매일 운동을 해도 운동 능력이 떨어진다면?
조깅 모임이나 체육 시간에 운동을 해본 사람이라면, 누구나 한번쯤은 특정 사람들의 부러울 정도로 빠른 운동능력 향상을 목격한 경험이 있을 것 입니다. 그렇지만 어떤 사람들은 운동의 효과를 빠르게 보는 반면, 다른 사람들의 몸은 운동의 효과가 느리게 나타난다는 사실은 과학자들에게는 놀라운 일이 아닙니다.
그것은 여러 연구를 통해 운동 효과가 빠르게 나타나거나, 느리게 나타나는 특성이 가족이나 혈육끼리는 유사하게 나타난다는 것을 알게 되었기 때문입니다. 곧 이 특성은 유전자와 연관이 있다는 뜻입니다. 그렇지만 정확히 어떤 유전자가 이에 연관되어있고, 이러한 유전자가 어떤 식으로 운동에 대한 우리 몸의 반응을 증가시키거나 둔화시키는지는 잘 밝혀지지 않았었습니다.
쥐를 대상으로 한 새로운 연구에서 우리는 몸이 운동에 대해서 어떻게, 그리고 왜 다르게 반응하는지를 다시 한번 확인할 수 있습니다. 이 연구에서 특정한 유전자를 가진 쥐들은 매우 폭발적인 운동 효과를 보였고, 몇 주간의 달리기를 통해서 매우 운동량이 증가한 반면, 다른 유전자를 가진 쥐들은 똑같은 운동 프로그램을 진행했음에도 매우 적은 심혈관 기능의 향상을 보였는데, 이는 그들의 심장 근육이 예상만큼 반응하지 않았기 때문이었습니다.
이러한 실험 결과는 매우 부지런하게 운동을 함에도 불구하고 심하게 운동량이 향상되지 않는 사람들에게 그들의 운동 방법에 대해서 제고할 여지를 줍니다.
운동과 관련된 실험들을 자세히 관찰한 사람들은 누구나 어떤 피험자들은 다른 사람들에 비해 운동에 의해서 매우 큰 신체 능력의 향상을 보이는 것을 알 수 있을 것입니다. 이러한 반응의 차이는 놀라울 정도로 큽니다.
지난 3월에 소개된 한 연구에서는, 95명의 고령의 비만 남녀가 5달의 유산소 또는 웨이트 트레이닝을 하였습니다. 5개월이 끝나갈 무렵, 연구 참여자들은 평균적으로 (두 프로그램 중 어떤 프로그램에 참여했느냐에 따라서) 8퍼센트 정도 근력이 강해지거나 유산소 운동 능력이 향상되었습니다. 하지만 유산소 그룹에 포함된 13퍼센트의 사람들은 오히려 유산소 운동 능력이 감소하였으며, 웨이트 트레이닝 그룹에 참여한 30퍼센트의 사람들은 오히려 근력이 약화되었습니다.
미시간 앤아버 대학과 노르웨이 과학 기술 대학의 과학자들은 운동 효과가 빠르게 나타나는 품종의 쥐와, 그렇지 않은 품종의 쥐를 대상으로 진행한 실험과 관련된 논문을 미국 심장학회지에 기재하였습니다.
이러한 품종 계량을 위해, 그들은 먼저 쥐들을 몇 주간 달리기를 하게 하였고, 이들이 지칠 때까지 달릴 수 있는 거리를 측정하여 운동 전과 후를 비교하여 얼마나 많은 향상을 보였는지를 보았습니다. 이를 통해 그들은 각 그룹의 쥐들이 운동에 얼마나 잘 반응하는지를 볼 수 있었습니다.
이들은 가장 많은 달리기 거리의 향상을 보인 수컷과 암컷 쥐들끼리 서로 교배시키고, 가장 적은 향상을 보인 수컷과 암컷 쥐들끼리 교배시켰습니다.
이렇게 일곱 세대를 거듭한 끝에, 과학자들은 운동에 대해 양 극단의 반응을 보이는 쥐들을 만들 수 있었습니다.
새로운 실험의 첫 부분은 이러한 가정이 맞다는 것을 입증할 수 있었습니다. 두 종류의 쥐들은 매우 조그만 트레드 밀에 올려졌고, 동일한 속도와 강도의 운동 프로그램을 소화하였습니다. 쥐들은 두 달간 똑 같은 트레이닝 프로그램을 마쳤습니다.
프로그램이 끝나갈 무렵, 빠른 운동 효과를 보이는 그룹의 쥐들이 지치기 전까지 달릴 수 있는 거리는 40퍼센트 증가하였습니다.
다른 쥐들은 운동 효과가 잘 나타나지 않았고, 오히려 지구력이 2퍼센트 줄었습니다.
다음 단계로 과학자들은 쥐들의 심장을 분석하였습니다. 이들의 운동에 대한 각기 다른 반응이 심장에서 기원하였을 거라는 추측에서였습니다. 일반적으로, 사람과 쥐 모두 마찬가지로 일정 기간의 유산소 운동을 한 후에는 좌심실이 커지고, 더 강한 수축력을 갖게 됩니다.
따라서, 빠른 운동 효과를 보이는 쥐들의 좌심실의 세포들은 커졌으며 수축력은 강해지는 구조적인 변화를 보였습니다. 그들은 마치 운동선수와 같은 심장으로 변화하게 된 것입니다.
운동 효과가 잘 나타나지 않는 쥐들은 그렇지 않았습니다. 그들의 좌심실은 달리기를 하지 않은 쥐의 그것과 같아보였습니다. 운동에 대한 생리적인 변화가 거의 없었던 것입니다.
이러한 그들의 세포적 무반응성은 운동 효과가 잘 나타나지 않는 쥐들이 왜 운동을 함에도 오히려 운동능력이 저하되었는지 설명할 수 있다고 이 연구의 책임자인 노르웨이 과학기술대학의 울릭 위슬로프(Ulrik Wisloff) 교수는 말합니다. 만약 심장이 운동량의 변화에 따라 발달하지 못한다면, 운동은 몸을 강하게 하기 보다는 오히려 상하게 만들 것이기 때문입니다.
하지만 무엇보다 이 연구의 가장 흥미로운 부분은 이러한 다른 반응을 불러일으키는 유전자의 활동을 밝히는 것이었습니다. 연구자들이 쥐들의 심장 세포에서 발현되는 유전자를 관찰한 결과, 그들은 이 두 집단의 동물들로부터 360개 이상의 유전자가 다르게 반응하는 것을 확인하였습니다.
결과적으로, 이러한 유전자들은 심장의 크기와 수축력을 증가시키는 과정을 조절하는 것으로 보입니다. 그리고 이러한 유전자들은 운동 효과가 잘 나타나지 않는 쥐들에게서는 덜 효과적으로 작동하는 것으로 나타났습니다.
위슬로프 박사는 사람들의 심장세포에도 이와 똑같은 유전자가 있다고 말하였습니다. 하지만, 아직 우리의 유전자들이 쥐들이 운동에 반응하는 것과 똑같이 반응하는지는 확실히 알 수 없다고 합니다.
그는 또한, 유전자와 운동의 상호작용은 매우 복잡하여서 과학자들은 현재로서는 유전성과 환경, 영양 그리고 사람들의 심리가 사람들의 운동에 대한 각기 다른 반응에 어떻게 영향을 미치는지에 대해서 알아가는 초기 단계에 불과하다고 덧붙였습니다.
그는 이 새로운 연구의 잠재적 교훈은, ‘우리는 운동을 할 때, 우리 몸의 운동에 대한 반응을 면밀히 관찰해야 한다는 것’이라고 말했습니다. 만약 수개월에 걸친 운동에도 불구하고 어떤 사람이 운동을 시작하기 전에 비해 큰 발전이 없다는 것을 발견할 경우, 운동의 강도나 빈도 등을 변화시키거나, 웨이트 트레이닝과 같은 다른 운동을 하는 것을 고려해봐야 한다는 것입니다. 근력운동에 관여하는 유전자들은 유산소운동에 반응하는 유전자들과 매우 다를 가능성이 높기 때문입니다.
(뉴욕타임즈)