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보강 온
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1 Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 15, No. 1 pp , 복합운동훈련이인간골격근의형태학적변화와유산소대사관련효소활성에미치는영향 이길우 1, 이종삼 2, 이장규 3* 1 한국체육대학교체육학과, 2 대구대학교체육과학연구소, 3 단국대학교운동처방재활학과 Effect of combined endurance and weight training on muscle morphology and oxidative enzyme activities in human skeletal muscle Kil-Woo Lee 1, Jong-Sam Lee 2 and Jang-Kyu Lee 3* 1 Department of Physical Education, Korea National Sport University 2 Research Center for Exercise Sciences, Daegu University 3 Department of Exercise Prescription and Rehabilitation, Dankook University 요약이연구의목적은건강한남자 14명을대상자로단기간의지구성훈련과지구성운동에웨이트운동을병행한복합훈련이골격근섬유의형태및골격근내산화적효소의활성도에미치는영향을구명하고자하였다. 지구성트레이닝집단은최대심박수의 70 80% 에서 40분간자유형으로수영을 6주간실시하였으며복합트레이닝집단은동일한수영을실시한후웨이트트레이닝을추가로실시하였다. 근섬유횡단면적에있어복합훈련집단과지구성훈련집단간에차이가나타나지않았으며훈련기간에따라복합훈련집단에서지구성훈련집단보다증가한것으로나타났다. 모세혈관수에있어서도집단간차이는나타나지않았으며훈련기간에따라복합훈련집단에서지구성훈련집단보다증가한것으로나타났다. 유산소성대사효소중 CS, β-had 그리고 CPT의활성도는훈련형태에따른차이는통계적으로나타나지않았으나복합훈련집단에서지구성훈련집단에서보다더큰증가의폭을나타냈다. 이와같은결과를종합해볼때유산소성훈련만을실시할때보다유 무산소운동이복합적으로구성되어있는훈련의수행이근섬유의에너지대사관련효소들의활성도증가와근세포모세혈관의발달에보다효과적이라는결론을도출할수있었다. Abstract The purpose of this study was to investigate the effect of either endurance training only or endurance and weight training on muscle morphology and oxidative enzyme activities in human skeletal muscles. Fourteen healthy males were randomly divided into one of two experimental training groups, either swim exercise training (n=7, ST) or combined exercise training (swim and resistance exercise training; n=7, SWT). The change of muscle fiber type was not significantly different between ST and SWT following 6 weeks of exercise training. Mean cross sectional areas as well as the numbers of capillary of different types of muscle fiber were not also significantly different from baseline for both exercise training groups (p>.05) although the tendency of increase were more notable in SWT. All oxidative enzyme activities (i.e., β-hydroxyl acyl dehydrogenase, citrate synthase, and carnitine palmitoyl transferase) were marginally higher in SWT compared to ST even though statistical power did not reach the level of significance. Based on these results, it was concluded that performing of combined (swimming and weight) exercise training could be the better modality for improving muscle morphological changes and oxidative enzyme activities than performing of only single aerobic exercise intervention in young healthy human skeletal muscles. Key Words : Combined exercise training, Muscle morphology, Oxidative enzyme activities * Corresponding Author : Jang-Kyu Lee(Dankook Univ.) Tel: kyu1216@hanmail.net Received December 18, 2013 Revised (1st December 30, 2013, 2nd January 3, 2014) Accepted January 9,

2 한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, 서론 규칙적인운동을통해인체의골격근은운동자극에의한기능적요구나대사적요구에적응하게된다. 이러한적응들은미토콘드리아의크기와수의증가, 유 무산소성대사관련효소의활성, 그리고세포내로의지방산과포도당과같은에너지원기질분자의이동촉진과같은결과를동반하게된다. 세포내유 무산소성에너지대사를조절하는효소의촉매작용은운동시대사기질의이용을결정하는주요한요인이된다. 또한반복되는운동시동원되는에너지기질의형태에따라근섬유내효소의활성도증가양상이다르게나타난다 [1-3]. 지구성트레이닝으로유도되는유산소대사계의적응은미토콘드리아의크기와수적증가 [2,4-6], β-had(β -hydroxyl acyl dehydrogenase) 와 CPT(carnitine palmitoyl acyl transferase) 와같은지방산산화효소 [7-11], 그리고 SDH(succinate dehydrogenase) 와 CS(citrate synthase) 와같은시트릭산회로의산화관련효소 [9,11-15] 의활성도증가를나타내게한다. 또한이러한변화는유산소대사관련효소합성과활성의증가를자극하며궁극적으로운동시더많은에너지를유산소적경로를통해생성하게한다 [2,16]. 근력운동에따른유산소성대사관련효소의활성도를관찰한연구에서 Tesch 등 [17] 은근력트레이닝을실시한군과훈련을실시하지않은실험군모두속근섬유와지근섬유에서의 CS와 β-had 활성이동일하게낮은수준을나타냈다고보고하였다. 그러나 MacDougall 등 [18] 의연구에의하면고강도의사이클스프린트운동을실시한후, HK(hexokinase) 와 PFK(phosphofructokinase) 같은해당과정을조절하는효소의활성도뿐만아니라 CS, SDH, CPT 등과같은유산소성대사조절효소들의활성도도증가하였음을보고하여고강도의근력트레이닝도미토콘드리아내효소증가에영향을미친다고보고하였다. 복합트레이닝이란저항성트레이닝과유산소성트레이닝의효과를동시에얻기위하여두가지트레이닝을복합적으로실시하는것을의미한다. 최근운동과학분야에서복합훈련의효과를강조하면서스포츠선수들의운동수행능력향상 [19-20] 뿐만아니라상해및심장질환, 대사성중후군의개선에대한복합운동의효과가다각도로연구가진행되고있다 [21-24]. Sale 등 [23] 과 Hunter 등 [24] 의연구에따르면저항성운동에지구성운동을추가한복합트레이닝이근기능향상에부가적인효과를나타내지못했다고보고한반면, McCarthy 등 [25] 은복합트레이닝이지구성운동만을실 시한그룹에서와유사한정도의최대산소섭취량과근기능의향상을이끌어낸것으로보고하였다. 이상의선행연구에서보는바와같이근력트레이닝과지구성트레이닝을병행한복합트레이닝의실시가근기능의부분적인변화를가져온다는연구는보고된바있으나, 근육의형태학적인관점에서복합트레이닝이어떠한영향을미치는지에대한연구는국내 외의연구결과를망라해아직까지보고된바없다. 이와함께근력트레이닝이유산소성대사관련효소들에미치는영향을보고한연구결과들이아직까지불일치하고있어지구성트레이닝에근력트레이닝을병행실시하는것이유산소성효소의활성에보다효과적인지에대해서도밝혀져야할것이다. 따라서이연구에서는단기간의지구성훈련과지구성운동에웨이트운동을병행한복합훈련이골격근섬유의형태및골격근내산화적효소의활성도에미치는영향을구명하고자하였다. 2.1 연구대상 2. 연구방법 이연구에서는과거 2 3년간규칙적인운동경험이없으며특이할만한임상적질병이없는 20 23세의건강한남자 14명을대상자로선정하여지구성트레이닝집단 (swimming training : ST) 과복합트레이닝집단 (swimming and weight training : SWT) 으로 7명씩무선배정하였다. 피험자의신체적특성은 Table 1에나타낸바와같다. [Table 1] The characteristics of subjects Group Age(yrs) Height(cm) Weight(kg) ST 20.4± ± ±3.2 SWT 21.1± ± ±7.3 Values are means±s.d. ST, swimming training: SWT, swimming and weight training. 2.2 훈련방법 지구성트레이닝집단은적응을위해처음 1주동안은최대심박수의 60% 에서 30분간수영을실시하였으며 2주째부터는최대심박수의 70 80% 에서 40분간자유형 (free style) 으로수영을실시하였다. 복합트레이닝집단은동일한수영을실시한후 leg curl, leg extension, leg press와 Parallel squat 종목의웨이트트레이닝을추가로실시하였다. 훈련첫주에는최대근력 (one-repetition 368

3 복합운동훈련이인간골격근의형태학적변화와유산소대사관련효소활성에미치는영향 maximum; 1RM) 의 60% 무게로일일 2세트 ( 세트당 10 회 ) 를실시하였으며 2주째는최대근력의 70% 무게로하루 3세트 ( 세트당 10회 ) 를실시하였다. 모든훈련은총 6 주간주당 3회씩실시하였으며체내대사주기의변화를고려해하루중같은시간에훈련을실시하였다. 훈련기간중훈련이외다른신체활동에의참여를엄격하게통제하였다. 2.3 실험절차및방법운동방법과훈련기간에따른골격근섬유의형태, 모세혈관밀도, 그리고산화성효소활성도의변화를구명하기위해훈련전과훈련후 3주차와 6주차에근육생검을실시하였다 근육적출피험자를침대에눕히고 10분정도안정을취하게한후 70% 알코올을이용해근육생검이이루어질외측광근 (vastus lateralis) 의부위를소독하였다. 적출부위를 lidocaine adrenalin을사용해국소마취시킨후수술용칼날 (surgical) 을이용해 0.5cm 가량절개하였다. 절개된부위에근육생검바늘을삽입한후약 100mg의근육샘플을적출하였다 [26]. 적출된각근육조직샘플을대략절반씩으로나누어근섬유모세혈관의조직-화학적분석과효소활성도분석에사용했으며근표본의적출후액체질소에서급냉동후분석시까지초냉동기 (-80 ) 에보관하였다 근육의조직화학적분석조직화학적분석을위해근육샘플을 -20 의냉동절단기 (Cryocut, Denmark) 에서 10μm의두께로절단하였다. 절단된근육표본을산성과알카리성사전배양액의경향에따라 typeⅠ, typeⅡa, typeⅡx 섬유로분류하였다. 알칼리사전배양액 (ph 10.3) 에서배양후일련의화학반응을거치는동안근원섬유가검게염색되는부위를 typeⅡ 섬유로분류하였으며나머지부위를 typeⅠ섬유로분류하였다. 이와는반대로산성사전배양액 (ph 4.37 과 ph 4.6) 에서배양한후일련의화학반응을거쳐근원섬유가검게염색된부위를 typeⅠ섬유로분류하고흰색으로나타나는부위를 typeⅡ 섬유로분류하였다. TypeⅡ 섬유에대한하위집단 (typeⅡa와 typeⅡx) 구분은 ph 4.6에서가시화하였다. 먼저 ph 4.37과 ph 10.3으로 typeⅠ, typeⅡ 섬유를확인한후 ph 4.6에서 typeⅡa( 흰색 ) 와 typeⅡx( 암갈색 ) 를구분해내었다 [27]. 모세혈관수의변화를알아보기위해 Amylase-periodic acid-schiff (PAS) staining을하였으며 [28] 영상분석기 (Comfas, Scan-Bean, Denmark) 를이용하여단위면적과근섬유당모세혈관수와근섬유형태별모세혈관수를분석하였다 β-hydroxyacyl CoA Dehydrogenase(β -HAD) 활성도분석 β-had 활성도분석을위해근육샘플 (5~10mg) 을 cryostat (-20 ) 내에서자른후 potassium을함유한 homogenizing buffer에서조직을분쇄한후액체질소에서동결과해빙을 3회반복하며 mitochondria의막을파괴하였다. 5분간의원심분리후상층액 (50μl) 을반응용액 (1M Tris-HCL (ph 7.0), EDTA(200mM), NADH(5mM), Triton x-100(10%), Acetyl-CoA(5mM)) 에첨가한후 spectrophotometer(340nm) 에서 NADH의소멸율을관찰함으로써활성도를계산하였다 [29] Citrate Synthase(CS) 활성도분석 CS의활성도측정은 Srere[30] 방법에근거하여 CoASH가 DTNB(5.5,-dithobis-2-nitro benzoate) 와의반응에서생성되는색의변화를 spectrophotometer(412nm) 에서관찰하였다. -80 에서냉동보관된근육표본을 -20 의 cryostat 내에서절편 (5~10mg) 한후 homogenize하여분석에이용하였다. KCL(1.3046g) 과 EDTA(2mM) 를혼합해 100mL의 dh 2O와섞은 potassium buffer 용액 (ph 7.4) 을 homogenizing buffer로사용하였다. 반응용액으로 tris-base buffer(ph 8.3, 100mM) 와 DTNB 용액 (1mM) 및 acetyl CoA 용액 (3mM) 이사용되었다. Spectrophotometer (@412nm) 를이용하여무효샘플로부터분당흡광도변화를살핀후실제샘플로부터매 30초마다분당흡광도를관찰하였다 Carnitine palmitoyl transferase(cpt) 활성도분석 CPT의분석은반응을통해생성되는 CoASH에의해 DTNB(5,5'-Dithio-bis[2-Nitro Benzoic Acid]) 가환원되는것을측정함으로써이루어졌다. Spectrophotometer를이용해 412nm의파장에서색의변화를측정하였으며 DTNB에대한 millimolar 소멸계수 (extinction coefficient; 13.6) 를이용해최종활성도를계산하였다 [31]. 2.4 자료처리방법모든자료는 SPSS 통계프로그램 (ver.18.0) 을이용해평균과표준편차를산출하였다. 운동방법 (ST, SWT) 과 369

4 한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, 2014 [Table 2] Mean distribution of different fiber types after 6 weeks of training program(%) Type I Type IIa Type IIx ST SWT ST SWT ST SWT Before 37.1± ± ± ± ± ±11.1 3wk 43.3± ± ± ± ± ±5.5 6wk 40.6± ± ± ± ± ±9.1 Values are means±s.d. 훈련기간 ( 훈련전, 훈련 3주후, 훈련 6주후 ) 에따른평균차검증은반복측정에의한이원변량분석 (repeated two-way ANOVA) 을이용하였으며훈련기간에따른유의차는 LSD를이용하여사후검증을하였다. 통계적유의수준은 α=.05로설정하였다. 복하였다. ST 집단의 Type I 섬유와 Type IIa 섬유는훈련 3주후, 증가되는경향을나타냈으나훈련 6주후에 Type I 섬유는 μm 2 에서 μm 2 로, Type IIa 섬유는 μm 2 에서 μm 2 로유의한감소를나타냈다 (p<.05; Table 3). 3. 연구결과 3.1 훈련방법과기간에따른근섬유형태의변화 근섬유분포비율의변화훈련방법에따른근섬유의분포비율은 Table 2에서보는바와같이훈련전과훈련 3주와 6주후에두집단간유의한차이가없는것으로나타났다 (p>.05). 훈련기간에따른근섬유형태의변화는유의한차이를나타내지않았으나훈련 3주후 Type I 섬유의분포비율은 ST집단 37.1% 로부터 43.3% 와, SWT 집단 (39.1% 로부터 44.5%) 모두에서뚜렷한증가양상을나타냈다. 동일훈련시점에서의 Type IIa의분포비율은 ST의경우뚜렷한증가 (7.9%) 양상을나타낸반면, SWT에서는변화가없었으며 Type IIx에서는두훈련군모두에서전반적으로감소하는양상을나타냈다. 하지만훈련 6주후에는두집단모두에서더이상의변화를나타내지않고훈련후 3주의수치를유지하거나훈련전의수치로회귀하는경향을보였다 근섬유횡단면적의변화훈련기간에따른집단별근섬유횡단면적변화는유의하게나타나지않았다. 그러나 SWT 집단의 Type I 섬유의횡단면적은훈련전 μm 2 에서, 훈련 3주후 μm 2 로유의한감소를나타냈으나 (p<.05) 훈련 6주후에는 μm 2 를나타내훈련전의수치를회복했다 (p<.05). Type IIa 섬유의횡단면적역시훈련전 μm 2 에서훈련 3주후 μm 2 로유의한감소를나타냈으나 (p<.05) 훈련 6주후 μm 2 로훈련전의수치를회 근섬유모세혈관의변화훈련방법에따른모세혈관의변화는 Table 4에서보는바와같이집단간에유의한차이를나타내지않았다 (p>.05). 하지만훈련 6주후 SWT 집단의모든근섬유에서모세혈관수가 ST 집단에비해높게나타났다. 특히 Type I 섬유에서 ST 집단은훈련전 4.2μm 2 에서훈련 6주후 4.4μm 2 로 4.7% 의증가에그친반면, SWT집단에서는훈련전 4.6μm 2 에서훈련 6주후 5.4μm 2 로 17.4% 증가한결과를나타내었다 근섬유확산면적의변화근섬유의확산면적은훈련 6주후모든근섬유에서감소하는경향을나타냈을뿐훈련방법이나훈련기간에따라차이를나타내지않았다 (p>.05; Table 5). 3.2 훈련방법과기간에따른산화적효소활성도의변화 β-hydroxyacyl-coa Dehydrogenase(β -HAD) 의변화훈련방법에따른집단간 β-had의활성도에는차이를나타내지않았다 (p>.05). 훈련기간에따른효소활성도의변화를살핀결과, ST 집단에서는훈련전 (4.4mmol/kg wet muscle/min) 에서훈련 3주 (4.2mmol/kg wet muscle/min), 6주 (4.4mmol/kg wet muscle/min) 를거치는동안활성도가유지된반면, SWT 집단에서는훈련전 4.8mmol/kg wet muscle/min에서훈련 3주후에 5.4mmol/kg wet muscle/min로, 훈련 6주후에는 5.5mmol/kg wet muscle/min을나타낸점진적인증가를나타냈다 [Fig. 1]. 370

5 복합운동훈련이인간골격근의형태학적변화와유산소대사관련효소활성에미치는영향 [Table 3] Mean cross-sectional area among different fiber types after mono-type and combined exercise of training( μm 2 ) Before 3wk 6wk Type I Type IIa Type IIx ST SWT ST SWT ST SWT * * ±673.4 ±509.1 ±730.7 ±670.1 ± ± ±669.8 ±614.7 ±628.0 ± ±479.5 ± ±980.3 ± ± ± ±984.1 ±549.3 Values are means±s.d. * Significant difference between before and 3 weeks. Significant difference between 3 wk and 6 wk. [Table 4] The changes of capillary numbers surrounding muscle fiber types after mono-type and combined exercise( μm 2 ) Type I Type IIa Type IIx ST SWT ST SWT ST SWT Before 4.2± ± ± ± ± ±0.3 3wk 4.7± ± ± ± ± ±0.5 6wk 4.4± ± ± ± ± ±0.9 Values are means±s.d. Significant difference between 3 wk and 6 wk. [Table 5] Different diffusional area in different muscle fiber types after 6 weeks of training( μm 2) Before 3wk 6wk Values are means±s.d. Type I Type IIa Type IIx ST SWT ST SWT ST SWT ±273.5 ±102.4 ±375.2 ±204.6 ±443.8 ± ±548.3 ±164.1 ±611.7 ±207.5 ±650.3 ± ±203.8 ±173.5 ±204.4 ±250.6 ±164.9 ±

6 한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, Citrate synthase(cs) 의변화 Fig. 2에서보는바와같이훈련방법에따른 CS 활성도의변화는집단간유의한차이를나타내지않았다 (p>.05). 하지만훈련기간에따른변화를살핀결과훈련 3주까지는훈련전 (ST: 11.9±1.9, SWT: 12.5±3.5) 의활성도를유지한반면, 훈련 6주후에는 ST 집단에서 19.3% (14.2mmol/kg wet muscle/min) 로, SWT 집단은 15.3%(14.4mmol/kg wet muscle/min의증가를나타내훈련후두집단모두에서증가하는경향을나타냈다 Carnitine palmitoyl acyl transferase(cpt) 의변화훈련방법에따른 CPT 활성도차이를살핀결과집단간차이를나타내지않았다. ST 집단의 CPT 활성도는훈련기간 ( 훈련전 [1.2mmol/kg wet muscle/min], 훈련 3주후 [1.1mmol/kg wet muscle/min], 훈련 6주후 [1.2mmol/kg wet muscle/min]) 에따라일정하게유지된반면, SWT 집단에서는훈련전 1.0mmol/kg wet muscle/min, 훈련 3주후 1.2mmol/kg wet muscle/min, 훈련 6주후 1.6mmol/kg wet muscle/min을나타내 70.5% 의증가를나타냈다 [Fig. 3]. 4. 논의 규칙적인운동은근섬유의횡단면적, 모세혈관의수및직경변화. 근섬유의분포비율등의변화를야기한다. 일반적으로인체의골격근은규칙적인운동과함께운동 의형태 ( 즉, 지구성유산소운동및저항성운동 ) 와무관하게 Type IIb 근섬유의비율을감소시키는반면에저항운동으로근섬유횡단면적은증가하고지구성운동으로감소하는것으로알려져있다 [28,30-33], 그러나상호길항적특성을나타내는지구성운동과저항성근력운동을병행실시하였을때, 인체의골격근에서발생하는근육의형태학적적응현상에대해서는잘알려져있지않다. 골격근은 85% 가근원섬유로이루어져있으며나머지 15% 가세포질이나콜라겐같은물질로이루어져있다. 수분의증가에의한일시적인근비대와는달리근원섬유의증가에의한만성적인근비대의양상은운동의형태와강도그리고운동량등에밀접한관련을맺고있다. 운동자극이규칙적으로근육에가해지면자극에적응하기위해근원섬유증가를위한단백질합성이일어나근비대 (hypertrophy) 를나타내지만자극이장기간지속적으로가해지거나운동의자극빈도와강도가낮아지게되면항성장유전자 (antigrowth gene) 발현이증가해단백질분해효소 (protease) 의활성이증가하게되며이러한단백질분해효소는근원섬유의분해를유발해냄으로써근섬유횡단면적의감소와근위축 (hypotrophy) 을유도한다 [34,35]. 이연구의결과에서훈련 3주후근섬유의분포비율이두집단모두에서 Type I 섬유와 Type IIa에서높게나타나두훈련의형태가유산소성특성을나타내는 Type I 섬유와 Type IIa 섬유를선택적으로동원하고있음을알수있다. 흥미롭게도, 두집단에서 Type I 섬유와 Type IIa 섬유의분포비율증가폭이 Type IIx 섬유의분포비율감소폭과비슷하게나타났는데, 이러한결과는건강한남자를대상으로저항운동과지구성운동을함께실시한 Kraemer 등 [19] 의연구결과와일치하는것으로지구성훈련과복합훈련이근섬유형태를 Type IIb에서 Type IIa로의전환을유도할수있다는가능성을제시하고있다. 또한이연구에서는복합훈련이 Type I 근섬유의횡단면적증가를유도해냈는데이러한결과는선행연구들의결과와일치하는것이라하겠다 [36,37]. 복합훈련 6주후의근섬유횡단면적은 Type I 섬유와 Type IIa 섬유에서점차적으로증가하여 Staron 등 [33] 의연구결과와일치하였으나수영훈련만실시한집단에서는복합훈련을실시한집단과상이한결과를나타내어 3 주후의근섬유횡단면적에서 Type I 섬유와 Type IIa 섬유에서증가하였다가훈련 6주후에다시감소함을보여주었다. 이연구의훈련형태에따른골격근횡단면적의변화에대한결과는두가지측면에서살펴볼수있다. 첫째, 지구성훈련 3주후에 Type I 섬유와 Type IIa 섬유의횡단면적을증가시키는것은지구성운동에적응하기 372

7 복합운동훈련이인간골격근의형태학적변화와유산소대사관련효소활성에미치는영향 위한운동초기의적응현상에의한근비대였으며훈련 6 주후에다시근섬유의횡단면적이훈련 3주때와비교해감소하는것은만성적운동자극에대해적응단계에서나타내는현상이라사료된다. 둘째, 복합훈련집단이지구성훈련집단보다전반적으로더많은훈련량을가지기때문에초기의적응과정이지구성훈련집단보다빠른시기인훈련 3주이전에나타났을것으로생각되며훈련 6 주에는만성적인적응과정이나타난것으로생각된다. 이러한가정은골격근횡단면적의만성적인적응으로나타나는근비대가최소 6 8주의규칙적인운동에의해이루어진다는 Staron 등 [33] 의연구결과에의해지지될수있다. 일반적으로지구성훈련을통해인체는활동하는근육으로의충분한산소와영양물질의공급과함께노폐물제거를위해활동근내모세혈관망이발달하게된다. 그러나 Tesch 등 [17] 은장기간의근력운동과파워리프팅 (power lifting) 을한선수들의모세혈관수가지구성운동을한선수보다적다고보고하여무거운중량을이용하는근력운동과같은운동형태는모세혈관의증식에별다른영향을미치지않는다고주장하였다. 그러나 Jensen 등 [22] 과 Hickson 등 [36] 은지구성운동과복합적으로실시되는근력운동은 ST 섬유동원의특성이요구되는지구성운동수행능력을향상시킨다는연구결과를제시하여지구성훈련의효과를상승시키기위한방법으로지구성운동과근력운동을병행해실시하는복합운동의효과를강조하였다. 이연구의결과에서도지구성훈련집단에서는훈련 3주와 6주후에모세혈관의수에변화가나타나지않았지만복합훈련집단의모세혈관은훈련 6주후에 Type I 섬유와 Type IIa 섬유에서증가하는것으로나타나 Jensen 등 [22] 과 Hickson 등 [36] 의연구결과와일치하였다. 이러한결과는훈련기간동안지구성훈련집단이여전히훈련에적응해가는과정에있는것으로생각되며반면, 복합훈련집단에서는훈련에이미적응한것으로생각할수있다. 또한이상의선행연구에서살펴본복합훈련효과에대한상이한결과의원인으로첫째, 전체적인운동량을통제하지못하여복합운동에서더많은절대운동량이가해져발생했을가능성과, 둘째, 지구성운동후에실시되는근력운동시이미생리적 심리적으로피로한상태에놓여있음으로단순히지구성수영운동만을실시할때보다상대적으로낮은운동강도가적용되었을수있다는점등이고려되어야할것이라보여진다. 따라서동일한운동량으로지구성운동과근력운동을교차하여복합운동을실시하는등의방법을구상하여연구를진행하는것이필요할것으로사료된다. 규칙적인운동은그운동에적절하게작용하는에너지 시스템의활성을나타내골격근내대사적적응을일으킴과동시에에너지시스템에관여하는효소의활성도를증가시키는것으로알려져있다. 규칙적으로지구성훈련과근력훈련을병행실시한복합훈련후지구력운동수행능력의증가가지구력훈련만을실시했을때와비교해유사하게증가하지만근력의운동수행역량향상의정도는근력훈련만실시했을때와유사한증가양상을나타내지는않는다고여러선행연구에서보고한바있다 [25,36,38]. 이연구의결과에서유산소성대사효소인 CS, β-had, 그리고 CPT의활성도는훈련형태에따라통계적으로유의한차이를보이지는않았으나복합훈련집단에서지구성훈련집단에서보다더많이증가한것으로나타나복합훈련이유산소성대사효소에미치는효과가 Sale 등 [23] 의연구와 Fitts 등 [39] 의연구에서추가적트레이닝을실시한근육의 SDH, CS, β-had, 그리고 CPT 등의활성도가증가하였다는결과와일치하고있음을나타냈다. 이러한연구결과를통해유 무산소운동을병행해수행하는것이지구성운동만을실시한경우와비교해근섬유내에너지대사관련산화효소들의증가에보다효과적일수있음을제시할수있겠다. 5. 결론 이연구는스포츠선수들의운동수행능력향상뿐만아니라상해와심장관련질환의개선을위한운동방법으로이용되고있는복합훈련의효과를구명하기위하여규칙적인지구성훈련과지구성운동에웨이트운동을병행한복합훈련의실시가골격근섬유의형태및유산소성대사를조절하는효소활성도에미치는효과를알아보기위해수행되었다. 근섬유횡단면적에있어복합훈련집단과지구성훈련집단간에차이가나타나지않았으며훈련기간에따라복합훈련집단에서지구성훈련집단보다증가한것으로나타났다. 모세혈관수에있어서도집단간차이는나타나지않았으며훈련기간에따라복합훈련집단에서지구성훈련집단보다증가한것으로나타났다. 유산소성대사효소중 CS, β-had 그리고 CPT의활성도는훈련형태에따른차이는통계적으로나타나지않았으나복합훈련집단에서지구성훈련집단에서보다더큰증가의폭을나타냈다. 이와같은결과를종합해볼때유산소성훈련만을실시할때보다유 무산소운동이복합적으로구성되어있는훈련의수행이근섬유의에너지대사관련효소들의활성도증가와근세포모세혈관의발달에보다효과적이라는결론을도출할수있었다. 이연구의 373

8 한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, 2014 제한점으로는운동시간이외의실험대상자의활동은통제할수없었으며실험대상자의수가작아이실험의결과를일반화하는데제한이있을것으로생각된다. Reference [1] Chilibeck P. D, Syrotuik D. G, Bell G. J, The effect of strength training on estimates of mitochondrial density and distribution throughout muscle fibres, Eur J Appl Physiol Occup Physiol, 80, no 6: , Nov-Dec, DOI: [2] Holloszy J. O, Coyle E. F, Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences, J. Appl. Physiol. 56: , Apr, [3] Kraniou Y, Cameron-Smith D, Misso M, Collier G, Hargreaves M, Effects of exercise on GLUT-4 and glycogenin gene expression in human skeletal muscle, J. Appl. Physiol, 88, no 2: , Feb, [4] Holloszy J. O, "Biochemical adaptations in muscle. Effects of exercise on mitochondrial oxygen uptake and respiratory enzyme activity in skeletal muscle", J. Biol. Chem, 242: , May, [5] Holloszy J. O, Booth F. W, Biochemical adaptations to endurance exercise in muscle, Annu. Rev. Physiol, 38: , DOI: [6] Soar P. K, Davies C. T. M, Fentem P. H, Newsholme E. A, The effect of endurance training on the maximum activities of hexokinase, 6-phosphofructokinase, citrate synthase, and oxoglutarate dehydrogenase in red and white muscles of the rat, Biosci. Rep, 3: , Sep, DOI: [7] Young J. C, Garthwaite S. M, Bryan J. E, Cartier L. J, Holloszy J. O, Carbohydrate feeding speeds reversal of enhanced glucose uptake in muscle after exercise, Am. J. Physiol. Regul. Integ. Comp. Physiol, 245:R684-R688, Nov, [8] Green H. J, Reichmann H, Pette D, Fiber type specific transformations in the enzyme activity pattern of rat vastus lateralis muscle by prolonged endurance training, Pflugers Arch, 399: , Nov, DOI: [9] Holloszy J. O, Biochemical adaptations to exercise: aerobic metabolism, Exerc. Sport Sci. Rev, 1:45-71, DOI: [10] Mole P. A, Oscai L. B, Holloszy J. O, Adaptation of muscle to exercise. Increase in levels of palmitoyl CoA synthetase, carnitine palmityl transferase, and palmityl CoA dehydrogenase, and in the capacity to oxidize fatty acids, J. Clin. Invest, 50 no 11: , Nov, [11] Baldwin K. M, Klinkerfuss G. H, Terjung R. L, Mole P. A, Holloszy J. O, Respiratory capacity of white, red, and intermediate muscle: adaptative response to exercise, Am. J. Physiol, 222, no 2: , Feb, [12] Helge J. W, Ayre K, Chaunchaiyakul S, Hulbert A. J, Kiens B, Storlien L. H, "Endurance in high-fat-fed rats: effects of carbohydrate content and fatty acid profile", J Appl Physiol, 85, no 4:1342-8, Oct, [13] Holloszy J. O, Oscai L. B, Don I. J, Mole P. A, Mitochondrial citric acid cycle and related enzymes: adaptive response to exercise, Biochem Biophys. Res. Commun, 40 no 6: , Sep, DOI: [14] Osman A. A, hancock J, Hunt D. G, Ivy J. L, Mandarino L. J, Exercise training increases ERK2 activity in skeletal muscle of obese Zucker rats, J. Appl. Physiol, 90, no 2: , Feb, [15] Simi B, Sempore B, Mayet M. H, Favier R. J, Additive effects of training and high-fat diet on energy metabolism during exercise, J. Appl. Physiol, 71, no 1: , Jul, [16] Saltin B, Gollnick P. D, Skeletal muscle adaptability: Significance for metabolism and performance, In: Handbook of Physiology-skeletal muscle, Edited by L. D. Peachy, Sir Adrian, Am. Physiol. Soc, Bethesda, MD, p , [17] Tesch P. A, Thorsson A, Kaiser P, Muscle capillary supply and fiber type characteristics in weight and power lifters, J. Appl. Physiol. Respir. Environ. Exerc. Physiol, 56 no 1:35-38, Jan, [18] MacDougall J. D, Hicks A. L, MacDonald J. R, Mckelvie R. S, Green H. J, Smith K. M, Muscle performance and enzymatic adaptations to sprint interval training, J. Appl. Physiol, 84, no 6: , Jun, [19] Kraemer W. J, Patton J. F, Gordon S. E, Harman E. A, Deschenes M. R, Reynolds K, Newton R. U, Triplett N. T, Dziados J. D, Compatibility of high-intensity strength and endurance training on hormonal and skeletal muscle adaptations, J. Appl. Physiol, 78, no 3: , Mar,

9 복합운동훈련이인간골격근의형태학적변화와유산소대사관련효소활성에미치는영향 [20] Bell G. J, Syrotuik D, Socha T, MacLean I, Quinney H. A, Effect of strength training and concurrent strength and endurance training on strength, testosterone and cortisol, J. Strength Cond. Res, Italic :57-64, [21] Ahn-Na Y, Kim K. J, Differences of body composition, physical fitness, and metabolic syndrome`s risk factors after 12 week combined exercise program between obese and non-obese middle school students, KAHPERD, 48, no 3: , May, [22] Bae J. C, Kim M. K, Kim S. C, Kim H, Effects of 16-week combined exercise on body composition, cardiovascular function, and maximal muscle strength in old-old elderly male, Exercise Science, 19, no 4: , [23] Bell G. J, Syrotuik D, Martin T. P, Burnham R, Quinney H. A, Effect of concurrent strength and endurance training on skeletal muscle properties and hormone concentrations in humans, Eur. J. Appl. Physiol, 81, no 5: , Mar, DOI: [24] Jensen J, Jacobsen S. T, Hetland S, Tveit P, Effect of combined endurance, strength and sprint training on maximal oxygen uptake isometric strength and sprint performance in female elite handball players during a season, Int. J. Sports Med,. 18, no 5: , Jul, DOI: [25] Sale D. G, Jacobs I, MacDougall J. D, Gamer S, Comparison of two regimens of concurrent strength and endurance training, Med. Sci. Sports Exerc, 22, no 3: , Jun, DOI: [26] Hunter G, Demment R, Miller D, Development of strength and maximum oxygen uptake during simultaneous training for strength and endurance, J. Sports Med. Phys. Fitness, 27, no 3: , Sep, [27] McCarthy J. P, Agre J. C, Graf B. K, Pozniak M. A, Vailas A. C, Compatibility of adaptive responses with combining strength and endurance training, Med. Sci. Sports Exerc, 27, no 3: , Mar, DOI: [28] Bergstrom J, Muscle electrolytes in man", Scand. J. Clin. Lab Invest.(Suppl), 68:1-110, [29] Brooks M. H, Kaiser K. K, Three Myosin ATPase systems: The mature of their ph liability and sulfhydryl dependence, J. Histochem Cytochem, 18, no 9: , Sep, DOI: [30] Andersen P, Henriksson J, Training induced changes in the subgroups of human type II skeletal muscle fibers, Acta Physiol. Scand, 99, no 1: , Jan, DOI: [31] Lee J. K, Lee J. S, Park H, Cha Y. S, Yoon C. S, Kim C. K, "Effect of L-carnitine supplementation and aerobic training on FABPc content and beta-had activity in human skeletal muscle", Eur J Appl Physiol, 99, no 2:193-9, Jan, DOI: [32] Srere P. A, Citrate synthase, Methods in Enzymology, 13:3-11, [33] Lee J. S, Bruce C. R, Spriet L. L, Hawley J. A, Interaction of diet and training on endurance performance in rats, Exp Physiol, 86, no 4: , Jul, DOI: [34] Adams G. R, Hather B. M, Balwin K. M, Dudley G. A, Skeletal muscle myosin heavy chain composition and resistance training, J. Appl. Physiol,. 74, no 2: , Feb, [35] Chesley A, MacDougall J. D, Tarnopolsky M. A, Atkinson S. A, Smith K, Changes in human muscle protein synthesis after resistance exercise, J. Appl. Physiol, 73: , [36] Harridge S. D. R, The contractile system and its adaptation and training, In: Human Muscular Function During Dynamic Exercise, edited by P. Marconnet, B. Saltin, P. Komi, V. Poortmans, Basel: Karger, p.82-94, [37] Staron R. S, Karapondo D. L, Kraemer W. J, Fry A. C, Gordon S. E, Falkel J. E, Hagerman F. C, Hikida R. S, Skeletal muscle adaptations during early phase of heavy-resistance training in men and women, J. Appl. Physiol, 76, no 3: , Mar, [38] Hakkinen K, Pakarinen A, Hannonen P, Hakkinen A, Airaksinen O, Valkeinen H, Alen M, Effects of strength training on muscle strength, cross-sectional area, maximal electromyographic activity, and serum hormones in premenopausal women with fibromyalgia, J. Rheumato,. 29, no 6: , Jun, [39] Nader G. A, Hornberger T. A, Esser K. A, Translational control: implications for skeletal muscle hypertrophy, Clin. Orthop,. 403(Suppl):S178-S187, DOI: [40] Hickson R. C, Dvorak, B. A, Gorostiaga E. M, 375

한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, 2014 Kurowski T. T, Foster C, "Potential for strength and endurance training to amplify endurance performance, J. Appl. Physiol, 65, no 5:2285-2290, Nov, 1988.

Scand, 164 no 3:259-267, Nov, 1998. DOI: http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-201x.1998.00428.x [42] Dudley G, Djamil R, Incompatibility of endurance and strength training modes of exercise, J. Appl.

이장규 (Jang-Kyu Lee) [ 정회원 ] < 관심분야 > 의 생명공학, 스포츠의학, 운동생리학 2003 년 2 월 : 한국체육대학교대학원운동생리학전공 ( 이학박사 ) 2006 년 9 월 ~ 현재 : 단국대학교운동처방재활학과강사 이길우 (Kil-Woo Lee) [ 정회원 ] 2003 년 2 월 : 한국체육대학교대학원운동생리학전공 ( 이학박사

10 한국산학기술학회논문지제 15 권제 1 호, 2014 Kurowski T. T, Foster C, "Potential for strength and endurance training to amplify endurance performance, J. Appl. Physiol, 65, no 5: , Nov, [41] Ferketich A. K, Kirby T. E, Alway S. E, Cardiovascular and muscular adaptations to combined endurance and strength training in elderly women, Acta Physiol. Scand, 164 no 3: , Nov, DOI: [42] Dudley G, Djamil R, Incompatibility of endurance and strength training modes of exercise, J. Appl. Physiol, 59, no 5: , Nov, [43] Fitts R. H, Brimmer C. J, Heywood-Cooksey A, Timmerman R. J, Single muscle fiber enzyme shifts with hindlimb suspension and immobilization, Am. J. Physiol, 256(5Pt1): C1082-C1091, May, 이장규 (Jang-Kyu Lee) [ 정회원 ] < 관심분야 > 의 생명공학, 스포츠의학, 운동생리학 2003 년 2 월 : 한국체육대학교대학원운동생리학전공 ( 이학박사 ) 2006 년 9 월 ~ 현재 : 단국대학교운동처방재활학과강사 이길우 (Kil-Woo Lee) [ 정회원 ] 2003 년 2 월 : 한국체육대학교대학원운동생리학전공 ( 이학박사 ) 2013 년 9 월 ~ 현재 : 대전광역시시민체력증진센터운영 < 관심분야 > 의 생명공학, 스포츠의학, 운동생리학 이종삼 (Jong-Sam Lee) [ 정회원 ] 2002 년 5 월 : 호주 RMIT 대학교운동생리학전공 ( 이학박사 ) 2005 년 9 월 ~ 현재 : 대구대학교체육학과교수 < 관심분야 > 의 생명공학, 스포츠의학, 운동생리학 376

서론 34 2

서론 34 2 34 2 Journal of the Korean Society of Health Information and Health Statistics Volume 34, Number 2, 2009, pp. 165 176 165 진은희 A Study on Health related Action Rates of Dietary Guidelines and Pattern of