우리 몸을 구성하는 아미노산과 근육의 관계는? 운동 중에도 근육은 감소한다!
운동을 할 때에는 누구나 제대로 실력을 발휘하고 싶어합니다. 하지만 운동으로 인해 근육 단백질이 분해되고 손상되면 근육도 감소하기 마련이죠. 근육이 감소하면 컨디션이 저하되어 원하는 퍼포먼스를 낼 수 없게 됩니다.
근육은 단백질로 구성되어 있고 이 단백질을 이루는 것이 아미노산입니다. 따라서 운동 중 감소하는 근육과 아미노산의 관계를 이해하는 것은 퍼포먼스를 유지하는 데 매우 중요합니다.
1．근육은 아미노산으로 이루어져 있다! 근력 트레이닝에도 관여하는 아미노산
우리 몸과 아미노산은 어떠한 관련이 있을까요? 혹시 인체는 무엇으로 이루어져 있는지 알고 계시나요?
그림 1과 같이, 우리 몸은 60%가 수분이고, 20%는 단백질, 그리고 나머지 20%는 지방, 탄수화물, 미네랄 등으로 구성되어 있습니다. 전체의 60%를 차지하는 수분을 제외하면 나머지 절반이 단백질인 셈이죠. 그리고 이 단백질은 단 20종류의 아미노산이 결합되어 만들어집니다. 곧 “우리 몸의 절반은 아미노산으로 이루어져 있는 것” 입니다.
운동 시 중요한 근육 또한 단백질로 구성되어 있습니다. 이 20종류의 아미노산은 체내에서 합성되지 않아 반드시 음식으로 섭취해야 하는 필수 아미노산과, 체내에서 합성되는 비필수 아미노산으로 나뉩니다. 특히 근육은 필수 아미노산 중에서도 운동선수 사이에서 잘 알려진 BCAA(분지사슬아미노산)로 대부분 이루어져 있으며, 이는 필수 아미노산의 약 40%를 차지한다고 알려져 있습니다.
운동 능력을 향상시키기 위해서는 “근력 트레이닝”이 중요합니다. 근력 트레이닝을 하면 근육이 두꺼워지고 근력이 향상됩니다. 이 근육을 현미경으로 자세히 들여다보면 근섬유라 불리는 가늘고 긴 세포들이 다발 모양을 하고 있는데, 트레이닝 후 근육이 커지는 것은 주로 이 근섬유가 굵어져서 발생하는 현상입니다.
그림1
2．근육은 매일 교체되어 몸 밖으로 배출되기 때문에 운동선수는 더 많은 단백질을 섭취해야 한다!
실제로 느끼지는 못하지만 채내에서는 단백질이 늘 새롭게 만들어지고 분해되고 있습니다. 그림 2와 같이 체중 60kg인 일반 성인의 경우 하루 동안 분해되는 단백질의 양은 약 180g이며 같은 양의 단백질이 새롭게 만들어지고 있습니다1) . 이처럼 매일 필요한 단백질을 섭취해야 인체의 균형이 유지되는 만큼 음식을 통해 단백질을 충분히 섭취할 필요가 있습니다.
그림2
음식을 통해 단백질을 섭취하면 체내에서 아미노산으로 분해되어 흡수되며 혈액을 타고 전신으로 퍼집니다. 전신에 퍼진 아미노산을 이용하여 우리 몸 곳곳에서는 단백질을 생성하고 있습니다. 지금도 체내에서는 일정량의 단백질(아미노산)이 계속 체외로 배출되고 있습니다. 따라서 체내 단백질의 균형을 유지하려면 배출량과 같은 양의 단백질을 매일 섭취할 필요가 있습니다. 근육에서도 마찬가지로 근단백질이 매일 조금씩 분해 및 합성되어 약 반년이면 절반이나 교체된다고 합니다. 즉 근육은 1년 새에 새롭게 교체된다고 할 수 있습니다.
최근 미국스포츠의학회(ACSM)2)나 국제올림픽위원회3)는 운동선수에게 체중 1kg당 하루 1.2~2.0g(체중이 60kg이라면 하루 72~120g)의 단백질 섭취를 권장하고 있습니다. 일반 성인의 단백질 섭취량이 체중당 하루 0.95~1.09g이며4). 운동선수의 단백질 권장량은 일반인에 비해 무려 1.3~1.9배 높은 양입니다.
따라서 운동선수는 근육량을 유지하기 위해 매일 음식을 통해 충분한 단백질을 섭취하는 게 중요합니다.
1) 데라다 신 스포츠영양학. 도쿄대학출판, pp120-121,2017
2) Thomas DT, Med Sci Sports Exerc 2016;48(3):543-68.
3) International Olympic Committee. Nutrition for Athletes.2012.
4) 일본인의 식사 섭취 기준(2015년판)
3．장시간 고강도의 운동일수록, 근육은 감소한다?
운동을 하려면 근육에서 에너지를 사용해야 합니다. 이 에너지는 탄수화물과 지방으로부터 생성되는데 아미노산(단백질) 또한 에너지원으로 사용됩니다.
운동의 종류와 신체 조성에 따라 다르지만 체내에서 사용되는 에너지 중 아미노산에서 생성되는 양은 전체의 4~10%밖에 되지 않습니다5). 하지만 근육에 비축해 둔 탄수화물(글리코겐)이 감소한 상태에서 운동을 지속하게 되면 에너지를 생성하기 위해 인체는 단백질(아미노산)을 분해하여 사용합니다(그림3). 그 결과, 에너지 대사 산물(요소질소와 같은 물질)이 증가하는 것을 알 수 있습니다. 즉 체내의 근단백질이 에너지원으로 사용되며 점점 손실되므로 주의가 필요합니다.
장시간 고강도의 운동일수록 체내 아미노산이 더 많이 소비된다고 보고6)7)되었습니다. (그림4). 운동이 힘들수록 그리고 운동 시간이 길수록 아미노산이 더 많이 사용되는 것 이죠.
그림3
그림4
그리고 운동 시 근육 내에서는 아미노산이 쉽게 감소합니다. 그 중에서도 특히 BCAA라 불리는 아미노산은8)9)10)11)운동 중에 에너지원으로 쓰여 손실되기 때문입니다. (그림 5)
그림5
앞서 설명한 바에 따르면 근단백질은 늘 새롭게 합성되고 오래된 것은 분해되고 있습니다. 운동 중에는 새로운 단백질의 합성량이 감소하는 한편, 분해량은 증가합니다12). 그 결과, 운동을 할수록 근단백질의 손실이 더 많아지기 때문에 운동을 할수록 근육이 조금씩 줄어들어 컨디션이 저하된다는 것입니다.
운동 시 충분히 아미노산을 섭취하지 않고 운동을 지속하게 되면 근육 단백질이 분해되어 감소하기 때문에 컨디션이 저하될 수 있습니다.
5) Lemon PW, J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 1980;48(4):624-9.
6) Haralambie G, Berg A, Eur J Appl Physiol Occup Physiol 1976; 36: 39-48
7) D J Millward, Proc Nutr Soc.1994;53(1):223-40
8) Gibala MJ, Sports Med 2007; 37: 337-340
9) Van Hall G, The Journal of physiology 1996;494 ( Pt 3):899-905.
10) Rush JW, J Appl Physiol 1995;78(6):2193-200.
11) Shimomura Y, J Nutr 2006;136(1 Suppl):250S-3S.
12) AJ Rose, J Appl Physiol 2009
4．요약
위 내용을 요약하면 다음과 같습니다(그림 6).
- ・근육은 아미노산(=단백질)으로 구성되어 있다.
- ・근육의 단백질은 끊임없이 합성 분해된다!
따라서 매일 단백질(아미노산)을 섭취하는 것이 중요하다. - ・고강도의 장시간 운동을 하면, 근육의 아미노산도 에너지원으로 사용된다.
- ・운동 시 근육 안에서는 단백질의 합성량이 감소하고 분해량은 증가한다.
- ・그 결과, 운동 중에는 근육이 점차 감소하여 근육의 컨디션이 저하되고 만다.
그림6
지금까지 운동 중 근육에서 일어나는 반응에 대해서 알아보았습니다. 원하는 운동 퍼포먼스를 내기 위해서 근육의 컨디션을 관리하는 방법에 대해 관심을 가질 필요가 있습니다.
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〈감수자〉스기타 마사아키(杉田 正明)
현) 일본체육대학 체육학부 교수. 박사(학술)
일본올림픽위원회 및 일본육상경기연맹 등의 과학 스태프 중 한 명으로 30년간에 걸쳐 의학·과학 지원 활동을 이어오며 일본의 국제 경기력 향상에 기여하고 있다. 2010 FIFA 월드컵 및 런던, 리우데자네이루 올림픽에서 경보, 마라톤 대표선수 등 많은 선수들을 과학적 측면에서 지원했다. 현재, 2020도쿄올림픽을 위해 활동 중이다.
