 되면 일반적으로 몸이 아프고 근육이 갈라짐을 느낄 수 있습니다.
여기서 쾌감을 얻는 이들도 적지 않은데요. 이 몸의 반응은 과연 근 비대에 유익할까요?
오늘은 근육 성장과 관련된 근육 손상과 염증과 단백질 회전율의 관계에 대해 알아보려 합니다.
운동유발성 근육 손상
특히 익숙하지 않은 격렬한 운동은 골격근에 손상을 일으킵니다.
일반적으로 운동유발성 근육 손상으로 알려진 이 현상은 근형질막, 기저층 및 지지하는 결합조직의 큰 파열뿐만 아니라 수축 요소 및 세포 골격의 손상을 일으키며 이러한 손상은 조직 전체 또는 조직의 고분자 몇 개에만 한정될 수 있습니다. 운동유발성 근육 손상은 일반적으로 국소 부위 염증, 칼슘 이온 조절 장애, 단백질 분해 활성, 크레아틴 키나제와 같은 단백질의 혈중 수준을 증가시키는 손상된 근섬유로부터의 기질 분비가 포함된 일련의 후속 반응을 일으킵니다. 운동유발성 근육 손상의 정도는 유형, 강도 및 총 훈련 기간과 같은 요인에 따라 달라집니다. 최근 리뷰에서 Hyldahl과 Huball은 운동유발성 근육 손상이 세포막 손상 및 심각한 근세포 파괴를 동반한 조직 괴사 같은 부적응 반응과 약한 손상을 가진 적응성 세포 신호로부터 광범위한 연속체에 존재한다고 제시하였습니다.
운동유발성 근육 손상은 근육 활동의 유형에 크게 영향을 받습니다. 단축성 및 등척성 운동은 운동유발성 근육 손상을 유발할 수 있지만 신장성 운동이 근육 손상에 가장 큰 영향을 미칩니다.
신장성 운동에 의해 유발된 근육손상은 느린 근섬유보다 빠른 근섬유에서 더 많이 발생합니다.
가능성 있는 원인에는 감소된 산화 능력, 훈련 중에 생성되는 더 높은 수준의 장력, 근섬유 표현형간의 구조적 차이가 포함됩니다.
신장성 동작으로 인한 손상은 ATP 의존적이기보다는 액토마이오신(actomyosin) 결합의 구조적 손상에 기인하므로 단축성 및 등척성 동작에 비하여 참여한 조직에 더 큰 부담을 줍니다.
연구에 의하면 가장 약한 근절은 각 근섬유의 다른 측면에 존재하며, 관련된 불균일한 힘 과 길이 변화는 근섬유의 전단력에 영향을 줄 수 있다는 추측이 존재합니다. 이것은 근육의 구조 단백질의 추가 분해에 관여하는 칼슘 친화성 단백질 분해효소(예: 칼페인)의 분비를 일으키는 칼슘 항상성의 손실로부터 시작되는 일련의 근육 손상 과정을 시작하게 합니다. 선량-반응 관계의 증거가 있고, 운동량이 많을수록 근육 손상의 정도는 더욱 커지게 됩니다. 운동유발성 근육 손상의 증상으로는 힘 발생의 감소, 근육 경직 및 부종, 지연성 근육 통증(DOMS), 최대하 운동에서의 증가된 심박수와 높은 젖산 생성으로 특징되는 생리학적 스트레스 반응의 증가가 있습니다.
운동유발성 근육 손상은 동일한 운동 프로그램을 지속적으로 수행하게 될 때 감소합니다. 이것은 일반적으로 운동의 반복 효과(repeated bout effect)로 잘 알려져 있는 현상입니다. 이러한 현상은 결합 조직의 적응력 강화, 운동 단위 동원의 효율성 증가, 운동 단위 간의 협응 강화, 섬유 간 작업 부하의 고른 분배, 근육 상호작용 효과에 대한 기여도 증가와 같은 몇 가지 요인이 원인이 되는 것으로 생각됩니다.
인테그린의 발현
연구에 의하면 인테그린이 이러한 과정에 관여할 수 있습니다. 인테그린의 발현은 손상을 유발하는 운동 이후 증가하는 것으로 나타났으며, 이러한 단백질은 향후에 있을 기계적 스트레스로부터 보호하고 잠재적으로는 동화작용을 촉진하는 유전자의 전사를 시작합니다. 익숙하지 않은 운동 후 운동의 반복 효과가 빠르게 나타납니다. 증거에 의하면 동일한 운동 프로토콜을 한 번만 추가하면 운동유발성 근육 손상과 관련된 부종 반응 이 초기 운동의 3분의 1 수준에 불과했습니다. 이와 유사하게 Chen과 연구자들은 첫 신장성 운동을 하고 난 2주 후 동일한 운동 프로토콜로 구성된 신장성 운동을 다시 수행하게 했을 때 근육 손상을 나타내는 지표 (근육통증, 크레아틴 키나제 활성 및 혈장 마이오글로빈 농도가 눈에 띄게 감소된 것을 확인하였습니다. 시간이 지남에 따라 동일한 운동 프로그램으로 반복 운동하게 되면 운동유발성 근육 손상과 관련된 영향은 더욱 감소합니다.
몇 번째 반복 운동을 할때 근육은 아프지 않을까?
이것은 근육이 피로해져서 완전히 지칠 때까지 수행된 10주간의 연속적 형태의 저항성 운동을 통해 근육 손상의 지표를 추적 관찰 한 Damas와 연구자들에 의해 입증되었습니다.
이 연구에서 초기 운동을 한 이후에는 운동유발성 근육 손상이 크게 나타난 것을 확인할 수 있었습니다. 그러나 다섯 번째 운동 이후에는 근육 손상이 많이 감소했으며, 마지막 운동 이후 48시간 동안에는 근육 손상이 거의 일어나지 않았다.
다른 연구에서는 시간이 지나도 동일한 운동을 수행하는 장기간의 훈련 프로그램을 수행하게 했을 때, 이때도 근육 손상 관련 지표가 이전의 연구와 유사하게 감소하였습니다. 운동의 반복 효과는 이 기간 동안 익숙하지 않은 훈련이 없는 경우에도 몇 달 동안 지속될 수 있습니다. 상지 근육이 하지 근육보다 운동유발성 근육 손상에 더 민감하다는 증거는 일상 활동 중에 자주 사용되는 근육이 보호효과를 갖고 있다는 점을 시사하고 있습니다.
보호 효과의 크기에 영향을 미칠 수 있는 다른 요인으로는 운동 변인의 특이 구성(예: 운동 강도, 속도, 손상을 일으키는 수축의 횟 수), 근육 길이, 근육군, 나이, 그리고 성별이 있습니다. 운동유발성 근육 손상은 수행력 측면에서 좋지 않을 수 있지만, 일부 연구자들은 염증과 단백질 회전율의 증가가 근육 성장에 필요하다고 추측했습니다.
그 근거는 손상과 관련된 구조적 변화가 영향을 받는 조직을 강하게 만드는 방식으로 유전자 발현에 영향을 미치기 때문에 추가적인 손상으로부터 근육을 보호하는 역할을 할 수 있다는 가설에 기반하고 있습니다. 근육 손상을 운동으로 인 한 근비대 반응에 관여하는 요인과 연관시키는 실질적인 증거가 있긴 하지만, 이러한 상관관계가 긍정적인 효과에 대한 인과관계를 확립하지는 않습니다.
운동유발성 근육 손상 가설에 대한 도전
이미 논의된 바와 같이, 근육은 운동의 반복 효과로 인해 손상에 점진적으로 덜 민감해집니다. 이 현상은 잘 훈련된 사람들의 근비대 반응에서 운동유발성 근육 손상의 잠재적인 관련성을 배제하는 것처럼 보입니다. 그러나 증거는 초보자보다는 덜하지만 훈련된 리프터가 익숙하지 않은 운동을 수행할 때 실제로 근육 손상이 존재할 수 있음을 암시합니다.
근육 손상에 대한 연구
Gibala와 연구자들은 저항성 훈련을 받은 6명의 남성을 모집하여 1RM의 80%에 해당하는 부하로 8세트, 세트당 8회를 반복적으로 수행하게 하였습니다. 연구자 들은 한쪽 팔은 단축성 근수축만 수행하게 하고 다른 쪽 팔은 신장성 근수축만 수행하는 프로토콜을 사용하였습니다. 운동 12시간 후 수행된 근생검은 단축성으로 운동한 팔보다 신장성으로 운동한 팔의 근섬유에서 더 큰 근육 손상이 나타났음을 보여주었습니다. 이러한 결과는 운동의 반복 효과가 새로운 운동 루틴을 사용할 때 근육 손상 발생을 예방하는 것과는 대조적으로 일반적 수준에서 근육 손상의 크기를 약화시키고 운동유발성 근육 손상이 잘 훈련된 리프터의 근비대에 기여할 수 있는 가능성을 열어준다는 사실을 강조합니다. 이 반응의 핵심은 익숙하지 않은 방식으로 훈련 변인을 변경하여 새로운 자극을 제공한다는 점인 것으로 보입니다.
몇몇 연구자들은 표면적으로 최소한의 조직 손상을 나타낸 저강도 혈류제한 훈련 이후 두드러진 근비대를 나타낸 연구를 바탕으로 운동유발성 근육 손상이 동화 효과를 갖고 있는지에 대한 의문을 제기하였습니다. 혈류제한 기법은 압력 커프를 통한 폐색과 함께 가벼운 부하(1RM의 20~50%)를 결합시켜서 동맥 유입을 방해하지 않고 정맥 회귀를 방해합니다. 혈류제한의 규칙적인 수행은 종종 고부하를 사용해서 운동할 때 관찰되는 것과 비슷한 증가된 근비대 반응을 유발합니다. 혈류제한 시 가벼운 부하가 사용되었음을 고려할 때, 혈류제한이 근섬유 손상을 최소화하면서 근비대 이점을 제공한다는 가설이 세워졌습니다. 그러나 근육 손상은 허혈에 따른 재관류의 결과입니다. Takarada와 연구자들은 혈류 제한 훈련 후 근육 손상의 지표가 감소되었지만 근섬유 내에 미세한 손상의 증가가 있어 손상이 결과에 기여했을 가능성이 있음을 보여주었습니다. 또한 혈류제한 집단에서 운동유발성 근육 손상이 증가되었다면 근비대가 훨씬 더 크게 향상되었을 가능성이 있었습니다. 혈류제한에 따른 근육 손상의 지표는 최대 자발적 수축의 감소, 지연성 근육 통증의 증가, 근형질막 투과성의 증가 등이 포함되었습니다.
내리막 달리기에 대한 연구
일부 연구자들은 내리막 달리기가 근육 성장 없이 근육조직에 심각한 손상을 유발할 수 있다는 연구를 기반으로 운동유발성 근육 손상이 근비대 적응에 관여하는지에 대해 의문을 제기하였습니다.
그러나 이 결과는 유산소성 및 저항성 운동과 관련된 고유의 분자생물학적 반응과 근섬유의 운동 후 자극을 고려하지 못했습니다. 두 가지 유형의 운동은 유전자와 세포 신호 경로의 서로 다른 부분을 활성 화하고 억제하면서 다양한 근육 적응 현상을 이끌어냅니다. 또한, 유산소성 운동에 의해 일어나는 손상은 저항성 운동에 의해 나타나는 손상과 다릅니다. 크레아틴 키나제의 최고 활성은 내리막 달리기 후 약 12~24시간에 나타나는 반면에, 저항성 운동에서는 운동 후 약 48시간까지는 분명하지 않으며, 운동 후 4~6일에 최고 활성을 나타낼 수 있습니다. 또한 내리막 달리기에서 최대 크레아틴 키나제 수준이 100~600U인 반면, 저항성 운동에서는 2,000~10, 000U입니다.
이러한 차이가 무엇을 의미하는지에 대해서는 아직 의문이며, 좀 더 규명이 되어야 한다. 게다가, 크레아틴 키나제 수준은 운동과 관련하여 실제적인 관련성이 아직 의문이며, 근육 손상의 정도나 시간을 반드시 반영하지는 않습니다.
유산소성 운동 데이터에서 추론할 수 있는 것은 근육 손상만으로는 상당한 근육 성장을 일으키기에 충분하지 않다는 것입니다. 그러므로 운동유발성 근육 손상이 운동에 대한 근비대 역할을 한다면, 저항이 기반된 기계적 과부하가 있을 때만 그렇게 할 수 있을 것입니다.