근육의 동작

근육의 동작

 

운동하는 동안, 근육의 최우선 순위는 근육 수축을 하는데 필요한 막대한 에너지를 발생시키는 것이다. 근육은 에너지를 빠르고 효율적으로 발생시키기 위해 적정한 양의 연료를 생산해서 전달하고, 제대로 된 신진대사 환경을 유지해야만 한다. 이렇게 하려면 여러 가지 생리학적 생화학적 경로가 동기화되야 한다.

근육은 자동자의 엔진에 비유되는 경우가 많다. 비유는 아주 적절하다. 자동차의 엔진이 동작하려면 바퀴를 움직일 수 있게 에너지가 변환되도록 피스톤에 끊임없이 연료가 정확히 전달되야 한다. 내연 엔진은 엄청난 양의 열을 발생시키기 때문에, 끊임없이 냉각시켜야만 한다. 그렇지 않으면 엔진은 잠겨서 멈춰버릴 것이다.

근육의 신진 대사 기관이 내연 엔진보다 훨씬 복잡하긴 하지만, 비슷한 제한 사항하에서 동작한다. 운동하는 동안, 끊임없이 연료가 전달되어야만 하고, 연료는 근육이 사용할 수 있는 형태로 변환되어야만 하며, 수축이 가능하게 근육의 피스톤(근섬유)으로 끊임없이 연료가 옮겨져야 한다. 최고 효율로 동작하려면 근육도 끊임없이 냉각되야 한다.

이런 과정들을 에너지 생성이라는 측면에서 이해하게 되면, 운동 중에 적절한 종류의 영양 공급을 하게 되면 경기력이 크게 향상되는 이유를 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

 

에너지 생성

 

ATP(Adenosine Triphosphate)는 근육 수축을 가능하게 하는 유일한 에너지 원이다. ATP는 고 에너지 인산염 화합물이다. ATP는 ADP(adenosine diphosphate)와 무기 인산염(Pi)으로 분리되고, 에너지가 방출된다. 재밌는 사실은, 근육은 최대 수축에 필요한 ATP를 기껏해야 몇 초 분량만을 저장하고 있다. 결과적으로 근육 수축이 지속되려면 ATP가 어디선가 끊임없이 보충되야 한다. ATP가 보충되야 하는 속도는 운동 강도와 직접적인 연관이 있다. 운동 강도가 세면 셀수록, ATP 요구량도 많아진다.

ATP는 세 가지 다른 에너지 체계로부터 만들어진다. 그림 2.1에서 보이는 것처럼 두 가지는 무산소 체계(산소 없이)이고, 하나는 유산소 체계(산소를 가지고)이다. 에너지 체계가 여러가지가 되면 근육이 향상된 생리적 능력을 가지게 해준다. 예를 들면, 축구 선수가 가볍게 경기장을 뛰는 동안은, 에너지 요구량이 낮으므로 ATP의 주 생산원은 효율이 아주 높은 유산소 에너지 체계가 된다. 축구 선수가 흐르는 공을 따내기 위해 급작스럽게 뛰게 되면, ATP 요구량은 빠르게 늘어나서, 덜 효과적이지만 훨씬 빠른 무산소 에너지 체계를 가동시킬 필요가 있다.

 

무산소 에너지 생산

 

근육이 강도가 높은 운동을 하는 도중에는 두 가지 무산소 에너지 체계를 통해 에너지를 보충한다. 첫번째는 크레아틴 인산(CP: Creatine Phosphate) 시스템이다. ATP와 유사하게, CP는 ATP를 재생산하기 위한 에너지를 공급해주는 고에너지 인산 복합물이다. CP도 ATP와 유사하게 근육의 저장량이 극히 제한되어 있다. 근육의 CP 저장량은 최대한의 능력을 8초에서 12초 정도 유지할 양만 저장되어 있다.

두번째 무산소 에너지 체계는 Glycolysis이다. Glycolysis는 글리코겐이나 혈중 글루코스와 같이 근육에 저장된 탄수화물을 분해해서 ATP를 생성한다. Glycolysis는 CP를 분해해서 ATP를 생성하는 것보다는 느리지만, 유산소 에너지 생산보다는 훨씬 빠르다. 불행히도, Glycolysis는 ATPf를 생산하는 데 비교적 비효율적인 수단이며, 부산물중 하나가 젖산이다. 젖산이 고농도로 만들어지면, 근육 피로를 낫고 경기력에 부정적인 영향을 미친다.

 

유산소 에너지 생산

 

유산소 신진대사 또는 세포 호흡은 ATP를 생산하는데 산소를 사용한다. 이 과정은 무산소 과정보다 ATP 생산이 훨씬 느리지만, 훨씬 더 효율적이다. ATP를 생산하는 기제로서 세포 호흡은 마라톤을 뛰는 것 같이 장시간을 유지할 수 있는 운동 강도에서 주로 사용된다. 대부분의 지구력 운동 선수와 구기 종목 선수에게, 유산소 신진대사는 ATP 를 보충하는 가장 중요한 원천이다.

유산소 신진대사는 "미토콘드리아"라 부르는 근육 세포내의 작은 에너지 생산 공장에서 일어난다. 미토콘드리아는 ATP를 생산하기 위해 순환계를 통해서 전달된 산소와 근육에 저장되거나 몸속 다른 곳에 저장된 연료를 사용한다. 근육에 미토콘드리아의 수가 많을 수록, 근육이 산소를 사용해서 ATP를 생산하는데 더 효율적이 된다.

유산소 에너지 체계의 한계는 순환계가 동작 중인 근육에 산소를 전달할 수 있는 속도에 있다. 근육에 에너지를 생산하기 위해 산소를 전달할 수 있는 최대 속도를 "VO2max"로 정의한다.

운동 강도는 보통 그 사람의 VO2max의 비율로 표시된다. 예를 들면, 가볍게 뛰는 데 VO2max의 50%의 에너지를 소비해야 한다면, 유산소 에너지 체계가 운동을 유지하는 데 필요한 충분한 양의 ATP를 생산하려면 자신의 기능을 50%만 발휘하면 된다. 가볍게 뛰다가, 좀 더 빠르게, 다시 아주 빠르게 뛰게 되면, 운동 강도는 VO2max의 80%로 증가하고, 다시 130%로 증가하게 된다. VO2max의 100%보다 더 빠른 속도로 뛰게 되면, 모자라는 ATP 요구량은 무산소 에너지 체계를 통해서 보충된다. 무산소 에너지가 고강도의 운동에 필요하고 유산소 에너지가 저강도나 중간 강도의 운동에서 필요하긴 하지만, 각각은 운동 강도에 상관 없이 ATP를 보충한다. 운동 강도가 변하게 되면 각각이 차지하는 비율만 바뀔 뿐이다.

ATP를 생산하는 연료로 CP나 근육 글리코겐만 사용해야 하는 무산소 에너지 경로와는 다르게, 유산소 에너지 체계는 서로 다른 몇 가지 종류의 연료를 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 연료에는 혈중 글루코스나 근육 글리코겐의 형태로 저장된 탄수화물, 체내 지방으로 저장된 지방, 근육 단백질에서 뽑아낸 아미노산등이 포함된다.

 

탄수화물

 

탄수화물은 ATP를 생산할 때 지방이나 단백질보다 더 효율적이기 때문에, 중간 강도와 높은 강도의유산소신진 대사에서 가장 선호되는 연료원이다. 실제로 탄수화물은 운동하는 동안 내내 끊임 없이 필요하다.

유산소 신진대사가 이루어지는 동안 사용되는 탄수화물은 근육에 저장된 글리코겐이나 혈중 글루코스 중 하나이다. 운동하는 동안 근육의 글리코겐 량을 증가시킬 수 없지만, 혈중 글루코스 수준은 탄수화물 음료나 식품을 섭취해서 높일 수 있기 때문에 이 점은 중요하다. 보통 덩치의 남자는 근육에 대략 525g의 글리코겐이 저장되어 있고, 혈액 안에 25g의 글루코스가 저장되어 있다. 간에는 추가로 100g의 글리코겐이 저장되어 있으며, 신체 조직이 혈중 글루코스를 사용하는 동안 간에 저장된 글리코겐은 글루코스로 분해되서 혈액으로 흘러들어 혈중 글루코스 수준을 유지시켜 준다. 이런 탄수화물들은 중간 강도의 운동을 대략 2시간 정도 유지할 수 있다.

 

지방

 

지방은 신체에서 가장 농축된 연료원이다. 탄수화물 저장량과는 틀리게, 지방 저장량은 몇 시간 운동하더라도 연료를 공급할 수 있다. 실제로 체지방 15%, 체중 90Kg의 남자는 지방 형태로 약 130,000 칼로리를 저장하고 있다. 이 정도면 워싱톤에서 마이애미까지 뛸 정도로 충분한 에너지이다.

그러나 대부분의 지방이 체지방 조직으로 저장되어 있기 때문에, 근육의 연료로 바로 사용할 수는 없다. 또한 지방으로 ATP를 생산하는 것이 탄수화물로 하는 것보다 더 비효율적이며 느리다. 이런 이유 때문에, 지방은 낮은 강도의 운동을 할 때만 주 연료원으로 사용할 수 있다. 또다른 중요한 제한 사항은 지방을 에너지원으로 사용하려면, 탄수화물이 필수 전제 조건이 된다. 다시 말하면, "지방은 탄수화물 불꽃 안에서 탄다." 그러므로 근육 글리코겐이 고갈되고 나면, 지방을 에너지원으로 사용하는 근육의 능력은 심각하게 저해된다.

 

단백질

 

ATP를 생산하는 데 단백질이 쓰이는 경우는 탄수화물 저장량이 낮을 때만 발생한다. 운동하는 동안, 간과 근육에 저장된 글리코겐이 고갈되기 시작하면, 근육 단백질이 아미노산으로 분해되어 연료로서 사용된다. 대부분의 운동 선수들은 단백질이 ATP 생산에 어느 정도 사용되는지 모르고 있다. 장시간의 운동에서, 근육에 필요한 에너지 요구량의 15%가 단백질에 의해서 보충된다. 운동 중의 근육 단백질 분해는 근육 손상과 통증을 만들어낸다. 그러나 다음 장에서 보겠지만 적절한 영양 공급을 하게 되면 단백질을 에너지로 사용하는 것과 그 부작용을 최소화할 수 있다.

 

에너지 생산 조정기

 

유산소 에너지 생산에서 탄수화물, 지방, 단백질 신진 대사는 호르몬 체계에 의해 어느 정도 제어된다. 몸 전체에 분포하는 내분비선은 비밀스런 호르몬을 혈액으로 내보낸다. 호르몬은 많은 신진 대사 기능을 조정한다. 호르몬은 기능에 따라서 이화(분해와 관련된)나 동화(합성과 관련된)로 구분된다.

대표적인 이화 호르몬에는 에피네프린(아드레날린으로도 알려진), 노르에피네프린(노르아드레날린으로도 알려진), 코티솔 등이 있다. 운동을 시작하는 시점에, 이런 호르몬들이 분비되어서 저장된 연료를 분해를 시작하는 데 도움을 준다. 운동 강도나 시간이 증가하거나 혈중 글루코스 수준이 하락하면, 이런 호르몬들의 혈중 후준이 증가하게 되고 결국 근육에 추가로 연료를 공급하게 된다. 에피네프린과 노르에피네프린의 가장 중요한 동작은 지방과 간/근육에 저장된 글리코겐의 분해를 촉진한다. 반면 코티솔은 지방과 근육 단백질의 분해를 촉진한다. 코티솔의 농도가 높아지면 면역 기능의 저해를 부른다. 3장에서 보겠지만, 코티솔의 고조 상태는 운동 후에 근육 회복을 크게 느리게 만들 수 있다.

가장 중요한 동화 호르몬은 인슐린이다. 인슐린은 근육 글루코스와 아미노산의 전송과 근육 글리코겐의 합성을 증가시킨다. 또한 인슐린은 근육 혈류량도 증가시킨다. 운동하는 도중에는 근육 수축이 근육으로 글루코스가 이동하는 것과 근육 혈류를 제어하기 때문에 인슐린 수준이 하락한다. 그러나 운동이 끝나고 나면, 혈중 인슐린 수준의 증가가 회복 과정에 아주 중요하다. 근육 글리코겐을 보충하고, 운동 중에 손상된 근육 조직을 재생하고, 훈련에 동반되는 생리적 적응 과정에 인슐린은 필수적이다. 운동 중에 탄수화물을 공급해서 인슐린이 상승하면 연료원으로서 혈중 글루코스에 더 많이 의존하게 하여, 근육 글리코겐을 아낄 수 있다.

 

운동과 관련된 피로의 원인

 

피로의 원인은 다양하지만, 대부분은 근육이 근육 수축에 필요한 에너지를 생성하려고 한 시도의 결과물이다. 피로의 실제 원인은 수행한 운동의 종류에 따라 틀리다. 지구력 운동 선수나 구기 운동 선수의 경우 탈수에서 오는 열 스트레스의 산물이거나 근육 글리코겐의 고갈이다.

 

탈수

 

근육이 연료를 에너지로 바꾸는 극도로 요율적이기진 하지만, 완벽하진 않다. 일반적으로 운동 중에 방출된 에너지의 60% 정도는 근육 수축의 연료로 사용되지 않고 열로써 낭비된다. 잘 튜닝된 엔진과 비교하면, 30% 정도의 효율을 보이며, 70%의 에너지로 열로 손실된다. 두 가지 경우 모두, 이런 여분의 열을 제거하는 것이 필수적이다. 열이 발생하기 시작하면, 엔진의 효율을 떨어지기 시작한다. 연료탱크가 꽉 차있고 기화기가 적당한 양의 연료를 전달하더라도, 낸각 시스템이 고장나면 엔진은 동작을 멈춰버린다. 운동하는 도중에도 비슷한 일이 일어난다. 체온이 특정 온도보다 높게 올라가면, 근육 수축이 일어나지 않는다. 최적의 경기력을 보이려면, 체온을 아주 좁은 범위 내에서 통제해야 한다.

운동의 강도가 셀수록, 더 많은 열이 발생한다. 근육 수축으로 에너지를 만들면 더운 날씨에 강도가 높은 운동을 할 때 이론적으로 체온이 매 5분마다 화씨 2도씩 상승할 수도 있다. 체온은 보통 화씨 98.6도이다. 체온이 화씨 102.2도까지 상승하면, 경기력은 저하된다. 화씨 105.8도까지 오르게 되면, 생명이 위험하고 응급 조치가 필요하다.

신체가 체온을 유지하는 방법을 여러가지가 있는데, 그 중 하나가 주변으로 열을 직접 발산하는 것이다. 예를 들면, 달리거나 자전거를 타는 도중, 여분의 체열은 피부를 통해서 차가운 공기로 발산된다. 수영하는 도중, 여분의 체열은 더 차가운 물로 발산된다. 그러나 주변으로의 직접 발산은 일반적으로 효과적인 수단이 아니다. 힘든 운동을 하는 동안 가장 주요한 냉각 방법은 땀을 증발시키는 것이다. 대략 총 열 손실의 80%를 차지한다.

근육이 만들어낸 열을 빨리 발산하려면, 열이 근육을 둘러싼 정맥의 혈류로 옮겨져서, 피부 바로 밑을 지나는 정맥으로 옮겨져야 한다. 피부의 온도가 상승하면, 땀샘이 활성화되어 땀이 발산되고, 발산되 땀이 증발되어 피부와 그 아래의 혈액 모두 식혀진다. 식혀진 혈액은 계속해서 발생하는 열을 발산하기 위해 다시 근육으로 돌아가게 된다.

열을 발산하기 위해서 근육에서 피부로 혈액을 운반해야 할 필요성은 동작중인 근육 뿐만 아니라 피부로도 혈액을 내뿜어주어야 하기 때문에 심장과 심혈관계에 무리를 줄 수 있다. 날씨가 덮고 습기가 많을 수록, 근육에 의해 생성된 열을 발산하기 위해 요구되는 땀의 양과 피부의 혈류량은 더 많아진다. 체액이 손실되면, 혈류량은 줄어든다. 이렇게 혈류량이 줄어들면 운동 중인 근육으로 영양분과 산소를 공급하는 순환계의 능력을 떨어뜨리며, 운동 중인 근육에서 열과 신진대사 부산물(젖산과 같은)을 제거하는 능력도 저하된다.

탈수가 심혈관계에 미치는 영향은 즉각적이고 확실하다. 땀을 흘려서 체중 1%가 손실될때마다, 분당 심박수는 5에서 8회 증가하고, 뿔어지는 혈액량은 줄어든다. 아주 더운 날씨에는 주위로 열을 직접 발산하는 것이 덜 효율적이 되서 몸을 식히기 위해 땀을 흘려야 할 필요성이 증가하기 때문에, 탈수가 일어나면 경기력에 훨씬 더 부정적인 영향을 미친다. 

체액의 손실이 체중의 2%(175파운드 체중의 선수라면 대략 3.5파운드)가 되면, 혈류량을 크게 줄이고, 심혈관계에 무리를 주고, 신체 능력을 제한한다. 탈수가 심해지면, 경기력은 점점 더 줄어든다(표 2.1 참조). 경기력의 저하는 체력이 줄어들고, 시각-손 동조(eye-hand coordination)나 주의 집중(mental alertness)과 같은 미세 동작 기술이 저하되는 형태로 나타난다. 탈수가 4%에 가까워지면, 선수들은 열로 인한 경련(과도하게 땀을 흘려서 발생하는 골격근의 경련)과 열피로(어지러움, 쇠약해짐, 구역질, 심하면 쓰러짐)를 겪게 된다. 탈수가 6%에 가까워지면, 열사병을 일으킨다. 열사병의 증세는 심한 두통, 땀이 멈춤, 체온의 급격한 상승, 쓰러짐, 의식 상실 등이다. 열사병은 생명을 위협할 수 있는 응급 조치가 필요한 상황이다.

땀을 흘리게 되면 나트륨, 칼륨, 염소와 같이 근육 수축이나 신경 전달 같은 많은 신진 대사 기능에 필수적인 전해질이 손실된다. 일반적으로, 땀에서 나트륨과 염소가 차지하는 비율은 혈액의 3분의 1 정도이다. 운동 선수가 장시간의 훈련이나 경기 도중에 땀으로 체액을 9파운드 정도 손실하는 경우도 적지 않다. 그 정도의 체액 손실이 있으면, 전해질은 신체의 총 나트륨과 염소의 5에서 6% 정도 손실된다. 칼슘 손실 역시 심각하다. 나트륨 손실로 인해서 발생하는 증상들은 경기력 저하, 어지러움, 현기증 등이다. 칼슘 손실로 인해 발생하는 증상들은 구역질, 반사 신경 저하, 심한 심박수 변동, 근육 피로, 쇠약해짐 등이다.

 

근육 글리코겐 고갈

 

벌써 50년 전에, 연구자들은 장시간의 지구력 운동과 강도가 센 운동에서 근육 글리코겐의 고갈이 피로와 밀접한 관련이 있음을 알아냈다. 근육 글리코겐이 그렇게 중요한 이유는 무산소든 유산소 에너지 체계 둘 다 사용할 수 있는 유일한 에너지원이기 때문이다. 20페이지의 표 2.4에서 보이는 것처럼, 운동 강도가 증가할 수록 근육 글리코겐이 소모되는 속도도 빨라진다. VO2max의 70% 강도록 운동하면, 근육 글리코겐 저장량은 대략 2시간 반 정도 버틸 수 있다. VO2max의 85%가 되면, 글리코겐 저장량은 30분밖에 버티지 못 한다.

강도가 아주 세고 폭발적인 움직임이 몇 초 이상 지속되는 경우, 근육이 요구하는 에너지양을 만족시킬 만큼 빠르게 ATP를 생성할 수 있는 유일한 에너지 체계는 glycolysis이다. 이런 종류의 활동은 glycolysis의 부산물인 젖산이 빠르게 축적되기 때문에 긴 시간 유지할 수 없다. 젖산이 축적되면, 근육의 신진대사 경로를 방해해서, ATP 생산을 저해하고 결국 피로를 유발한다. 젖산이 심각한 수준까지 축적되기 전에 강도를 줄이면 운동을 계속할 수 있다. ATP 생산을 glycolysis에 심하게 의존하지 않는 강도가 낮은 운동을 하는 동안은, 간이 만들어진 젖산을 제거해서 글루코스로 변환할 수 있다. 예를 들면, 하키 팀의 수비 선수의 경우 퍽을 가진 상대 선수를 밀착 수비할 경우 많은 양의 젖산이 생산되지만, 공수가 교대되거나 다른 선수의 도움을 받게 되면 회복(다시 말하면, 젖산을 글루코스로 변환할 수 있다)할 수 있을 것이다.

젖산이 빠르게 축적되기 시작하는 운동 강도를 "젖산 역치(lactate threshold)"라 부른다. 젖산 역치는 긴 시간동안 비교적 센 강도의 운동을 유지할 수 있는 능력과 관련이 많다.

10,000m 달리기 경기와 같이 오랜 시간동안 약한 운동 강도를 유지해야 하는 경우, ATP는 주로 유산소 에너지 체계에 의해 만들어진다. 유산소 신진대사는 젖산이 많이 축적되지 않지만, ATP 생산 속도가 무산소적으로 생산할 때보다 훨씬 낮다. 유산소 에너지 체계는 연료로 지방과 탄수화물을 주로 사용하지만, 운동 강도가 증가하면 탄수화물, 특히 근육 글리코겐이 우선 사용된다. 근육 글리코겐이 고갈되면, 지방과 혈중 글루코스를 강도가 센 활동을 감당할 수 있을만큼 충분히 효율적으로 태울 수 없기 때문에 중간 강도의 운동만을 유지할 수 있다. 마라톤 선수들이 32Km 지점에서 "갑자기 지쳐버리는(hit the wall)" 경우나 자전거 선수가 도로 경기 후반에서 "허기져서 지쳐버리는(bonked)" 경우가 그 예이다.

 

그 외의 운동 결과

 

어딘가 가기 위해 차를 사용할 때마다 부가적인 결과가 후유증이 남는다. 연료의 양이 줄어들고, 피스톤 주변에 탄소가 끼며, 엔진 부품이 닳는다. 신체도 마찬가지이다. 운동할 때마다, 연료의 양이 줄고, 폐기물이 생기고, 신체 각 부분이 닳게 된다.

 

근육 손상

 

운동으로 인한 피할 수 업는 결과는 근육 손상이다. 근육 손상 중 일부는 근육 단백질이 약하게 분해되면 재생 과정을 촉진하기 때문에 도움이 된다. 거의 대부분의 유산소 운동 선수들은 어느 땐가 운동이 끝나고 난 후 뻐근하거나 통증을 느낀적이 있을 것이다. 짧은 시간이라면 근육에 축적된 젖산 때문이지만, 60분 정도면 근육에서 젖산이 제거되므로 몇 일간 지속되는 근육 통증은 설명할 수가 없다. 이렇게 오래 지속되는 통증은 근육 손상과 염증 때문이다.

근육 손상에는 기계적, 호르몬, 산화의 세 가지 원인이 있다. 뒤의 두 가지는 근육이 에너지가 필요하기 때문이다. Performance Zone안에서 영양 섭취하는 것이 근육 손상을 크게 줄이고 그 결과 심한 훈련 사이 사이에서 회복을 가속화시키기 때문에, 이 세가지 요인이 각각 근육 손상에 어떻게 관련이 있는지 이해하는 것이 중요하다. 근육의 부상은 심각한 염증 반응을 유발하며, 수 시간 안에 특정한 세포가 손상이 일어난 곳으로 이동하며 조직 찌꺼기를 제거하기 시작한다. 이 과정은 근육 세포막을 더욱 손상시킬 수 있는 붓기를 일으킨다. 심각한 염증 반응은 24시간이 되어서야 최고조에 달하게 되며, 이런 이유로 근육 통증을 운동이 끝나고 난 직후에는 느끼지 못하는 경우가 많다.

근육 손상의 두번째 원인은 이화 호르몬인 코티솔 때문이다. 강도가 센 운동 중에 혈중 글루코스 수준이 낮아지면 부신에서 코티솔이 분비된다. 코티솔의 가장 큰 기능은 에너지에 사용하기 위해 단백질의 분해를 촉진하여 동작 중인 근육의 연료를 만들어내는 것이다. 단백질 분해가 많으면 많을 수록, 근육 손상은 커진다.

근육 손상의 세번째 원인은 자유기의 형성이다. 이 또한 에너지 생성과 관련이 있다. 자유기는 산소가 존재할 때 형성되는 아주 반응성이 강한 분자이다. 정상적인 경우, 자유기는 몸 안에 존재하는 자연 항산화제에 의하여 비활성화된다. 그러나 운동하는 동안에는 산소 소비가 증가하기 때문에, 따라서 자유기 형성도 증가하게 된다. 그 결과 흘러넘치는 자유기는 신체의 자연적인 항산화 기제를 삼켜버려서, 근육 단백질을 손상시키고, 세포막을 부상시키고, 심지어는 면역 체계를 제대로 동작하기 위해 필요한 핵심적인 효소의 기능도 정지시켜 버린다.

 

면역 체계의 저하

 

매일 매일 심하게 훈련하는 선수는 감기나 감염에 취약해진다. 선수 생활에 스트레스를 주는 잦은 이동과 경기를 해야 하는 프로 선수나 대학 선수에서 흔히 보이지만, 그냥 심하게 운동하는 보통 운동광들에게도 볼 수 있다. 심한 운동이 면역 체계를 억제하는 이유는 몇 가지가 존재한다. 코티솔의 혈중 농도가 증가한다거나, 글루타민과 글루코스와 같은 아미노산의 혈중 수준이 저하하는 것도 그 이유들 중 하나이다. 코티솔은 집중력을 저하시키고, 중요한 감염 저항 면역 세포의 기능을 떨어뜨린다. 혈중 코티솔 수준의 증가와 혈중 글루코스 수준의 저하가 심한 운동 중에도 발생하지만, 정신적인 스트레스를 받는 동안에도 그렇다. 그러므로, 평시의 다른 스트레스(예를 들면, 수면 부족이나 학교/직장의 피로)는 심한 훈련으로 인한 면역 기능 저하 효과를 더욱 악화시킨다. 면역 기능의 저하는 운동 이후 72시간까지 지속될 수 있다.

근육에서 가장 흔한 아미노산인 글루타민은 면역 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 심한 운동을 하는 동안, 근육의 글루타민 수준이 심각하게 고갈된다. 연구 결과에 의하면 글루타민의 고갈과 감염 가능성 사이에는 약한 연관 관계가 존재한다.

 

요약

 

ATP는 근육 수축을 만들어내는 유일한 에너지원이지만, 근육 안에는 최대 능력을 발휘하는 데 필요한 ATP를 불과 수 초 분량만이 저장되어 있다. 그러므로, ATP는 운동하는 동안 내내 다른 신진대사 체계의 의해서 끊임없이 보충되어야만 한다. 장시간의 운동 중에 ATP 요구량을 만족시키려면 몇 가지 신진대사, 생리적, 호르몬의 변화가 있어야 한다. 필수적이긴 하지만, 이런 변화들은 일시적인 부정적인 결과도 발생시킨다. 예를 들면, 수분의 손실이나, 혈액량이 줄어들거나, 탄수화물 저장량이 고갈되거나, 근육 손상, 면역 체계의 저하 등이 있다. 이런 부정적인 결과의 정도는 운동의 강도와 시간과 관련이 있다. 게다가 이런 부정적인 결과는 운동이 끝나고도 오랜 시간동안 지속될 수 있으며, 해결하지 못하면 회복과 운동 적응을 늦출 수 있다. 3장에서 알게 되겠지만, 다행히도 이런 부정적인 결과들은 적절한 시간에 영양 공급을 하게 되면 줄일 수 있으며, 그 결과 지구력을 증가시키고 빠른 회복을 할 수 있다.