운동은 노화 앞당긴다 설은 진실인가 의문 연구자들이 도출한 의외의 결론

운동은 노화 앞당긴다 설은 진실인가 의문 연구자들이 도출한 의외의 결론

중장년츨에게 진정으로 효과적인 건강 습관은 무엇일까? 
당신의 '노화 시계'의 진행방식을 크게 바꾸는 '식사' '운동' '생활방식'에 대해 최근 연구를 설명하는 내용으로 「건강 상식」을 살펴보겠습니다.

이 내용은 일본 서적, 『건강수명과 신체의 과학노화를 막는, 50세부터의 「운동·식사·습관」(『健康寿命と身体の科学　老化を防ぐ、50歳からの「運動・食事・習慣」)』의 일부 내용을 정리한 것입니다.

◆ 없어서는 안 될 산소의 「뜻밖의 단점」
현재를 살고 있는 우리가 생활하고 있는 지구의 평지에서는 대기 중에 약 21%의 산소가 포함되어 있습니다. 우리는 이 산소 덕택에 식사로 섭취한 에너지 생산 영양소(주로 탄수화물, 지방질, 부차적으로 단백질)에 포함되어 있는 에너지를 호흡에 의해 효율적으로 이용하여 일상생활을 하고 있습니다.

이 지구별에 당연히 존재하고 있는 것처럼 생각되는 '산소'지만, 지구 역사로 보면, 그렇다고도 할 수 없습니다. 약 46억 년 전 지구가 탄생하고 수억 년이 지났을 무렵에는 아주 약간의 산소밖에 지구상에 존재하지 않았습니다. 거기에 첫 번째 생물로 혐기성균(산소(酸素)가 없는 곳에서 자라고 공기를 쐬면 죽는 세균)이 출현을 했습니다.

그리고 얼마 후 혐기성균은 독성 작용이 있는 산소에 의한 손상을 방어하는 기능(항산화 기능)을 갖게 됩니다. 그리고 지구상에 존재하는 물(H2O)의 자외선에 의한 분해나 광합성을 하는 생물의 등장으로 산소가 발생했습니다.

이윽고 산소 농도가 상승해 가면 진핵생물(세포 내에 핵으로 대표되는 다양한 세포소기관을 가진 세포들을 통칭하며, 이런 진핵을 가진 생물)도 출현을 했습니다. 진핵생물의 세포 내에는 자외선 등에 의한 산화 피해를 방어하기 위해 핵이 있고, 핵 내에는 유전정보를 보유한 DNA가 저장되어 있습니다. 게다가 산소를 효율적으로 이용해 에너지를 생산하는 기능을 가진 미토콘드리아를 세포내에 넣은 호기성 생물(好氣性生物. 생존에 산소를 필요로 하는 생물)이 출현함으로써, 생물은 극적으로 진화합니다. 이렇게 해서 현재의 생물계가 형성되었던 것입니다.

이처럼 산소의 이용은 생물의 진화에 큰 이점을 가져왔지만, 생체가 산소를 이용할 때는 단점도 가질 수밖에 없었습니다. 바로 '산화 스트레스'입니다.

◆ 산화 스트레스는 만병의 근원
우리 인간은 대기중에 약 21% 존재하는 산소가 체내에 들어오고, 이를 에너지 생산에 이용하는 것으로 생명을 유지하게 됩니다. 그러나 에너지 생산 시 산소를 이용하는 과정에서 일부 산소는 활성산소로 변환됩니다. 적당한 활성산소의 생성은 생체의 항상성을 유지하는 데 필수적이지만, 생체의 항산화 능력을 넘어서는 과도한 활성산소의 생성은 '산화 스트레스'를 일으킵니다.

만성적이고 과도한 산화 스트레스는 심혈관 질환, 암, 신경변성 질환, 당뇨병 등의 병뿐만 아니라 노화 과정에도 관여하고 있음이 시사되고 있습니다. 따라서 안정 시의 산화 스트레스 수준을 적절한 범위로 조절하여 질환이나 노화의 진행을 억제하는 방안이 필요합니다.

그러기 위해서는 먼저 안정 시 산화 스트레스를 결정하는 생활습관이나 생물학적 인자를 특정할 필요가 있다고 연구 그룹은 생각했습니다.

그래서 객관적으로 측정된 체력을 포함하여 안정 시 산화 스트레스를 결정하는 생활습관 및 생물학적 인자를 밝히려는 시도를 하였습니다. 대상자는, 일본 와세다대학이 실시하는, WASEDA'S Health Study에 참가하는 873명의 중장년 남녀입니다. 나이, 체격, 생활습관, 복약·영양제 섭취현황, 체력, 영양섭취상황, 혈액 속 산화스트레스 마커 등을 조사·측정하였습니다.

그 결과 '흡연' '체격지수(BMI)' '하지근력' 항목이 안정 시 산화 스트레스와 관련된 것으로 나타난 것입니다.

◆ 운동은 '산화 스트레스'를 높이는가?
오늘날에는 운동·스포츠는 청소년부터 중장년에 이르는 모든 연령계층에 적극 권장하며, 그 건강증진 효과를 의심하는 사람은 매우 적을 것입니다. 그러나 20세기 중반까지는 격렬한 운동에 대한 소극적인 태도가 스칸디나비아 국가를 제외한 유럽과 미국에서 나타났습니다.

이런 태도의 이론적 배경에는 에너지 소비율이 증가할수록 수명을 줄인다는 노화학설의 대표적인 하나인 '평생대사량 일정 이론'이 있었습니다. 그 후 '노화과정은 세포나 조직에 생기는 라디칼(짝지어지지 않은 홀전자를 가진 원자나 분자. 프리 라디칼이라고도 한다)이 일으키는 연속적인 유해반응에 의한 손상의 축적이다'라는 노화의 프리라디칼(free radical, 동식물의 체내 세포들의 대사과정에서 생성되는 산소화합물인 활성산소) 이론으로 발전해 나간 것입니다.

프리 라디칼은 매우 반응성이 강한 산소 라디칼인 슈퍼 옥사이드와 하이드록시라디칼 외에 질소 산화물, 지방질 라디칼이 있습니다. 실제로 나이가 들면서 활성산소를 생성하는 효소의 활성 증가와 그로 인한 산화 스트레스를 복구하는 항산화 물질의 기능 저하로 생체 방어기능이 떨어집니다.

이 학설을 '운동'에 적용하면 '강도적인 운동훈련에 따른 산소섭취의 증가가 산소에서 생성된 유해한 산소 라디칼에 의한 조직손상을 증가시키고 이로 인해 노화가 촉진된다'는 생각입니다.

확실히 근육세포 내에서의 산소 소비가 심한 '일과성 기진맥진 운동'은 쥐의 다리근의 프리 라디칼 농도와 지방질 과산화의 현저한 증가를 초래하여 미토콘드리아와 근소포체를 손상시킨다는 보고가 있었습니다. 그러나, 「오랜 세월에 걸쳐 규칙적으로 하는 격렬한 운동 트레이닝」이, 골격근의 기능을 해친다는 사실은 지금까지 보고되지 않았습니다.

◆ 운동과 노화의 진정한 관계
그래서  1982년 워싱턴대 의대(세인트루이스)에 재외연구원으로 유학했을 때 존 홀로지(John Holloszy) 박사로부터 동물실험을 통한 '운동훈련에 의한 골격근의 항산화효소(SOD와 카탈라아제)의 적응적 응답'이라는 연구주제를 받았습니다.

 '운동훈련에 의한 골격근의 항산화효소(SOD와 카탈라아제)는 운동에 의해 흡수된 산소(O2)에서 파생되는 강력한 프리라디칼인 슈퍼옥사이드(O2·-)를 빠르게 과산화수소(H2O2)로 변환하고 카탈라아제가 생성한 H2O2를 물(H2O)로 변환해 무독화하는 기능을 담당하고 있습니다. SOD에는 미토콘드리아 내에 국소화되어 있는 '미토콘드리아 SOD'와 세포질에 있는 '세포질 SOD'가 있습니다.

'연중무휴 24시간 활동'하고 있는 심장근육(심근)에는 골격근에 비해 유산소성 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아가 매우 많고, 산화계통 제효소의 활성도 높은 것으로 알려져 있습니다. 그에 따라 미토콘드리아 SOD 활성도 골격근에 비해 2배 이상 높게 나타났습니다. 지구력 훈련에 따라 그 활성이 변하는지 조사했지만, 변화는 보이지 않았습니다. 또 생체의 대사기능에 있어서 중요한 역할을 하고 있는 간에서는 세포질 SOD 활성이 다른 조직에 비해서 매우 높게 나타나고 있는데 이도 지구력 훈련에 의한 변화는 인정되지 않았습니다.

그리고 이 연구에서는, 지구력 트레이닝에 의해 골격근의 미토콘드리아의 SOD 활성이 약 30% 상승하는 것을 세계에서 처음으로 밝혀낼 수 있었습니다(그림 「골격근 SOD 활성에 미치는 운동 트레이닝의 영향」). 본 연구는 미국 노년의학 잡지에 게재되어 오랜 세월에 걸쳐 운동과 노화에 관한 많은 논문에 인용되고 있습니다.

운동 훈련(트레이닝)의 노화 예방 효과의 원천은 항산화 기능과 그와 관련된 여러 복구 효소의 활성화에 있다고 할 수 있습니다. 오랜 세월 항산화 기능과 운동 트레이닝의 관계를 연구하고 있는 헝가리 스포츠과학대학 교수이자 일본 와세다대학 스포츠과학학술원의 연계교수인 조르츠 라다크(Zsolt Radák) 박사는 운동 트레이닝이 세포의 핵에 있어 DNA의 손상을 감소시킨다는 동물실험 데이터를 통해 '습관적인 운동 트레이닝은 노화에 따른 산화 스트레스를 개선시키고, 신체기능의 개선과 암 등의 질병의 발병률을 낮춘다'는 가설을 주장하고 있습니다.

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