스포츠 중 근육 부상 후 회복 가속화: 저기압 저산소 환경의 효과 탐구

논문 "Simulated altitude is medicine: intermittent exposure to hypobaric hypoxia and cold accelerates injured skeletal muscle recovery"에서는 간헐적 저기압 저산소(Hypobaric Hypoxia, HH)와 추운 환경이 결합된 환경이 근육 회복에 미치는 영향을 연구했습니다.

 

간헐적 저기압 저산소(Hypobaric Hypoxia, HH)와 추운 환경이 결합된 환경이 근육 회복에 미치는 영향을 연구 요약 (출처-  Santocildes, G., Viscor, G., Pagès, T., & Torrella, J. R. (2023). Simulated altitude is medicine: intermittent exposure to hypobaric hypoxia and cold accelerates injured skeletal muscle recovery.  The Journal of Physiology.)

연구 배경

근육 손상은 운동 중 가장 흔한 부상 중 하나로, 근육의 자가 치유 능력이 있음에도 불구하고 회복에는 상당한 시간이 소요됩니다. 이 연구는 간헐적 저기압 저산소(Hypobaric Hypoxia, HH)와 추위가 근육 재생에 미치는 영향을 평가하기 위해 설계되었습니다.

연구 방법

대상: 성인 수컷 쥐 사용

실험 그룹: 다음 네 가지 조건으로 나누어 처리

CTRL (Control): 수동 회복

COLD: 4°C에서 간헐적 노출

HYPO: 4500m 상당의 고도에서 간헐적 저기압 저산소(Hypobaric Hypoxia, HH) 노출

COHY: HH와 추위의 동시 노출

치료 시간: 하루에 4시간 동안 9일 또는 21일간 처리

평가 방법: 근육 기능, 조직학적 재생 지표, 분자 신호 단백질 분석

 

주요 결과

근육 회복: HYPO 그룹은 근육의 조직학적 및 기능적 수준에서 가장 빠른 회복을 보였으며, 9일 만에 완전한 회복이 관찰되었습니다. COLD와 COHY 그룹은 더 긴 시간이 필요했습니다.

항섬유화 효과: HYPO 처리는 콜라겐 I의 침착을 줄이는 것으로 나타났습니다. 이는 근육 재생 과정에서 섬유화를 감소시킬 수 있는 잠재력을 시사합니다.

분자 메커니즘: 모든 처리 그룹에서 Akt와 AMPKα 단백질의 인산화 형태가 증가했습니다. 이는 근육 재생 과정에서 중요한 역할을 할 수 있는 분자적 변화를 나타냅니다.

 

그래서 정리해서 저산소가 손상된 근육을 재생하는 데 도움이 되는 이유는 뭐지?

세포에 도달하는 산소량이 충분하지 않을 때, 저산소 유발 인자(hypoxia-induced factor, HIF) 단백질은 이러한 산소의 결핍을 보상하기 위해 신체대사 경로에서 일련의 변화를 활성화하는 스위치 역할을 합니다. HIF 단백질은 혈관 내피 성장 인자(VEGF)를 활성화하여 모세혈관의 증식을 활발하게 하여 부상 후 근육 재생 과정을 지원하기 위해 근육에 더  많은 성장 인자, 대사 기질 및 산소를 가져오게 합니다. 동시에, HIF 단백질은 특정 단백질의 합성, 일부 효소의 활동 및 세포 기관인 미토콘드리아의 효율성을 향상시킵니다

 

저기압 챔버는 오랫동안 고성능 스포츠(등산객, 클라이머 등) 및 전문 분야(고지대 광산, 천문 관측, 국경 통제)에서 신체 건강을 향상시키는 데 사용되어 왔습니다. 저산소 농도에 노출된 치료법은 병리학적 손상에 대한 새로운 치료법을 탐구하는 데도 도움이 될 수 있습니다. 따라서 근육 회복에 관여하는 과정(모세혈관 증식, 보다 효과적인 산화 대사 등)을 통해 근육량 및 힘의 손실이 특징인 근감소증을 상쇄할 수 있는지 테스트하는 것이 중요할 것입니다.