근비대

1. 개요

근비대는 근세포의 부피가 증가하는 현상으로, 무산소 운동에 대한 적응적 반응으로 나타난다. 근력 운동은 근비대를 유도하며, 기계적 긴장, 대사 스트레스, 근육 손상이 복합적으로 작용하여 근비대를 일으키는 것으로 알려져 있다. 근비대는 보디빌딩, 파워리프팅 등 근력 스포츠에서 중요하며, 지속적인 무산소 근력 훈련을 통해 근력, 근지구력 향상을 기대할 수 있다. 근비대에는 유전적 요인, 영양 섭취, 훈련 방식 등이 영향을 미치며, 테스토스테론과 같은 호르몬도 중요한 역할을 한다. 근비대는 근원섬유 비대와 근형질 비대로 나뉘며, 특정 질환의 증상으로 나타나기도 한다.

2. 근비대 자극

다양한 자극은 근세포의 부피를 늘릴 수 있다. 이러한 변화는 무산소 운동에서 힘을 발생시키거나 피로에 저항하는 능력을 향상시키는 적응적 반응으로 발생한다.

2.1. 근력 운동

근력 운동(저항 운동)은 자발적인 근수축을 통해 힘을 가하는 능력을 증진시키는 신경 적응 및 근육 적응을 발생시킨다. 초기 신경-근육 적응 기간 후, 근육 조직은 근절(수축 요소)을 생성하고 근형질액과 같은 비수축 요소를 증가시켜 확장된다.

근비대는 점진적 과부하(높은 운동자각도 수준을 유지하기 위해 일련의 운동에서 저항 또는 반복 횟수를 점진적으로 증가시키는 전략)에 의해 유도될 수 있다. 그러나 정확한 메커니즘은 명확하게 밝혀지지 않았으며, 현재 받아들여지는 이론은 기계적 긴장, 대사 스트레스 및 근육 손상의 조합을 통해 이루어진다는 것이다.

근비대는 보디빌딩, 파워리프팅, 미식축구, 역도와 같은 근력 스포츠에서 중요한 역할을 한다.

2.2. 무산소 훈련

일반적으로 지속적인 무산소 근력 훈련은 장기간에 걸쳐 근비대, 근력, 근지구력에 영향을 준다고 본다. 근비대는 근력 트레이닝과 기타 단기간 고강도의 무산소 운동을 통해 증대될 수 있다. 저강도 장기간의 유산소 운동은 효과적인 조직 비대를 가져오지는 않으며, 대신 지구력 운동선수들은 지방과 탄수화물의 근육 내 저장량을 늘리고, 신혈관화(혈관신생) 능력을 늘리기도 한다.

3. 일시적 팽창

운동 중, 대사적으로 활발한 곳에 혈류량이 증가하면 일시적으로 근육 크기가 증가하는 현상이 발생하는데, 이를 "펌핑"되었다고 한다. 운동 후 약 2시간 뒤부터 7-11일 동안 조직 손상이 회복되면서, 근육은 염증 반응으로 팽창한다. 장기적인 근비대는 근육 구조의 영속적 변화를 통해 발생한다.

히로노 등은 근육 부종의 원인을 다음과 같이 설명했다:

* (a) 저항 운동은 크레아틴 인산과 수소 이온 축적을 젖산과 성장 호르몬 생성으로 인해 증가시킬 수 있다.
* (b) 높은 젖산 및 수소 이온 농도는 세포 투과성에 따라 근육 세포 내의 수분 흡수를 가속화할 수 있는데, 이는 젖산 및 수소 이온의 분자량이 근육 글리코겐의 분자량보다 작기 때문이다.

4. 근비대에 영향을 주는 요인들

DNA나 성별 등 생물학적 요소, 영양, 훈련 등은 근비대에 영향을 줄 수 있다. 이러한 요소들은 개인의 근육량 차이, 근비대 속도, 그리고 근비대 가능 여부에 영향을 미친다.

4.1. 유전적 요인

개인의 유전적 특성은 근육량의 차이에 상당한 영향을 미친다. 행동 유전학과 유사한 고전 쌍둥이 연구 설계에 따르면, 무지방 신체질량(LBM)의 개인간 차이의 약 53%와 근섬유 비율의 개인차는 약 45%가 유전된다고 평가되었다.

사춘기 남학생에게 근비대는 증가하는 모습을 보인다. 자연적인 근비대는 10대 후반에 완전한 성장을 멈춘다. 테스토스테론은 신체의 성장호르몬 중 하나이므로, 평균적으로 남성은 여성보다 근비대가 훨씬 쉬우며, 평균적으로 여성보다 근육량을 60% 정도 더 가지고 있다. 아나볼릭 스테로이드 형태로 테스토스테론을 추가로 섭취하면 근비대를 증강할 수 있다. 또한 스테로이드는 경기력 향상 약물로도 인정되어, 이를 사용하는 선수들은 시합을 연기하거나 출전이 금지될 수 있다. 테스토스테론은 대부분 국가에서 의학적으로 규제받는 약물로, 의사의 처방 없이 소지하는 것은 불법이다. 아나볼릭 스테로이드 사용은 고환 위축, 심정지, 여성형 유방증을 일으킬 수 있다.

4.2. 영양 섭취

소모하는 칼로리보다 섭취하는 칼로리가 더 많을 때, 긍정적인 에너지 균형은 동화 작용에 필요하며 근비대에 필수적이다. 단백질, 특히 가지사슬 아미노산(BCAA) 섭취를 늘리면 근비대 체력 훈련에서 나타나는 단백질 합성 증가에 도움이 된다.

4.3. 훈련 방식

근력 훈련에서 빈도, 강도, 총 운동량과 같은 다양한 요소는 근비대 증가에 직접적인 영향을 준다. 이러한 훈련 요소를 점진적으로 늘려가는 것이 근비대를 유도하는 효과적인 방법이다.

5. 자극 관련 단백질 합성 및 근세포 생물학에서의 변화

근육에 가해지는 자극은 유전자 발현 패턴을 변화시켜 단백질 합성을 촉진하며, 이는 근세포 생물학적 변화를 수반한다.

5.1. 단백질 합성

유전자 발현 패턴을 바꾸라는 메시지가 전달되면, 추가적인 수축성 단백질이 근원섬유(근육 세포 내 근절 사슬)에 통합되어 근육이 성장한다. 근원섬유가 커지는 데는 한계가 있으며, 특정 시점에서 분열된다. 이러한 현상은 각 근육 섬유 내에서 발생하므로, 근비대는 근육 세포 수 증가가 아닌 각 세포의 성장을 통해 이루어진다. 골격근 세포는 여러 개의 핵을 가질 수 있으며, 핵의 수도 증가할 수 있다.

코르티솔은 근육 조직의 아미노산 흡수를 줄이고, 단백질 합성을 억제한다. 영양 섭취가 충분한 청소년 남성의 경우, 저항 운동 후 약 28시간 뒤 단백질 합성 증가가 정상으로 돌아온다. 다른 연구에서는 운동 후 72시간까지 근육 단백질 합성이 증가한다고 보고했다.

젊은층과 노년층을 대상으로 한 소규모 연구에서, 340g의 저지방 소고기(단백질 90g) 섭취는 113g의 저지방 소고기(단백질 30g) 섭취보다 근육 단백질 합성을 더 증가시키지 않았다. 두 그룹 모두 근육 단백질 합성이 50% 증가했다. 이 연구는 한 끼 식사에서 30g 이상의 단백질이 근육 단백질 합성 자극을 더 높이지 않는다고 결론 내렸다. 그러나 이 연구는 운동과 관련된 단백질 합성을 확인하지 않아 논란의 여지가 있다. 2018년 과학 문헌 검토에서는 제지방 근육 조직을 만들기 위해 체중 1kg당 최소 1.6g의 단백질이 필요하며, 하루 4회 식사나 간식으로 나누어 섭취할 수 있다고 결론 내렸다.

보디빌더는 하루에 체중 1kg당 2-4g의 단백질 섭취를 권장하기도 한다. 그러나 과학 연구에서는 체중 1kg당 1.8g 이상의 단백질 섭취가 근비대에 더 큰 효과가 없다고 보고한다. 2002년 미국스포츠의학회는 운동선수에게 하루 체중 1kg당 1.2–1.8g의 단백질 섭취를 권장했다. 반면, 마우로 디 파스칼레는 2008년 연구에서 최근 연구들을 인용하며, 체중 증가 없이 제지방 체질량을 최대화하려는 운동선수에게 하루 체중 1kg당 최소 2.2g의 단백질 섭취를 추천했다. 체성분과 운동 능력을 극대화하려는 근력 운동 선수, 특히 체급 제한이 있는 스포츠나 보디빌딩의 경우, 일일 칼로리 섭취량의 50% 이상을 단백질로 섭취할 수도 있다.

5.2. 미세 외상

미세외상은 근섬유에 생긴 작은 상처이다. 미세외상과 근성장 간의 정확한 관계는 완전히 밝혀지지 않았다.

한 이론에서는 미세외상이 근성장에 중요하다고 한다. 웨이트 트레이닝이나 기타 활발한 활동으로부터 미세외상이 발생하면, 몸은 과잉보상(overcompensating), 손상 조직 대체, 조직 추가라는 방식으로 응한다. 이를 통해, 반복된 외상의 리스크가 줄어든다. 근섬유 손상은 지연성 근통증(DOMS) 증상들의 원인으로 이론화되어 왔다. 또한 신체가 스트레스에 적응하여 더 저항하는 만큼, 근섬유 손상은 점진적 과부하가 근육 향상을 지속하는데 필수적이다.

그러나 근육 단백질 합성의 변화에서의 시간 경과와 근비대와의 관계에 관한 다른 연구는 근섬유 손상이 근비대와 무관하다는 것을 보여준다. 실제로 한 연구에서 연구자들은 근섬유 손상이 진정된 이후에야 근성장을 위한 단백질 합성이 이뤄진다는 것을 밝혔다.

6. 근원섬유 비대와 근형질 비대

보디빌딩이나 피트니스 업계, 학술서적에서는 골격근 비대를 근형질 비대와 근원섬유 비대 두 가지로 분류한다. 근형질 비대는 근세포 내 근형질액(근형질)의 부피가 증가하지만 근력 증가는 동반되지 않는 반면, 근원섬유 비대는 액틴과 미오신이라는 수축성 단백질이 증가하여 근력과 근육 크기가 모두 증가한다. 전자는 보디빌더에게서, 후자는 역도 선수에게서 더 두드러지게 나타난다. 이 두 유형의 비대는 각자 별도로 나타나는 경우는 거의 없으며, 근형질액과 단백질이 함께 증가하는 경우가 일반적이다.

6.1. 근형질 비대

보디빌딩이나 피트니스 업계, 학술서적에서는 골격근 비대를 근형질 비대와 근원섬유 비대 두 가지로 분류한다. 근형질 비대는 근세포 내 근형질액의 부피가 증가하지만 근력 증가는 동반되지 않는다는 가설이 있다. 근형질 비대는 근육 크기를 더 크게 하기 때문에 보디빌더의 근육에서 더 두드러지게 나타난다. 이러한 비대 유형은 각자 별도로 나타나는 경우는 거의 없으며, 근형질액이 크게 늘어나면서 단백질이 조금 증가하거나, 두 가지가 균형 있게 나타나는 경우가 일반적이다.

6.2. 근원섬유 비대

액틴과 미오신 등 수축성 단백질이 증가하여 근력과 근육 크기가 함께 증가한다. 보디빌더는 근형질 비대가, 역도 선수는 근원섬유 비대가 더 두드러지게 나타나는 경향이 있다. 이 두 유형의 비대는 각자 별도로 나타나는 경우는 거의 없다. 유동이 크게 늘어나면서 단백질이 조금 증가하는 경우도 있으며, 혹은 이 두 가지가 균형 있게 나타나는 경우도 있다.

7. 스포츠

근비대 증가는 복싱, 역도, 종합격투기, 럭비, 프로레슬링, 체조 등 근력 관련 스포츠에서 주로 나타난다. 농구, 야구, 아이스하키, 미식축구와 같은 기술 기반 스포츠 선수들도 포지션에 맞게 근비대 훈련을 한다. 예를 들어 센터는 로우 포스트에서 상대방을 압도하기 위해 근육 크기를 늘리기도 한다. 이들은 근력 운동뿐만 아니라 심혈관 및 근지구력 훈련도 병행한다.

8. 관련 질환

일부 신경근 질환은 자기공명영상(MRI) 또는 근육 생검으로 확인된 하나 이상의 골격근의 진정한 비대증을 유발한다. 이러한 근육 비대증은 저항 훈련이나 육체 노동의 결과가 아니기 때문에 가짜 운동선수 모습이라고 설명한다.

근육 비대증은 격렬한 무산소 활동에 대한 반응이므로 조기 근육 피로(신경 또는 대사)를 유발하거나 근육의 흥분-수축 결합을 방해하거나 반복적 또는 지속적인 불수의 근육 수축(세동, 근긴장증, 또는 경련)을 유발하는 질병에서 일상적인 활동이 격렬해진다. 지방이영양증에서는 피하 지방의 비정상적인 결핍으로 인해 근육의 외관이 강조되지만, 근육은 정량적으로 비대하다(아마도 대사 이상으로 인해).

진정한 근육 비대증을 유발하는 질병에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다.

* 근이영양증
* 대사성 근병증
* 내분비성 근병증
* 선천성 근병증
* 비영양성 근긴장증 및 가성 근긴장증
* 신경 절제
* 경련
* 지방이영양증

근육 비대증은 질병 과정 내내 지속될 수 있으며, 나중에 위축되거나 가성 비대증이 될 수 있다(지방 또는 기타 조직 침윤과 함께 근육 위축). 예를 들어, 뒤셴 및 베커 근이영양증은 진정한 근육 비대증으로 시작될 수 있지만 나중에 가성 비대증으로 발전할 수 있다.