단 3분의 전력 질주 운동이 90분간의 중강도 운동보다 운동 직후 혈액 속 단백질과 대사산물에 훨씬 큰 변화를 일으킬 수 있으며, 전력 질주로 변화한 일부 단백질은 비만·제2형 당뇨병 등 심혈관·대사질환 위험 감소와 연관된다는 연구 결과가 나왔다.
미국 록펠러대 폴 코언 박사팀은 14일 의학 저널 셀 리포츠 메디신(Cell Reports Medicine)에서 젊고 건강한 남성들을 대상으로 전력 질주 인터벌 운동(SIE)과 중강도 운동(MIE)의 효과를 비교한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다.
코언 박사는 "단 몇 분간의 고강도 운동이 혈액 내에 상당한 분자 수준의 반응을 유발할 수 있다"며 "8주간 훈련 후에도 이런 반응이 유지되는 것은 이 반응이 단순히 몸이 익숙하지 않은 스트레스에 적응한 결과만은 아님을 보여준다"고 말했다.
운동은 비만, 제2형 당뇨병, 고혈압 등 여러 심혈관·대사질환에 대한 중요한 예방·치료법으로 꼽히지만, 서로 다른 운동 강도에 대한 인체의 적응을 매개하는 혈액순환계 인자들은 충분히 규명되지 않았다.
연구팀은 운동은 근육이나 지방조직 등 한 곳에서만 일어나는 반응이 아니라 여러 조직이 혈액을 통해 신호를 주고받는 전신 반응이라며 운동 후 혈액으로 방출되는 단백질과 대사산물 등은 엑서카인(exerkine)으로 불리며 운동에 따른 여러 조직의 적응에 관여하는 것으로 연구되고 있다고 말했다.
연구팀은 젊고 건강한 남성 9명에게 개인별 첫 번째 젖산역치(LT1)를 기준으로 그 강도의 90~100%에 해당하는 중강도로 자전거를 90분간 타게 하고, 다른 10명에게는 30초간 전력을 다해 자전거를 탄 뒤 4분간 쉬는 과정을 6차례 반복하게 했다.
전력 질주 운동에서 실제로 고강도로 운동한 시간은 모두 3분이었고, 운동 전과 직후, 3시간 뒤 혈액을 채취해 혈장 단백질과 대사산물을 분석했다.
분석 결과 측정한 혈장 단백질 2천884개 가운데 3분간 전력 질주 운동 직후에 전체의 약 4분의 1인 714개에서 유의한 변화가 확인됐으나, 90분간 중강도 운동 직후 변화한 단백질은 7개에 불과했다.
전력 질주 운동에서는 단백질 변화가 즉각 나타났지만 3시간 뒤에는 변화한 단백질 수가 약 20분의 1로 줄었고, 중강도 운동에서는 직후보다 3시간 뒤 변화한 단백질이 오히려 증가했다.
대사산물은 전력 질주 운동 직후 203개에서 변화가 확인됐으나, 중강도 운동에서는 변화가 확인된 것이 운동 직후 31개에서 3시간 뒤에는 183개로 늘었다.
연구팀은 이 결과는 운동 강도에 따른 '장기 간 소통'의 차이를 보여준다며 실제로 여러 장기의 유전자와 단백질 발현 분석 결과 전력 질주 운동 뒤 근육과 지방조직, 간 등에서 유래한 것으로 보이는 단백질에 변화가 나타났다고 설명했다.
혈액이 다른 조직에 미치는 영향도 확인됐다. 전력 질주 운동 직후 채취한 혈장을 사람 지방세포에 처리하자 1천128개 유전자의 활성이 증가하고 549개가 감소했다.
반면 중강도 운동 후 채취한 혈장에 노출된 지방세포에서는 활성이 증가한 유전자가 14개, 감소한 유전자가 11개에 그쳤다.
또 전력 질주 또는 중강도 운동 훈련을 8주간 실시한 참가자들은 최대 유산소 능력과 심폐 체력이 개선됐으나, 운동 강도에 따른 단백질 변화의 시간적 차이는 상당 부분 그대로 유지됐다. 연구팀은 이어 영국 바이오뱅크(UK Biobank) 등록자 5만3천26명의 혈장 단백질 자료를 분석해 여러 질환에서 위험이 낮은 것과 연관된 단백질 143개를 확인했다.
이 가운데 비만·제2형 당뇨병·대사질환과 관련된 33개 단백질을 따로 분석한 결과 32개는 전력 질주 운동 후 변화가 나타났지만, 중강도 운동 후 변화가 확인된 것은 3개뿐이었다.
연구팀은 이 연구 결과는 짧은 시간의 고강도 운동이 전신 대사 건강에 미치는 영향에 대한 분자적 단서를 제공한다며 다만 이 연구만으로 3분간의 전력 질주 운동이 90분간의 중강도 운동을 대체할 수 있다고 결론 내릴 수는 없다고 말했다.
논문 제1 저자인 루크 올슨 박사는 "이 연구는 운동 후 혈류로 방출되는 단백질과 대사산물 등 엑서카인이 운동 강도에 매우 민감하게 반응하며, 짧은 시간의 고강도 운동이 건강에 미치는 효과를 매개할 가능성을 시사한다"고 말했다.
