"30초씩 6번 전력질주했더니"…몸속에서 벌어진 놀라운 변화

단 몇 분간의 고강도 운동도 대사질환 위험 감소 등 건강상 이점과 연관된 광범위한 분자 변화를 일으킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 30초씩 6차례 전력질주한 직후 혈액에서 측정한 단백질 약 4분의 1이 변화했다. 다만 이는 운동 직후 나타나는 분자 수준의 반응을 비교한 것으로, 짧은 전력질주가 장시간의 중강도 운동보다 건강에 더 좋거나 이를 대체할 수 있다는 의미는 아니다. 13일(현지시간) 미국 록펠러대학에 따르면 폴 코언 분자대사연구소장이 이끄는 연구팀이 30초간 전력질주를 6차례 실시한 뒤 혈액을 분석한 결과, 측정한 단백질 가운데 약 4분의 1에서 변화가 나타났다. 반면 90분간 중강도로 사이클링한 직후에는 변화한 단백질이 0.25% 미만이었다. 연구 결과는 국제학술지 '셀 리포츠 메디슨'에 발표됐다. 연구진은 운동 강도와 지속시간에 따라 혈액 속에서 분비되는 단백질과 대사물질이 어떻게 달라지는지 살펴봤다. 운동에 반응해 혈액으로 분비되거나 농도가 변하면서 다른 조직에 신호를 전달하는 물질을 '엑서카인(exerkines)'이라고 한다. 분석 결과 가장 큰 즉각적인 변화는 고강도 전력질주에서 나타났다. 참가자들이 30초씩 6차례 전력질주한 직후에는 측정 대상 단백질의 약 4분의 1이 변화했다. 혈액 속 대사물질에서도 광범위한 반응이 나타나 200개 이상 대사물질 농도가 달라졌다. 특히 혈관 성장과 조직 재형성, 호르몬 신호 전달 등에 관여하는 단백질들이 운동 직후 빠르게 증가했다. 연구진은 이 가운데 일부가 운동 직후 새롭게 만들어진 단백질이 아니라 세포 표면에 존재하던 단백질 일부가 잘려 혈액으로 빠르게 방출된 것으로 분석했다. 이러한 현상을 '엑토도메인 셰딩(ectodomain shedding)'이라고 한다. 운동 직후 채취한 혈액이 다른 세포에 미치는 영향도 살펴봤다. 연구진이 운동 후 참가자의 혈액을 인간 지방세포에 노출하자 전력질주 직후 채취한 혈액에서는 지방세포의 유전자 활동에 광범위한 변화가 나타났다. 에너지원 처리부터 호르몬 반응, 영양소 가용성을 감지하는 과정과 관련된 유전자 등이 영향을 받았다. 중강도 사이클링 직후 채취한 혈액에서는 상대적으로 적은 변화가 관찰됐다. 다만 연구진은 이를 중강도 운동의 분자적 효과가 작다는 의미로 해석해서는 안 된다고 봤다. 운동 종류와 강도에 따라 반응이 나타나는 시점 자체가 달랐기 때문이다. 90분간 중강도 운동을 한 경우 운동을 마친 직후보다 약 3시간이 지난 뒤 지구력 운동에 따른 에너지 수요와 관련된 지방산과 간 유래 단백질 등이 혈액에서 의미 있게 증가했다. 연구진은 이번 실험에서 발견한 단백질 변화가 장기적인 건강 지표와 어떤 관계가 있는지도 추가로 분석했다. 이를 위해 영국 바이오뱅크(UK Biobank)에 등록된 5만3천명 이상의 데이터를 활용해 운동에 반응하는 단백질과 심혈관·대사질환 위험 사이의 연관성을 비교했다. 그 결과 운동에 따라 변화한 여러 단백질이 심혈관·대사질환 위험 감소와 연관성을 보였다. 특히 비만과 제2형 당뇨병 등 대사질환 관련 지표에서 두드러졌다. 질병 위험 감소와 연관된 단백질 33개 가운데 32개는 전력질주 후 농도가 변했다. 중강도 운동 직후 변화한 단백질은 3개였다. 이들 단백질 가운데 4분의 1 이상은 생물학적 노화 속도가 느린 것과도 연관성을 보였다. 다만 이는 해당 단백질의 변화가 실제로 질병 위험을 낮추거나 노화를 늦춘다는 것을 입증한 결과는 아니다. 영국 바이오뱅크 데이터를 이용해 단백질과 건강 지표 사이의 연관성을 분석한 결과다. 연구진은 고강도 운동에서 나타난 큰 분자 반응이 단순히 전력질주에 익숙하지 않은 참가자의 일시적인 스트레스 반응인지도 확인했다. 참가자들이 8주 동안 운동 훈련을 받은 뒤 다시 실험한 결과에서도 고강도 운동에 따른 특징적인 분자 반응은 유지됐다. 연구를 이끈 폴 코언 록펠러대 분자대사연구소장은 “8주간 훈련한 뒤에도 이러한 반응이 나타났다는 것은 신체가 익숙하지 않은 스트레스에 대응하기 위해 애쓰는 과정에서만 발생하는 현상이 아니라는 것을 보여준다”며 강도 높은 운동 자체의 특징적인 반응일 가능성을 제시했다. 연구진은 이번 결과가 운동 강도에 따라 인체에서 서로 다른 엑서카인이 분비되고, 이러한 물질이 신체 곳곳에 운동 신호를 전달할 가능성을 보여준다고 설명했다. 연구에 참여한 루크 올슨 박사는 “서로 다른 강도의 운동이 신체 전반에 각기 다른 적응을 일으킨다는 것은 잘 알려져 있지만 이를 연결하는 분자적 메커니즘은 충분히 밝혀지지 않았다”며 “이번 연구는 엑서카인이 운동 강도에 매우 민감하게 반응한다는 점을 보여준다”고 설명했다. 이번 연구만으로 3분의 전력질주가 90분의 중강도 운동보다 건강에 효과적이라고 결론 내릴 수는 없다. 연구진이 직접 비교한 것은 주로 운동 전후 혈액에서 나타나는 단백질과 대사물질의 변화이며, 체중 감소나 심혈관질환 발생률, 수명 등 장기적인 건강 효과를 비교한 연구가 아니기 때문이다.