스포츠와 탄수화물

 

 

 

1. 골격근의 대사연료로서의 글리코겐

 

 탄수화물(carbohydrate ; CHO)은 모든 당류 및 전분을 말한다. 탄수화물의 두 개의 연료형태는 글루코스(포도당)와 글리코겐이다. 글루코스는 단당류이고 체내에서 이용되는 탄수화물의 기본형이다. 모든 탄수화물은 체내에서 이용되기 전에 먼저 단당류로 분해되어야 한다. 음식을 통해서 섭취된 모든 탄수화물은 포도당으로 변환된다. 혈액에 의하여 근육에 운반된 글루코스의 일부는 글리코겐으로 변환되어 근육과 간에 저장된다. 글리코겐(Glycogen)은 글루코스의 중합체이다. 글리코겐은 글루코스의 인체내 저장형이며, 혈당(blood glucose)과 근글리코겐이 골격근의 대사연료로서의 역할을 하고 있다.

체중 70kg, 체지방률 15%인 성인 남성을 기준으로 한 체내 탄수화물 저장량은 혈당 10g, 간글리코겐 80g, 근글리코겐 350g 정도이다.

 

혈액 중 글루코스의 함량은 식후의 경과 시간에 따라 변동하나 정상의 경우 공복시 성인에는 혈액 100ml 중 80-120mg이다. 혈당은 끊임없이 공급되고 소모되는데, 고혈당(hyperglycemia)일 때는 췌장에서 인슐린이 분비됭 혈당을 낮춰주는 역할을 하고, 반대로 저혈당(hypoglycemia)일 때는 글루카곤이 분비되어 혈당치를 높여주는 역할을 수행한다.

 

혈당의 주요한 공급원은 장에서의 흡수와 간글리코겐의 분해이며, 간 및 근글리코겐으로의 변화, 조직에서의 분해, 지질의 합성 등으로 소비된다. 근육 속의 글루코스는 합성되어 혈관으로 나갈 수 없으며, 에너지대사시에 젖산이 혈관을 통해 간으로 가서 다시 글리코겐으로 합성될 수 있다. 혈관 내 혈당은 간으로 들어갈 수도 있고 간에서 합성되어 다시 혈관으로 나갈 수 있는 반면, 혈관 속 혈당이 근육 안으로 들어갈 수는 있지만, 혈관으로 직접 나올 수는 없다. 이것이 간글리코겐과 근글리코겐의 차이점이라 할 수 있다.

 

2. 운동 중 골격근의 탄수화물 대사

 

 탄수화물은 고강도의 운동수행능력 발휘에 가장 중요한 다량영양소이다. 탄수화물로부터의 에너지 방출은 지방보다 3배 이상 빠르지만, 인체에서 탄수화물 저장량은 적다. 글리콜겐은 간장에 300칼로리, 근육 전체에 1,500칼로리 정도 밖에 저장되어 있지 않다. 그것은 고강도 운동을 수행하기 위한 시간이 제한되어 있기 때문이다. 정상 성인(체중 70kg 기준)이 우리 몸 안에서 비축하고 있는 총에너지량은 165,900칼로리인데, 간과 근글리코겐은 총 비축에너지량의 0.54%인 900칼로리이며, 이는 두뇌의 에너지 필요량을 3일간 공급할 수 있는 양이다.

운동 중 탄수화물의 고갈은 에너지 생산을 위해 단백질 이용의 증가를 유발시킬 것이고 암모니아 생산을 초래하게 되어 피로를 가져오게 된다. 그리고 운동 전 탄수화물 섭취는 근글리코겐 저장과 단백질 이용 및 암모니아 생산을 감소시켜 피로를 지연시키고 지구성운동훈련이나 운동수행능력을 향상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.

 

3. 탄수화물식이와  운동의 관계

 

 매일 반복되는 훈련 중 식이 탄수화물이 근글리코겐 저장량에 미치는 영향을 살펴보면, 저탄수화물 식이시에는 근육내 글리코겐이 실험 3일 동안에 걸쳐 점차 감소된 반면 고탄수화물 식이는 매일 거의 정상 수준을 유지하고 있는 것으로 알려져 있다.

 

고탄수화물식이, 정상식이, 저탄수화물식이시에 근글리코겐 함량과 탈진시까지의 운동지속시간과의 관계를 알아본 결과에서는, 탄수화물이 풍부한 식이를 섭취하였을 경우에는 대부분 지방과 단백질로 구성된 식이 섭취시에 비하여 탈진시까지의 운동지속시간과 근육 글리코겐 함량이 4배나 증가되었다. 참고로 화물이 15% 이하로 함유되어 있는 저탄수화물식이를 하면 근육 1kg 당 약 53mmol의 근글리코겐을 저장하고, 정상식이(총칼로리의 55%)를 하면 약 100mmol/kg의 근글리코겐이 저장되며, 탄수화물이 풍부한 고탄수화물식이(총칼로리의 60-70%)를 하면 약 205mmol/kg을 저장할 수 있다.

 

운동전 탄수화물 투여가 운동중 혈당 수준에 미치는 영향을 살펴본 결과, 운동 45분전 설탕투여에 의하여 혈당이 저혈당증 수준까지 저하되고 있었다. 운동전 15분에서 45분 동안에 탄수화물 식품을 섭취하면 운동이 시작될 때 인슐린 분비를 촉진시켜 근육의 글루코스 섭취가 크게 증가되어 저혈당증을 가져올 수 있는 것으로 나타났다.

 

4. 글리코겐 절약 효과

 

 글리코겐은 지구성 운동수행능력에 영향을 미치는 중요한 에너지원이다. 따라서 간과 근육에 저장된 글리코겐을 효과적으로 사용하기 위해서는 운동초반부터 지방조직에 저장되어 있는 중성지방(triglyceride ; TG)을 분해시켜 유리지방산(free fatty acids ; FFA)을 활동근육의 에너지원으로 동원시키는 것이 중요하다.

이와같이 운동초반 지방을 사용함으로써 운동후반에 사용할 수 있는 글리코겐을 절약하는 것을 '글리코겐절약효과(glycogen sparing effect) 또는 글루코스와 지방산회로(glucose-fatty acid cycle)라고 한다.