운동시 혈장글루타민과 면역세포의 관계

 

 

 

 

 

 

  격심한 트레이닝 후 혹은 과도한 트레이닝시 면역기능의 약화에 관한 원인은 알려져 있지 않지만, 현재 두 가지 가설이 제시되고 있다. 첫 번째 가설은 혈장 글루타민농도 감소가 면역기능을 저하시킨다는 것이고, 두 번째 가설은 혈장 지방산치에 관한 것이다.

여기에서는 글루타민과 면역세포의 관계에 관해서 알아보도록 하겠다.

 

1. 글루타민의 생리학적 기능

 

  1980년대 초 이후 면역체계세포는 에너지와 핵산대사를 위해 글루타민(glutamine)에 의존한다고 보고되어 있다. 이 아미노산은 대식세포와 림프구의 중요한 에너지원으로써 면역기능에 중요한 역할을 한다. 따라서 격렬한 지구성운동 후 혈장 및 근육 글루타민농도의 감소는 면역기능을 약화시킬 것이다.

  글루타민은 전통적으로 혈액에서 비필수아미노산으로 분류되어 있고, 골격근에 의해서 합성되고 방출되는데, 골격근은 혈액에서 나타나는 글루타민의 주요 원천이다. 이 아미노산은 글루타민 합성 효소의 작용으로 암모니아와 글루타민산으로부터 만들어지는 독성이 없는 중성의 화합물로서 세포막을 쉽게 통과할 수 있어 혈액을 거쳐 간으로 운반되어 그곳에서 글루타민 가수분해효소의 작용에 의해서 글루타민산과 암모니아를 생성한다. 글루타민은 근육운동으로 생성되는 암모니아의 조직내 축적을 방지하여 근피로도를 감소시키고 아울러 운동효율을 증진시킬 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 글루타민은 인체에 유독한 암모니아의 주요한 수송형으로서 혈중 정상 농도는 다른 아미노산보다 훨씬 높은 농도로 존재한다.

  성인에서 글루타민은 공장(jejunum)에서 효율적으로 흡수되고 흡수된 글루타민의 50% 이상이 계통순환에 도달하며, 특히 림프세포에 있어서 생합성 조절에 중요한 역할을 하는데 사용된다. 글루타민의 생라학적 기능은 다음과 같다.

 1) 장세포와 림프구와 같은 급속히 분해하는 세포를 위한 일차적 산화성 연료 기능

 2) 소장의 일차적 기질

 3) 뉴클레오티드(ATP, GTP, NAD), 푸린과 피리미딘 생합성의 전구체

 4) 잠재적인 포도당 전구체

 5) 조직간 질소 수송 기능

 6) 신장에서 암모니아 생산을 위한 기질

 7) 산-염기 평형의 유지를 위한 신장에 대한 아미노기의 수송자로서의 역할

 8) 핵산의 생합성을 위한 필수적인 전구체로서의 기능

 

2. 운동이 혈장 글루타민 농도에 미치는 영향

 

  운동이 혈장 글루타민의 농도에 미치는 영향에 관한 선행연구를 살펴보면, 저강도 운동(30 ~ 40%VO2max)과 단시간(1시간 이하)의 운동은 혈장 글루타민의 경미한 증가를 가져온다고 하며, 저강도 운동이 오래 지속되면 글루타민 농도는 떨어지는 경향이 있다는 보고도 있다. 그리고 단기간의 중강도 이상의 격렬한 운동은 혈장 글루타민 농도를 증가시키지만, 장시간(2시간 이상)의 지구성운동 중에는 감소한다는 연구결과가 보고되어 있다.

 

  Keast 등(1995)은 7명의 남성을 대상으로 30%, 60%, 90% 및 120%VO2max로 트레드밀 운동을 시킨 결과에서 90%와 120% 운동강도에서 혈장 글루타민농도가 각각 43.6%, 55.0%의 현저한 감소를 나타내었고, 감소된 혈장 글루타민농도는 운동유발성스트레스의 좋은 지표를 제공한다고 하였다. Hack 등(1997)도 8주의 격심한 인터벌 무산소트레이닝 후 혈장 글루타민농도는 점진적으로 감소되었다고 보고하였으며, Parry-Billings 등(1990)은 글루타민치가 격렬한 트레이닝후 6주 동안 억압될 수 있다고 하였다. 또한, 근육글루타민치 역시 탈진적인 지구성운동과 더불어 실험동물(쥐)과 사람에서 감소하는 것으로 알려져 있다.

 

 6명의 피험자를 대상으로 점증적 최대부하운동 전,후 및 회복기 30분의 혈장 글루타민농도의 변화를 분석한 필자(1997)의 연구결과에서, 운동직후와 회복기 30분에 각각 15.8%, 6.4%의 증가를 보였고, 1주일 후 동일 피험자를 대상으로 운동강도와 운동지속시간에 따른 혈장 아미노산농도 변화에 관한 실험 결과에서, 60%VO2max에서 30분간 트레드밀운동은 혈장 글루타민농도를 감소(16%)시켰고, 이어서 80%VO2max로 운동강도를 높혀 탈진시까지 운동에서는 증가(11%)를 나타내었다.

 국가대표급 트라이애슬론 선수군(n=7)과 일반선수군(n=7)을 대상으로 한 필자(1997)의 현장연구의 결과에서, 경기후 혈장 글루타민농도는 엘리트선수군이 23.4%의 증가를 나타낸 반면, 일반선수군은 22.3%의 감소를 나타내었고, 10명의 남성피험자를 대상으로 60%VO2max에서 70분 동안 자전거에르고미터운동을 실시한 필자(1997)의 연구결과에서, 혈장 글루타민농도는 운동 1시간과 2시간 후에 각각 3.3%, 12..3%의 감소를 나타냈다.

 

3. 운동시 혈장 글루타민과 면역세포간의 관계

 

  소수의 연구자들은 운동시 혈장 글루타민과 면역세포간의 직접적인 관계를 제시하고 있다. Griffiths 등(1990)은 유사분열물질에 대한 T세포와 B세포의 정상적인 시함관내(in vitro) 반응은 혈장 글루타민의 낮은 수치에 의해 억압받는다고 하였으며, Wallace와 Keast(1992)는 대식세포는 인터루킨-1 합성을 위해 글루타민에 의존한다고 하였고, Parry-Billings 등(1992)과 Newsholme(1994)은 과도한 트레이닝과 장기간 운동은 근육으로부터 글루타민의 방출을 감소키고 혈장 글루타민치를 떨어뜨려 면역기능의 약화와 관련이 있기 때문에 글루타민의 부족은 운동에 대한 역반응의 한 가지 가능한 부분으로서 잠재적으로 세포성 면역계 요소에 대한 에너지공급을 제한한다고 하였다.

Keast 등(1995)은 강도높은 운동을 지나치게 많이 하면 인체면역체계의 필수물질인 글루타민의 수준을 급격히 떨어뜨려 인체의 면역기능을 저하시키고 질병에 걸릴 위험을 높게 한다고 하였으며, Shephard와 Shek(1995)은 지구성운동은 글루코겐 저장을 고갈시킬 것이고, 이 때 에너지원으로서 주요 아미노산을 필요로 하는 근육과 면역세포간에 경쟁이 일어나기 때문에 글루타민은 근육과 면역세포간의 대사적 연결(metabolic link)에 기여한다고 하였다.

 

 따라서 인체면역체계의 필수물질인 글루타민은 대식세포와 림프구의 주요한 연료이고, DNA와 RNA 합성을 위한 전구체이며 영양소이기 때문에 그 농도의 감소는 면역기능을 저하시킬 것이므로 이것은 선수는 물론 건강을 위해서 운동하는 일반인들에게 상당히 중요한 관심의 문제로 생각된다.

 

글루타민의 대사적 효과

 

1) 지방산 산화의 제한

2) 지방분해의 제한

3) 글루타치온 생합성의 제한

4) 글리코겐과 단백질 합성 자극