크레아틴①

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크레아틴①

예은이아빠 2013. 11. 4. 19:11

오늘은 보충제인 크레아틴에 관해서 포스팅해보도록 하겠습니다.

글을 읽으면서 난해하실 수 있습니다.

글을 일고, 이해가 어려우시더라도 그냥 읽으면서 내려가시다 보면 빨간색 박스로 좀 더 쉽게 설명해 놓은 부분이 있습니다.

아마 빨간 박스가 여러분의 이해를 도울 것입니다. 그렇다고 빨간 박스만 읽으시면 중요한 내용을 놓칠 수도 있답니다.

참고 하시길 바랍니다.

■ 크레아틴(Cr)은 간, 신장 및 췌장에서 아미노산인 글리신, 아르기닌, 메티오닌으로부터 주요하게 합성되는 아미노산입니다.

음식 섭취에 의한 외인성 Cr은 고기, 생선과 우유에서 쉽게 얻을 수 있습니다.

인체에서의 일일 크레아틴(Cr) 소모율은 약 1.6%(2g/d)를 차지하기 때문에 인체 내 크레아틴(Cr) 저장량을 유지하기 위해서는 약 2g의 Cr이 섭취되거나 체내에서 합성되어야 합니다.

하지만 크레아틴(Cr) 필요량의 50%가량이 음식을 통해서 섭취(1g/d) 되며, 나머지가 간에서 주로 합성됩니다(1g/d), 이렇게 간에서 합성된 Cr은 혈중으로 방출되고 반드시 근육 세포로 유입되어야 하는데 이때 나트륨(Na+) 의존 운반체인 Cr 운반체의 도움으로 근육세포로 유입됩니다

(화학식까지 여러분에게 보여드리는 이유는 나트륨 즉, 염분의 중요성에 대해 알려 드리기 위해 적어 드린 것입니다. 염분을 멀리하시고 항상 싱겁게만 드신다고

좋은 것만은 아니랍니다. 참고 하시길 바랍니다)

사람의 경우 전체 Cr의 약 95%가 골격근에 저장되어 있습니다.

Cr의 전체에서 1/3은 유리 형태(Free Cr; Cr)이며, 2/3은 포스포리레이티드 크레아틴 형태(phosphorylated Cr; PCr)입니다.

Cr의 소모는 Cr과 PCr(creatine phosphate = 크레아틴 인산염)이 크레아틴(creatinine)으로 전환되는 것을 포함하며 신장을 통해 인체로부터 소변으로 배출됩니다.

인체의 Cr 저장량의 나머지 5%가 심장, 뇌 및 고환에서 발견됩니다

예를 들자면, 체중 70kg인 사람의 몸에는 약 120g 정도의 크레아틴이 있습니다

인체의 3가지 크레아틴 복합체로로는(Cr Pool) 혈청, 세포질 및 미토콘드리아에 존재하며, 근육 내 Cr 흡수의 90% 이상은 매우 큰 Cr 농도구배에 대항하여 염화나트륨(NaCl-)의존 Cr 운반체 (creatine transporter; CRT)를 통해 이루어집니다. (농도구배란? 농도의 높낮이 즉, 농도의 차이를 말합니다)

세포 크레아틴(Cr) 운반의 일반적인 도식.

3가지 Cr pools 구획(혈청, 세포질 및 미토콘드리아)입니다.

이러한 pools은 두 가지 다른 CRTs(Cr 운반체)와 상호 연결되어 있습니다.

즉, 원형질막 Cr 운반체(plasma membrane Cr transporter; PM-CRT)와 미토콘드리아 Cr 운반체(Mi-CRT)입니다.

혈청과 세포질 사이의 높은 Cr 농도구배(600-1,000배)는 NaCl 농도구배를 통해 유지되며,

Cr은 NaCl과 함께 PM-CRT에 의해 근육조직으로 동시 운반됩니다(co-transport).

Mi-CRTs는 미토콘드리아 세포막 내부에 존재하며, 미토콘드리아 내부로 Cr을 운반합니다.

이들 3 부위(혈청, 세포질 및 미토콘드리아)는 세포막들에 의해 구분되며, 확산을 통해 평형이 유지되지 않습니다.

따라서 Cr 운반체가 이들 독립적인 각 부위 사이의 Cr의 교환과 채널을 중재하기 위해 조절되며,

각 부위의 총 Cr 함량뿐 아니라 PCr/Cr 비율 역시 특정 대사적 요구에 따라 달라집니다

근 세포로 들어가는 Cr의 비율은 Cr 인산염(Cr phosphate) 혹은 포스포크레아틴(PCr)을 형성하기 위하여 creatine kinase (CK) 반응을 통해 인산화되고,

에너지 필요 과정을 위한 ATP 재생에 기여합니다.

여러분 말이 어렵죠 ㅎㅎ 좀 더 정리해서 쉽게 애길 한다면,

크레아틴을 섭취하면 분해되지 않고 장에서 그대로 흡수됩니다.

일반적으로 음식으로 섭취하는 크레아틴의 양은 하루에 1 - 2g 정도입니다.

그리고 간, 신장, 췌장 등에서는 세 가지 아미노산(글리신, 아르기닌, 메티오닌)을 재료로 크레아틴을 만들어냅니다.

이렇게 몸에서 만들어내는 크레아틴의 양은 하루에 1 - 2g 정도입니다.

음식으로 섭취하거나 몸에서 만들어진 크레아틴은 신장과 간을 거쳐 근육으로 들어가 인산과 결합하여 크레아틴인산의 형태로 존재합니다.

몸에 들어있는 크레아틴인산은 근육 활동 후 대부분 다시 크레아틴으로 바뀌어 신장을 통해 배설됩니다.

하루에 배설되는 크레아틴의 양은 약 2g입니다. 따라서 체중이 70kg인 사람이 하루에 필요한 크레아틴의 양은 2g 정도입니다

여기까지 이해되나요 ^^

난 지금 크레아틴 보충제 효능에 대해 알고 싶은데 자꾸 인체에서 크레아틴이 !@#$..... 내가 원하는 정보가 아니네??? 그런 것이 아니랍니다.

여러분께 크레아틴 보충제의 효과를 이해시키기 이전에 근육이 어떻게 움직이는지 알아야만 크레아틴 효과에 대해 이해가 빠릅니다.

답답한 마음보다는 자신에 대해 알아간다라고 생각하시고 천천히 글을 이해하시면서 읽기 바랍니다.

■ 우리 몸에 근육의 구성을 보자면,

근육은 미오신과 액틴이라는 두 단백질로 구성되어 있습니다.

근육의 구성비는 수분이 약 70%, 지질 8%, 단백질은 22% 정도입니다.

(근육이 무엇으로 이루어져 있는지를 알아야 차후에 크레아틴이 어떤 원리에서 근육량을 상승 시키는지도 알게 됩니다. ^^)

근육 세포는 단백질 섬유(서로를 교차함)를 포함하고 있으며, 이 단백질 섬유는 세포의 길이와 모양을 조정합니다.

이런 근육에 종류에는 속근과 지근으로 나뉩니다.

속근 지근에 관한 포스팅 ◀ 클릭하세요

속근과 지근을 간단하게 비교하자면,

속근은 단거리 선수들이 지근은 마라톤 선수들이 발달되어 있습니다.

근섬유 형태에 따라 크레아틴 인산(PCr)의 함량 차이가 존재합니다.

근육 속에는 크레아틴 인산이라는 물질이 충전되어 있습니다.

이 물질은 근육 속(가까운 거리)에 있기 때문에 곧바로 연료(ATA)를 만들어서 근육 속에 넣어 줄 수 있는 재료입니다.

그래서 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 재료(근육 속에 있는 크레아틴과 인산)를 분해시켜서 연료(ATP)를 만들어서 즉시 넣어주는 역할을 합니다.

즉, 크레아틴 인산의 분해로 크레아틴이 나오는 것입니다.

크레아틴 인산의 함양이 높다는 건 그만큼 분해되어 나오는 크레아틴의 양도 달라진다고 보시면 됩니다.

속근 섬유(Type II)에서의 안정시 PCr 함량이 지근 섬유(Type I)에 비해 약 5∼15% 높은 것으로 밝혀졌습니다

추가적으로, 10∼30초 동안 지속되는 스프린트 운동시 PCr의 소모율은 속근 섬유에서 더욱 빠르게 발생되는 반면 스프린트 운동 후 회복기간 동안에는 PCr의 합성이 속근 섬유보다 지근 섬유에서 조금 더 빠른 것으로 나타났습니다.

더욱이, 크레아틴(Cr) 섭취 후 이들 근섬유 형태 모두에서 총 크레아틴(Cr) 및 크레아틴 인산(PCr) 함량은 증가하였으나 속근 섬유에서 더욱 두드러지게 증가하였습니다.

한편, 쥐를 대상으로 한 연구에서도 역시 인간과 비교할 때 비율적인 차이는 있으나 속근 섬유(Type II)에서의 Cr 농도가 지근 섬유에서 보다 45% 높았고, Cr 섭취 후 속근 섬유에서 PCr의 축적이 더욱 증가하였음을 보고한 바 있습니다.

따라서 크레아틴(Cr) 섭취는 아마도 지근 섬유보다는 속근 섬유에서의 ATP 생성을 증가시켜 운동 수행력을 향상시킵니다.

즉, 여러분이 그토록 알고 싶어 하는 크레아틴의 효능이 무산소 운동 즉 속근에 많은 효과를 가져다 준다는 뜻입니다.

이해되나요 ^^?

여러분! 위에 근육 구성 그림을 보시면, 미오신이라는 섬유가 그림으로 보이시죠?

무산소 운동 즉, 웨이트 트레이닝을 하게 되면 미오신 섬유가 움직이게 되고 움직일 때마다 ATP라는 에너지를 사용하게 됩니다.

ATP란 무엇일까요?

쉽게 말하자면 신체 내의 화폐라고 생각하시면 됩니다.

실질적으로 신체 내에서 쓰이는 에너지가 ATP입니다.

신체 세포들 사이에서 에너지를 전달해주는 역할을 하며, ATP가 높으면 근육의 힘을 많이 낼 수 있습니다.

정리하자면, 근육이 수축하는데는 에너지가 필요합니다.

ATP는 에너지를 내는데 매우 손쉽게 사용할 수 있습니다. 그러나 몸에 들어있는 ATP의 양은 매우 적어서 격렬한 운동을 하면 2 - 3 초만에 모두 소모될 정도입니다.

소모된 ATP를 제 충전하기 위해선 ADP에 다시 인산을 공급해주면 ATP를 다시 만들 수 있고, 그 ATP를 이용해 근육을 움직일 수 있습니다.

ㅎㅎㅎ 이해 안되시죠? 더 쉽게 말씀드리면,

자동차의 연료가 가솔린인 것처럼, 사람의 연료는 ATP입니다.

근육이 움직이면서 에너지가 사용되는 것인데, 따라서 근육 속에 연료(ATP)를 넣어주어서, 그 연료의 힘으로 운동을 하고 신체활동을 할 수가 있게 되는 것입니다.

보통 연료(ATP)는 우리가 먹은 음식(탄수화물, 지방)에 의해서 포도당 분해로 만들어지지만, 먹은 음식들이 곧바로 연료(ATP)로 사용되는 것은 아닙니다.

먹은 음식들이 연료(ATP)로 만들어지려면 활동이나 운동을 통해서 세포가 호흡을 하고, 화학 반응을 내면서 연료가 만들어지는 것입니다.

그런데 세포가 호흡을 하면서 화학반응을 거치는 시간이 운동 후 10초 이후입니다.

즉 곧바로 먹은 음식(포도당 분해로 만들어진 재료)을 연료(ATP)로 사용할 수 없는 것입니다.

때문에 10초간 근육 속에 넣어줄 연료가 필요한 것입니다.

이때 근육 속에 기본적으로 저장된 연료 (ATP)를 사용하는데, 하지만 근육 속에 저장된 연료(ATP)는 아주 소량으로 채워져 있어서 운동을 하게 되면 3초면 다 소비하고 없어집니다. 그래서 다시 몇 초간 더 사용할 수 있는 연료를 근육 속에 넣어주어야 될 것입니다.

근육 속에는 크레아틴 인산이라는 물질이 충전되어있는데, 이 물질은 근육 속(가까운 거리)에 있기 때문에 곧바로 연료(ATA)를 만들어서 근육 속에 넣어 줄 수 있는 재료입니다. 그래서 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 재료(근육 속에 있는 크레아틴과 인산)를 분해시켜서 연료(ATP)를 만들어서 즉시 넣어주는 것입니다.

그리고 10초 이후부터는 먹은 음식의 포도당 분해로 만들어진 연료(ATP)를 사용해서 에너지로 사용되고, 15분 이후부터는 몸속에 저장된 지방을 이용해서 연료(ATP)를 만들어서 사용되는 것입니다.

이해가 되나요? ㅎㅎㅎ 그럼 본격적인 이론을 바탕으로 해서 에너지 시스템에 대해서 풀이해 드리겠습니다.

근 세포 내에는 '미토콘드리아'라는 에너지 충전 공장이 있습니다.

우리가 음식물을 먹고, 산화로 나오는 화학에너지들을 생체활동에 필요한 생체에너지로 만들어 주는 역할을 하고 있습니다.

만들어지는 생체에너지는 근육 내 ATP라는 저장창고에 들어가서, 인체 각 부분에 에너지를 공급해 주며,

방전되면 다시 미토콘드리아에서 에너지를 재충전하여 ATP에 저장되어 에너지를 공급하는 반복 작용의 시스템으로 되어있습니다.

미토콘드리아 알아보러가기 ◀ 클릭하세요

이론적으로 정확하게 설명드리자면, 우리가 먹은 음식물들은 일단 체내에서 산화(소화, 흡수) 되어서 화학적 에너지로 방출되게 되는데,

화학적 에너지가 움직임(근 수축 작용)에 필요한 생체에너지로 직접 이용되는 것이 아닙니다.

화학적 에너지가 생체에너지로 사용되기 위해서는 화학적 에너지가 생체대사 또는 운동 대사과정에 의해,

ATP( 아데노신3인산)라는 화합물을 만들고, 에너지로 사용되게 하는 것입니다.

이렇게 만들어진 ATP는 주로 근육 세포에 내에 저장되어 있다가, 운동 즉시 사용될 수 있도록 되어있습니다.

하지만 근육 내에 축척된 ATP의 양은 한정되어 있고, 때문에 운동 초기 2~3초 만에 모두 소모되게 됩니다.

따라서 근수축 활동을 지속적으로 하게 위해, ADP가 ATP로 재합성되어서 10초간 더 공급되며, 근육에 산소가 공급되는 10초 이후부터는, 경과되는 시간 또는 운동 형태에 따라서 무산소운동에서는 젖산시스템으로, 그리고 유산소 운동에서는 유산소 시스템(탄수화물과 지방을 에너지 공급)로 에너지가 공급되게 됩니다.

크레아틴 보충제 효능에 대해 하나 알려고 시작한 포스팅이 방대해지고 있습니다 ㅡ,.ㅡ;;

웨이트와 단거리 선수와 같이 짧고 격렬한 운동을 하는 경우 ATP > 크레아틴 > 당분해 > 지방분해의 순으로 에너지를 공급하고,

운동시간이 길어지면 에너지를 주로 공급하는 방법이 지방분해 > 당분해 > 크레아틴 > ATP의 순이 됩니다.

(여기서 순서라는 건 탄수화물을 다 사용하고 지방을 그리고 단백질을 사용하고 이런 의미가 아닌 사용 비율의 순서랍니다.)

따라서 짧고 격렬한 운동일수록 ATP와 크레아틴이 에너지원으로 중요하고 시간이 오래 걸리는 지구력 운동에서는 탄수화물과 지방이 중요하게 됩니다.

ATP에 관한 자세한 설명이 있는 포스팅 ◀ 클릭하세요

(ATP는 어디에서 생성되는지 그리고 그 과정은 어떻게 되는지에 대해 알고 싶다면 클릭해서 도움 받길 바랍니다.)

여러분은 이제 ATP와 크레아틴과의 관계에 대해 알게 되었습니다.

그리고 ATP는 언제 사용되는지를 알게 되었습니다.

■ 크레아틴 섭취와 혈청 및 골격근 크레아틴 농도에 대해 알아보겠습니다.

골격근의 평균 총 Cr 양은 약 120∼130 mmol/kg drymass(DM; 건조 질량)이며, 정규분포 범위는 대략적으로 90∼160 mmol/kg DM입니다.

그러나 어떤 사람의 경우, 총 Cr 량이 180mmol/kg DM 이상인 반면 Cr을 섭취했음에도 불구하고 근 전체 Cr(total creatine; TCr) 저장량

은 변화하지 않았습니다

초기 연구들의 경우, Cr 보충제 효과를 평가하기 위해 일반적으로 사용된 용량은 대략적으로 3∼6일 동안 매일 20g을 섭취하는 것이었습니다.

이것은 70kg 체중을 기준으로 할 때 약 0.2~0.3g Cr/kg 섭취를 의미합니다.

일반적으로 Cr 보충제는 하루에 2∼3시간 간격으로 5g씩 4회 정도 섭취합니다,

그 이유가 5g의 Cr 보충제를 섭취하고 나서 1시간 후 혈장 Cr 농도는 최고치(약 15∼20배 증가, 25∼110 μ mol/L에서 600∼1,000μ mol/L)에 도달하며,

밑에 그림에서처럼 초기 수준으로 되돌아 가는데는 약 5시간이 정도 소요됩니다.

이러한 절차을 생각하고 5일 동안 하루에 4회 반복(5g × 4회=20g) 할 경우, 근육의 총 Cr 저장량은 0～40%(평균 약 20% 증가, 20mmol/kg)까지 증가합니다.

즉, Cr 섭취 후 정상적인 근 Cr 축적 반응에 대하여 커다란 개인차가 있으며, Cr 섭취에 반응하지 않는 비 반응자(nonresponder)가 약 20∼30% 존재합니다.

이러한 개인차에 대하여 아직까지는 명확하지 않지만 그림에서처럼 초기 개인의 근 Cr의 함량 수준이 가장 중요한 요인으로 제안되고 있습니다.

그 이외에도 다양한 요인이 Cr 축적에 영향을 미칠 수 있으나, 그것은 아마도 근 Cr 축적의 상한선(150∼160 mmol/kg DM)이 존재하기 때문일 것입니다.

또한, 동물실험에서 장기 동안 많은 양의 Cr 섭취 시 근 Cr 운반체 단백질이 하향조절(down-regulated) 되는 것을 보고하였으며,

장기간 Cr 섭취에 대한 하향조절의 대안으로 2∼3개월 섭취 후 1개월 동안 섭취하지 않는 방법이 제안되고 있습니다

■ 그렇다면 인체 내에 크레아틴의 축적을 증가시키는 방법으로 무엇이 있을까요?

장시간의 최대하 운동과 함께 초기 Cr의 섭취가 Cr 축적을 강화시키지만 활동 골격근에서 이러한 Cr 축적이 더욱 크게 발생합니다.

어떻게 근 활성이 Cr 섭취 동안 Cr 흡수를 강화시키는지는 명확하지 않습니다.

초기 Harris et al.(1992년)은 근 활동 중 증가된 근 혈류가 활동근으로의 Cr 운반을 증가시킴으로써 흡수를 강화하는 것으로 제안하였습니다.

최근 연구에서는 변경된 근 혈류가 이러한 현상을 설명하지 못한다고 제안했습니다.

Robinson et al.(1999)은 근 수축 활동이 Cr 운반체 단백질의 활성을 증가시켜 크레아틴(Cr) 운반을 자극하거나 Na+ 농도구배와 같이 Cr 운반을 유도하는 압력의 변화에 의해 이루어진다고 제안하고 있습니다. 즉. 운동이 크레아틴 축적을 증가 시킨다고는 뜻입니다.

흥미로운 것은 운동이 근 Na+-K+ pumps의 수를 증가시켜 운동 시 근으로부터의 K+ 손실을 감소시킵니다

Green et al.(1993)은 인간을 대상으로 하루 2시간, 65% VO2max로 6일간 운동을 실시한 후 Na+-K+ pumps의 농도증가를 관찰하였으며,

Tsakiridis etal.(1996)은 쥐를 대상으로 일회성 달리기 운동 후 근초내에서의 Na+-K+ pumps의 농도증가를 관찰하였습니다.

앞서 언급했듯이, 근으로의 Cr 축적은 Na+-의존 Cr 운반체를 통해 이루어지며, Na+-Cr 공동 운반은 Na+- K+-ATPase에 의해 유지되는 Na+ 농도구배(Na+-K+ pumps의 수와 관련)와 막전위(membrane potential)의 에너지를 사용합니다.

따라서 운동에 의한 근육 내 Cr의 축적 증가는

첫째, 자극받는 근육의 Na+-K+ pump의 농도를 증가시키거나 Na+-K+-ATPase의 활성을 증가시켜 Na+-Cr 공동 운반을 향상시킬 수 있습니다.

둘째, 인슐린 민감성의 증가를 통한 Na+-K+-ATPase의 활성 증가입니다.

그 예로, Cr 섭취 전후 및 운동 처치 유무에 따른 근 TCr의 변화 및 Cr 섭취 후 한쪽 다리운동 직후, 6시간 후와 5일 후의 근육 내 TCr 농도 차이가 그 좋은 예입니다

아래 그림을 참고하세요

Robinson et al.(1999) 연구에서 처치된 운동은 한쪽 다리로 사이클 에르고미터를 실시하였고,

운동강도는 심박수 160∼170박/분(81∼86% HRmax)을 유지하여 지칠 때까지 약 1시간 동안 운동을 수행하였습니다.

이들의 연구에서 운동한 다리 근육에서의 근 TCr의 농도가 운동하지 않은 다리근육보다 11%나 더 높았다는 점입니다

아래 그림을 참고하세요.

하지만 아래 그림과 같이 Cr의 효율적인 축적을 위하여 단순당과 함께 Cr을 섭취할 경우, 유산소 운동이 추가적으로 근 Cr 함량을 증가시키지는 못하는 것 같습니다.

오히려 Cr+CHO+ 유산소 운동 집단의 뇨 Cr 배출량이 Cr+CHO 집단보다 높았기 때문입니다.

따라서 근육에 크레아틴(Cr)의 효율적인 축적을 위해 유산소 운동을 실시하는 것보다 Cr과 함께 단순당을 섭취할 경우가 크레아틴 축적이 더 많이 된다는 것을 한다는 것을 알 수 있었습니다. 아래 그림을 참고하세요

집단별 및 시기별 뇨 Cr 함량. Cr 섭취 군

(4×5 gCr/d, groups A-C) 또는 위약 섭취 (group D)

Group B는 5g의 Cr 섭취와 함께 500 ml 수분에 18.5%의 glucose를 희석한 용액을 섭취.

Group C는 group B와 같은 절차를 거치되 1시간의 유산소성 운동을 수행함.

글이 길어 질것 같아서 다음 포스팅으로 연장합니다

글 읽으시느라 대단히 고생하셨습니다 ^^;;

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