“산소와 영양소의 연소 메커니즘을 알자”

설준희 연세의료원 심장혈관병원 교수 에너지의 원료, 탄수화물·지방·단백질(지난호에서 계속) 2) 지방질 우리는 일상생활에 필요한 에너지를 음식을 먹음으로써 섭취하는데, 평소에 소비하는 양보다 더 많은 에너지를 섭취하면 이 잉여 에너지는 지방의 형태로 몸 안에 저장된다. 음식물에서 섭취된 지방은 지방조직에서 트리글리세리드로 저장되어 있다가, 에너지가 요구되면 글리세롤과 유리 지방산으로 분해되어 혈액을 통해 근육으로 흡수되면서 미토콘드리아에서 ATP를 생성한다. 지방은 탄수화물에 비해 비교적 낮은 강도의 운동에서 에너지 생산에 많이 이용된다.

지방의 분자는 무게당 많은 양의 에너지를 함유하고 있어 체지방은 장시간 운동에너지를 생산한다. 지방은 4가지 형태인 ①지방산 ②중성지방 ③인지질 ④스테로이드로 구성되어 있다. 이 중에서 지방산이 에너지를 생산하기 위한 중요 지방 형태이다. 즉, 지방산은 중성지방으로 저장되어 있다가, 운동을 할 때 지방 분해 과정을 거쳐서 지방산으로 변환되어 에너지로 사용된다. 인지질(phospholipid)은 골격근의 에너지원으로 사용되지 않으며, 스테로이드 또한 직접 에너지원으로 사용되지는 않는다. 스테로이드는 대부분이 콜레스테롤로서 모든 세포의 막을 구성하는 요소인데, 이것이 체내에 많아질 때 관상동맥의 위험성을 가져올 수가 있다. 이 외에도, 에스트로겐·프로제스테론 그리고 테스토스테론을 합성하는 데에도 중요한 역학을 한다. 지방 연소를 목적으로 하는 최적의 운동 강도는 어느 정도나 될까?

지방 연소가 탄수화물의 연소보다 낮은 강도의 운동에서 연료로 사용되어 없어지는 것은 사실이다. 즉, 사용되는 에너지의 높은 비율이 지방에서 사용된다는 말이다. 그러나 전체 에너지의 비율이 아닌 실제 총 연소량은 최대강도(유산소의 최대운동능력, VO2max) 운동의 약 60% 정도에서 제일 많다는 점을 알아야 한다. 체력에 문제가 없는 사람은 최대강도의 60% 정도로 운동을 하면 되고, 체력이 약한 사람은 더 낮은 강도에서 조금 오랜 시간 운동을 하면서 차차 운동 강도를 높여가는 것이 좋다. 3) 단백질 우리 몸에 들어온 단백질은 아미노산으로 분해되어 근육으로 섭취되며 ATP를 생성하는데, 강도 높은 운동보다는 지속적인 운동에서 에너지원으로 사용되나, 그 비중은 매우 적다. 지금까지 탄수화물·지방·단백질이 우리가 운동을 할 때 어떻게 쓰이는지를 살펴보았다. 결국 운동을 할 때 에너지 공급은 탄수화물과 지질이 주로 담당하게 되는데, 수십 초 이내의 강도 높은 운동에서는 지질은 거의 사용되지 않고 탄수화물만 공급원이 되며, 운동 강도가 낮아지고 시간이 길어짐에 따라 지질이 주된 역할을 하게 된다. 예를 들어, 우리가 걷기를 할 때 초기에는 탄수화물이 이용되나, 운동이 계속되면서 지질의 이용률이 서서히 커지게 된다. 운동에 관여하는 신체 기관과 그 기능 1) 심장(心臟)

우리 몸에서 심장은 혈액(동맥혈:산소 농도가 많음)을 뿜어내어 온몸으로 보내 산소와 영양분을 공급하고, 각 조직에서 산소가 소비(지방·당 등과 합해져서 에너지를 만드는데 쓰임)된 후 피를 받아들여 다시 폐로 보내 산소를 공급받는다. 이와 같은 일을 계속하기 위해서는 심장이 펌프 기능을 할 수 있도록 심장근육에도 산소와 영양이 필요하다. 따라서 산소가 풍부한 혈액을 좌심실에서 펌프질해낼 때 좌심실에서 대동맥으로 나가는 부위에서 관상동맥이라는 혈관이 나와 심장근육에 분포하면서 심장근육에 산소와 영양을 공급하는 아주 중요한 역할을 하게 된다. 이 관상동맥은 직경이 작아서 어떤 이유로든 혈액응고물이나 지방 덩이 등이 쌓이면 좁아지고, 따라서 관상동맥 질환으로 진행되어 수술을 받거나 스텐트 삽입 시술을 받게 되는데, 때로는 급사로 이어지는 경우도 있다. 혈관계는 동맥계·모세혈관·정맥계로 이루어져 있다. 동맥계는 혈관의 내경(內徑·안지름)을 조절함으로써 혈압과 혈류의 조절에 기여하며, 모세혈관은 혈액과 조직 사이의 물질 교환을 가능하게 하고, 정맥계는 특유의 밸브에 의해 혈액을 심장으로 환류시키는 역할과 혈액을 저장하는 저장고의 역할을 한다. 대동맥을 타고 전신으로 나간 혈액은 다시 수많은 가는 혈관(모세혈관)을 타고 근육의 틈새 등 각 조직의 모든 부분에까지 퍼져 나가 산소를 공급하고 나서, CO2를 수거한 정맥피가 되어 대정맥을 통해 심장으로 들어가 수축하는 우심실에 의해 폐로 나가게 되고, 그곳에서 산소를 받아 다시 우리 몸으로 돌아오는 것이다. 이 모세혈관들도 운동을 하면 확장되며 탄력이 생긴다. 따라서 지방의 침착도 감소되어 뇌혈관 질환이나 말초성 고혈압 또는 혈액이 적게 가서 생기는 기관의 이상, 특히 남성의 발기부전증도 예방할 수 있는 것이다.

2) 폐(肺) 운동을 시작하면 시간이 지나면서 산소가 더 많이 필요해져 산소를 포함한 공기를 외부에서 몸 안으로 들여오게 된다. 이때 공기는 주로 코를 통하여 들어오게 되는데, 폐가 확장을 하면 주로 횡격막(橫隔膜·가로막)·늑간근(肋間筋·갈빗대힘살)·복부근육에 의해 호흡이 일어나며, 비강(鼻腔·콧속)으로부터 공기가 들어와 인후(咽喉·목구멍)를 거쳐서 기관(氣管·숨관)으로 들어가는 과정을 거친다. 공기는 대략 1분당 20~30ℓ까지 코를 통해 들어오게 된다. 주 기관지로 들어간 공기는 다시 좌우 기관지로 갈라져 폐로 들어가는데, 폐의 기체교환(O2→CO2)은 3억 개 정도의 작은 폐포의 확산에 의해 일어난다. 3) 심폐 기능의 요약

이렇게 폐로 들어온 공기 중의 산소는 모세혈관을 지나 폐정맥을 타고 좌심방을 거쳐 좌심실로 들어가 120mmHg 정도(수축기 혈압)의 압력으로 뿜어져 나가게 된다. 심장은 동맥 혈액, 즉 산소가 많은 혈액을 전신으로 내보내고, 운동 시에는 혈액 속의 산소가 지방·당과 합해져서 에너지를 만든다. 심장은 산소를 다 쓰고 난 혈액을 전신으로부터 받아서 폐로 뿜어내 탄산가스를 내보내고 다시 산소를 받아들이게 하는 역할을 하는 체내 운송기관이다. 동맥의 피를 전신으로 보내는 심장의 부분은 좌심실(산소를 많이 함유하는 동맥피를 펌프질하는 곳)인데, 여기서 뿜어져 나오는 혈액은 대동맥을 거쳐 근육을 포함한 각 기관의 모세혈관에 공급하여 우리 장기의 건강을 유지하게 하고 운동을 할 때 근육에 에너지를 생성하게 해주는 것이다.