지방연소 Bruce W. Craig,PhD Ball State University,Muncie, IndianaColumn EditorE-mail: Bcraig@gw.bsu.edu
s u m m a r y 요약The ability to burn fat during exercise is dependent on exercise intensity and length of workout.운동중 일어나는 지방연소의 능력은 운동의 강도와 운동시간의 길이에 의해 좌우된다. Adenosine TriphosphateTurnover (아데노신삼인산, ATP의 전환)
During exercise, the muscle can use numerous fuels to supply its energy needs.운동중 근육은 필요한 에너지를 공급하기 위해 수많은 에너지들을 쓸수 있다.
The main fuel sources are carbohydrates or fat, and their usage is set by exercise intensity. Muscle contraction involves 2 muscle proteins called actin and myosin, and when they interact the muscle fiber shortens and movement is produced.주 에너지 공급원은 탄수화물또는 지방으로 사용량은 운동의 강도에 의해 정해진다. 근육의 수축에 관여하는 2가지 근단백질은 액틴과 마이오신 이며 근섬유의 길이의 단축과 같은 움직임을 만들어 내는데 관여하게 된다.
The energy for this shortening process comes from the metabolic breakdown of a cellular energy source called adenosine phosphate (ATP). The turnover rate (production versus usage) of ATP is one of the primary determiningfactors that establishes the speed and force of contraction(1) your muscles can generate.이 단축성(근육의 수축)의 과정을 만들어 내는 에너지는 아데노신삼인산(ATP)라고 하는 세포에너지원의 대사과정을 통해 생성되는 에너지에서부터 비록되게 된다. ATP의 전환 속도(사용율과 생성율)는 근육이 수축을 하면서 만들어내는 속도와 힘에 의해 결정 되어지게 된다. Muscle Fiber Type Selection (근육 타입의 선택) The fibers within your muscle can be classified as either type I or type II (1–3). Type I muscle fibers produce less force than type II muscle fibers but are more fatigue-resistant. These characteristics are attributable in part to the enzymes involved in ATP turnover ofthese fibers and the mitochondrial number of each.근육 속에 있는 근섬유는 Type I 또는 type II, 이 두가지로 분류될수 있다. Type I 근섬유는 type II 근섬유보다 적은 힘을 생성하지만 피로에 대한 저항은 더 크다. 이런 근섬유의 성격은 ATP전환시 근섬유와 미토콘드리아의 수에 관여되는 에너지 효소에 의해 기인한다.
In short, your type I fibers have a slower chemistry than your type II fibers, and are the fiber of choice when the workload is lower.Type I muscle fibers are classified as aerobic fibers and contain numerous mitochondria. Mitochondria contain a series of aerobic enzymes that represent a metabolic pathway called the Krebs cycle (6).간단히 말해서, Type I 섬유는 type II 섬유보다 느린 화학반응을 일으키고 낮은 운동 강도시 사용 되어진다. Type I 근섬유는 많은 미토콘드리아를 가지고 있는 유산소성 섬유로 분류된다. 미토콘드리아는 유산소성 효소를 연속적으로 포함하고 있는데, 그 대사의 작용 경로를 크렙사이클(Krebs cycle)이라고 한다.
The Krebs cycle within each mitochondrion is able to produce 1 ATP molecule directly and 8 hydrogen ions every time it cycles. The hydrogen ions this system produces then enter the electron transport system (5, 6) of the mitochondria, and their energy is used to rebuild the ATP broken down during muscle contraction. The metabolic pathways of the mitochondria can supply the ATP demands of the muscle at rest and during aerobic exercise if adequate oxygen is available.하나의 미토콘드리아의 크랩사이클 내에서는 1분자의 ATP를 바로 생성할 수 있고, 매 사이클마다 8개의 수소 이온을 생성해 낸다. 이 시스템에서 생성되는 수소이온은 미토콘드리아의 electron transport system(전자전달 시스템)으로 들어가게 되고 이 에너지들은 근수축시 분해된 ATP의 재생성에 사용 되어진다. 미토콘드리아의 대사경로는 휴식이나 유산소 운동처럼 적절한 산소의 공급이 가능할때 근육에 필요한 ATP를 공급할 수 있다. In the presence of oxygen, these 2 mitochondrial systems can make 12 ATP molecules for every turn of the Krebs cycle. The compound that starts the Krebs cycle is called acetyl-CoA, and it can be formed from either carbohydrates or fats. The carbohydrate your muscles metabolizeis a simple sugar called glucose, and it is either import!ed (blood glucose from dietary intake or liver) or taken from a local storage form (muscle glycogen) as a modified version of glucose.산소의 공급이 가능할때 2개의 미토콘드리아 시스템은 매 크렙사이클이 돌아올때 마다 12분자의 ATP를 생성해 낸다. 복합적으로 크렙사이클과 함께 Acetyl-CoA(아세틸코엔자임) 시스템이 가동되게 되는데 이 시스템도 탄수화물이나 지방으로 부터 형성되게 된다. 근육의 대사과정에서 쓰이는 탄수화물을 단순당인 글루코스라고 하는데 연료로 사용되어 질수있는 글루코스는 음식으로 섭취하거나 간에 저장 되어진, 또는 근육속에 저장되어 있는 글루코겐으로 부터 전달 받게 된다. Glucose molecules consist of 6 carbons, and their complete breakdown produces 2 acetyl-CoA molecules. If both acetyl- CoA molecules enter the Krebs cycle, the ATP yield is 24. Fat, on the other hand, contains a lot more carbon and can produce more ATP than carbohydrates.글루코스 분자는 6개의 카본으로 이루어져 있는데, 완전한 연소로 2개의 acetyl-CoA 분자를 생성하게 된다. 만약 두개의 acetyl-CoA 분자가 크랩사이클로 들어가게 되면, 24개의 ATP가 생성되게 된다. 이와는 다르게 지방은 탄수화물보다 더 많은 카본과 더 많은 ATP를 생성할 수 있다.
The fat your muscle uses can come from many sources, such as plasma free fatty acids (FAs) and triglycerides, or the triglycerides stored within the muscle. Free FAs can be used directly, but triglycerides need to be broken down first. Triglycerides consist of a glycerol molecule (alcohol compound) and 3 FA molecules.근육은 지방을 에너지로 쓰기 위해서 플라즈마 유리지방산과 트리글리세라이드(혈중지방성분) 또는 근육속에 저장되어 있던 트리글리세라이드 같은 다양한 에너지를 쓰게된다. 유리지방산은 에너지로 바로 쓸 수 있으나 트리글리세라이드는 분해가 먼저 일어나야 된다. 트리글리세라이드는 글리세롤 분자(알콜 복합물)과 3개의 유리지방산 분자로 구성되어 있다. When you exercise, the body releases hormones that activate a fat cell enzyme that breaks triglycerides into glycerol and FA (see “Fat Metabolism” below). The FA molecules that are released following this breakdown contain from16 to 18 carbons, and the metabolism of just one 16-carbon palmitic acid (saturated FA) by the mitochondria will give you 129 ATP molecules (5, 6).운동을 할때, 우리의 몸은 트리글리세라이드를 글리세롤과 지방산으로 분해하기 위해 지방세포 효소를 활성화 시키는 호르몬을 분비하게 된다. 지방산의 분자는 이러한 분해과정에서 16~18개의 카본 분자를 만들어 내고 미토콘드리아내에서의 16카본 하나의 대사과정에서는 129개의 ATP분자를 만들어 내게 된다. Given that there are 3 FA molecules per triglyceride, fats represent a major source of energy (5, 6). As indicated above, type I fibers can metabolize either carbohydrates or fats, and are more involved when exercise intensity is at or below 70% of your maximal aerobic capacity (V˙O2max). If aerobic exercise is above 70% of V˙O2max or you perform resistance training, the nervous system recruits more anaerobic muscle fibers (type II), which produce more force and metabolize more carbohydrates. Type II muscle fibers do not contain as many mitochondria as type I fibers and use muscle glycogen as their primary fuel, so they are not as dependent on oxygen (4).하나의 트리글리세라이드 분자에는 3개의 지방산이 있고 이 지방이 주요 에너지의 공급원으로 의미되어 진다. 위에서 언급 한바와 같이, type I 섬유는 탄수화물이나 지방으로 부터 대사가 일어나고 운동의 강도가 운동하는 사람의 최대산소섭취능력 70%이하에서 더욱 더 연관성이 높아진다. 만약 유산소 운동의 강도가 70%이상이거나 저항운동을 시행하는 경우에는 신경자극 시스템이 더 많은 힘과 탄수화물의 대사를 더 일으키는 무산소성 근섬유인 type II 섬유를 더 많이 쓰게 만들어진다. Type II 근섬유는 type I 근섬유 보다 적은량의 미토콘드리아를 함유하고 있고 근육속에 저장 되어있던 글리코겐을 주원료로 쓰게된다. 그러므로, 산소의 의존성이 적어지게 되는 것이다.
The breakdown of glucose in type II fibers is faster than its usage in type I fibers because it occurs outside the mitochondria and does not produce as many acetyl-CoA molecules. The end result of glucose metabolism in type II fibers is lactic acid, and only 2 ATP molecules are produced per molecule of glucose. Therefore, when you increase exercise intensity, the muscle tends to burn (metabolize) more carbohydrate than fat because of the type of muscle fiber being used.Type II 근섬유의 글루코스 분해는 type I 에서보다 빠르게 일어나는데 이것은 미토콘드리아 외부에서 분해과정이 일어나기 때문이다. 이는 Acetyl-CoA 분자도 많이 만들어 내지 못한다는 뜻이 된다. Type II 근섬유 글루코스 분해과정의 가장 마지막은 젖산의 생성이고 이는 하나의 글루코스 분자로 부터 단지 2개의 ATP를 만들어내지 못한다. 그러므로, 운동의 강도를 높인다면 근육타입의 사용도 때문에 지방보다는 탄수화물의 대사가 더 많이 쓰이는 경향을 가지게 된다.
Fat Metabolism (지방대사)
If your ability to burn fat were dependent solely on its progression through its metabolic pathways, 15 minutes of aerobic exercise might be adequate. However, fat metabolism is also dependent on the delivery of FAs to an active muscle, and the primary factor that influences fat usage during exercise is the time it takes to metabolize fats.당신의 지방연소 능력이 단지 대사경로의 진행에만 의존한다면, 15분의 유산소 운동만으로도 적합할 것이다. 그러나, 지방대사는 지방산을 운동하는 근육으로도 전달 해야하며, 운동시 지방의 사용에 영향을 미치는 가장 근원이 되는 요소는 지방대사가 일어나는 소요되는 시간도 소요가 되어야 한다. The mobilization of fat represents its release from fat cells, and is hormonally regulated. Two hormones in particular, epinephrine from the adrenal gland and glucagon from the pancreas, are released into the bloodstream at the onset of exercise and activate hormone-sensitive lipase (HSL) in fat cells and muscle(5, 6).지방의 움직임은 지방세포의 호르몬분비 작용에 의해 설명되어 진다. 아드레날 글랜드(부신)에서 분비되는 에피네프린과 판크리아(췌장)에서 분비되는 글루카곤, 이 두가지의 특정한 호르몬이 운동시와 지방세포 안 HSL(지방분해효소) 그리고 근육으로 분비된다. Once activated, this enzyme breaks triglycerides into 3 FA molecules and glycerol, and the FA molecules enter the bloodstream (fat cells) or are available to the muscle (intramusculartriglyceride stores). Thebreakdown and usage of intramuscular stores of triglycerides during exercise is not well understood, and estimates of how much fat the muscle uses from this source are not possible with current research techniques. However, based on the appearance of FAs in blood during steady-state aerobic exercise (70% of V˙O2max) it takes approximately 20–30 minutes to get FAs to an active muscle, which represents the time it takes to release the HSL-activating hormones, the action of the HSL, and the transit time required for FAs to reach the muscle from fat cells.이 효소가 활성화 되면 트리글리세라이드는 3분자의 지방산과 글리세롤로 분해되고 지방산의 분자는 혈류속으로 들어가거나 근육이 사용할 수 있게 만들어진다. 운동중에 근육속에서 트리글리세라이드가 분해되고 사용되어지는 것에 대해서는 현재의 리서치 테크닉으로는 아직까지 밝혀지지는 않았다. 그러나 일정한 강도의 유산소 운동중에 혈중속에 나타내어지는 지방산은 움직이는 근육으로 전달되는데 대략 20~30분 정도의 시간이 걸린다. 이것은 HSL활성 호르몬의 분비와 HSL의 작용, 그리고 세포에서 부터 근육까지 지방산이 전달되는데에 대한 에너지 변환 시간이 걸린다는 것을 의미한다. Even after FAs reach the muscle, they must cross the cell membrane, enter the mitochondria, and be converted into acetyl-CoA via a metabolic process called beta oxidation (5, 6) before they can be metabolized in the Krebs cycle. All of these steps increasethe exercise time needed to utilize fat for ATP production from an external source.지방산이 근육으로 도달한 후에도, 세포막을 반드시 통과 하여야 하고, 미토콘드리아속으로 들어가야 하며, 크렙사이클로 대사과정이 일어나기 위해서 베타옥시데이션이라는 대사과정을 통해 Acetyl-CoA으로 변환되어야 한다. 이 모든 과정이 외부 에너지원인 지방이 ATP를 생성 해내는 과정에 필요한 운동시간이 되는 것이다.
During this time, the muscle can use other fuels, and most likely metabolizes intramuscular fat, any free FAs in the blood, or glucose, but does not utilize a high percentage of the fat within the fat cells that diets and exercise programs target.이 시간동안, 근육은 근육속의 지방이나 혈중의 지방산, 또는 글루코스 같은 다른 에너지원을 사용 할 수 있지만, 다이어트나 운동프로그램의 목적과 같이 많은 양의 지방을 지방세포에서 사용하지 못하게 된다. Therefore, if your exercise goal is to reduce fat, exercising aerobically at 60–70% of your V˙O2max for at least 20 minutes per day is one way to achieve that goal. However, longer periods of aerobic training or higher-intensity anaerobic programs coupled with diet modification have also been shown to be effective, but that discussion will have to wait for another time. ♦그러므로, 운동의 목적이 지방을 줄이는 것이라면, 하루에 최소 20분간 최대산소 섭취량의 60~70%의 강도로 유산소 운동을 하는것이 하나의 방법이 될 수 있다. 그러나 더 긴시간의 유산소 운동이나 고강도의 운동과 음식섭취 조절의 조합 또한 효과적인 방법으로 나타내어 진다.
출처 - http://blog.naver.com/topbody73
