Can We Build Muscle and Lose Fat at the Same Time? A Systematic Review and Meta-Analysis of Body Recomposition

초록

신체 재구성(body recomposition)(근육량의 동시 증가와 체지방량의 동시 감소)은 운동과학 분야에서 상당한 논쟁의 대상이 되어왔다. 전통적인 에너지 균형 모델에 따르면 근육을 증가시키려면 칼로리 과잉이 필요하고 체지방을 감소시키려면 칼로리 결핍이 필요하므로, 동시적 재구성은 이론적으로 어려운 것으로 간주되어왔다. 그러나 새롭게 등장하는 근거들은 이러한 이분법적 견해에 이의를 제기하고 있다.

본 리뷰는 다양한 인구집단에 걸쳐 신체 재구성을 가능하게 하는 기전적·경험적 근거를 고찰한다. 종단적 저항 훈련 연구와 횡단면 분석 모두로부터 도출된 근거를 종합하여, 체지방 감소와 근육량 증가가 동시에 달성 가능한 조건을 규명하였다. 주요 발견으로는 신체 재구성이 다음의 경우에서 가장 강력하게 입증됨을 확인하였다: (1) 저항 훈련 미경험자, (2) 체지방률이 높은 개인, (3) 훈련 중단 기간 후 복귀하는 개인, (4) 충분한 식이 단백질을 섭취하는 개인(≥1.6 g/kg/일).

단백질 섭취 권고량, 저항 훈련 프로그램 설계, 에너지 균형 조절의 역할을 포함한 실용적 전략이 제시된다. 본 리뷰는 신체 재구성이 적절한 훈련 및 영양 조건 하에서 가능할 뿐만 아니라 예측 가능하다는 결론을 내리지만, 훈련 경력이 축적되고 체지방이 낮은 수준에 접근함에 따라 재구성의 속도와 크기는 실질적으로 감소한다는 점을 명시한다.

서론

신체 재구성(body recomposition)(체지방량의 동시적 감소와 근육량의 동시적 증가)은 저항 훈련에 참여하는 개인들에게 매력적이지만 논쟁이 많은 목표를 나타낸다. 응용 운동과학에서 오랫동안 지배적인 통념은 근육 증가와 체지방 감소가 동일한 기간 내에는 근본적으로 양립할 수 없다는 것이었다[1]. 이러한 견해는 열역학적 추론에서 비롯된다: 근육 단백질 합성(muscle protein synthesis)에는 아미노산 전구체와 에너지 모두가 필요한 반면, 지방 산화(fat oxidation)는 순 에너지 결핍을 요구한다. 이 논리에 따르면, 두 가지 결과를 동시에 달성하려면 상충되는 에너지 상태가 필요한 것처럼 보인다.

이러한 이론적 긴장에도 불구하고, 실무자와 운동선수들은 특히 저항 훈련을 처음 시작하는 개인에서 외견상의 신체 재구성이 나타남을 오랫동안 보고해왔다. 식이 과잉 없이도 제지방량을 증가시키는 초보 훈련자들에 대한 초기 경험적 관찰은 특정 조건 하에서 기질 분배(substrate partitioning)가 양의 에너지 균형 없이도 근육 축적을 선호할 수 있음을 시사하였다[2].

지난 20년간 체성분 측정 방법론이 실질적으로 개선되었으며, 이중 에너지 X선 흡수계측법(dual-energy X-ray absorptiometry, DXA)과 초음파 기반 근육 두께 평가의 도입이 확대되었다. 이러한 도구들은 동일한 개인과 기간 내에서 체지방량과 제지방량의 동시적 변화를 더욱 엄밀하게 기록할 수 있게 하였다[3].

본 리뷰의 목적은 다음과 같다: (1) 신체 재구성을 가능하게 하는 생리학적 기전을 개괄하고; (2) 인구집단 하위 그룹에 걸친 경험적 근거를 종합하며; (3) 저항 훈련과 영양 전략을 통해 신체 재구성을 달성하고자 하는 개인을 위한 근거 기반 실용적 권고안을 제시하는 것이다.

참고문헌

[1] Phillips SM. A brief review of critical processes in exercise-induced muscular hypertrophy. Sports Med. 2014;44:71–77. [2] Stokes T, et al. Recent perspectives regarding the role of dietary protein for the promotion of muscle hypertrophy. Nutrients. 2018;10:180. [3] Barakat C, et al. Body recomposition: can trained individuals build muscle and lose fat at the same time? Strength Cond J. 2020;42:7–21.

신체 재구성의 기전

기질 분배와 에너지 흐름

신체 재구성을 가능하게 하는 핵심 기전은 차별적 기질 분배(differential substrate partitioning)(에너지 기질을 지방 조직 저장보다 근육 단백질 합성 쪽으로 우선적으로 전달하는 것)이다[1]. 저항 훈련은 근육 단백질 합성을 촉진하는 mTORC1 신호 전달 경로를 강력하게 활성화한다[2]. 결정적으로, 이 동화 자극(anabolic stimulus)은 지방 조직에 저장된 내인성 지방산(endogenous fatty acids)의 산화를 통해 부분적으로 충족될 수 있으며, 이는 중성 또는 약간의 음의 에너지 균형 조건에서도 지방이 근육 구성의 '에너지원'이 될 수 있음을 의미한다.

단백질 합성 속도의 역할

저항 운동 후 근육 단백질 합성 속도는 훈련 후 24~48시간 동안 상승 상태를 유지한다[3]. 이 기간 동안 식이 단백질은 동화 과정을 위한 아미노산을 공급하는 반면, 신체의 에너지 수요는 식이 탄수화물, 식이 지방, 그리고 저장된 지방 조직 유래 유리 지방산(adipose-derived free fatty acids)의 조합을 통해 충족된다. 식이 단백질이 충분하되 총 칼로리 섭취량이 적당히 제한될 경우, 그 결과는 제지방량의 동시적 증가와 체지방량의 동시적 감소일 수 있다[4].

호르몬의 기여

저항 훈련은 테스토스테론(testosterone), 성장 호르몬(growth hormone), 인슐린 유사 성장인자-1(insulin-like growth factor-1, IGF-1)을 포함한 동화 호르몬을 급성적으로 상승시키는 한편, 만성적으로 인슐린 감수성(insulin sensitivity)을 개선한다[5]. 향상된 인슐린 감수성은 포도당이 지방 조직에 저장되는 대신 근육으로 흡수되는 것을 촉진하여, 재구성에 유리한 대사 환경을 지원한다. 또한 훈련 후 상승된 안정 시 카테콜아민(catecholamine) 긴장도는 지방 분해(lipolysis)를 촉진하여 에너지 기질로서의 지방 산화를 추가로 지원한다.

'초보자 이득(Newbie Gains)' 현상

훈련 미경험자는 초기 저항 훈련 자극에 대해 불균형적으로 강한 동화 반응을 보이며, 이를 흔히 '초보자 이득(newbie gains)'이라 부른다[6]. 이 가속화된 근육 단백질 합성은 실질적인 호르몬 및 신경근(neuromuscular) 적응과 결합되어, 경험 있는 훈련자에서는 거의 재현되지 않는 속도로 체지방 감소와 근육 증가가 병행하여 진행될 수 있게 한다.

참고문헌

[1] Hall KD. Body composition and energy expenditure. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2011;14:341–348. [2] Laplante M, Sabatini DM. mTOR signaling in growth control and disease. Cell. 2012;149:274–293. [3] Phillips SM, et al. Mixed muscle protein synthesis and breakdown after resistance exercise. Am J Physiol. 1997;273:E99–E107. [4] Barakat C, et al. Body recomposition. Strength Cond J. 2020;42:7–21. [5] Kraemer WJ, Ratamess NA. Hormonal responses to resistance exercise. Sports Med. 2005;35:339–361. [6] Damas F, et al. Early-resistance training-induced increases in muscle cross-sectional area. J Appl Physiol. 2016;121:1378–1388.

인구집단별 고려사항

저항 훈련 초보자

신체 재구성에 대한 가장 강력하고 일관되게 기록된 근거는 체계적인 저항 훈련을 처음 시작하는 개인에서 확인된다[1]. 다수의 연구에서 훈련 미경험자가 8~16주 프로그램 동안 칼로리 섭취를 과잉 상태로 특별히 조절하지 않더라도 제지방량의 증가와 체지방량의 감소가 동시에 나타남을 입증하였다. 이러한 변화의 크기는 종종 상당하여, 초보자는 동일한 중재 기간 내에 1~3 kg의 제지방량을 증가시키는 동시에 1~2 kg의 체지방량을 감소시킨다[2].

체지방률이 높은 개인

비만이거나 체지방률이 높은 개인은 재구성이 특히 달성 가능한 또 다른 집단이다. 더 많은 지방 조직 저장량은 근육 단백질 합성 기간 동안 에너지 공급을 위한 풍부한 기질을 제공한다[3]. 더욱이, 초기 인슐린 저항성이 높다는 것은 저항 훈련에 의해 유발된 인슐린 감수성의 적당한 개선만으로도 불균형적으로 큰 대사적 이점을 얻을 수 있음을 의미한다. 과체중 및 비만 인구에서 수행된 여러 연구에서 단지 적당한 칼로리 결핍만으로도 강력한 재구성이 나타남을 기록하였다.

훈련 중단과 훈련 복귀

훈련 중단(detraining)의 연장 기간 이후 복귀하는 운동선수 또는 훈련 경험자는 근육 기억(muscle memory) 현상으로 인해 훈련 재개 시 빠른 재구성 가능성을 보인다[4]. 훈련 중단 기간 동안에도 근핵(myonuclei)에 지속되는 후성유전학적(epigenetic) 변화는 훈련이 재개될 때 수축 단백질의 재합성을 가속화하여, 근육의 재축적이 어떠한 식이 결핍도 능가할 수 있게 한다.

숙련되고 체지방이 낮은 개인

저항 훈련 경험이 풍부하고 체지방률이 낮은 개인의 경우, 동시적 재구성은 점진적으로 더 어려워진다[5]. 훈련 자극에 대한 동화 반응이 초보자에 비해 둔화되고, 줄어든 지방 조직 저장량은 근육 단백질 합성에 대한 내인성 에너지 공급 능력을 제한한다. 이 인구집단에서도 재구성은 여전히 달성 가능하지만, 일반적으로 매우 정밀한 영양 전략(유지 또는 유지 수준을 약간 상회하는 칼로리, 높은 단백질 섭취량(≥2.2 g/kg), 전략적 에너지 주기화(energy periodization))을 요구하며, 변화의 속도는 훨씬 느리다.

참고문헌

[1] Morton RW, et al. Neither load nor systemic hormones determine hypertrophy. J Appl Physiol. 2016;121:129–138. [2] Barakat C, et al. Body recomposition in resistance-trained individuals. Strength Cond J. 2020;42:7–21. [3] Villareal DT, et al. Effect of weight loss and exercise on frailty in obese older adults. N Engl J Med. 2011;364:1218–1229. [4] Egner IM, et al. A cellular memory mechanism aids overload hypertrophy. J Physiol. 2013;591:3739–3749. [5] Roberts BM, et al. Nutritional recommendations for physique athletes. J Hum Kinet. 2020;71:79–108.

실용적 전략

단백질 섭취

충분한 식이 단백질은 신체 재구성을 위한 단일 가장 중요한 영양 변수라 할 수 있다. 저항 훈련 맥락에서 근육 단백질 합성을 극대화하는 데 필요한 최소 섭취량으로 체중 기준 1.6 g/kg/일이 메타분석 근거에 의해 지지된다[1]. 칼로리 결핍 상태에 있는 개인의 경우, 2.2~3.1 g/kg/일의 더 높은 단백질 섭취량은 제지방량의 이화작용(catabolism)에 대한 추가적인 보호 효과를 제공한다[2]. 단백질은 3~5회의 식사 또는 섭취 기회에 걸쳐 분배되어야 하며, 각 식사에서 0.4~0.6 g/kg을 제공하여 류신(leucine) 유도 동화 반응을 극대화해야 한다.

에너지 균형 관리

초보자와 체지방률이 높은 개인의 경우, 신체 재구성은 적당한 과잉에서 중간 정도의 결핍에 이르기까지 다양한 에너지 균형 상태에서 나타날 수 있다[3]. 실용적인 전략은 유지 칼로리에 근접한 수준(±200~300 kcal/일)을 목표로 하고, 필요한 결핍을 유도하는 데 저항 훈련의 급성 에너지 수요와 운동 후 상승된 지방 산화에 의존하는 것이다. 더 큰 칼로리 결핍(>500 kcal/일)은 제지방량 이화의 위험을 증가시키므로, 실질적인 체지방 감소가 주요 우선순위가 아닌 한 피해야 한다.

저항 훈련 설계

잘 구조화된 저항 훈련 프로그램은 모든 재구성 프로토콜의 기반을 형성한다. 주요 근거 기반 원칙에는 점진적 과부하(progressive overload, 시간에 따른 훈련 자극 증가), 적절한 볼륨(주당 근육 그룹당 10~20세트), 충분한 빈도(주당 2~3회 각 근육 그룹 훈련)가 포함된다[4]. 복합 다관절 운동(compound multi-joint exercises)은 단위 시간당 가장 큰 동화 자극과 에너지 소비를 제공한다.

리피드(Refeed) 기간과 다이어트 브레이크

전략적 리피드 일(단기적 칼로리 및 탄수화물 증가를 유지 수준 이상으로)은 장기간의 신체 재구성 단계 동안 적응성 열생성(adaptive thermogenesis)을 약화시키고 동화 호르몬 수준을 보존할 수 있다[5]. 다이어트 브레이크(2주간 유지 칼로리 기간)에 대한 근거는 이것이 장기 중재에서 순응도와 체성분 결과를 개선할 수 있음을 시사한다.

측정 및 모니터링

재구성 중에는 체지방이 감소하고 근육이 증가하는 동안에도 체중이 비교적 안정적으로 유지될 수 있으므로, 개인은 결과 지표로 체중만을 단독으로 사용하기보다 정기적인 DXA 스캔, 둘레 측정, 변화 사진을 통해 체성분을 모니터링해야 한다.

참고문헌

[1] Morton RW, et al. A systematic review, meta-analysis and meta-regression of protein supplementation and hypertrophy. Br J Sports Med. 2018;52:376–384. [2] Helms ER, et al. A systematic review of dietary protein during caloric restriction. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2014;24:198–214. [3] Barakat C, et al. Body recomposition. Strength Cond J. 2020;42:7–21. [4] Schoenfeld BJ. The mechanisms of muscle hypertrophy and their application to resistance training. J Strength Cond Res. 2010;24:2857–2872. [5] Byrne NM, et al. Intermittent energy restriction improves weight loss efficiency. Int J Obes. 2018;42:129–138.