근육

3. 분류

근육은 구조와 기능에 따라 여러 방식으로 분류된다. 조직학적 분류에 따르면, 근육은 골격근, 심장근, 평활근(민무늬근)의 세 가지 유형으로 나뉜다.^[18] 또한, 의식적으로 조절 가능한지에 따라 수의근(골격근)과 불수의근(심장근, 평활근)으로 나뉜다.^[18]

• 근육
• 골격근 - 횡문근이며 수의근
• 내장근
• 횡문근
• 수의근 - 혀, 인두 등
• 불수의근 - 횡격막, 식도의 일부 등
• 평활근 - 모두 불수의근, 식도의 일부를 제외한 소화관, 혈관 등
• 심근 - 모두 불수의근, 심장

3. 1. 구조에 따른 분류

구분	민무늬근	심장근	골격근
자체 조절	자발적 작용 (느림)	예 (빠름)	없음 (신경 자극 필요)
자극에 대한 반응	무반응	"전부 또는 무"	"전부 또는 무"
활동전압	있음	있음	있음
작업 공간	힘/길이 곡선은 가변적임	힘/길이 곡선의 증가	힘/길이 곡선의 최고점
자극에 대한 반응

3. 1. 1. 가로무늬근 (횡문근)

3. 1. 2. 평활근 (민무늬근)

3. 2. 기능에 따른 분류

• '''수의근(隨意筋, voluntary muscle)'''은 의지에 따라 움직일 수 있는 근육이다. 골격근이 대표적이며, 운동신경을 통해 전달되는 활동전위에 의해 수축이 자극된다. 모든 골격근 수축은 신경전달물질인 아세틸콜린에 의해 촉진된다.^[16]
• '''불수의근(不隨意筋, involuntary muscle)'''은 의지와 상관없이 자동적으로 조절되는 근육이다. 심장근과 평활근이 여기에 속한다. 심장근은 심장에서만 볼 수 있으며, 가로무늬근이 존재하지만 길이가 짧고, 척추동물의 심장근은 내장근인데, 골격근과 같이 가로무늬가 있으며, 근섬유도 골격근과 같은 형태를 가지고 있으나 근섬유가 갈라져 서로 연결되고 있는 곳은 골격근과 다르다. 민무늬근(평활근)은 가로무늬가 없는 근육으로, 척추동물의 위나 장 등의 내장 운동에 관계하기 때문에 '내장근'이라고도 하며, 장기계의 거의 모든 곳에서 발견된다.

3. 2. 1. 수의근

3. 2. 2. 불수의근

4. 구조

척추동물에는 골격근, 심장근, 평활근의 세 가지 유형의 근육 조직이 있다. 골격근과 심장근은 가로무늬근(횡문근) 조직이고, 평활근은 횡문이 없는 비횡문근이다.^[2] 무척추동물에는 횡문의 패턴에 따라 횡문근, 사선 횡문근, 평활근의 세 가지 유형이 있으며, 절지동물에는 평활근이 없다. 횡문근은 척추동물의 골격근과 가장 유사하다.^[4]

척추동물의 골격근 조직은 길쭉한 횡문근 조직으로, 섬유의 폭은 3um~8um, 너비는 18um~200um이다. 자궁벽에서는 임신 중에 길이가 70um~500um로 증가한다.^[5] 골격 횡문근 조직은 근원섬유의 규칙적이고 평행한 다발로 배열되어 있으며, 많은 수축 단위인 근절을 포함하여 조직에 횡문(줄무늬) 모양을 준다. 골격근은 수의근으로, 힘줄이나 널힘줄에 의해 뼈에 고정되며, 이동과 같은 골격 운동을 일으키고 자세를 유지하는 데 사용된다.

심장근 조직은 심장 벽의 심근에서만 발견되며, 자율 신경계에 의해 조절되는 불수의근이다. 심장근 조직은 골격근과 마찬가지로 횡문근이며, 매우 규칙적인 다발 배열로 근절을 포함한다. 골격근이 규칙적이고 평행한 다발로 배열되는 반면, 심장근은 판상연접이라고 알려진 가지가 있는 불규칙한 각도로 연결된다.

평활근 조직은 횡문이 없고 불수의근이다. 식도, 위, 창자, 기관지, 자궁, 요도, 방광, 혈관 및 피부의 털세움근과 같이 신체의 여러 기관과 구조의 벽에서 발견되며, 체모의 발기를 조절한다.

4. 1. 해부학적 구조

4. 1. 1. 골격근

4. 1. 2. 평활근

4. 1. 3. 심장근

4. 2. 미세 구조

4. 2. 1. 근섬유 (근세포)

4. 2. 2. 근원섬유 (미오피브릴)

4. 2. 3. 근절 (사르코메어)

5. 근수축 및 이완 기전

신경-근 접합부를 통해 전달된 활동 전위는 근섬유막을 따라 퍼져나가 근소포체에서 칼슘 이온(Ca²⁺) 방출을 유발한다.^[18] 척추동물의 가로무늬근에서는 흥분이 근섬유막에서 근원 섬유로 전해져 근육의 수축이 일어난다. 헉슬리 등은 도마뱀이나 개구리 등의 근원 섬유를 둘러싼 내부 원형질의 망상 구조가 흥분과 수축 과정에 중요한 역할을 한다고 주장했다.

근육 조직의 주된 기능은 수축이다. 골격근, 심장근, 평활근, 이 세 가지 유형의 근육 조직은 모두 액틴과 미오신의 움직임을 이용하여 수축을 일으킨다. 근원섬유의 최소 구성 단위는 근절(サルコメア)이며, 근절은 ATP 존재 하에 수축이 일어난다. 골격근의 횡문은 이 근절의 액틴 필라멘트와 미오신 필라멘트가 평행하게 일부 겹쳐 있는 배열 때문에 나타난다. 근소포체에서 방출된 칼슘 이온에 의해 액틴 필라멘트가 미오신 필라멘트 사이로 미끄러져 들어가 근육이 수축한다. 따라서 그때에는 근절 전체의 길이가 액틴 필라멘트가 미끄러져 들어간 만큼 짧아진다.

근절에는 중앙부에 밀도가 높은 A대와 양측에 밀도가 낮은 I대가 있다. A대는 약 1.5μm 길이의 미오신 필라멘트로 구성되고, Z막에 연결된 액틴 필라멘트가 A대에 들어가 있지 않은 부분이 I대이다.^[33] 두 필라멘트는 중앙에 있는 미오신 필라멘트를 육각형으로 액틴 필라멘트가 둘러싼 단면 구조를 가진다. 미오신 필라멘트끼리의 중심 간 거리는 40nm~50nm이고, 둘러싸는 액틴 필라멘트까지의 거리는 약 15nm이다.^[33]

방출된 Ca²⁺는 트로포닌에 결합하여 트로포미오신의 위치를 변화시키고, 미오신과 액틴의 결합을 가능하게 한다.^[18] 미오신과 액틴의 상호작용(미끄러짐)으로 인해 근절이 짧아지면서 근육이 수축한다. Ca²⁺가 근소포체로 다시 흡수되면 근육은 이완된다.

근수축에는 ATP가 에너지원으로 사용되며, 크레아틴인산, 아르기닌인산 등이 에너지 저장 물질로 작용한다. 센트 죄르니는 근육을 50% 글리세롤에 담가 수축계는 파괴하지 않고 세포막만 선택적으로 파괴하는 글리세롤근 방법을 고안했다. 이 글리세롤근에 ATP를 가하면 근육 수축이 일어나는 것으로 보아 근수축의 에너지원은 ATP이고 ATP와 근세포 안에 있는 수축성 단백질과의 반응이 근수축을 일으키는 것으로 볼 수 있다.

6. 근육의 조절 메커니즘

근육은 신경계의 조절을 받으며, 신경근 접합부를 통해 신경 자극이 전달된다. 운동 신경 말단에서 분비되는 아세틸콜린은 근섬유막의 탈분극을 유발하여 근수축을 일으킨다.^[16] 근육의 과도한 사용은 젖산 축적을 유발할 수 있으며, 이는 쥐의 원인이 되기도 한다. 근육의 운동은 칼슘 채널에 의해 조절된다.

근육에 자극을 가하면 근섬유 막에 흥분이 생긴다. 운동 신경의 말단이 근섬유와 접하는 부위를 '신경근 접합부'라고 하며, 이 부위의 근섬유막을 '운동 종판'이라고 한다. 근육에 자극이 가해지면 운동 뉴런의 말단에서 아세틸콜린이 분비되어 운동 종판의 이온 투과성이 증가하여 활동 전류가 발생한다. 척추동물의 가로무늬근에서는 흥분이 근섬유막에서 근원섬유로 전해져 근육의 수축이 일어난다.

근육을 너무 많이 사용하여 피로를 느끼면 젖산이 분비된다. 이 젖산이 쌓이면 쥐가 나기도 한다. 근육은 미오신과 액틴(Actin) 필라멘트로 이루어져 있으며 근육의 운동에는 칼슘 채널이 있어 근육의 운동을 조절한다.

골격근에서는 운동신경에 의해 전달되는 활동전위(electrical impulses)에 의해 수축이 자극된다. 심장근과 평활근의 수축은 일정하게 수축하는 내부의 자극전달세포(pacemaker cells)에 의해 자극되며, 이 세포들은 접촉하고 있는 다른 근육세포로 수축을 전파한다. 모든 골격근과 많은 평활근의 수축은 신경전달물질인 아세틸콜린에 의해 촉진된다.^[16]

신경과 근육은 신경근 접합부를 통해 자극을 전달한다. 신경 종말에서는 아세틸콜린이 방출되어 근육 측에 있는 아세틸콜린 수용체에 결합하여 근섬유의 세포막을 탈분극시킨다. 이것이 횡행소관(T관)계를 통해 근육 전체로 퍼져, T관계에 접하는 근소포체로부터 칼슘이 방출된다. 이 칼슘을 신호로 하여 액틴 섬유와 미오신 섬유 사이의 미끄럼 운동이 일어나는 것이다.

근섬유는 원래 능동적으로 신장하는 능력이 없으며, 이완될 때 신장하는 것은 골격근의 경우, 길항근의 작용에 의한 외부적인 작용 때문이다.

7. 무척추동물의 근육

무척추동물은 횡문근, 사문근, 평활근 등 다양한 유형의 근육을 가진다. 절지동물에는 평활근이 없다. 횡문근은 척추동물의 골격근과 가장 유사하다.^[4]

8. 발생 및 발달

모든 근육은 축방 중배엽에서 유래한다. 축방 중배엽은 배아의 길이를 따라 체절로 나뉘는데, 이는 신체의 분절화에 해당한다.^[15] 각 체절은 골절(척추를 형성함), 피부절(피부를 형성함), 근절(근육을 형성함)의 세 부분으로 나뉜다. 근절은 다시 배쪽근육과 등쪽근육의 두 부분으로 나뉜다. 사람의 경우 등쪽 근육은 척주 기립근과 작은 척추사이 근육뿐이며, 척수 신경의 등쪽 가지에 의해 지배된다. 사지 근육을 포함한 다른 모든 근육은 배쪽 근육이며, 척수 신경의 배쪽 가지에 의해 지배된다.^[15]

발생 과정에서 근아세포(근육 전구 세포)는 척주와 관련된 근육을 형성하기 위해 체절에 남아 있거나, 다른 모든 근육을 형성하기 위해 신체로 이동한다. 근아세포의 이동은 일반적으로 체절 측판 중배엽에서 형성된 결합 조직 골격의 형성에 선행한다. 근아세포는 화학적 신호를 따라 적절한 위치로 이동하여 길쭉한 골격근 세포로 융합한다.^[15]

출생 후, 사춘기 전까지는 근육 발달에 남녀 차이가 없지만, 남성이 사춘기를 맞으면 제2차 성징에 의해 안드로겐 분비가 활발해지고, 어깨 너비가 넓어진 후에 근육이 발달하기 시작하여^[37] 남녀 간 근육 차이가 발생한다.

9. 근육의 퇴화 (위축)

10. 근육과 당 대사

골격근은 체중의 약 절반을 차지하는 인체 최대의 기관이며, 혈당의 80% 이상은 골격근에 의해 흡수된다. 근육에서는 당 수송체인 포도당 수송체 4형(GLUT4)이 당 흡수를 담당한다.

GLUT4는 평소 근육 세포 내부에 존재하지만, 세포막으로 이동하여 세포막에서 당이 통과하는 문의 역할을 한다.^[35]

인슐린은 근육 세포 표면에 존재하는 수용체에 결합하여 GLUT4를 세포막으로 이동시킨다. 운동에 의한 근육 수축도 GLUT4를 세포막으로 이동시키는데, 이것은 인슐린에 의존하지 않고 혈당 흡수를 촉진한다.^[35]

운동 후의 근육은 소모된 근육 글리코겐을 회복하기 위해 활발하게 혈당을 흡수한다. 운동 종료 후 2~3시간 뒤에는 활동 근육에서 인슐린 감수성이 상승한다. GLUT4 단백질량 자체도 운동에 의해 증가하기 때문에, 운동·트레이닝을 반복하면 단련된 근육에서 약 2배 가까이 증가한다. 이것은 인슐린 자극에 의한 근육의 혈당 흡수 능력을 증가시키고, 피로 회복을 촉진한다.^[35]

11. 근육과 성별, 매력

근육 조직은 인간에게서 성적 이형을 나타내며, 평균적으로 남성은 여성보다 총 근육량이 60% 많고 팔 근육량이 80% 많다.^[39] 따라서 남성의 상체 힘은 여성보다 약 90% 높으며,^[40] 평균적인 남성은 여성의 99.9%보다 강하다.^[41][40] 이러한 근육량의 차이는 인류 진화 과정에서 남성이 물리적 갈등을 겪으며 생긴 결과로 보인다.^[43][44]

일반적으로 여성은 근육질 남성을 선호하는 경향이 있다.^{[45][46][47][48][47][49]} 근육 있는 남성은 매력적이고 더 많은 성적 파트너를 경험한 것으로 평가된다.^{[45][46][47][48][47][49]} 하지만 너무 근육질인 남성은 적당히 근육질인 남성보다 덜 매력적이라고 평가된다.^[47]

남성의 근육은 배우자 선택에 있어 다음과 같은 정보를 제공한다.

• 힘과 전투 능력: 근육은 힘의 지표이며,^[51] 간접적으로 전투 능력을 예측하게 한다.^[52]
• 자원 획득 능력: 근육은 자원 획득 능력의 지표로, 남성의 배우자 가치에 중요한 측면이다.^[53]
• 건강 상태: 근육은 건강과 내병성에 대한 간접적인 지표이다.^[58]

12. 주요 동물의 근육 섬유 직경 및 근력 (참고 자료)

다음은 여러 동물의 근육 섬유 직경과 근력에 대한 자료이다.^[63][64]

12. 1. 주요 동물의 근육 섬유 직경

^[63]

12. 2. 주요 동물의 근력

참조

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