체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체지방과 근육량의 변화에 미치는 영향

I. 서론

크레아틴은 1832년 Chevreul이라는 프랑스 학자에 의해서 육류 조직세포에서 처음 발견하였다(이동수, 2012). 크레아틴은 섭취 시 부작용이 거의 없고 위험성이 적어 경기력 향상을 목적으로 하는 전문 선수와 근력 강화 및 체형 발달을 원하는 일반인까지 다양하게 사용되고 있다(김상우, 김창규, 배윤정 2004; 최석철, 안경준, 허성훈, 이종삼, 2020). 실제 스포츠센터를 이용하는 일반인 회원 229명 중 약 57%에 해당되는 회원들이 크레아틴 보조제를 사용하고 있는 것으로 보고되어졌다(Sheppard, Raichada, Kouri, Stenson-Bar-Maor, Branch, 2000).

크레아틴은 간과 신장, 췌장에서 아미노산의 형태인 글리신과 아크기닌, 메티오닌으로부터 합성되는 아미노산으로 주로 생선과 적색 고기, 그리고 우유 등에 많이 함유되어 있다고 보고되어졌고(Greenhaff, Bodin, Casey, 1996; Paddon-Jones, Borsheim, Wolfe, 2004), 합성 후 크레아틴은 혈관을 통해 골격근과 심근 등의 세포로 전달되어 세포질과 미토콘드리아에서 크레아틴 인산의 형태로 저장된다(Schloss, Mayser, Betz, 1994). 크레아틴의 보충 섭취는 근 세포 내 크레아틴 인산과 총 크레아틴의 저장량을 증가시킨다(윤종대, 2000).

일반적으로 70kg 성인 남성의 경우 체내 크레아틴 총량이 120g 정도로 95%는 골격근에 5%는 뇌와 심장, 간, 콩팥 등에 함유되어 있으며, 하루 2g의 크레아틴이 음식이나 보조제를 통해 체내로 제공되어지는데 이 중 절반(1g/day)은 크레아틴이 함유된 음식으로 섭취가 이루어지고 나머지 절반은 주로 간에서 합성되어지며, 동일한 속도와 비율로 크레아틴은 크레아티닌의 형태로 바뀌어 소변을 통해 배출된다(Bemben & Lamnont, 2005; Jeukendrup & Gleeson, 2010).

하지만 이러한 체내 크레아틴의 농도는 많은 선행연구들에 의해서 차이를 나타내고 있었는데, 크레아틴이 함유된 음식의 섭취가 제한된 채식위주의 식습관을 가진 대상자들에게 있어서 체내 크레아틴의 수준이 더 낮게 나타나는 것으로 보고되어졌다(Barr & Rideout, 2004; Blancquaert, Baguet, Bex, Volkaert, Everaert et al., 2018; Kaviani, Shaw, Chilibeck, 2020). 뿐만 아니라 Delanghe, De Slypere, De Buyere, Robbrecht, Wieme, Vermeulen 등(1989)은 혈장 크레아틴 농도가 피험자들의 식습관에 영향을 받는 것으로 보고한 바 있으며, Harris와 Soderlund, Hultman(1992) 또한 근육 내 크레아틴 농도는 개인의 식습관에 의해 차이가 나타날 수 있다고 오래전부터 보고되어졌다.

크레아틴 보충 섭취로 체내 수분의 증가와 함께 단백질 합성을 촉진시켜 체중, 근육량, 및 제지방량의 증가가 보고된 바 있다. Sipila와 Rapola, Simell, Vannas(1981)는 유전성망막위축증(우곡위축증, gyrate atrophy) 환자들의 치료를 위해 하루 1g의 크레아틴을 1년간 투여한 결과, 근력의 증가를 확인하였으며, 잘 훈련된 보디빌더 선수들을 대상으로 한 선행연구에서도 장기간 크레아틴을 섭취한 후 체중과 제지방량의 현저한 증가를 관찰하였다(Earnest, Snell, Rodriguez, Almada, Mitchell, 1995). 크레아틴 섭취로 나타나는 체중과 제지방량의 증가는 수분저류 현상과(Dawson, Cutler, Moody, Lawrence, Goodman, Randall, 1995; Earnest, Snell, Rodriguez, Almada, Mitchell, 1995) 근섬유와 기저막 사이 골격근 줄기세포인 위성세포를 활성화하고 단백질 합성을 위한 신호전달 물질을 증가시켜 나타난 결과라 할 수 있다(Burke, Candow, Chilibeck, MacNeil, Roy, Tarnopolsky et al., 2008; Cooper, Naclerio, Allgrove, Jimenez, 2012; Olsen, Aagaard, Kadi, Tufekovic, Vemey, Olesen et al., 2006). 일반적으로 크레아틴 보충 섭취의 중단 후 7~10일이 경과되면 원래 수준을 회복하며(Green, Swell, Simpson, Hultman, Macdonald, Greenhaff, 1996; Volek, Kraemer, Bush, Boetes, Incledon, Clark et al., 1997), 여자선수들에서 더 두드러지게 나타나는 것으로 보고된 바 있다(장지훈, 2007).

크레아틴의 섭취가 신체조성에 미치는 긍정적인 영향에 대한 선행연구는 다양하게 보고되고 있지만 대상자의 나이, 특성, 근육 내 총 크레아틴의 양과 트레이닝의 방법에 따라 상반된 연구 결과(Glaister, Lockey, Abraham, Staerck, Goodwin, McInnes, 2006; Mujika & Padilla, 1997; Rawson, Conti, Miles, 2007; Rawson, Stec, Frederickson, Miles, 2011)도 보고되고 있어 이에 대한 명확한 결론은 내리지 못하고 있는 실정이다.

채식위주의 식이 섭취를 하는 사람의 조직 내 크레아틴 저장량이 육식 위주의 식습관을 보이는 사람과 비교해 낮게 나타난다고 하였으며 조직 내 크레아틴의 함량이 낮은 상태에서의 크레아틴 섭취 시 세포의 민감한 섭취 반응을 나타낼 것으로 제안하였다(Benton & Donohoe, 2011; Brosnan & Brosnan, 2016; Burke, Chilibeck, Parise, Candow, Mahoney, Tarnopolsky, 2003; Lukaszuk, Robertson, Arch, Moore, Yaw, Kelley et al., 2002; Powers & Howley, 2015). 또한 이러한 민감성을 기반으로 채식위주의 식습관을 가지는 대상자가 비채식주의 식습관을 가지고 있는 대상자보다 크레아틴의 섭취로 인한 효과가 더 높게 나타날 수 있을 것이라는 기대를 가지게 되었다(Blancquaert, Baguet, Bex, Volkaert, Everaert et al., 2018; Maccormick, Hill, Macneil, Burke, 2004).

따라서 크레아틴 함량이 낮은 사람의 크레아틴 보충 섭취는 정상적인 함량을 보이는 사람의 보충 섭취 시와 비교해 조직 내 크레아틴의 더 높은 증가를 나타낼 것이라 예측할 수 있으며, 이와 같은 체내 크레아틴의 저장량에 차이를 보이는 상태에서 크레아틴 보충 섭취 시 발생하는 신체조성의 변화 양상도 차이를 보이게 될 것이다. 따라서 본 연구에서는 크레아틴의 효과를 향상시킬 수 있는 방안을 위해 건강한 성인 여성을 대상으로 체내 크레아틴에 대한 민감성을 이끌어내기 위해서 크레아틴을 다량 함유하고 있는 음식의 섭취를 제한한 후, 크레아틴의 보충 섭취를 통해 발생하는 추가적인 신체조성의 변화를 알아보고자 하였다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구대상

본 연구는 K지역 내 D대학교에 재학중인 15명의 젊고 건강한 여학생을 대상으로 실시하였다. 사전 식이 섭취 양상의 조사를 통해 채식위주의 식습관을 보이거나 크레아틴이 함유된 음식을 제한할 수 있는 대상을 선별하여 식이제한 그룹(n=8)으로 설정하였고, 식이통제에 대한 어려움이 있는 대상자들을 자유식 그룹(n=7)으로 배정하여 실험을 진행하였다. 피험자 선정 후 전원에게 전체적인 실험의 내용 및 과정 그리고 목적에 대해 충분히 설명하였으며, 피험자로부터 본인이 원하지 않을 경우 언제든지 자유롭게 실험 참가를 중지할 수 있다는 내용이 포함된 실험 참가 동의서에 서명을 받았다. 실험에 참가한 연구대상자의 신체적 특성은 <표 1>에 나타낸 바와 같다.

표 1.

연구대상자의 신체적 특성

2. 실험 프로토콜

총 6주간의 실험 기간 중 총 4회에 걸쳐 신체 조성을 측정(실험시작, 운동시작, 크레아틴 로딩 전, 크레아틴 로딩 후)하였다. 체성분 분석기(X-SCAN plusⅡ, Jawon Medical, Korea)를 사용하여 신체 조성의 변화를 평가하였으며, 체중, 체지방량, 제지방량, 근육량 등의 변화를 확인하였다.

실험 시작부터 2주간 자유식 그룹과 대조적으로 음식섭취 통제를 바탕으로 식이제한 그룹에서의 체내 크레아틴 수준을 떨어뜨리는 기간이 필요해 식이통제만 이루어졌으며, 2주 후부터 실험 종료 시점까지 총 4주간 주당 2회의 하체 근력 운동(Squat, Leg press, Leg curl, Leg extension, Lunge)을 실시하였고, 실험 6주차의 6일 동안 크레아틴 로딩을 위해 하루 25g씩의 크레아틴을 섭취하였다. 전반적인 실험 프로토콜은 <그림 1>에 나타내었으며, 본 연구의 진행에 있어 대구대학교 생명윤리위원회의 연구심의 승인을 받아 진행하였다(1040621-201605-HRBR-015-02).

그림 1.

실험 프로토콜

Ⅲ. 결과

1. 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체중 변화

체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체중 변화를 살펴본 결과<그림 2>, 식이제한 그룹과 자유식 그룹 모두에서 각각의 처치시기에 따른 몸무게 변화는 나타나지 않았으며(p>.05), 각 처치시기 별 그룹 간 비교에서도 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

그림 2.

크레아틴 섭취에 따른 체중의 변화

2. 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 제지방량 변화

체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 제지방량 변화를 살펴본 결과<그림 3>, 식이제한 그룹과 자유식 그룹 모두에서 각각의 처치시기에 따른 제지방량의 변화는 나타나지 않았으며(p>.05), 각 처치시기 별 그룹 간 비교에서도 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

그림 3.

크레아틴 섭취에 따른 제지방량의 변화

3. 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체지방량 변화

체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체지방량 변화를 살펴본 결과<그림 4>, 자유식 그룹에서 실험시작 시와 비교해 운동시작 시 통계적으로 유의한 감소가 나타났으나(p<.05), 식이제한 그룹에서는 각각의 처치시기에 따른 체지방량의 변화는 나타나지 않았다(p>.05). 또한 처치시기 별 그룹 간 비교에서도 차이가 나타나지 않았다(p>.05). 또한 체지방률 변화를 살펴본 결과에서도<표 4>, 식이제한 그룹과 자유식 그룹 모두에서 각각의 처치시기에 따른 체지방률 변화는 나타나지 않았으며(p>.05), 각 처치시기 별 그룹 간 비교에서도 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

그림 4.

크레아틴 섭취에 따른 체지방량의 변화

표 2.

체지방률의 변화

4. 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 근육량 변화

체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 근육량 변화를 살펴본 결과<그림 5>, 식이제한 그룹과 자유식 그룹 모두에서 각각의 처치시기에 따른 근육량의 변화는 나타나지 않았으며(p>.05), 각 처치시기 별 그룹 간 비교에서도 차이가 나타나지 않았다(p>.05).

그림 5.

크레아틴 섭취에 따른 근육량의 변화

Ⅳ. 논의

본 연구는 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체지방과 근육량 변화에 미치는 영향에 대해 분석하고자 하였다. 처치시기에 따른 변화에서 자유식의 경우 체지방량이 실험시작에 비해 운동시작 시 감소하게 나타날 뿐 식이제한 그룹과 자유식 그룹 모두 체중과 제지방량, 근육량에서 변화가 나타나지 않았으며, 처치시기 별 식이제한 그룹과 자유식 그룹간 비교에서는 모든 요인에서 차이가 나타나지 않아 크레아틴의 민감성을 이끌어내는 과정과 크레아틴 섭취를 통한 신체조성의 변화가 신체의 체지방과 근육량 변화에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

크레아틴 섭취에 따른 신체조성의 변화를 살펴본 국내 연구들 중 김세혁(2009)은 청소년 유도선수 16명을 대상으로 단기간 크레아틴 섭취를 통한 신체조성의 변화에서 체지방률의 변화가 나타나지 않았고, 체육대학입시생들에게 하루에 20g씩 5일간의 크레아틴 섭취를 통해 신체조성의 변화를 살펴본 결과 체중과 제지방량, 체지방량의 차이가 나타나지 않았다(강규빈, 김응규, 오동섭, 2020). 더욱이 신체 건강한 군인들을 대상으로 4주간의 복합운동 시 크레아틴 보충이 신체조성의 미치는 변화를 살펴본 결과 체중과 체지방률, 근육량의 변화가 나타나지 않았다(김주영, 김종훈, 이주형, 2016).

또한 국외 연구들에서도 크레아틴 섭취로 인한 신체조성의 변화가 나타나지 않았다는 연구결과들이 보고되어지고 있는데 Percario, Domingues, Teixeira, Vieira, de Vasconcelos, Ciarrocchi, Conte(2012)는 브라질 핸드볼 선수를 대상으로 32일 동안 크레아틴 섭취와 더불어 저항성 운동을 하였지만 신체조성의 변화는 나타나지 않았고, Rawson, Stec, Frederickson, Miles(2011)은 남성 12명과 여성 8명을 대상을 2그룹으로 나누어 6주 기간 동안 체중 1kg당 0.03g 크레아틴 섭취 그룹과 플라시보 그룹의 차이를 비교한 결과 체중과 체지방량, 제지방량, 그리고 체지방률의 변화가 나타나지 않은 것으로 보고하였다. 또한 O’Connor와 Crowe(2007)는 남자 엘리트 럭비선수 30명을 대상으로 6주간 크레아틴을 복용한 결과와 Zajac, Waskiewicz, Poprzecki, Cholewa(2003)는 52명의 잘 훈련된 농구선수들을 대상으로 30일 동안 크레아틴 복용을 실시한 결과에서 모두 체중과 체지방량, 제지방량의 변화가 나타나지 않았다는 결과들을 살펴볼 수 있었다.

이러한 국내,외 선행연구들의 크레아틴 복용과 관련한 신체조성의 변화가 없는 것으로 인해 본 연구의 결과들과 유사하다고 생각할 수 있으나 체내 크레아틴 수준에 대한 선행연구들(Blancquaert, Baguet, Bex, Volkaert, Everaert et al., 2018; Kaviani, Shaw, Chilibeck, 2020)에서 설명하였듯 연구대상자들의 초기 체내 크레아틴 수준이 높은 대상자들에 비해서 체내 크레아틴 수준이 낮은 대상자들(채식주의 식습관)이 크레아틴 섭취로 인해서 크레아틴에 의한 영향력이 높게 나타날 것이라는 기대가 반영되지 않은 결과인 점을 고려해야 할 것이다.

이와는 대조적으로 Gotshalk와 Volek, Staron, Denegar, Hagerman, Kraemer (2002)의 연구에 의하면 저항트레이닝을 실시하는 성인 8명의 피험자를 대상으로 하루 20g의 크레아틴을 섭취하도록 한 결과 제지방량의 증가를 나타나게 하였고, Vandenberghe와 Goris, Van Hecke, Van Leemputte, Vangerven, Hespel(1997)은 본 연구의 모형과 유사하게 저항트레이닝을 하는 여성을 대상으로 크레아틴을 섭취한 결과 제지방량의 증가가 현저하게 나타났다고 보고하였지만 신체조성의 변화가 나타나는 결과들에 있어서 연구대상자들에 대한 초기 체내 크레아틴 수준을 파악하기 어려워 체내 크레아틴 민감성에 의한 결과로 설명하기는 어렵다.

이처럼 많은 연구결과에서 단기간의 크레아틴 투여는 일시적인 수분 저류 현상과 생리적인 기전으로 인해 체중과 제지방의 증가와 같은 신체조성의 변화를 이끌어낸다고(Dawson, Cutler, Moody, Lawrence, Goodman, Randall, 1995; Earnest, Snell, Rodriguez, Almada, Mitchell, 1995; Fernandez-Landa, Calleja-Gonzalez, Leon-Guereno, Caballero-Garcia, Cordova, Mielgo-Ayuso, 2019)는 하나 결과적으로 크레아틴의 섭취로 인한 신체조성의 변화가 나타나지 않았다는 연구결과들을 통해 체내 크레아틴의 민감성이 신체조성의 변화에 영향을 미칠 수 있어 초기 대상자의 크레아틴 민감성을 고려한 결과들이 지속적으로 관찰될 필요가 있다고 생각한다.

또한 본 연구를 진행함에 있어 몇 가지 제한점으로 대상자들의 체내 민감성을 이끌어내기 위한 완전한 식이통제를 하지 못하였고, 유전적 특성에서 기인되는 부분을 고려하지 못하였으며, 여성 피험자가 연구에 참여함으로 인해 나타나는 월경주기에 의한 생리적 변화를 완전하게 통제할 수 없었다. 이에 후속연구에서는 이러한 연구의 제한점을 고려해 체내 크레아틴 민감성에 영향을 줄 수 있는 부분들에 대한 보완을 통해 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

Ⅴ. 결론

본 연구는 체내 크레아틴 민감성 변화가 크레아틴 구강 섭취 시 건강한 여성의 체지방과 근육량 변화에 미치는 영향에 대해 분석하여 여성 운동선수 및 일반인들에게 있어서 적절한 크레아틴 섭취와 더불어 운동수행력 향상을 위한 기초자료를 제공할 목적으로 수행하였다.

자유식 그룹에서 실험시작보다 운동시작 시 체지방량의 감소가 나타나기는 하였으나 크레아틴이 함유된 음식을 제한한 식이제한 그룹과 자유식 그룹에서 체중과 제지방량, 체지방량, 근육량 모두에 있어 처치시기에 따른 유의한 차이를 나타내지 않았으며, 각 처치시기별 그룹 간 비교에 있어서도 차이를 나타나지 않아 결론적으로 크레아틴 민감성 변화와 크레아틴 구강 섭취가 여성의 신체조성에 영향을 미치지 않았음을 알 수 있었다. 이와 같은 연구 결과는 근육량 및 근력의 향상이 요구되는 투척, 단거리 스프린트, 도약, 역도, 및 보디빌딩 등과 같은 특정 종목의 전문 여성 운동선수에게 있어 컨디셔닝 훈련 프로그램의 적용은 물론 실제 경기력의 향상을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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