CSCS 신체 조직의 구조와 기능 PDF

1장 신체 조직의 구조와 기능 1. 근골격계 1) 뼈 골격 - 축골격 : 두개골, 척추, 늑골, 흉골 - 부속골격 : 견갑대(견갑골, 쇄골), 하지대(골반), 상/하지의 골격 관절 - 섬유성 관절 : 움직임이 없는 관절, 두개골 - 연골성 관절 : 제한적인 움직임이 있는 관절, 추간연골(척추) - 윤활 관절 : 가장 자유로운 움직임이...

1장 신체 조직의 구조와 기능 1. 근골격계 1) 뼈 골격 - 축골격 : 두개골, 척추, 늑골, 흉골 - 부속골격 : 견갑대(견갑골, 쇄골), 하지대(골반), 상/하지의 골격 관절 - 섬유성 관절 : 움직임이 없는 관절, 두개골 - 연골성 관절 : 제한적인 움직임이 있는 관절, 추간연골(척추) - 윤활 관절 : 가장 자유로운 움직임이 가능, 일반적인 관절 형태 ▶ 작은 마찰과 큰 관절 가동범위가 특징 뼈의 끝 : 부드러운 초자연골로 덮여 있고 관절낭(활액)과 인대, 연골이 존재 척추(척주) : 신축성이 있는 디스크로 나뉘어져 움직임이 가능 - 경추(7), 흉추(12), 요추(5), 천구(5), 미추(3-5)로 구성 관절의 움직임 - 일축성 관절 : 경첩관절, 주관절/슬관절 - 이축성 관절 : 두 개의 회전축, 발목/손목 - 다축 관절 : 3개의 회전축, 견관절/고관절 뼈의 성장(골밀도, 무기질)에 영향을 미치는 요인 - 근육사용 : 부하의 크기, 빈도 등 ▶ 근육의 적응기간보다 뼈의 적응기간이 더 길다 2) 골격근 조직 : 근육조직, 결합조직, 신경과 혈관을 포함 (1) 골격근의 거시구조와 미시구조 근섬유의 구조 근외막(근복) > 근주막(근속, 근다발) > 근내막(근섬유) > 근초(근원섬유, 근형질세망) - 근외막 : 430개 이상의 골격근을 감싸고 있으며 건과 인접해 있음 ▶ 건은 골막에 붙어 근외막(근복)과 뼈를 연결시켜줌 - 근주막 : 근섬유(근육세포) 다발을 둘러싸는 결합조직 - 근내막 : 각 근육세포(근섬유)를 둘러싸는 결합조직 - 근초 : 근세포막을 둘러싸는 결합조직 신경근 연접부 : 운동신경과 연결된 근섬유 접합점 - 운동신경 : 1개~수천개의 근육섬유를 동시에 자극 ▶ 각 근섬유는 오직 한 개의 운동신경이 지배함 ▶ 운동단위 : 한 개의 운동신경과 해당 운동신경의 지배를 받는 근섬유들 근형질 : 근섬유의 세포질 - 섬유성 단백질 및 기타 단백질, 저장형 글리코겐, 지방입자, 효소, 미토콘드리아, 근형질세망 등 근원섬유 : 2가지 형태의 근원세사(마이오신과 액틴)으로 구성 - 근절에 길게 배열된 마이오신의 십자형교와 액틴이 상호작용하여 근육을 수축함 (2) 근육의 수축(근세사활주설) I band : 인접한 두 개의 근절 내에 존재하는 액틴 필라멘트의 배열 Z line : I띠의 중앙을 세로로 지나는 가늘고 어두운선 A band : 마이오신 섬유들의 정렬로 형성된 띠 H zone : 액틴이 중첩되어 있지 않고 마이오신 필라멘트만 존재하는 A띠의 중앙부 M line : H구역에서도 정중앙인 라인 휴식단계 : 십자형교 연결이 거의 이루어지지 않은 상태 흥분-수축 결합단계 : 운동신경에 의해 자극받은 근형질세망이 칼슘이온을 방출해 트로포닌과 결합 ▶ 이 결합이 액틴내의 트로포마이오신을 이동시켜 마이오신 십자형교가 훨씬 빠르게 액틴에 붙음 수축단계 : 액틴을 당기는 파워스트로크가 발생 재충전 단계 : 흥분-수축 단계와 수축단계가 빠르게 반복됨 이완단계 : 운동신경에 의한 자극이 멈추어 칼슘이 근형질세망으로 재흡수되며 근육이 이완 정리 - 분해된 ATP가 마이오신을 액틴과의 결합위치로 이동(에너지를 포함한채로 십자형교 결합 형성) - ATP의 가수 분해시 방출된 인산염이 마이오신 머리 모양을 변화시키고 이동시킴 - 마이오신 머리가 액틴을 당기며 ADP를 방출(파워스트로크) - 마이오신 머리가 액틴에서 분리됨(다른 ATP가 마이오신에 결합할 때만 분리됨) ▶ 위 과정이 ATP와 ATPase의 작용, 칼슘이 트로포닌에 결합되는 한 계속에서 진행, 반복됨 Z선 부근에서 끝나는 근형질세망내의 T세관으로 인해 활동전위의 방출은 전 부위에 거의 동시에 발생 근육의 힘생성 수준은 십자형교 결합의 수와 반복되는 파워스트로크의 속도로 결정됨 2. 근신경계 1) 근육의 활성화 운동단위의 형성 - 섬세한 기능 : 운동신경과 근섬유가 1:1로 하나의 운동단위를 형성 - 단순한 힘생성 기능 : 운동신경과 근섬유가 1:다수로 하나의 운동단위를 형성 운동신경에 흐르는 활동전위(전류)의 근섬유 자극 : 직접적인 자극 방식이 아닌 화학적 자극 방식 - 활동전위가 신경종말에 도달하면 신경종말에서 아세틸콜린(신경전달물질)의 분비를 촉진 ▶ 아세틸콜린이 분비되면 근초를 따라 활동전위가 발생하고 근섬유가 수축함 실무율의 원칙 : 운동단위 내 모든 근섬유를 동시에 수축, 강한 활동전위는 강한 수축과 무관 연축 : 운동단위 내에서 일어나는 근섬유의 순간적인 수축 ▶ 근섬유가 완전이 이완되기 전 두 번째 연축이 발생하면 첫 번째 연축보다 더 큰힘이 발생 ▶ 연축 간 시간간격을 줄이면 십자형교 결합 및 힘의 가중이 계속 발생 강축 : 연축의 반복으로 인해 발생하는 힘의 가중이(운동단위가 발휘하는 힘) 최대가 되는 수준 2) 근섬유 유형 연축 시간에 따른 분류 - 지근 섬유, 지근 운동단위 : 수축과 이완이 느려 연축 시간이 길다 - 속근 섬유, 속근 운동단위 : 수축과 이완이 빨라 연축시간이 짧다 마이오신 ATPase의 함량, 마이오신 중사슬(MHC) 단백질량에 따른 조직화학적 염색 분류 - I유형 : 효율적, 피로내성 및 유산소 에너지 공급능력이 좋음 ▶ ATPase의 활성도 및 무산소성 파워 생성능력이 낮아 빠르게 힘을 만들어내지 못함 ▶ 운동신경크기, 동원역치, 신경 전도 속도, 근형질세망 복잡성, 근섬유 직경 : 작고/낮고/느리고/복잡함 - IIa : 쉽게 피로해지며, 비효율적 ▶ ATPase의 활성도와 무산소성 파워 생성능력이 높아 빠르고 강하게 근력을 생성 - IIx : a보다 속근 성질이 더욱 강한 근섬유 3) 운동단위 동원양식 근육의 장력발휘 조절 방법 - 운동 단위 발화빈도 조절 : 발화 빈도수와 힘의 크기는 비례함 - 동원되는 운동단위수 조절 : 동원되는 운동단위의 수와 힘의 크기는 비례함 ▶ 훈련자일수록 운동단위의 동원 숫자와 발화빈도를 크게 할 수 있음 장거리 싸이클링, 마라톤, 바이애슬론, 크로스컨트리 스키을 제외한 대부분의 종목이 유형II도 높다 - 유형I 낮음 : 역도, 와이드 리시버/라인맨, 경륜, 농구/핸드볼, 배구, 야구/소프트볼, 단거리 수영/육상 ▶ 이외의 운동은 대부분 둘다 높다(축구, 800m육상, 테니스, 활강, 스케이팅, 조정, 복싱, 레슬링 등) 800m, 축구, 라크로스, 하키, 복싱, 레슬링, 테니스, 스피드스케이팅, 조정, 슬라롬스키: 둘 다 높음 100m, 농구, 배구, 핸드볼, 역도, 경륜, 미식축구, 야구 - 소프트볼 투수: I 낮 / II 높. 4) 고유수용기 : 관절, 근육 및 건에 존재하는 특수한 감각 수용기 - 압력과 장력, 길이 변화 등에 민감해 이에 관련한 정보를 중추신경계에 전달 (1) 근방추 : 근육활동을 촉진해 근육수축을 유발 - 결합조직에 둘러싸여 있는 몇 개의 변형된 근섬유(추내근 섬유) ▶ 추외근섬유와 평행하게 배열되어 있음 ▶ 근육의 길이와 길이변화의 속도에 대한 정보를 제공 근육이 늘어나면 근방추가 함께 늘어나며 CNS에 길이변화와 길이변화의 속도에 대한 정보를 제공 ▶ 근방추는 척수에서 운동신경과 시냅스결합을 형성해 근육을 활성화 시킴 (2) 골지건기관 : 근육활동을 저하해 근육과 건의 긴장도를 낮춤 - 건에 존재하는 고유수용기로 추외근섬유와 직렬로 연결되어 있음 ▶ 건의 신전으로 인해 활성화됨 ▶ 근육에 가해지는 장력에 대한 정보를 제공 근육의 장력이 증가하면 골지건기관의 방전량이 증가함 ▶ GTO는 척수내 억재성 개재신경과 연결, 억재성 개재신경이 같은 근육을 지배하는 운동신경을 억제 ▶ 초보자에게는 근력을 발휘하는 방해요인이 될 수 있으나 운동피질의 능력이 증가(적응)시 극복 가능 3. 심혈관계 영양소 운반, 대사산물 제거, 산-염기 평형/체액/체온 등의 생리학적 기능 조절 ▶ 신체의 모든 기능을 위한 환경을 유지 1) 심장 서로 연결된 별도의 두 개 펌프로 두성된 기관 - 오른쪽은 폐로 혈액을 보내고 왼쪽은 온몸으로 보냄 심방 : 혈액을 심실로 보냄 심실 : 혈액을 이동시키는 동력을 공급 (1) 판막 - 방실판 : 우측 = 삼첨판, 좌측 = 승모판 ▶ 심실 수축 시 혈액 역류를 방지(심실 -> 심방) - 반월판 : 대동맥 판막, 폐동맥 판막 ▶ 심실 이완 시 혈액 역류를 방지(대동맥, 폐동맥 -> 심실) (2) 전도체계 - 동방결절(SA node) : 규칙적인 전기 자극의 시작점, 심장박동의 조절기 ▶ 우심방 상단 측벽에 있는 특별한 근육 조직의 작은 부위로 심방의 근섬유로 전기자극을 전달 - 방실결절(AV node) : 전기자극을 심실로 전달하기전 머무르는 부분 - 방실다발(AV bundle) : 전기자극을 심실로 전도 - 좌우다발가지 : 퍼킨지 섬유로 나뉘어져 심실 전체로 자극을 전도 동방결절, 방실결절, 심실섬유의 순으로 방전주기가 빠르다 - 심방과 심실자체의 자체적 흥분을 막고 순서대로 심장근육이 수축 해야하기 때문 ▶ 심장의 할동전위의 발생과 조절은 동방결절을 통해서만 이루어져야 함 ▶ 박동성과 전도특성은 연수의 심혈관중추에 영향을 받아 자율신경계가 동방결절을 자극하며 조절됨 (3) 심전도 : 심장의 전기적 탈분극(자극)이 기계적 수축에 이르는 것을 기록한 것 - P파 : 심방 탈분극, 수축 - QRS 복합파 : 심실 탈분극, 수축&심방 재분극 - T파 : 심실 재분극(회복) 탈분극 : 세포막의 전위가 역전되는 것 재분극 : 탈분극 상태에서 회복될 때 발생하는 전위 2) 혈관 : 중추 및 말초 순환은 단일폐쇄회로 - 동맥계(심장 -> 온몸)와 정맥계(온몸 -> 혈액)로 구성 (1) 동맥 심장에서 박출되는 혈액의 압력이 상대적으로 높아 강한 근육벽으로 이루어짐 - 세동맥 : 작은 동맥가지로 혈액이 모세혈관으로 들어가는 것을 조절 (2) 모세혈관 : 신체의 다양한 조직에서 물질교환(산소, 체액, 전해질, 영양소, 호르몬 등)을 촉진 - 얇고 투과성이 있어 물질들의 교환이 자유로이 발생 (3) 정맥 심장으로 돌아가려는 압력이 낮아 혈관벽이 매우 얇아 수축 및 확장이 쉬워 혈액의 저장고 혈액을 함 - 판막이 존재해 혈액이 역류하는 것을 방지해 정맥환류를 유지할 수 있도록 함 - 세정맥 : 모세혈관에서 혈액을 모아 점차 더 큰 정맥으로 이동시킴 골격근 펌프 근육을 수축해 정맥계 내의 일방향성 판막의 기능을 살려 순환계를 보조(말초->심장)하는 것 3) 혈액 - 산소를 폐에서 조직으로 운반 ▶ 산소는 적혈구 내 헤모글로빈에 의해 운반됨 - 이산화탄소와 같은 부산물을 조직에서 폐로 이동, 제거 헤모글로빈 - 산소운반 - 산-염기 완충 성분으로 작용해 혈액 내 수소이온농도를 조절 - 이산화탄소와 물의 반응을 촉매하는 다량의 탄산탈수효소 성분 보유(이산화탄소 제거) 4. 호흡계 : 산소와 이산화탄소의 교환 흡기한 공기의 이동 : 코 > 기관 > 기관지 > 세기관지 > 폐포 - 공기 온도 조절, 습기 추가, 정화 작용을 수행 ▶ 공기가 폐포에 도달하기까지 약 23번 분지됨 1) 공기교환 : 폐 안팎으로 이동하는 공기와 가스의 양은 폐의 확장과 축소에의해 조절 - 횡격막의 상/하강, 늑골의 상/하강 운동으로 흉강의 크기를 조절 ▶ 근육을 통한 흉강의 음압조절로 폐의 확장/축소가 이루어짐 (흉막압 : 폐 흉막과 흉벽막의 사이에 있는 작은 공간의 압력을 통한 폐의 확장과 축소) 흉곽의 조절을 통한 호흡시 작용하는 근육들 흡기근 : 외늑간근, 흉쇄유돌근, 전거근, 사각근 호기근 : 외복사근, 내복사근, 복직근, 복횡근, 복직근, 내늑간근 호흡 근육의 훈련 - 유산소 운동과 저항운동(복압 상승)은 횡격막과 복부근육의 활성도를 높여 근육의 적응을 초래 ▶ 노화로 인해 약화되는 폐기능을 보전하는데 도움을 줌 폐포압 : 성문은 열려있으나 폐에서의 공기의 출입이 없을 때 폐포내의 압력 - 흡기시 공기의 유입을 위해 폐포압이 낮아지며 호기시 폐포압이 증가 안정시 호흡중 전체 대사에너지의 3-5%, 고강도 운동시 8-15%를 폐환기에 사용 2) 호흡 가스 교환 확산 : 기체의 밀도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것 - 환기로 인해 산소는 폐포에서 폐의 모세혈관으로 확산, 이산화탄소는 혈액에서 폐포로 확산함 ▶ 산소와 이산화탄소의 확산 속도는 모세혈관과 폐포 내 기체의 농도와 분압에 의해 결정됨 ▶ 안정시 폐포 내 산소의 분압은 60mmHg(폐포 모세혈관보다 큼) 2장 저항운동의 생체역학 생체역학 : 움직임을 생성해내는 데 서로 상호작용하는 근골격계 요소들의 기전에 초점 1. 골격근 골격근의 부착 근육성 부착 : 근육의 근위 끝에서 가장 흔하게 볼 수 있는 부착 형태 섬유성 부착 : 건, 근막, 골막과 같은 결합조직 등을 통한 부착 연골성 부착 : 뼈 자체 내로 연장되는 추가적인 섬유를 통한 부착(매우 강한 조합이 형성) - 주동근 : 직접적으로 움직이는 발생시키는 주 작용근 - 길항근 : 움직임을 느리게 하거나 정지시키는 근육 ▶ 움직임의 속도를 조절하여 관절을 안정화시켜 관절의 손상을 보호 - 협응근 : 움직임을 간접적으로 도와주거나 주동근이 다관절 근육일 때 동작을 조절하는 역할을 수행 ▶ 움직임의 효율성을 위해 필요 - 안정근 : 관절 주변의 동작이 발생하도록 안정성을 제공 1) 근골격계의 지레 얼굴, 혀, 심장, 동맥, 괄약근 등의 근육을 제외한 근육은 골격의 지렛대를 통해 작용함 모멘트암 : 힘의 작용선에서부터 받침점까지의 수직거리, 방향은 힘이 발휘되는 방향 토크(모멘트) : 특정 받침점 중심으로 회전시키는 힘의 정도(토크 = 힘의 크기 x 모멘트암) 근력 : 인체를 통해 생성되는 힘 저항력 : 근력과 반대로 작용하는 신체의 외부힘(중력, 관성, 마찰력을 포함) 역학점 이점 : 근력 x 모멘트암이 저항력 x 모멘트암 보다 1.0을 넘어가는 것 ▶ 역학적 이점이 1.0보다 작으면 더 큰 근력을 사용해야 함 1종 지레 근력과 저항력이 받침점(관절의 회전 중심점)의 반대쪽에서 작용하는 지레 근력 – 받침점 – 저항력 ▶ 역학적으로 불리할 수 있으나, 균형에서 이점 2종 지레 근력 – 저항력 – 받침점 ▶ 역학적으로 유리한 지레 3종 지레 받침점 – 근력 – 저항력 ▶ 역학적으로 불리한 지레 역학적 이점은 움직임에 따라 계속 변화함 - 슬개골 : 무릎의 회전축에서 대퇴사두근의 건까지 일정 거리를 유지하게 하여 역학적 이점을 유지시킴 ▶ 팔꿈치의 경우 슬개골 같은 구조가 없어 모멘트암의 변화에 따라 역학적 이점도 변함 대부분의 골격근은 외부힘에 비해 역학적으로 상당히 불리함 2) 건 부착 부위의 변화 - 건이 관절 중심으로부터 멀면 내적 모멘트암이 커져 동일 근력으로 더 큰 토크를 생성 ▶ 하지만 관절을 움직이기 위해(관절 회전) 근육을 더 수축해야 하므로 속도에서 손실이 발생 2. 해부학적 면과 인체의 주요 움직임 해부학적 자세 : 똑바로 선 기립자세, 시선 전방, 양쪽으로 내린팔, 손바닥은 앞쪽 - 시상면(좌우), 관상면(앞뒤), 횡단면(위아래) 3. 근력과 순발력 1) 기본적인 정의 - 근력 : 힘을 발휘하는 능력, 보통 등척성 및 저속의 근력을 뜻함 - 힘(F) : 질량(m) x 가속도(a) (1) 정적 일과 순발력 순발력(power) : 빠른 속도에서 힘을 발휘할 수 있는 능력 - 단위 시간당 수행한 일 = 일 / 시간, 힘 x 속도 ▶ 일 : 물체에 발휘된 힘과 힘이 발휘된 방향으로 물체가 움직인 거리 = 힘 x 거리, 토크 x 각거리 단위 힘 : N 거리 : m 일 : W(j/s) 시간(초) : s N : lb x 4.448, kg(질량) x 지역의 중력가속도, kg(힘) x 9.807 m : ft x 0.3048, in x 0.02540 rad : 각도 x 0.01745 (2) 부적 일과 순발력 무게가 움직이는 지점과 반대방향으로 힘이 작용할 때의 일(감속 및 신장성 근수축에서 주로 발생) ▶ -기호를 가짐 (3) 각 운동량과 파워 - 각변위 : 물체가 회전한 각도, 단위는 다리안 : 1rad : 57.3도 (180도/π) - 각속도 : 물체의 회전속도, 단위는 초당 라디안(rad/s) 토크의 단위는 일의 단위처럼 뉴턴-미터이나 엄밀히는 다른 개념 회전운동에서의 일 = 토크 x 각변위 (4) 근력과 파워 - 근력 : 주어진 속도에서 힘을 발휘할 수 있는 능력 - 파워 : 힘과 속도의 직접적 수학함수 ▶ 힘, 속도, 파워 중 두 개의 변수를 알면 나머지 하나도 구할 수 있음 2) 근력의 생체역학적 요인 (1) 신경조절 운동단위의 동원 수와 운동단위의 발사 비율에 의해 결정됨 - 많은 운동단위가 수축에 관여할수록 - 동원되는 운동단위의 크기가 클수록 - 신호발사 비율이 더 빠를수록 ▶ 근력이 크다 저항훈련 초기의 근력향상의 상당부분이 신경적응에 의한 결과 (2) 근육의 횡단면적 다른 모든 조건이 같을 경우, 근육의 부피보다는 횡단면적의 크기에 비례에 근력이 증가 - 두꺼운 근육이 힘을 쓰기에 훨씬 유리하다 (3) 근섬유의 배열 근육의 횡단면적이 같다면 우상각이 클수록 근력에는 유리, 근수축 속도에는 불리 ▶ 보통 근육의 길이가 짧아짐에 따라 우상각이 커진다 - 우상근 : 건에 비스듬히 정렬되어 깃털 모양으로 배열된 근섬유 - 우상각 : 근섬유와 근육의 기점과 착점을 연결하는 가상의 선 사이의 각도 ▶ 우상각이 15도를 초과하는 근육은 거의 없다 (4) 근육 길이 액틴과 마이오신이 가장 많은 십자형교를 형성할 수 있는 근육 길이가 가장 큰 힘을 생성 - 휴식 상태 : 액틴과 마이오신이 서로 나란히 마주보기 때문에 가장 많은 잠재적 십자형교가 가능 ▶ 근육이 지나치게 길어지는 경우 : 액틴과 마이오신이 마주보는 부분이 줄어들어 십자형교 감소 ▶ 근육이 지나치게 짧아지는 경우 : 액틴이 중첩되어 십자형교가 감소 (5) 관절각 모든 신체의 움지김은 관절을 축으로 한 회전운동으로 발생 - 근육이 발휘한 힘은 토크의 형태로 나타난다는 뜻 ▶ 토크의 크기는 관절의 가동범위에 따라 변화가 크다 (6) 근 수축 속도 근육의 수축 속도와 근력 발현 능력은 반비례 (7) 관절의 각속도 - 구심성 근활동 : 근수축력이 저항력보다 크다 - 원심성 근활동 : 근수축력이 저항력보다 작다 - 등척성 근활동 : 근수축력이 저항력과 같다 등속성을 가진 구심성 활동시, 관절의 각속도가 증가할수록 토크는 감소함 ▶ 원심성 운동 중에는 각속도가 증가하면 최대 토크가 90도 까지 증가했다가, 이후에 점차 감소함 ▶ 가장 큰 근력은 원심성 근활동을 통해 얻을 수 있다 (8) 근력과 질량의 비율 체질량에 비해 근력의 비율을 알아야 최적의 체급을 찾을 수 있다 - 신체크기의 증가시 체질량(근부피)의 증가가 근육의 횡단면적보다 부피보다 더 커지면 근력에 불리 ▶ 덩치가 커질수록 근력-질량 비율이 더 낮아질 확률이 높다 ▶ 가장 큰 근력-질량 비율을 가진 체급을 찾아 체당 체급에서 근력을 증가시켜야 한다 (9) 신체 크기 다른 모든 조건이 같은 경우 덩치가 작은 선수가 큰 선수에 비해 체중대비 근력이 더 강함 - 근육의 질량은 근육의 부피와 비례하고, 근육의 최대수축력은 근육의 단면적에 비례 ▶ 덩치가 커지면 근력-질량 비율이 낮아져 체중대비 근력발휘 능력이 낮아짐 ▶ 특히 가속되는 신체질량의 비율과 근육의 강도가 중요한 육상, 도약 같은 스포츠에서 두드러짐 체급이 다른 선수들의 경기력 비교법 - 들어올린 무게/체중 : 체구가 큰 선수에게 불리 - 고전적 공식 : 들러올린 줄량/체중의 2/3제곱 ▶ 근면적과 부피의 관계를 반영한 방법 3. 근 수축에 대한 저항원 중력, 관성, 마찰력, 유체저항, 탄성 등 1) 중력 : 물체의 질량 x 중력가속도 - 중력가속도는 지역 위치에 따라 다양할 수 있다 ▶ 중력가속도 때문에 동일한 질량이더라도 중량이 달라 질 수 있다 - 스프링, 전자 저울로 측정한 무게가 실제 중량 ▶ 양팔 저울은 물체의 질량만 측정이 가능 (1) 저항훈련에 적용 중량의 모멘트암은 항상 ‘수평’ - 중량이 수평 방향으로 관절과 가까워질수록 저항토크가 감소함 ▶ 관절과 저항의 수평거리에 따라 저항토크가 변할 수 있다 (2) 웨이트 스택머신 고정식 기구의 경우 도르래, 캠, 케이블, 기어 등으로 인해 저항의 방향/패턴 조절이 가능 고정식 기구의 장점 - 안정성 : 중량에 의한 손상 위험 감소, 조절 용이 - 설계의 융통성 : 설계에 따라 비고정식 운동으로 저항을 주기 어려운 동작이 가능 - 용이성 : 비고정식 운동에 익숙하지 않은 사람들이 쉽게 사용이 가능하고 난이도가 낮음 비고정식 기구의 장점 - 전신 훈련 : 몸 전체로 중량을 버티며 근육/골격에 더 많은 부하를 줄 수 있음 ▶ 근육이 안정화를 위한 역할을 하도록 요구해 신체의 근육 전반에 훈련 자극을 제공 - 실제 활동의 시뮬레이션 : 복합 관절 및 다수의 근육을 사용하도록 유발해 자연스러운 협응을 요구 고정식 기구의 발전 - 다양한 직경의 캠을 이용해 모멘트 암의 길이 변화에 따른 토크 변화를 감안하여 기구를 설계 ▶ 전 가동범위에 걸쳐 저항토크를 일정하게 유지하는 개념이 보편화됨 ▶ 인간이 생성하는 일반적인 토크 능력 패턴을 정확하게 일치시키기는 어렵다 2) 관성 : 중력과 달리 어떤 방향으로든 작용할 수 있다 중력의 반대 방향(위)으로 선수가 발휘하는 힘 = 중력 + 관성력(질량x가속도) 바를 이용한 운동은 정지 상태에서의 가속 동작 + 정지시키기 위한 감속동작으로 이루어짐 - 가속시 가동 범위의 끝 지점으로 갈수록 저항이 작아진다 * 바를 감속 시키는 방법 - 바 중량의 감속 = 바가 위로 향하는 힘이 중량보다 작아지게 한다 - 길항근 이용하여 바를 아래로 밀기 대부분의 스포츠에서는 자연스럽고 효과적인 가속과 감속이 필요 - 가속/감속 훈련은 특정 종목이나 동작에 대한 특이성을 제공해 줄 수 있다 - 브라스켓 테크닉 ▶ 정상보다 작거나(더 빠른 속도) 큰 저항(더 큰 힘 발휘)으로 하는 스포츠 동작을 통한 가속훈련 3) 마찰력 마찰력(저항력) = 마찰계수 x 물체의 수직력(중력 – 위쪽 방향의 힘) - 움직임을 유지하는 힘보다 움직임을 시작하는 힘이 더 많이 필요함 ▶ 정적 상태에서의 마찰계수가 더 크기 때문 ▶ 물체가 움직이기 시작하면 미끄럼 마찰계수는 일정해져서 속도와는 무관하게 마찰저항은 불변해짐 - 썰매를 밀 때 ▶ 썰매를 움직이기 시작할 때의 힘이 가장 많이 필요 ▶ 파워는 속도와 함께 증가함 ▶ 느린 속도에서 빠른 속도로의 전환에서 가속도에 의해 저항이 증가함 4) 유체저항 : 액체나 기체를 통과해 움직이는 물체와 물체를 통과해 움직이는 유체가 받는 저항력 - 공기와 물과 관련성이 높은 스포츠에서 특히 중요 ▶ 표면항력 : 물체의 표면을 따라 흐르는 유체의 마찰로 발생 ▶ 형태항력 : 물체가 유체를 통과할 때 물체의 앞면이나 뒷면을 유체가 누르면서 발생 앞에서의 단면적이 형태저항의 대부분을 결정 유체저항 운동기구 : 대부분 실린더를 사용 - 피스톤이 빠르게 움직임수록, 관이 작을수록, 유체가 끈적거릴수록 저항력이 증가 ▶ 속도가 증가하면 저항이 커져 중간 범위의 운동속도를 제공함 ▶ 내부 펌프를 추가하지 않으면 원심성 운동구간을 제공하지 못함 5) 탄성 스프링, 밴드, 활, 막대 등의 탄성을 이용한 기구들이 존재 - 탄성 성분의 길이가 늘어날수록 저항이 증가함 탄성력을 가진 운동기구의 문제점 - 동작의 끝으로 갈수록 근력이 발현 능력이 떨어지는 인간의 특성과 반대됨 - 탄성성분의 개수가 부족해 저항을 조절하는데 한계가 존재 4. 관절 생체역학 : 저항운동에서의 우려 - 저항훈련으로 인한 부상의 위험은 다른 스포츠나 신체활동에 의한 부상보다 낮은편 1) 등 역학적으로 불리해 큰 힘을 발휘해야 할 때가 많아 부상 위험이 높다 (1) 등 손상 극단적으로 악화되거나, 오래 지속되거나, 치유가 어렵다는 특성이 있다 - 저항훈련 중 부상에 노출되지 않도록 노력해야 한다 ▶ 몸통이 앞으로 기울어진 상태에서는 허리의 추간판에 매우 큰 토크가 발생 ▶ 자연스러운 정렬(요추 전만)은 압력과 인대의 긴장에 역학적으로 유리 ▶ 정상적인 요추의 추간판은 굴곡시 앞쪽 부분, 신전시 뒤쪽에 부하가 증가함 (2) 복부 내압과 허리 벨트 발살바 : 성대문을 닫아서 공기가 폐를 빠져 나가지 못하고 복부와 늑골의 근육을 수축 ▶ 몸통 하부의 액체와 몸통 상부의 공기 사이에 견고한 칸막이를 형성해 몸통을 단단하게 만듬 발살바의 문제점 - 증가한 흉곽내 압력이 심장을 압박해 혈류가 심장으로 돌아오는 것을 어렵게 만들 수 있다 - 일시적으로 혈압을 높은 수치로 올릴 수 있다 - 기절의 위험성이 존재한다 ▶ 의식적으로 성대문을 닫지 않고 횡격막을 이용해 복부내압을 형성해 허리를 지지하는 것이 이상적 허리벨트 : 복부 내압을 증가시켜 안정성 향상 - 복압형성에 관련된 근육의 자극이 떨어 질 수 있기 때문에 상황에 맞게 사용하는 것이 좋다 ▶ 허리에 직접 부하를 가하는 운동에서 착용 ▶ 최대 강도의 운동이나 최대 강도에 가까운 운동에서 사용 ▶ 가급적 벨트를 사용하지 않도록 복부 내압을 최대한 활용하는 방식으로 훈련 2) 어깨 훈련시 부하의 발생이 크고 구조적으로도 다치기 쉬운 부위 - 같은 구상관절인 고관절과 달리 불안정상 구조 - 인체의 모든 관절중 가장 가동범위가 크기 때문에 부상 가능성도 높음 어깨의 안정성 관절와, 관절낭, 인대, 근육, 건, 등에 의해 결정 - 상완골두의 위치 유지에 도움이되는 회전근개의 기능 개선이 중요 - 상대적으로 가벼운 무게로 준비 운동 후 균형잡힌 방식으로 어깨 운동 프로그램을 실시하는 것이 좋다 3) 무릎 - 무릎의 굴곡과 신전은 시상면에서 발생 - 주로 급격한 회전이나 외력에 의해 부상이 발생함 - 니랩이 부상을 방지한다는 증거는 부족하므로 고부하에서만 제한적으로 사용하는 것이 좋다 4) 팔꿈치와 손목 - 주로 머리위로 들어올리는 동작중 상해가 발생 3장 운동과 훈련의 생체에너지학 화학적 에너지를 지니고 있는 다량영양소를 사용할 수 있는 에너지의 형태로 변형하는 것에 관한 내용 1. 주요 용어 이화작용 : 큰 분자 -> 작은 분자로 분해, 에너지 방출 작용(발열반응) 동화작용 : 작은 분자 -> 큰 분자로 합성, 에너지 흡수 반응 대사 : 이화작용 + 동화작용 이화작용/발열반응으로 얻어진 에너지 - ATP를 통해 동화작용 및 에너지 흡수 반응을 유도하는 데 사용됨 ▶ ATP는 두 개의 말단 인산 그룹의 화학적 결합에 많은 양의 에너지를 저장하고 있는 고에너지 분자 - 근세포의 ATP 생산과정은 세포내에서 발생 ATP의 가수분해 ▶ ATP+물 ADP+Pi+H+에너지 ▶ ADP의 가수분해도 비슷한 형태로 이루어져 AMP를 생성 ATPase는 다양하게 존재(마이오신 ATP분해효소, 칼슘 ATP분해효소, 나트륨-칼륨ATP분해효소 등) 2. 생물학적 에너지 시스템 ATP의 분해로 생성된 에너지는 파워근육 활동에 사용됨 ATP의 보충(재결합)은 다음 세가지 에너지 시스템에 의해 생성 - 인원질 시스템(무산소) - 해당과정(무산소) - 산화 시스템(유산소) : 크렙스 회로, 전자전달계 ▶ 근세포의 미토콘드리아에서 일어남 탄수화물 산소의 직접적인 관여 없이 에너지 대사가 가능해 무산소성 대사과정에 필수적 에너지 시스템 동원의 결정 요소 - 운동 강도 - 운동 지속시간 1) 인원질 시스템 단 시간, 고강도 운동시 ATP의 공급의 주요 에너지 시스템 - 운동 강도와 무관하게 모든 형태의 운동 시작시 활성화됨 크레아틴 인산(CP) 혹은 포스포크레아틴(PCr)의 분해에 의존해 ATP를 생성 - ADP+CP ATP+크레아틴 특징 빠른 속도로 에너지를 공급, 크레아틴 인산은 골겨근에 소량만 저장 ▶ 지속적이고 장시간 활동의 공급이 어려움 (1) ATP 저장 - 인체는 항상 80-100g의 불충분한 ATP를 저장하며, 기본적인 세포기능을 위해 완전고갈이 되지않음 ▶ 안정시 크레아틴 인산의 농도는 ATP 농도보다 4-6배 많아 빠르게 ATP 보충이 가능 - 크레아틴 인산의 농도는 지근섬유보다 속근섬유에서 더 높음 ▶ 폭발적인 운동시 더 빠르게 ATP를 보충할 수 있다 ATP의 빠른 보충을 위한 또 다른 방법 - 아데닐레이트 키나아제(마이오카이네이즈)반응 ▶ 2ADP ATP+AMP ▶ AMP는 해당과정의 강력한 자극제 (2) 인원질 시스템의 조절 질량 작용의 법칙(효과)에 의해 조절 - 반응물 또는 생성물 혹은 둘다의 농도가 반응의 영향을 결정 ▶ 질량 작용의 법칙에 의한 반응물의 농도에 따른 근접-평형반응 2) 해당과정 탄수화물의 분해 과정 : 근글리코겐 및 혈액 내 글루코스를 통한 ATP 재합성 - 속도 : 인원질시스템보다 느림 - 생성 능력 : 인원질 시스템보다 훨씬 높음 ▶ 많은 글리코겐과 글루코스를 공급받기 때문 - 생성 상소 : 근형질 피부르산염 : 해당과정의 최종 산물 - 산소가 부족할 때 : 젖산염으로 변환(무산소성 해당과정) ▶ ATP 재합성이 빠르지만 수소이온이 생성되어 pH를 감소시켜 지속력이 낮음 - 산소가 충분한 경우 : 미토콘드리아 내부로 수송(유산소성 해당과정) ▶ 크랩스회로를 거쳐 속도는 느리지만 지속력이 높음 (1) 해당과정과 젖산염의 형성 피루브산염으로부터 젖산염의 형성 - 젖산 탈수소효소(LDH)에 의해 촉매 : 젖산이 아니라 젖산염 ▶ 근피로는 젖산 축적이 아니라 ATP가수분해 중 발생하는 수소이온 축적으로 인한 대사산증이 원인 젖산염의 처리 - 지근과심장근에서 에너지 기질로 사용 - 당신생에 사용 혈액/근육 내 젖산염 농도는 매우 낮으나 운동강도 및 근섬유 유형에 따라 농도가 변화 - 이외에도 운동지속시간, 훈련정도, 초기 글리코겐 농도가 젖산염의 축적에 영향을 줌 혈중 젖산염 농도의 조절 : 젖산염의 생성과 중탄산염을 통한 제거 비율에 따라 조절됨 - 해당 근육 or 다른 근육에서 산화 - 혈중 젖산 형태로 간으로 이동해 글루코스로 변환됨(코리회로) - 같은 운동량을 소화하면 훈련자의 젖산염 축적이 비훈련자보다 낮음 ▶ 최대 운동시에는 훈련자의 젖산염 농도가 더 높다 젖산염 생성식 : 글로코스+2Pi+2ADP -> 젖산염+2ADP+물 (2) 해당과정에서 크렙스 회로 미토콘드리아 내 충분한 산소 존재 시 피루브산염이 미토콘드리아 내부로 이동 - 이때 NADH 2분자가 함께 이동 ▶ NADH분자는 전자전달계로 이동해 ATP 재합성을 위해 사용됨 - 피루브산은 미토콘드리아 내부로 이동하며 탄소 한 분자를 잃고 아세틸 조효소로 변환됨 글루코스+2Pi+2ADT+2NAD+ -> 2피루브산염+2ATP+2NADH+2물 (3) 해당과정의 에너지 생성 인산화 : 무기 인산염을 다른 분자에 붙이는 과정 ex) ADP > ATP - 해당과정의 인산화는 기질수준의 인산화, 산화적 인산화 2가지가 존재 기질수준의 인산화 : 직접적인 ADP -> ATP로의 재합성, 총 4ATP를 생성 - PFK효소 촉매 반응에서 ATP분자가 1개 소비 - 혈중 글루코스가 세포내로 들어가기 위해서 ATP분자가 1개 소비 ▶ 총 2ATP를 생성 글리코겐의 경우 글리코겐 인산화 효소의 도움으로 분해되어 1ATP가 소비되므로 총 3ATP가 생성 산화적 인산화 : 전자전달계에서의 ATP 재합성 (4) 해당과정의 조절 ADP, Pi, 암모니아 농도 증가 및 pH, AMP 농도 감소시 ▶ 해당과정 속도증가(ATP 가수분해, 에너지 요구 증가 신호가 발생) - 알로스테릭 억제 : 최종 산물이 대사회전율을 감소시키는 것 - 알로스테릭 활성 : 최종 산물이 효소와 결합해 대사회전률을 증가시키는 것 포스포 프룩토키나아제 : 해당과정의 가장 큰 조절자 ▶ ATP는 포스포 프룩토키나아제의 억제자이며, AMP는 활성제 (5) 젖산역치와 젖산 축적 개시 - 젖산역치 : 혈중 젖산 농도가 기본 이상 급증하는 시점 ▶ 무산소성 대사에 대한 의존도가 높다는 뜻 ▶ 훈련이 안된 사람일수록 최대산소섭취량의 낮은 지점에서 발생(50-60%), 훈련자는 70-80% ▶ 최대산소섭취량, 환기역치와 관련 - 혈중 젖산 축적 개시 : 혈중 젖산의 농도가 4mmol/L에 이르렀을 때 발생 젖산역치와 젖산 축적개시 그래프의 우측이동 = 더 높은 강도에서 더 오래 운동이 가능 3) 산화(유산소성) 시스템 - 휴식, 저강도 운동의 주요 에너지원 : 탄수화물 + 지방 ▶ 단백질 사용은 장시간의 금식이나 90분 이상의 운동에서 유의하게 증가 - 휴식시 ATP의 생산 비율은 지방이 70%이상 ▶ 운동시 탄수화물의 사용 빈도가 높아짐 (1) 글루코스와 글리코겐 산화 산소가 충분하면 피루브산염은 젖산염으로 전환되지 않고 미토콘드리아로 이동 ▶ 글루코스 한 분자로 38 or 39개의 ATP를 생성(40ATP – 2ATP) ▶ NADH를 미토콘드리아로 이동하는데 필요한 셔틀시스템을 포함하면 36ATP생성 1NADH : 3ATP 1FADH2 : 2ATP (2) 지방 산화 베타산화 : 탄수화물, 단백질 산화보다 훨씬 많은 ATP 합성 - 중성지방이 지방산과 글리세롤로 분해 - 분해된 지방산은 지방세포에서 혈액으로 방출되어 근섬유로 들어가 산화됨 ▶ 유리지방산은 베타산화를 통해 아세틸조효소A(크렙스 회로)와 수소원자(전자전달계)를 형성 ▶ 하나의 중성지방 분자로 300개가 넘는 ATP 생성이 가능 (3) 단백질 산화 체내 단백질은 아미노산으로 분해 -> 글루코스, 피루산염 등으로 전환되어 ATP를 생성 - 장시간 활동시 에너지 요구량의 3-18%까지 기여도가 증가함 ▶ 골격근에서 주로 사용되는 아미노산은 분지쇄-아미노산(BCAA)이며 일부 기타 아미노산도 사용 - 아미노산 분해시 질소가 함유된 부산물이 발생 ▶ 부산물은 요소와 소량의 암모니아를 형성하며 소변으로 배출됨 (4) 산화(유산소성) 시스템의 조절 ADP에 의해 알로스테릭 활성, ATP에 의해 알로스테릭 억제됨 - 이외에도 NAD, FAD의 농도, GTP 등에 의해 조절 - 전자전달계도 ADP에 의해 활성, ATP에 의해 억제됨 4) 에너지 생성과 생성량 운동강도 및 운동시간 증가 시 에너지 시스템 변화 인원질(6초 이내) > 해당과정(무:2분 이내) > 산화시스템(3분 이상) - 특정 에너지 시스템이 에너지를 모두 공급하는 경우는 없다 ▶ 비율만 변화할 뿐이며 운동강도에 의해 1차적, 운동시간에 의해 2차적 조절이 이루어짐 3. 기질의 고갈과 보충 1) 인원질 운동 중 ATP 농도는 다른 에너지원의 산화 결과로 얻어지는 ATP로 인해 유지됨 ▶ 인원질 보충은 짧은 시간, ATP 재합성은 3-5분 이내, 크레아틴 인산의 재합성은 8분이내 - 인원질의 감소는 고강도 무산소성 운동 시 더 빠르게 고갈되고, 유산소성 대사활성을 통해 보충됨 ▶ 고강도 운동의 첫 단계(5-30초) 동안 현저히 감소(50-70%) ▶ 등척성보다 등장성 운동시 더 에너지를 많이 사용하고 인원질을 고갈시킴 - 안정시 인원질 농도 증가는 주로 속근 섬유의 선택적 근비대에 의해 일어남 2) 글리코겐 저장된 글리코겐 중 제한적인 양만 운동시 사용됨 - 간 : 70-100g저장, 저강도 운동시 사용 - 근육 : 300-400g저장, 중간강도의 운동시 사용 ▶ 글리코겐의 농도는 훈련과 식이조절에 의해 영향을 받음 ▶ 근글리코겐은 최대산소섭취량 60% 이상에서 매우 중요한 에너지 기질 - 고강도 운동 : 적은 횟수, 적은 세트, 적은 시간으로도 상당량의 근글리코겐 감소를 유발(20-60%) - 많은 세트, 많은 반복수를 가진 저항 훈련시 글리코겐이 주요 제한요소로 작용 - 저항훈련을 포함한 무산소성 훈련, 유산소성 지구력 훈련은 근글리코겐의 농도를 높일 수 있음 ▶ 적절한 영양섭취의 전제하 ▶ 운동 후 2시간마다 1kg 당 0.7-3.0g, 보통 24시간 내에 완전 보충이 가능 4. 운동 수행의 생체에너지학적 제한인자 에너지원 고갈, 수소이온의 증가, 암모니아 축적, 칼슘 분비 손상 등 - 글리코겐의 경우 대부분의 운동에서 제한인자로 작용할 수 있음 5. 산소섭취량과 운동에 대한 유산소성/무산소성 기여 산소섭취량 : 개인이 산소를 들이마시고 이용하는 척도 EPOC : 운동 후 초과산소섭취량 - 운동 후 증가된 산소섭취량으로 인해 산소부채가 발생 ▶ 발생한 산소부채를 안정시 산소섭취량를 증가시킴으로써 해결하는 것 ▶ 운동강도, 운동시간, 운동형태에 따라 EPOC가 결정됨 유산소성 운동과 EPOC - 운동강도가 제일 큰 영향 ▶ 50-60%이상으로 40분 이상 운동시 발생 - 짧고 간헐적인 초최대 운동 수행시 EPOC 유발 가능 - 상대적인 운동자극에 대한 반응으로의 EPOC는 개인차가 존재 - 유산소성 운동 형태가 EPOC에 미치는 효과는 분명치 않음 저항운동과 EPOC - 고강도 저항운동(80% 이상)은 서킷 트레이닝보다 더 많은 EPOC를 유발 - 운동강도가 가장 큰 영향 EPOC에 영향을 미치는 요인 - 혈액과 근육에서의 산소보충 - ATP/CP의 재합성 - 체온, 순환, 환기의 증가 - 트리글리세이드-지방산 순환주기 속도의 증가 - 단백질 전환 증가 - 휴식기 에너지 효율의 변화 6. 훈련의 대사 특이성 적절한 운동강도와 휴식 간격은 특별한 운동 종목을 위한 훈련 중 주요 에너지 시스템의 선택을 가능케함 - 에너지 특이적 운동을 가능하게 해준다 1) 인터벌 트레이닝 미리 결정된 운동과 휴식의 간격(운동-휴식 비율)을 이용해 더 효과적인 생체에너지학적 적응을 강조 - 동일 강도의 훈련보다 고강도, 저피로도의 운동이 가능 운동-휴식 비율 설정 90-100% / 인원질 / 5-10초 수행 / 1:12-1:20 75-90% / 빠른 해당과정 / 15-30초 수행 / 1:3-1:5 30-75% / 해당+산화 / 1-3분 / 1:3-1:4 23-30% / 산화 / 3분이상 / 1:1-1:3 2) 고강도 인터벌 트레이닝 간헐적 휴식을 포함한 단순박복 고강도 운동 - 심폐, 대사, 신경근육의 적응을 유발하는 효과적인 운동법 HIIT의 고려요인 9가지 - 각 운동 주기 중 운동의 강도/시간 - 각 운동 주기 중 회복의 강도/시간 - 각 세트내 운동 주기 횟수 - 세트 수 - 세트 간 휴식 시간/강도 - 운동 유형 목표 : 최대산소섭취량의 근사치의 강도에서의 운동수행시간 최대화(90% 이상에서 수 분이상) 이점 - 주로 큰 운동단위를 동원, 최대의 심박출량을 동시에 나타냄 ▶ 산화적 금섬유의 적응과 심장근의 비대를 동시에 자극 - 최대산소 섭취량, 완충작용, 글리코겐, 무산소성역치, 탈진까지 걸리는 시간 증가 - 시간-효율의 관점에서 유리 3) 복합 훈련 무산소성 훈련 + 유산소성 훈련을 수행 - 파워 발현의 회복은 지구성 체력에 의존하기 때문에 이러한 훈련이 제안됨 맹점 - 유산소성 지구력 훈련은 무산소성 수행력(순발력)의 감소를 유발함 - 근육 둘레가 증가할 수 있지만, 최대 근력/스피드-파워 관련 수행력은 감소함 - 과훈련 유발 가능성 증가 - 만성적인 글리코겐 수준 감소 및 근섬유 변화 유발 ▶ 필수적이지 않으며, 역효과의 가능성이 높음 4장 저항훈련에 대한 내분비계의 반응 체내의 정상적인 생체 항상성 기능 유지와 외부 자극에 대한 반응 일반적 적응 증후군 - 기능 저하를 포함하는 초기 경보반응으로 시작하는 스트레스에 대한 저항성 증가 기전 ▶ 운동 스트레스를 점증적으로 증가하여 적응수준을 높이는 것이 중요 - 훈련을 통한 조직 내 호르몬 수용체의 상향 조절(호르몬 분비량 증가와 독립적인) 1. 호르몬의 합성, 저장 및 분비 호르몬 : 내분비선에 의해 합성, 저장, 분비되는 화학적 전달자/신호분자 ▶ 신경도 호르몬 기능을 갖고 있는 신경전달 물질을 합성, 저장, 분비함 - 신경내분비학 : 신경계와 내분비계간의 상호작용을 연구하는 학문 ▶ 신경전달물질과 호르몬은 서로에게 분비/억제 자극제가 됨 혈액으로 방출된 호르몬은 결합단백질을 통해 운반됨 - 결합 단백질은 순환계 내의 호르몬 저장소, 분해억제, 반감기 연장 등의 역할을 수행 ▶ 일부 결합단백질은 그 자체가 생물학적 작용을 함(ex : 성호르몬-결합글로불린) 호르몬의 혈액 내 방출 외에도 자가분비, 세포내분비, 주변분비 등의 작용기전이 존재 - 세포 내 및 막 수용체와의 결합을 통해 혈액으로의 방출없이 세포에서 분비, 작용 - 호르몬에 대한 생리적 반응의 요구와 크기는 활성화된 운동단위의 생성요구와 관련 ▶ 활성화 근육 부위, 운동 중 회복 요구 등 뇌하수체 - 전엽 : 성장호르몬, 단백질 합성, 성장대사 자극 - 후엽 : 항이뇨 호르몬, 신장 수분 재흡수 증가 갑상선 ▶ 타이록신 : 미토콘드리아 산화대사, 세포 성장 자극 ▶ 칼시토닌 : 혈중 칼슘, 인 감소 부갑상선 부갑상선 호르몬 : 혈중 칼슘 증가, 인 감소, 뼈 형성 자극 췌장 ▶ 인슐린 : 혈당 농도 감소, 글리코겐 저장 촉진, 지방 산화 억제, 단백질 합성 ▶ 글루카곤 : 혈당 증가 부신피질 ▶ 당류 코티코이드(코르티솔) : 이화작용, 항-동화작용, 단백질분해촉진, 아미노산 결합억제 단백질 탄수화물 전환 자극 혈당 유지, 지방산화 촉진 부신수질 ▶ 에피네프린 : 심장 총 박출량 증가, 혈당/글리코겐 분해, 지방대사 증가 ▶ 노르에피네프린 : 에피네프린 유사 특성, 혈관 수축 난소 : 프로게스테론, 여성 성 특성 발달, 임신 유지 정소 : 테스토스테론, 당화작용, 항-이화작용, 아미노산 단백질 통합 촉진, 단백질 분해 억제, 남성성 특성 유지 및 발달 자극 간 : 인슐린 유사 성장인자, 단백질 합성증가 2. 호르몬 상호작용 표적으로서의 근육 훈련에 의한 근육의 세포대사 과정 변화를 조절하는 통합적 신호 시스템 신경내분비-면역학 - 신경, 내분비 및 면역계간의 관련성에 대한 학문 ▶ 근육 세포의 대사에는 세포 손상과 이로인한 성장신호가 포함되므로 면역계가 중요한 역할을 수행 동화 호르몬 : 조직 형성 촉진 호르몬, 단백질 대사에 부정적인 영향을 차단 ▶ 이화 호르몬은 동화 호르몬의 반대 작용(코르티솔, 프로게스테론 등) 3. 호르몬 변화 조절에서 수용체의 역할 열쇠-자물쇠 이론 : 수용체는 좌물쇠, 호르몬은 열쇠 - 특정 수용체 발현 세포(표적세포)에만 전달되고, 다른 세포에는 영향을 주지 않음 ▶ 교차반응 : 부분적으로 다른 호르몬과 상호작용 알로스테릭 결합부위 - 호르몬 이외의 물질에 주요 호르몬에 대한 세포 반응을 증가시키거나 감소시키는 수용체의 결합부위 수용체 하향조절 : 과자극 및 적응이 더 이상 기능하지 않을 때 호르몬에 대한 반응성이 낮아지는 것 훈련 자극을 통한 내분비계의 조절 - 수용체의 최대 숫자, 호르몬의 분비량, 수용체의 결합 민감성 등 ▶ 훈련 특성에 따라 다른 반응과 적응이 나타남 4. 호르몬의 범주 - 스테로이드 호르몬, 폴리펩타이드(단순펩타이드), 아민호르몬 1) 스테로이드 호르몬 상호작용 부신피질 호르몬과 성선 호르몬, 지용성이며 세포막을 가로지르는 수동적 확산 - 수용체와 결합하고 구조적 변화를 유발하여 호르몬-수용기 복합체를 형성 ▶ 세포내로 들어가 작용이 완료 2) 폴리펩타이드 호르몬 상호작용 성장호르몬, 인슐린, 아미노산 사슬로 구성 - 지용성이 아니므로 세포막을 통과할 수 없다 ▶ 수용체와 결합 후 세포 안의 2차 전령을 활성화 시켜 작용함 3) 아민 호르몬 상호작용 아미노산 티로신(에피네프린, 노르에피네프린, 도파민) 혹은 트립토판(세로토닌 등)으로부터 합성되어짐 - 펩타이드 호르몬과 마찬가지로 막 수용체에 결합하여 2차 전령을 통해 작용함 ▶ 펩타이드 호르몬과달리 음성 피드백 조절기전을 가지지 않음 5. 고강도 저항운동과 호르몬 증가 활성화된 근 섬유에서의 힘 발현은 호르몬을 포함한 동화인자에 민감한 막과 수용체를 자극 - 근육 성장과 근력 변화를 가져옴 장기간의 고강도 저항 훈련 - 운동단위가 다양한 내분비 신호를 자극해 호르몬 농도증가, 호르몬 상호작용 증가 신호를 발생 ▶ 자극이 너무 큰 경우 동화작용 초과로 이화작용 발생 가능성이 증가함 호르몬 반응 - 자극 받는 조직의 양, 조직 재형성의 양, 운동 자극 재생량에 영향 받음 ▶ 운동자극의 특성에 대한 이해가 중요함 6. 호르몬 상호작용의 기전 근육조직과 호르몬 상호작용 기존요인 - 운동으로 혈중 호르몬 농도 급격히 증가 시 상호작용 가능성 증가 ▶ 이미 유전적 한계에 가까운 경우, 증가된 호르몬에 민감하게 반응하지 않을 수 있음 - 저항운동 적응은 동화작용이므로 회복 기전은 근세포 크기 증가와 관련 - 잘못된 운동처방으로 더 큰 이화작용이나 부족한 동화작용 결과초래 다양한 기전들의 조합은 운동으로 유발되는 근비대를 자극 예시) 근섬유의 신경 활성화는 근육 내 수용체의 호르몬 결합 친화력을 증가시킴 다양한 영향력을 가진 호르몬 기전들이 수많은 적응전략을 제공함 ▶ 운동 프로그램, 훈련 수준, 성별, 나이, 유전적 요인, 적응 잠재력 등 7. 말초 혈액에서의 호르몬 변화 - 호르몬 농도 측정 : 운동선수 혈액, 근육 내 체액이나 근육 자체의 직접 측정 ▶ 일부분이나 기전의 기능적 상태에 대한 지표를 제공(가능성에 대한 정도) ▶ 호르몬 반응은 저항운동 방법 특성과 매우 밀접하게 관련 호르몬 농도 감소는 매우 다양한 기전이 작용하므로 해석하기 어렵다 - 분비 감소, 분해 증가, 수용체로의 흡수율 등 8. 내분비계에서의 적응 근육 훈련의 궁극적인 목표는 대부분 근육/결합조직과 같은 기관이지만 내분비계에도 큰 영향을 줌 - 근육을 훈련하면 내분비선도 영향을 받는다 ▶ 활성화된 운동단위의 지원과 회복에 필요한 만큼 내분비선이 자극되기 때문 단기간 저항운동 : 급격한 변화 조절 발생 장기간 저항운동 : 안정 시 호르몬 농도의 미묘한 증가 및 감소 내분기계의 적응 요인들 - 호르몬 합성과 저장량 - 결합단백질을 통한 호르몬 수송 - 간과 기타 조직을 통한 호르몬 제거에 필요한 시간 - 일정한 시간동안 나타나는 호르몬 분해의 양 - 운동 스트레스에 따른 조직으로의 체액이동 수준 - 수용체 친화력 증가와 감소 - 수용체의 수 - 분비선에 있는 분비세포의 크기와 분비물의 변화 - 호르몬-수용기 복합체 또는 2차 전달자에 의해 세포핵으로 전달되는 신호의 크기 - 세포핵과 상호작용의 정도 9. 주요 동화 호르몬 1) 테스토스테론 골격근과 상호작용하는 주요 안드로겐 호르몬 - 테스토스테론 농도 변화는 신체 전반에 걸친 주요한 동화작용 신호 - 동화작용 기능을 작용하는 주요 요인은 농도보다는 수용체와의 결합 ▶ 1-2회 반복의 고중량 저항훈련은 잠재적으로 수용체의 절대수를 늘려 결합부위를 증가시킴 효과 성장호르몬 분비 촉진(성장호르몬와 테스토스테론은 상호 시너지 효과를 줌) 신경의 수용체와의 상호작용을 통한 신경전달물질 분비량 증가, 단백질 구조 변화 ▶ 근력 발현의 활동 전위 및 근육의 신경지배율 증가 남성 : 저항운동 + 고강도 유산소성 지구력 운동 중/후 말초 농도 증가 - 여성의 경우 미량 증가 혈중 테스토스테론 증가요인 - 큰 근육군 운동 - 85% 이상의 고중량 운동 - 고볼륨 운동 - 1분 이내의 짧은 휴식간견 - 2년 이상의 저항운동 경험 ▶ 테스토스테론의 혈중 농도는 일중변동, 회복 등 다양한 요인에 영향을 받음 (1) 유리 테스토스테론과 성호르몬-결합글로불린 - 유리 테스토스테론 ▶ 성호르몬-결합글로불린과 같이 수송단백질에 결합하지 않는 테스토스테론 ▶ 총 테스토스테론의 0.5-2% 정도 (2) 여성의 테스토스테론 반응 농도는 훨씬 낮으나(15-20배) 수용체의 반응은 남성보다 역동적으로 나타나 효율적인 사용이 가능 - 1시간 내의 빠른 변화에서 높은 민감성과 테스토스테론 사용률이 나타남 ▶ 저항 운동시 미량의 농도 증가가 나타남 (3) 테스토스테론의 훈련 적응 - 신경적응을 증가시킴으로써 장기 훈련에 있어 신경계 발달에 도움을 줌 - 운동 전 영양 섭취는 골격근의 안드로겐 함량을 증가시킴 - 저항운동은 근육 내 안드로겐 수용체의 함량을 증가시킴 ▶ 테스토스테론 사용 효율 증가 2) 성장호르몬 - 현재까지 명확한 역할은 아직 밝혀지지 않음 - 아주 복잡한 특성을 가지고 있다 - 2가지 유형의 성장호르몬 분비세포가 있다 - 어린이의 정상적인 성장, 저항 훈련의 적응 등에 매우 중요한 역할을 수행 성장 호르몬의 주요 조절인자 - 스트레스, 나이, 운동, 체력, 성별, 부상, 식사, 비만도 성장호르몬의 주요한 생리적 역할 - 글루코스 이용감소, 글루코스 합성 감소 - 세포막을 통과하는 아미노산 수송 증가 - 단백질 합성 증가 및 지방산 이용 증가, 지방 분해 증가 - 글루코스와 아미노산의 이용률 증가 - 콜라겐 합성 증가 - 연골 성장 자극 - 질소, 염 칼륨, 인의 보유량 증가 - 신장 혈류량 및 여과 기능 증가 - 면역 세포 기능 증가 (1) 스트레스에 대한 성장호르몬 반응 저항운동의 부하, 휴식, 운동량, 형태에 따라 다른 반응이 발생 - 젖산염과 수소이온의 증가가 성장호르몬의 분비를 유도 - 저중량, 긴 휴식, 저운동량에서는 증가하지 않음 ▶ 3분 이상의 긴휴식을 가진 저항운동은 운동강도의 역치가 되었을 때 유의한 자극반응이 나타남 (2) 여성의 성장호르몬 반응 월경 주기 동안 남성보다 높은 성장호르몬 분비가 발생 - 저항운동에 대한 반응은 남성과 비슷한 스트레스 환경에서 반응 - 나이가 젊고 신체활동수준이 높을수록 잘분비됨 (3) 성장호르몬 훈련 적응 장기간 저항운동에서의 변화에 대한 증거는 불충분 3) 인슐린 유사 성장인자들 운동 스트레스, 급성 호르몬 반응 및 근육, 신경, 골 조직의 재형성에 필요성에 영향을 받음 ▶ 많은 호르몬들과 수용체들의 뚜렷한 상호작용을 통한 적응 기전을 만든다 1) IGF의 운동 반응 주로 성장호르몬에 의해 자극되어 분비됨 - 안정시 농도가 더 낮은 경우 더 쉽게 증가하는 경향 ▶ 안정 시 농도가 높은 경우 운동에 의한 급성 반응이 낮게 나타남 기계적 자극, 과부하 및 근육 세포의 신장은 IGF-1의 생성을 실질적으로 증가시킴 - 자가분비, 주변분기 기전을 가지므로 말초 순환을 거치지 않고 바로 작용함 - 탈진운동 전-후 탄수화물과 단백질 보충과 같은 급성 칼로리 부하에 매우 민감하게 반응 ▶ IGF-1은 주로 단백질 동화작용에 기여함 2) IGF의 훈련 적응 성장호르몬과 마찬가지로 IGF의 형태, 분비, 수송, 수용체 상호작용과 관련된 다양한 기전을 반영 - 다른 동화 호르몬과의 상호작용도 고려해야하며 아직 다양한 연구가 필요함 10. 부신호르몬 도피반응에 매우 중요한 역할을 함 - 겉질(당류 코리코이드)과 속질(카테콜아민; 에피네프린, 노르에피네프린, 도파민)로 나뉨 ▶ 두 영역 모두 운동 스트레스에 반응함 1) 코르티솔 강한 일주기 패턴(아침에 농도가 가장 높다)을 가지는 탄수화물 대사의 일차적인 신호 호르몬 - 근육 내 글리코겐 저장량이 낮아지면 다른 기질을 이화시켜 혈당을 유지시켜주는 호르몬 (1) 코르티솔의 역할 주요 이화작용 : 아미노산의 탄수화물로의 전환 촉진, 단백질 분해 효소 증가, 단백질 합성 억제 등 - 테스토스테론과 인슐린 등을 통한 동화효과는 코르티솔의 이화 효과를 상쇄하여 균형을 유지함 운동 후 혈액 내 코르티솔의 급격한 증가는 조직 재형성 과정에서의 급성 염증기전과 관련 (2) 코르티솔의 저항운동 반응 저항운동에 따라 증가, 특히 휴식 시간이 짧고 전체 운동량이 많을 때 가장 많이 증가함 - 이화반응을 유발하는 다양한 일회성 운동 프로그램은더 많은 성장호르몬 반응을 나타냄 ▶ 코르티솔의 급성 증가는 근조직에서 더 큰 재형성과정의 일부(손상된 단백질 제거)일 수 있다 ▶ 하지만 만성정인 코르티솔의 증가는 부정적인 영향을 줌 일회성 코르티솔 반응은 운동의 대사적 스트레스를 나타냄 - 지속성 측면은 단백질 대사와 관련된 조직 항상성과 주로 관련 ▶ 과훈련, 훈련 중지, 부상에서 중요한 역할 면역계 세포의 기능을 억제하는 코르티솔의 역할 - 골격근 조직의 회복 및 재형성에 직접적인 영향을 미침 2) 카테콜아민 주로 에피네프린의 역할이 큼 - 중추 운동 자극원 및 말초혈관 확장제로 작용 - 근육에서 효소 시스템과 칼슘 방출을 향상시킴 ▶ 근력발현에 중요 - 다른 동화호르몬을 자극 저항운동으로 인한 카테콜아민의 분비 - 고전적인 도피반응과 유사한 현상을 만듬 (1) 카테콜아민의 역할 - 중추기전과대사 효소 활성 증가를 통한 근력 발현 증가 - 근 수축 속도 증가 - 혈압 상승 - 에너지 이용률 증가 - 근육의 혈류 증가(혈관확장) - 테스토스테론과 같은 호르몬들의 분비율 증가 - 고강도, 1분 이내의 짧은 휴식, 고볼륨 운동시 증가함 ▶ 에피네프린의 경우 운동으로 인한 젖산염 농도와 상관관계가 있다 회복기의 부신의 반응 - 프로엔케팔린과 같은 내인성 피오이드가 부신수질에 의해 분비됨 ▶ 과훈련시 부신 마비가 유발되어 부신수질의 분비능력이 저하되어 회복이 지연될 수 있음 ▶ 코르티솔의 2차 반응을 방지할 수 있도록 충분한 휴식을 보장하고 훈련 방법을 다양하게 해야함 (2) 카테콜아민의 훈련 적응 - 고강도 저항훈련은 최대운동 중 많은 양의 에피네프린을 분비하도록 함 ▶ 선수의 운동능력을 증가시킬 수 있다 11. 기타호르몬 고려사항 - 인슐린, 갑상선 호르몬, 엔돌핀 등의 기타 호르몬들 : 성장, 재생, 통증 진통 역할 ▶ 운동 스트레스 기전에도 관여하며 운동 스트레스로 인해 유발되는 호르몬들과도 상호작용함 5장 무산소성 훈련 프로그램에 대한 적응 무산소성 훈련의 특징은 간헐적 운동 - 유산소성 대사관정보다 더욱 빠른 속도의 ATP재생산이 필요 ▶ 무산소성 비젖산체계(인원질, 크레아틴 인산) + 젖산 체계(해당 작용) 종류 : 저항훈련, 플라이오메트릭, SAQ, 인터벌 트레이닝 등 장시간 인터벌 운동 : 해당작용을 통한 에너지 공급 1. 신경의 적응 전형적으로 골격근의 구조적 변화 전 신경적응이 먼저 발생 - 장시간에 걸친 신경구동의 증가는 근력과 순발력의 극대화에 매우 중요 ▶ 주동근 동원, 격발속도, 시간, 동원되는 근신경 수, 억제기전의 변화 등이 나타남 1) 중추신경계 적응 고위 뇌중추 > 운동피질의 활성 > 근신경기능의 동원 증가 - 하행 피질척수로를 따라 척추신경에서 일어남 비훈련자/재활 : 전기적 자극이 수의적 수축보다 근섬유 동원에 효과적일 수 있음 - 최대 노력을 해도 훈련자만큼 속근섬유를 활성화 시키지 못한다 2) 운동단위의 적응 운동단위 : 운동신경(알파운동신경) + 근섬유 - 대게 10개 미만의 작은 근섬유를 자극 ▶ 몸통 및 사지근육 : 100개 이상의 근섬유를 동시에 자극 운동단위의 적응을 통한 격발 속도, 빈도수의 변화 : 근력에 영향을 줌(근수축의 가중) ▶ 운동단위 동원/해제는 크기의 원리에 영향받음 크기의 원리 : 운동단위의 연축력-동원간의 역치관계 - 운동단위는 동원역치와 발화율에 따라 순서대로 동원되어 주동근의 수축으로 이어짐 - 동원역치가 높은 운동단위들은 주로 높은 근력, 스피드, 순발력 생성을 위해 사용됨 - 힘의 요구가 증가함에 따라서 운동단위는 낮은 역치의 운동단위부터 순서대로 동원됨 ▶ 고강도 저항운동시 모든 근섬유가 동원되어, 결국 모든 근섬유에서 근비대가 일어남 크기의 원리의 예외사항 - 선택적 동원 : 폭발적 동작에서는 높은 운동단위를 선택적/비연속적으로 먼저 활성화 ▶ 훈련에 따라 선택적 동원을 개선시킬 수도 있다 - 장기적인 저항훈련으로 인한 근비대/근조직 활성화 ▶ 동일한 부하를 들어올리기 위해 이전만큼 신경활성화를 요구하지 않음 운동단위의 격발속도와 순서에 대한 적응 - 작은 근육들의 힘생성 증가 : 미세한 조절을 위해 격발속도의 증가에 의존하는 경향 - 큰 근육들의 힘생성 증가 : 운동단위의 동원량에 의존하는 경향 3) 신경근연접부 신경과 골격근 사이의 접합면 - 저항운동은 신경근연접부의 형태학적 변화를 유발함(신경근연접부의 면적 증가) ▶ 고강도 훈련의 경우 더 분산되고 불규칙적으로 형성된 시냅스들과 더 긴 신경종말가지를 생성 4) 신경근 반사 강화 무산소성 훈련은 신경근계의 반사(근방추/신전반사)에 긍정적인 변화를 초래 - 근력발달의 정도와 속도를 증진시켜줌 ▶ 저항훈련은 신전반사 강화를 19-59%까지 증가시켜줌 5) 무산소성 훈련과 근전도 연구 근전도 : 골격근 내의 신경활성의 크기를 검사하기 위한 연구도구 - 표전 근전도 : 접착성 전극을 피부에 부착, 근육 아래의 넓은 영역을 검사, 표면 근육의 관찰에 효과적 ▶ 지방이 많을수록 근전도 신호가 약해지는 단점 - 근육 내 근전도 : 관심있는 근육에 위치해서 국소적인 운동단위와 활동전위를 정확하게 기록 ▶ 피부 표면이 무감각해지고, 침습적인 성격 때문에 연구활동이나 임상적 조건에서 용이함 신경적응의 급격한 증가는 훈련 프로그램 초기(6-10주)에 발생 - 10주 이후에는 근비대가 순발력과 근력에 더 많은 기여를 함 ▶ 근비대의 시작은 근전도 활성의 감소와 관계가 있다 ▶ 새로운/증가된 부하가 발생할 경우 다시 신경적응의 비율이 증가(과부화의 원리) 신경요인은 1RM의 85% 이상인 근력 향상 목적의 고강도 프로그램에서 특히 중요 - 순발력 훈련도 신경계에 강력한 자극을 제공해 더 높은 근전도 활성을 초래 (일반적으로 근전도 신호의 증가는 더 큰 근신경 활동을 나타냄) 근전도 결과에 영향을 주는 요인들 - 증가된 동원, 방전 비율, 골지건 억제 등 무산소성 훈련에 대한 신경적응 - 교차훈련 : 한쪽만 운동해도 반대쪽 근력이 증가(8-22%) ▶ 중추신경의 적응이 근력 증가에 많은 영향을 주는 것을 시사 - 비훈련자의 양측손실 : 양 사지가 수축한 근력이 한쪽씩 수축하여 합한 근력보다 더 적음 ▶ 양측이 동시에 수축할 때 해당 근전도 활성이 더 낮게 나타남 ▶ 신경기전은 근력 발휘의 전체가 아니라 부분적인 요인임을 시사함 ▶ 훈련자들은 주동근의 수의적 활성도 증가에 따른 양측 촉진 효과가 나타나기도 함 - 주동근 운동 동안 길항근 근전도 활성은 무산소성 훈련에 반응하여 변화함 ▶ 관절의 높은 안정성 요구 및 생소한 운동은 더 큰 길항근 활성화를 유발함 ▶ 너무 많은 길항근의 활성화는 주동근의 움직임을 방해하여 최대근력생성에 저항을 제공할 수 있음  주동근의 운동단위가 동일해도 길항근의 동시수축이 감소하면 힘 생성이 증가하는 효과가 발생 2. 근육 적응 - 구조와 기능모두에서 변화가 발생하여 수행력을 향상시킬 수 있음 1) 근육 성장 - 훈련 후 근섬유 횡단면적 증가 - 근원섬유 내 수축성 단백질 액틴-마이오신의 순증식의 증가 - 근원섬유 내 액틴-마이오신 합성 및 근원섬유 수 증가 - 수축성 단백질외 티틴, 네불린과 같은 기타 구조 단백질의 합성 - 새로운 근세사들이 근원섬유 외부 층에 추가되어 직경 증가 근육의 기계적 변형은 호르몬 농도에 관계없이 다양한 단백질을 자극 - 근육성장 신호를 발생시킴 ▶ 동시에 마이오스타틴과 같은 근육성장 억제인자의 하향조절 발생 ▶ 단백질 합성 신호는 운동 후 24-48시간 유지 단백질 합성의 순서 : 물섭취, 비수축성 단백질 합성, 수축성 단백질 합성 순 근비대의 크기는 처방된 프로그램 및 훈련자극에 의존 - 기계적/대사적 자극의 조합을 극대화 시키는 주기화가 필수적 ▶ 기계적 요인 : 고부하, 신장성 근육활동, 저-중 훈련량이 포함 ▶ 대사적 요인 : 짧은 휴식기간을 가지는 고운동량, 저-중고강도의 훈련을 포함 근성장은 운동 초기단계에 크게 발생, 이후 속도 감소 -기계적 요인 : 근섬유의 최적 동원, 성장인자 발현, 근절의 잠재적 분열을 유발 - 대사 요인 : 해당 에너지 체계를 자극해 근성장에 관여하는 대사물질 및 동화호르몬 반응을 유도 2) 섬유 크기 변화 근섬유 유형과 연관 : 상대적으로 속근 섬유 비율이 높은 선수 ▶ 저항훈련에 따른 더 큰 근육량 증가 잠재력을 보유 3) 섬유 유형 전이 저항 훈련에 따라 근섬유희 하부 유형이 변화할 수 있음 - 속근섬유 유형의 변화는 근섬유 횡단면적의 변화가 발생하는 속도와 관련이 없다 ▶ 지근섬유와 속근섬유간의 유형 변화는 거의 발생하지 않는다고 보아야함 IIx => IIax => IIa -> IIac -> Ic ->(?) I ※ (=> : 큰 변화, -> : 작은변화) 훈련중단시 정반대의 효과 발생(IIx섬유 비율증가, IIa 감소) - 훈련을 중단하면 근육의 산화능력이 떨어지는 쪽으로 근섬유 유형이 변화함 4) 구조와 형태의 변화 우상각과 근속은 관절의 가동범위와 힘 생성 능력에 큰 영향을 줌 ▶ 생리학적 단면적 변화, 힘이 인대와 뼈로 전달되는 방식의 변화로 인한 힘 생성 증가 - 근력 운동을 하는 선수는 비훈련자에 비해 더 큰 우상각을 가짐 - 단거리 선수는 장거리 선수에 비해 근속의 길이가 더 큼 ▶ 저항 운동은 우상각과 근속의 길이를 더 늘려줄 수 있다 5) 기타 근육의 적응 저항훈련 - 근원섬유량, 세포질 밀도, 근소포체와 T-세관 밀도, ATPase활성 증가 ▶ 근비대 초래, 근력 증가 스프린트 훈련 : 칼슘방출 증가로 십자형교 형성을 촉진 ▶ 스피드/순발력 향상에 도움 근비대로 인한 근육의 횡단면적 증가는 미토콘드리아, 모세혈관의 밀도를 감소시킴 - 높은 미세혈관 밀도는 대사부산물을 제거하는데 도움 무산소성 운동은 근육의 중화능력을 향상시켜 근육/혈중 산도를 상당히 감소시킴 - 산-염기 평형에 도움이 된다 골격근 내의 기질 함량과 효소 활성 증가 - 초과 회복효과를 통해 고 에너지 복합체의 저장능력이 증가함(ATP농도, 안정시 CP, 글리코겐 등) 3. 결합조직의 적응 뼈, 건, 인대, 근막, 연골 등 - 무산소성 운동을 이러한 결합조직에 다양한 기계적 부하를 줌 ▶ 뼈는 이러한 기계적 부하에 반응해 골아세포가 뼈의 표면으로 이동해 뼈를 형성하기 시작 ▶ 골아세포가 축적되는 단백질을 생성해 골기질을 형성하고 무기질화(수산화인회석)됨 뼈의 형성은 대게 뼈의 외측 표면인 골막에서 일어남 1) 일반적인 뼈 생리학 해면골과 피질골의 상이한 양 때문에 축상골격과 부속골격의 적응속도는 다르다 역치 자극에 도달하거나 초과하는 힘은 장력을 받는 뼈의 부위애 새로운 골형성을 자극 최소 필요장력 - 새로운 뼈의 생성을 위해 필요한 자극의 역치 ▶ 뼈를 골절시키는데 필요한 힘의 1/10정도 ▶ 골성장 이후에는 MES를 초과한 힘이 역치 이하가 됨 2) 무산소성 훈련과 골성장 근력과 근비대의 증가로 인한 근수축의 증가는 뼈에 가해지는 기계적 부하를 증가시킴 ▶ 골밀도 증가와 뼈의 특정 영역에 무기질 축적증가로 이어짐 ▶ 비활동/고정은 골밀도의 손실을 증가시킨다 근력 및 근육량은 골밀도와 정적상관관계를 가짐 - 근비대와 근력을 촉진시키는 운동은 골 성장도 자극한다 ▶ 다만 뼈의 적응기간은 근력/근비대의 적응기간보다 길다 3) 뼈의 강도 증가를 위한 훈련의 원리 골성장을 위한 훈련 원리 - 부하의 특수성 : 골격 특정 부위에 직접 부하를 주는 운동을 실시 - 속도/부하의 방향 - 충분한 운동량 - 적절한 운동 선정 - 점증부하 - 다양성 최대 골형성 자극을 위한 방법 - 다관절 운동의 형태를 가진 구조적 운동 - 척추와 엉덩이를 통해 축성 힘 벡터를 가하는 운동 - 단일관절 보조운동보다 더 무거운 외부하중 적용 - 프리웨이트 - 고강도운동 및 탄성운동과 같은 고충격 운동을 병행하여 다양한 강도의 힘에 뼈를 노출 ▶ 운동 선택을 다양화하여 힘의 분산을 변화시키고 새로운 뼈 형성에 독특한 자극을 제공 - 점증부하 ▶ 뼈의 적응적 반응을 통해 피로골절의 위험을 증가시키는 역치수준을 초과하지 않도록 해줌 청소년기와 초기 성인기의 뼈와 관련된 부하는 최고 골량을 상승시킴 ▶ 성인 후기의 골질량과 정적인 상관관계 4) 무산소 훈련에 따른 건, 인대, 근막의 적응 교원섬유(콜라겐 성유) - 교원섬유의 모체단백질인 전교원질은 섬유모세포에 의해 합성되고 분비됨 ▶ 전교원질의 분자는 3중 나선이 꼬여있는 3가닥의 단백질 가닥 미세섬유 : 근원세사가 병렬도 배열된 것, 골격근과 어느 정도 유사한 줄무늬 모양을 지님 - 뼈가 자람에 따라 미세섬유는 근섬유로 배열되고 근섬유는 더 큰 다발로 배열됨 콜라겐 섬유의 강한 강도 - 교원다발 전체에 걸쳐 인접한 교원분자 사이에서 형성되는 강한 화학적 교차결합에의해 발생 건과 인대는 주로 콜라겐 뭉치의 조밀하고 평행으로 정렬한 교원다발로 구성되어 있다 - 콜라겐 섬유와 더불어 약간의 탄성섬유를 함유함 ▶ 정상적인 관절운동을 위해 인대는 약간의 신장이 필요해 엘라스틴 섬유비율이 더 높다 무산소 훈련에 따른 건, 인대, 근막의 적응 - 고강도 운동 중 생성된 기계적 힘예 비례함 ▶ 운동의 강도와 조직의 적응 정도는 비례한다 - 저/중강도의 운동을 영향을 주지 못함 - 다관절 운동 및 전체 가동범위의 운동을 실시하는 것이 좋다 결합조직들이 힘과 부하를 견디는 능력을 증가시킬 수 있는 부위 - 건, 인대와 뼈 표면간의 접합부 - 건이나 인대의 몸통 안 - 골격근의 근막 내 망 근육이 강해지면 뼈를 강하게 당겨 건-뼈 접합부와 힘이 분산되는 선을 따라 골질량의 증가를 가져옴 ▶ 저항운동은 힘 전달을 증가시키는 결합조직 성장과 다른 미세구조의 변화를 가져온다 크기와 근력의 증가를 가져오는 힘줄 내 특이 변화들 - 교원섬유 직경의 증가 - 비대화된 섬유 내의 강한 화학결합(공유결합) 수 증가 - 교원섬유 수 증가 - 교원섬유의 압축 밀도 증가 5) 무산소성 훈련에 대한 연골의 적응 연골 : 건, 인대와 더불어 혈액 공급이 부족 - 연골의 경우 윤활액으로부터 산소와 영양소를 공급받음 - 단단하고 약간 탄력이 있는 투명한 조직으로 딱딱한 젤리와 비슷 - 소관이나 하버스관이 없고 연골세포간 물질이동은 세포간질을 통한 확산 ▶ 세포간질은 젤리모양의 기질에 포장된 교원섬유의 그물로 구성됨 기능 - 과다한 마모 방지, 매끄러운 관절면 제공, 충격 흡수 장치 - 관절의 맞춤을 원활하게 하며 탈구를 방지함 - 골격에 결합조직의 부착을 도와줌 연골의 유형 - 초자연골(관절연골) : 뼈의 관절 표면에서 발견 ▶ 관절낭에서 영양을 공급받기 때문에 관절낭의 압력변화(움직임의 가동범위)가 중요함 - 섬유성연골 : 척주의 추간판과 건이 뼈에 부착하는 접합부위에서 발견 ▶ 매우 질기며 섬유성 결합조직과 구조가 비슷 - 탄력연골 : 연골중에 가장 탄력성이 풍부함 무산소성 훈련에 대한 연골의 적응 - 중강도 무산소성 운동 - 점진적 과부하의 적절한 고강도 운동 ▶ 퇴행성 관절질환을 야기하지 않음 - 다양한 운동 형태와 전체 가동범위의 운동 4. 무산소성 훈련에 대한 내분비 반응과 적응 - 운동중/후의 급성변화 - 안정시의 만성적 변화 - 운동에 대한 급성 반응의 만성적 변화 - 호르몬 수용체 함량변화 1) 급성 동화호르몬 반응 무산소성 운동 후 남성에게 최대 30분까지 테스토스테론, 성장호르몬, 코티졸 증가 - 이후 항상성 문제에 대한 대응을 위해 빠르게 안정됨 카테콜아민 - 다른 호르몬의 증가를 조절하는 데 중요한 농도 증가와 함께 무산소성 운동의 급성요구를 반영 2) 급성 호르몬 반응의 만성적 변화 잠재적으로 더 높은 운동강도에 더 잘 적응할 수 있는 능력이 강화됨 3) 안정시 호르몬 농도의 만성적 변화 - 대상 및 호르몬에 따라 일관적이지 않은 다양한 변화가 나타남 - 안정시 농도는 훈련 프로그램, 훈련량, 강도, 영양요인에 따라 지속적으로 변화 - 운동 중 및 운동직후 호르몬 상승은 기본 농도의 만성적 상승 없이도 조직 재형성에 영향을 줌 ▶ 저항훈련을 통해 증가한 수용체의 수와 민감도 때문 - 동화호르몬의 만성적 상승은 장기적으로 역효과가 될 수 있음 ▶ 수용체는 높은 수준의 호르몬에 지속적으로 노출되면 하향조절되는 경향이 있기 때문 ▶ 동화스테로이드 복용자가 고용량과 저용량을 순환해서 복용하는 이유 4) 호르몬 수용체의 변화 수용체 함량은 호르몬 반응에 의해 나타나는 적응을 조절하는데 중요 표적조직 내 남성호르몬 수용체의 수 - 근섬유의 유형, 테스토스테론의 농도, 수축활성과 같은 여러 요인들의 영향을 받음 - 저항훈련은 운동 후 48-72시간 내에 수용체 함량을 상항조절 - 운동 자극에 따라 수용체 수정의 수준은 조절되며, 하향 조절이 발생할 수도 있음 ▶ 운동 전/후의 단백질-탄수화물 보충제 섭취는 수용체의 하향조절을 약화시켜줄 수 있음 5. 무산소성 운동에 대한 심혈관 및 호흡계 반응 급성 및 장기적인 무산소성 운동은 심혈관계와 호흡계 기능에 상당한 영향을 미침 1) 무산소성 운동에 대한 급성 심혈관 반응 심박출량, 1회 박출량, 심박수, 산소섭취량, 수축기 혈압, 활동근 혈류증가 초래 - 혈압 반응은 근육량의 크기에 따라 비선형적으로 증가함 ▶ 단축성 수축, 특히 스티킹 포인트에서 더 높게 나타남 ▶ 안정시 혈압에 부정적인 영향을 미치지는 않음 발살바 - 각 반복동작의 신장성 단계 시 1회 박출량과 심박출량이 증가 - 반복 동작 시 수축성 단계가 훨씬 더 어렵고 흉강내압과 복강내압이 증가함 ▶ 정맥환류를 제한하고 확장기말 혈액량을 감소시켜 혈액동태학적 반응을 지연시킴 ▶ 심박출량, 심박수가 신장성 단계 및 휴식기에 더 증가함 무산소 운동 시 활동 근육으로의 혈류량 증가 정도 - 저항의 강도와 운동량, 저항운동시간(반복횟수), 근육량의 크기, 휴식시간, 수축속도 등에 따라 달라짐 - 고강도 운동은 수축된 근조직이 모세혈관을 압박하고 국소적인 폐쇄를 야기해 혈류량이 감소함 ▶ 최대 수의적 수축의 20%이상인 근육은 운동 중에는 혈류를 방해, 휴식시 혈류가 증가함(반응성 충혈) 고강도 운동시 혈류의 부족, 젖산과 같은 대사물질들의 증가와 pH의 감소 - 근육 성장을 위한 강력한 자극요인 2) 안정시 만성적 심혈관 적응 - 단기간 저항 훈련은 안정시 심박수를 5-12% 감소시킴 ▶ 장기간 저항 훈련시 안정시 심박수 변화없거나 3-14% 감소시킴 ▶ 저항훈련 운동선수의 운동선수의 심박수는 비훈련자에 비해 비슷하거나 약간 낮다 - 혈압은 2-4%까지 감소(수축기/확장기 모두) ▶ 약간 높은 혈압을 가진 개인들에게서 최대로 나타남 ▶ 심근부담도(심박수x수축기 혈압)은 변하지 않거나 약간 감소 - 1회박출량은 증가하나 제지방 체중의 증가를 고려한 상대적양은 증가하지 않음 - 총 콜레스테롤, 저밀도 지질딘백질을 변화시키지 않거나 약간 감소시킴 ▶ 고밀도 지단백질은 증가함 - 장기간의 저항훈련은 좌심실벽의 두께와 용적을 증가시킴 ▶ 상대적인 비율을 고려하면 증가효과는 소멸 ▶ 고강도, 고운동량의 효과일 것으로 예상되며 유산소성 적응일 확률이 높다 3) 무산소성 훈련에 대한 급성 심혈관 반응의 만성적 적응 장기간 저항훈련은 급성 저항운동에 대한 심혈관 반응을 감소시킴 - 좌심실에서의 후부하감소에 기인하며 이는 심박출량을 증가시키고 심근 산소소비량을 감소시킴 ▶ 산소이용능력의 향상은 지속적인 유산소성 운동 또는 고훈련량+짧은 휴식 프로그램으로 향상됨 4) 무산소성 운동에 대한 환기 반응 - 1분 이내의 짧은 휴식시간에서 가장 많은 상승이 발생 - 운동중 보다는 회복기 첫 1분동안 훨씬 더 크게 증가함 - 최대운동으로 1회 호흡용적과 호흡수가 증가하는 훈련적응이 나타남 ▶ 최대하운동시에는 호흡수는 감소하며 1회 호흡용적은 증가 환기적응은 근육의 국부적, 신경학적, 화학적 적응으로 인해 발생 - 향상된 환기효율은 산소에 대한 환기당량을 감소시킴 6. 유산소성 및 무산소성 훈련 유형의 병행 고강도 저항훈련이 유산소성 능력에 미치는 부정적 효과는 미미함 - 지구력 종목에서 실질적으로 운동능력이 향상될 수 있음 - 병행 훈련시 유산소성 능력이 더 발발되는 양상을 보임 병행 훈련은 근력과 순발력의 향상을 저해할 수 있음 ▶ 신경의 역변화와 근섬유 내의 근육단백질 변화 때문 무산소성 운동으로 향상되는 수행능력 - 근력 - 순발력 : 운동의 종류마다 순발력 향상에 필요한 최적 부하는 상이함 ▶ 점프 스쿼트(비훈련자 0%, 훈련자 30-60%), 스쿼트(56%), 파워클린(80%), 벤치프레스(46-62%) - 근지구력 ▶ 미토콘드리아/모세혈관 수 증가, 완충능력, 피로내성, 대사효소활성도 증가, 근섬유 유형 변화에 기인 - 체성분 ▶ 저항훈련은 제지방조직, 1일 대사율, 운동중 에너지소비량의 증가를 가져옴 - 유연성 - 유산소 능력 ▶ 비훈련자의 경우 최대산소섭취량 약간 증가, 고운동량+짧은 휴식 조합은 최대산소섭취량 증가가 가능 - 운동수행능력 ▶ 달리기 효율성, 수직 점픔, 스프린트, 테니스 서브 속도 등의 다양한 운동수행력을 증가시킴 7. 과훈련 점진적 과부하의 진행속도가 너무 높을 때 발생 단기간의 과훈련 - 과수행 혹은 기능성 과수행이 발생하며 며칠-몇 주 이내에 회복 ▶ 적절한 점감기를 거치면 오히려 수행력의 과보상이 발생할 수 있다 적절한 회복없이 과도한 훈련자극이 발생 - 비기능적 과수행이 발생하며 수주에서 수개월간 정체와 감소를 야기함 ▶ 수행력 감소, 피로 증가, 활력 감소, 호르몬 불균형 등이 발생 비기능성 과수행의 만성화 - 과훈련 증후군이 발생, 수개월 이상 정체 및 수행능력 감소가 야기됨 ▶ 탈진, 만성과로, 진부함, 원인불명의 수행력 저하 증후군, 과다피로 발생 ▶ 심각한 경우 선수생활을 끝내야 할 수 있음 - 교감성 과훈련 증후군 : 안정시 교감신경의 활동이 증가 ▶ 주로 스피드 및 순발력 훈련을 하는 젊은 선수에게 우게하게 나타남 - 부교감성 과훈련 증후군 : 안정시/운동 중 부교감 활동이 증가  과수행에 대한 반응은 개인의 훈련 상태, 유전적 자질에 크게 의존함 1) 무산소성 과훈련에 이르는 과실 무산소성 과훈련의 표지인자 - 선수의 증상 - 운동 검사, 평가시 생리적 징후 - 훈련 프로그램 - 심리적, 사회적, 시차 등의 변인 - 선수 개인의 질환, 질병, 알레르기 등 2) 무산소성 과훈련의 호르몬 표지인자 - 안정시 테스토스테론/코티졸 비율 ▶ 운동 강도와 지속시간에 따라 감소하므로 진단목적으로는 사용하지 못함 - 뇌하수체 호르몬의 둔감한 상승 - 안정시 테스토스테론과 IGF-1의 감소 - 단기간의 고강도의 과훈련은 안정시 호르몬에 영향을 주지 않음 ▶ 내분비반응을 통한 과훈련의 진단은 1주일 이상의 관찰이 필요 3) 과훈련의 심리적 요인 과훈련의 심리적 요인 : 내분비계와 관련 ▶ 선수의 분위기 및 정신상태에 대한 관찰이 필요 8. 훈련중단 근력 감소 발생 - 초기 : 주로 신경학적 이유 ▶ 기간이 길어질수록 근위축으로 인해 발생, 지근섬유의 경우 즉각적 변화는 나타나지 않음 일반적으로 근력은 4주까지 유지 - 선수가 아닌 경우 6주까지 유지됨 ▶ 훈련 복귀시 근력 회복 속도는 매우 빠름 근섬유의 유형의 변화는 선수마다 다르게 나타나는 경향 - 근력훈련 선수의 경우 산화적 섬유의 증가가 발생, 지구력 선수의 경우 산화적 섬유의 감소가 발생 6장 유산소성 지구력 훈련프로그램에 대한 적응 1. 유산소성 운동에 대한 급성 반응 유산소 운동은 신체전반에 상당한 대사적 부담을 줌 - 급성 및 만성적응을 통해 신체기관의 반응과 기능에 많은 변화를 가져옴 1) 심혈관계의 반응 유산소 운동 시 심혈관계의 기능 : 산소&영양소를 근육으로 운반, 대사산물과 노폐물 제거 (1) 심박출량 1분 동안 심장에 의해 박출된 혈액의 양(1회 박출량 x 1분 심박수) - 1분 동안 급격히 증가 후 서서히 증가하다가 항정상태에 도달 ▶ 최대 운동 시 심박출량은 안정시 수치보다 4배이상 증가 (2) 1회 박출량 운동 시작과 함께 개인 산소섭취량의 40-50%까지 증가 후 항정상태에 도달 ▶ 여성의 경우 작근 체격과 심근으로 같은 연령대 남자보다 25%정도 낮음 1회 박출량 조절의 생리학적 기전 - 확장기말 용적 : 마지막 단계인 좌심실에서 박출되는 혈액의 양 - 교감신경계(카테콜아민) 작용을 통한 심실수축 증가 ▶ 운동의 예측단계에서도 증가할 수 있음 유산소 운동 시 정맥수축, 근육펌프, 호흡펌프로 인해 정맥혈회귀가 증가 - 심실과 흉부 대정맥 압력의 변화로 이어짐 ▶ 정맥혈회귀를 더욱 촉진하고 확장기말 용적을 현저히 증가시킴 프랭크-스탈링 기전 확장기말 용적의 증가로 인해 더 신장된 심장근육이 탄력적으로 더 강하게 수축하는 것 - 강한 수축기 박출로 인해 심장출량이 증가함 ▶ 심실 내 빈 용적의 증가로 박출계수(확장기말 용적의 분율)의 증가가 나타난다 2) 심박수 운동 직전과 운동 시작 지점에서 교감신경계의 반사적 자극이나 예측 자극이 심박수를 증가시킴 - 운동강도에 비례에서 증가 ▶ 증가율 및 최대심박수는 개인의 체력과 나이 등 개인적 요인에 영향을 받음 최대심박수 : 220-나이 or 208-0.7x나이 3) 산소섭취 산소섭취량 : 신체조직이 소비한 산소의 양 - 활동근의 산소요구량은 1회의 급성 유산소 운동시 증가 ▶ 근육량, 대사효율성, 운동강도에 따라 달라짐 안정시 산소섭취량 = 1MET = 3.5ml/kg/min - 건강한 사람의 최대산소섭취량 범위 25-80ml/kg/min(7.1-22.9MET) ▶ 연령, 체력 수준 등 여러 가지 생리학적 변인에 따라 달라질 수 있음 최대산소섭취량 계산(픽의 방정식) : 산소섭취량, 심박출량, 동정맥 산소차 간의 관계 산소섭취량 = 심박출량 x 동정맥산소차(혈액 100m당 산소함량) = 심박수 x 1회 박출량 x 동정맥산소차 ▶ 구한 값에 체중을 나누어 ml/kg/min으로 변환 최대산소섭취량 - 세포 수준에서 몸 전체가 사용할 수 있는 산소의 최대량 ▶ 체력 수준과 높은 상관관계, 심폐 체력을 측정하기 위해 가장 널리 사용됨 4) 혈압 수축기 혈압 : 심실이 수축시 동맥벽에 가해지는 압력 - 심박수, 심장의 심근산소섭취(일량)량을 평가할 수 있음 ▶ 심근산소소비량(심근부담도) = 심박수 x 수축기혈압 확장기 혈압 : 확장기 동맥벽에 가해지는 압력 - 말초저항의 지표를 제공, 유산소 운동시 혈관이 확장되기 때문에 확장기 혈압이 감소할 수 있음 안정시 혈압 : 수축기 120 확장기 80정도 - 체순환시 혈압은 점점 감소하며, 우심방 부근의 대정맥에 이르면 정맥압력은 거의 0에 가깝게 떨어짐 평균 동맥혈압 : 심장 주기 전반에 걸친 평균 혈압 - 동맥혈압은 대부분 수축기가 아니라 확장기 수준에 의해 유지되기 때문에 수축기/확장기보다 낮음 ▶ 평균동맥압 = [(수축기 혈압 – 확장기 혈압)/3] + 확장기 혈압 유산소 운동시 혈압의 변화 최대운동시 수축기 220-260까지 증가, 확장기 혈압은 유지되거나 약간 감소 5) 국소순환의 조절 혈류 저항은 혈액의 점도와 혈관의 길이와 비례함 혈관 수축과 혈관 확장은 국소 순환을 조절하는 주된 기전 - 유산소 운동시 활동근의 혈류는 국부 동맥의 확장에 의해 빠르게 증가 ▶ 다른 기관에 대한 혈류는 동맥 수축에 의해 감소함 안정시 심박출량의 15-20%가 골격근에 분배되지만 고강도 운동시 심박출량의 90%까지 증가 6) 호흡 반응 유산소성 운동은 산소섭취량과 이산화탄소 생성에 가장 큰 영향을 줌 조직으로 가는 산소량과 폐로 돌아오는 이산화탄소 및 분당 환기량(분 당 호흡되는 공기량)의 증가 - 유산소성 운동 중 폐포 기체 농도를 적절한 수준으로 유지해줌 유산소 운동 시 분 당 환기량 증가 - 호흡 심도와 호흡 수의 증가에 따라 증가 ▶ 고강도 유산소 운동 시 호흡수는 3배, 1회 호흡용적은 15-25배까지 증가함 ▶ 저/중강도 운동시 호흡수 보다는 1회 호흡용적의 증가가 대부분 환기당량 : 산소섭취량에 대한 분 당 환기량의 비율 - 보통 산소 1L당 공기 20-25L, 고강도 운동 시 35-40L까지 증가 ▶ 운동강도가 1회 호흡용적 증가수준을 넘어가면 호흡수가 환기량 증가의 주 요인이됨 ▶ 이 수준에서 분 당 환기량은 산소섭취량 증가에 비례하지 않고 젖산 농도와 비례해서 증가 - 해부학적 사강 : 코, 입, 기관, 기관지, 세기관지에 있는 공기로 가스교환에 기능하지 않음 - 혈류 부족, 환기 부족 또는 폐포 표면과 관련된 문제들로 인해 가스 교환을 저해하는 폐포 ▶ 폐질환자의 경우 생리학적 사강이 해부학적 사강의 최대 10배까지 증가 해부학적 사강과 생리학적 사강을 제외한 공기가 가스교환에 기여함 ▶ 호흡용적 = 폐포공기(흡입공기) + 생리학적사강 + 해부학적사강 7) 가스 반응 확산 : 세포막을 통과하는 산소, 이산화탄소의 움직임 - 각 기체의 농도와 분자운동에 의한 분압에 의해 결정 ▶ 고농도 -> 저농도로 이동 조직내 분압변화 산소 분압 : 100(폐포, 동맥)에서 40(조직, 정맥)까지 급격히 감소하며 이동 이산화탄소 분압 : 46(조직, 정맥)까지 증가했다가 40(폐포, 동맥)으로 감소 - 고강도 유산소 운동 중 기체 분압 변화 : 산소 3, 이산화탄소 90 ▶ 이러한 압력차가 세포막을 가로지르는 기체의 움직임을 일으킴 ▶ 운동에 따라 급격히 증가한 확산(특히 이산화탄소)능력은 가스교환을 용이하게 함 8) 혈액에 의한 가스와 대사 부산물의 운반 산소의 운반 산소는 혈장에 용해되거나 헤모글로빈과 결합하여 운반됨 - 대부분 헤모글로빈에 의해 운반됨 ▶ 산소는 액체에 쉽게 용해되지 않기 때문 혈장 내 미량의 산소는 혈액 및 기타 체액의 산소 분압을 통한 확산에 기여 혈액 100ml당 헤모글로빈 수치 - 남 : 15-16g, 여 : 14g ▶ 헤모글로빈 1g당 산소 1.34ml를 운반 이산화탄소의 제거 - 방식은 산소 수송과 유사하나 조금 더 복잡 - 70%가 용해된 상태로 적혈구에 있는 물과 결합하여 제거되며 중탄산염의 형태로 폐로 운반됨 ▶ 탄산무수화효소에 의한 촉매작용이 필요 ▶ 중탄산염으로 변화하면서 수소이온이 함께 발생하며 수소이온은 헤모글로빈과 결합함 2. 유산소 운동에 대한 장기적인 적응 1) 심혈관계 적응 - 최대 심박출량, 1회 박출량 증가(부교감신경 작용의 증가), 안정시 심박수 감소 - 안정시/최대하 운동시 심박수 감소 - 근섬유 모세혈관 밀도 증가 : 산소운반/이산화탄소 제거, 열/대사부산물 제거, 영양소/호르몬 공급 증가 - 최대산소섭취량 증가 : 중추성 심혈관계 기능(심박출량)의 향상 - 좌심실 크기(용적 및 벽 두께) 및 수축력 증가 2) 호흡계의 적응 - 운동 형태와 부위에 특이점을 가짐 ▶ 하체 훈련으로 강화된 호흡계의 적응(1회 호흡용적, 호흡수)은 상체 운동시 나타나지 않음 - 최대운동시 1회 호흡용적 및 호흡수 증가 - 최대하운동시 1회 호흡용적 증가, 호흡수 감소 3) 신경의 적응 - 신경적응은 지구력 훈련의 초기 단계에서 중요한 역할 ▶ 효율이 증가하고 수축기전의 피로가 지연됨 - 활동 중 더 적은 에너지 소비로 보다 효율적인 운동이 가능 ▶ 협력근과 운동단위 사이 신경활동의 역할 순환을 유도하기 때문 4) 근육의 적응 - 훈련된 근육계의 유산소성 능력 향상, 보다 높은 강도에서 더 오래 훈련이 가능 ▶ 글리코겐 소비 억제 및 지방 소비의 촉진에 따른 결과 ▶ 최대산소섭취량의 80-90%에서 젖산이 축적되기 시작 위와 같은 변화의 요인 - 근섬유유형의 변화 - 젖산의 생성을 감소시키는 유산소성 지구력 훈련에 기인한 특정한 국소적 적응 - 호르몬 분비변화 ▶ 보다 높은 강도에서 카테콜아민 분비 - 빠른 젖산의 제거 속도 유산소성 지구력 훈련 프로그램에서의 근육 - 최소한의 회복으로 많은 수의 반복을 실시하는 형태로 최대하 근수축이 발생(저강도 고반복) ▶ 지근섬유와 속근섬유 모두에서 유산소성 능력이 증가함 ▶ 지근섬유의 근비대가 발생하지만 저항운동을 통한 지근섬유의 근비대보다는 작음 ▶ IIx에서 IIa로 점진적 전환 발생 가능성 증가 ▶ 미토콘드리아의 수/크기 증가, 미오글로빈(세포 내 산소운반 단백질) 함량 증가 근육조직의 산소 추출 및 이용 능력이 향상 - 위와 같은 요인들로 인해 향상됨 + 포도당 산화 대사, 글리코겐과 중성지방 저장량의 병행적 증가에 관여하는 효소의 수준과 활성화 증가 ▶ 근육조직의 산소 추출/이용능력 증가에 추가적으로 기여함 5) 뼈와 결합조직의 적응 - 뼈에 과부하를 주면 뼈가 성장함 ▶ 일상적인 수행활동부하보다 더 높아야함 ▶ 최소 및 변형을 초과하는 주기적인 변형초고가 필요 - 뼈에 지속적인 과부하를 주기 위해서는 체계적인 강도의 증가가 필요 ▶ 유산소 운동의 증가에 따른 추가적인 뼈에 대한 과부하는 주로 산소 운반계가 제한 요인이됨 - 뼈의 강도 증가는 외부부하의 크기와 속도에 비례함 ▶ 인터벌 트레이닝이 더 큰 자극을 제공할 수 있음 건, 인대 및 연골과 같은 결합조직의 강화 - 체중-부하 활동의 운동자극의 강도에 비례 ▶ 연골의 경우 관절의 완전 가동범위로 운동을 수행하는 것이 효과적 ▶ 중강도 유산소 운동의 중재는 퇴행성 관절질환을 유발하지 않음 6) 내분비계의 적응 - 호르몬 순환, 증가와 수용기 수준에서의 변화 ▶ 유산소운동에 대한 특이적인 반응 고강도 유산소 훈련 - 최대하 운동에 대한 호르몬 반응을 둔화시킴 ▶ 최대운동시에는 여러 호르몬들의 절대적인 분비율을 증가시킴 - 10초 이하의 운동시 에피네프린, 노르에피네프린 농도만 증가 유산소 운동으로 인한 근육의 단백질 순 분해 증가 - 코르티솔의 분비로 인한 부분적 야기 ▶ 인체는 동화호르몬 반응을 증가시켜 이를 상쇄하려함 유산소 운동을 통한 근비대 - 주로 수축성 단백질 보다는 미토콘드리아에 의해 유발됨 3. 유산소성 지구력 훈련의 적응 - 체지방량 감소 - 최대산소섭취량 증가 - 달리기효율성 증가 - 호흡능력 향상 - 최대하 운동시 혈액 젖산농도 감소 - 미토콘드리아와 모세혈관 밀도 증가 - 효소의 활성 향상 초래 - 적절한 영양섭취시 체지방량 감소 최대산소섭취량은 증가는 6-12개월 이내에 달성 ▶ 개인의 유전적 한계와 초기 체력 수준에 따라 5-30%까지 증가함 - 운동사이 휴식시간이 길 경우 유산소성 능력의 발달은 더디게 나타남 4. 유산소성 지구력 훈련 적응에 영향을 미치는 외적 및 개인적 요인 1) 고지 1200m 이상의 고지에서는 대기의 낮은 산소분압을 보상하기 위한 생리학적 조절이 시작됨 - 안정시와 운동중 폐환기/과환기 증가 ▶ 호흡수 증가에 기인, 고지에 있을수록 1회 호흡용적이 증가해 환기 증가에 기여함 ▶ 고도의 높이와 체류기간에 따라 결정됨 - 안정시 및 최대하 운동시 최대심박출량 증가 ▶ 심박수의 증가에 기인, 최대하심박수 및 심박출량은 해수면보다 30-50%까지 증가 ▶ 1회 박출량은 변화없거나 약간 감소 ▶ 최대하심박출량의 증가는 동맥혈 산소량이 감소에 따른 보상적인 산소공급을 위한 혈류증가를 반영 특정 높이의 고지에서 10-14일 정도 지나면 심박수와 심박출량은 정상수치로 되돌아옴 - 적혈구 생성증가에 따른 장기적 고도순응 1200m 이상의 고지에서는 단기 노출기간 동안 동맥혈 산소포화, 최대산소섭취량, 유산소성 수행력 감소 고지에서의 적응은 해수면으로 돌아온 후 1개월 정도 지나면 다시 기존상태로 복귀됨 장기간 고지노출로 인한 적응 - 헤모글로빈 형성 증가 및 적혈구 세포 형성 및 혈액 점도 증가 - 헤마토크릿의 증가, 혈장량 감소 - 폐의 막을 통한 산소의 확산 능력 증가 - 신장의 HCO3분비와 과환기를 통한 체액의 산-염기 균형 유지 - 모세혈관밀도 증가, 미토콘드리아 수 증가 - 유리지방산 이용 증가 - 근육글리코겐의 절약 - 최대하 심박수의 지속적 증가 초기 고지반응 - 과환기, 안정시 및 최대하 운동시 심박출량 증가, 최대하심박수증가 ▶ 1회박출량, 최대심박수, 최대심박출량은 같거나 감소 중간지대의 고지(2000-3000m)에 적응하기 위해서는 최소 3-6주 정도의 기간이 필요 - 고치노출시 순응기간과 부관하게 해수면보다는 운동능력이 감소할 것으로 예측 2) 과산소 호흡 과산소 호흡 : 안정시 혹은 운동 후 농축된 산소가 함유된 혼합기체를 호흡하는 것 - 운동 수행력의 일부측면에서 긍정적일 수 있음 ▶ 혈액에 의해 운반되는 산소량을 증가시켜 활동근에 산소공급이 증가 - 건강한 사람의 경우 해수면에서 95-98%의 동맥혈 헤모글로빈을 산소포화도를 초래 ▶ 과산소 호흡의 효과에 대한 가능성에 의문 3) 흡연 - 일산화탄소는 운동에 대한 혈류역학적 반응의 손상과 관련이 있음 ▶ 카테콜아민의 분비를 증가시키고 산소보다 헤모글로빈과의 친화력이 더 높은 기체 - 일산화탄소+헤모글로빈 = 카르복실 헤모글로빈은 헤모글로빈에 의해 운반되는 산소량을 감소시킴 ▶ 최대운동능력이 감소, 산소를 공급량 증가를 위해 최대하심혈관 반응은 증가 ▶ 심박수와 혈압증가(카테콜아민 분