운동에 의한 대사 및 적응

운동은 건강에 매우 중요한 역할을 한다. 이 글에서 운동에 대한 대사적 적응을 알아보도록 하자.운동은 안정 시에 비해 생리적 기능 운동 중 근육은 ATP를 생산하고 많은 양의 ATP를 사용한다. 고강도 운동은 휴식할 때보다 에너지소비량이 25배까지 증가한다. 골격근의 에너지 이용은 휴식 시 보다 200배 이상 증가한다.

운동에 의한 대사

 

안정 시 에너지 소비량과 안정 시에서 운동으로 전환

일반적으로 건강한 사람은 안정 시에 신체의 에너지요구량이 일정하고 항상성을 유지하고 있다. 신체의 기능을 유지하기위해 ATP는 유산소 대사작용에 의해 공급이 된다. 안정 시 산소섭취량의 측정은 신체가 최소한의 에너지의 소비량을 예측할 수 있다. 체중당 1분에 3.5mL의 산소를 소비한다. 우리가 가만히 있다가 갑자기 달리기를 한다고 가정해 보자. 그 순간에 근육은 달리기 위해 ATP 생산 속도를 올린다. 운동 초기에 무산소성 에너지가 기여한다. ATP-PC 체계가 작동되며, 그 이후에 해당작용과 유산소성 에너지 시스템이 발동된다. 운동의 첫 1분 동안 ATP-PC와 해당작용 시스템의 효과로 ATP를 많이 사용하지만 근육의 ATP 수치는 변화시키지 않으며 유지한다. 항정 상태에 오면 ATP는 유산소성 에너지 시스템에 의해 공급이 된다. 안정 시에서 운동으로 에너지가 전환될 때 ATP-PC와 해당작용, 유산소성 에너지 시스템의 에너지 체계가 동시에 사용된다.

 

운동 후 대사 반응

운동을 종료했을 때 휴식 상태에서의 산소소비량은 바로 줄어들지 않는다. 대사율은 운동 후 몇 분 동안 유지가 된다. 운동 후 대사율과 지속시간은 운동 강도에 영향을 받는다. 매우 강한 운동(탈진 또는 고강도 운동)은 산소요구량을 더 커진 산소부족량에 충족시킬 수가 없어서 운동 후 오랜 시간이 지나도 휴식상태로 돌아오지 않는다. 이를 산소부채라고 하는데 운동 후 휴식 시보다 초과된 산소섭취량을 말한다. 조금 더 설명하자면 운동 후 휴식 시 소비되는 초과산소소비는 운동 시 산소부족을 보충하는 것이라고 본다. 이를 운동 후 초과산소섭취량 즉 EPOC라고도 한다. 운동 후 초과산소섭취량에 미치는 요인들은 근육 내의 PC 재합성, 근육과 혈액의 산소 저장, 체온상승, 운동 후 심박수 및 호흡수 상승, 포도당신생으로 전환, 호르몬 상승 등이다.

 

운동 지속시간의 따른 대사 반응

장시간 운동(10분 이상)을 하기 위해서는 유산소성 에너지 시스템이 기여한다. 낮은 강도로 하는 장시간 운동은 산소섭취량의 항정 상태를 유지하나, 고강도 운동을 하거나 고온다습한 곳에서는 시간이 지날수록 더 많은 산소의 소비로 항정 상태를 유지하기 어렵다. 단시간 운동(2~20초)은 ATP-PC 시스템이 기여하고, 20초 이상 지속하는 고강도 운동은 해당작용으로 ATP를 만든다. 45초 이상의 고강도 운동은 ATP-PC, 해당작용, 유산소성 에너지 시스템을 사용한다. 

 

유산소 운동의 따른 대사 적응

유산소 운동은 유산소 시스템으로 만들어진 ATP를 가지고 하는 것이다. 매우 강한 운동에서는 작용되지 않으며 매우 강한 운동보다 낮은 강도에서 운동을 실시하는 것이 유산소 운동이다. 운동을 처음 하는 사람은 스트레스에 반응이 나타나고 운동을 중지하면 반응도 중지된다. 적응은 장기적인 것으로 운동을 중지해도 기능이 한동안 유지된다. 예를 들면 달리기를 하지 않았던 사람이 달리기를 하면 심박수가 증가하는 것을 반응이라고 하고, 매일 달리기를 했을 때 힘이 덜 드는 것을 적응이라고 보면 된다. 그 결과 처음 운동을 했을 때보다 심박수가 많이 뛰지 않는다. 장기간 유산소 운동을 하게 되면 어떻게 될까? 첫째, 심박출량이 증가한다. 심박출량이란 심박수 x 1회 박출량이다. 심박출량이 증가하면서 미토콘드리아는 더 많은 산소와 에너지원을 공급받아 많은 ATP를 만든다. 유산소 운동으로 단련이 되면 안정 시 심박수가 감소한다. 운동선수들을 보면 일반인에 비해 안정 시 심박수는 낮지만 1회 박출량은 더 높다. 따라서 산소와 영양소를 근육세포에 더 많이 공급할 수 있다. 둘째, 골격근에 혈액을 원활히 공급한다. 또한 심장에도 혈액 공급을 원활하게 해 준다. 유산소 운동에 적응되면 혈류 재분배가 잘 이루어지는데 이것은 체온 조절에도 도움이 되고 모세혈관을 새롭게 생성해 준다. 셋째, 유산소 운동의 적응 전에 강도가 높은 운동으로 느꼈던 강도에서 지방을 에너지원으로 사용할 수 있는 능력이 생긴다. 간과 근육에 저장된 글리코겐을 아낄 수 있다. 또한 산소와 영양소 공급이 원활해진다.

 

무산소 운동의 따른 대사 적응

무산소 운동은 산소를 사용하지 않은 운동으로 해당작용 시스템으로 만들어진 ATP를 가지고 사용하는 것이다. 무산소 운동을 반복하면 속근이 발달하고 근력이 좋아진다. 대표적인 무산소 운동으로는 웨이트트레이닝이다. 이를 달리 말하면 근력운동이다. 근력운동은 세포의 수가 커지도록 만든다. 처음 근력운동을 시작하면 초기에는 근육의 움직임을 명령하는 신경이 좋아지다. 후기에는 신경의 적응과 근비대가 일어날 수가 있다. 일반인들의 근섬유는 지근과 속근의 비율이 50:50%로 분포하고 있다. 지근은 유산소 시스템을 가동하는 근육으로 근육 수축 속도가 느리고 장시간 일정한 힘을 낸다. 산소 공급이 잘 되어 운동 피로감이 낮다. 속근은 해당과정을 가동시키는 근육으로 짧은 시간 강한 힘을 낼 수 있는 근육이다. 운동 방법에 따라 근섬유 형태의 발달이 다르게 나타날 수 있다. 근섬유의 비율이 변하는 것은 운동 특성에 따라 근섬유의 크기가 커지는 것이다.