Is an Energy Surplus Required to Maximize Skeletal Muscle Hypertrophy Associated With Resistance Training
저항 훈련과 관련된 골격근 근비대를 극대화하기 위해 에너지 잉여가 필요한가
Gary John Slater, Brad P. Dieter, Damien J. Willoughby and Bill I. Campbell · 2019
Abstract 초록
본 서술적 리뷰는 저항 훈련으로 유도된 골격근 근비대(hypertrophy)를 극대화하는 데 있어 에너지 잉여(energy surplus)의 역할에 관한 근거를 검토하며, 지방 질량 증가를 최소화하면서 근단백질 축적을 최적화하는 데 필요한 에너지 과잉의 규모와 구성에 특히 주목한다. 식이 에너지 가용성과 근원섬유 단백질 합성의 기저를 이루는 동화 기제 사이의 근본적 관계를 탐구하고, 새로운 근육 조직 축적의 열역학적 요건과 식이 에너지 가용성에 의해 형성되는 동화 신호 환경을 구별한다. 질소 균형 연구, 에너지 분배 분석, 체성분 조사로부터 얻은 근거는, 유지 수준보다 350–500 kcal/일 정도의 적당한 에너지 잉여가 불균형적인 지방 축적 없이 최대 근비대에 적합한 조건을 제공한다는 것을 시사한다, 이 전략은 구어적으로 '린 벌킹(lean bulking)'이라 불린다. 이 범위를 초과하는 과도한 에너지 잉여는 추가적인 동화 이점을 제공하기보다는 주로 지방 축적을 증가시키는 것으로 보인다. 주목할 것은, 미훈련자, 체지방이 상당히 과도한 사람, 디트레이닝(detraining) 후 훈련에 복귀하는 사람들은 에너지 중립 또는 경도 저칼로리(hypocaloric) 조건에서도 의미 있는 근비대를 달성할 수 있으며, 이는 근육 증가 단계에서 체중 증가를 감내할 수 없거나 원하지 않는 사람들에게 중요한 실용적 함의를 갖는 결과이다 [1].
Introduction 서론
저항 훈련으로 유도된 근비대를 극대화하기 위해 식이 에너지 잉여가 필요한가(그리고 필요하다면 얼마나 필요한가)라는 질문은 응용 스포츠 영양학에서 가장 실제적으로 중요한 문제 중 하나이다. 실무자들은 양의 에너지 균형이 근육 성장을 극대화하는 동화 환경을 조성한다는 믿음 하에 전용 '벌킹(bulking)' 단계에서 칼로리 잉여를 섭취하도록 고객에게 정례적으로 권고한다. 반대로, 근육 축적 단계에서 동시에 지방 질량 증가를 최소화하려는 욕구는 적당한 잉여를 주장하는 '린 벌크' 또는 '클린 벌크' 전략의 대중화를 이끌었으며, 이는 무제한적 칼로리 섭취를 특징으로 하는 보다 공격적인 '더티 벌크(dirty bulk)' 접근과 대비된다 [1].
열역학적 관점에서, 새로운 근육 조직의 축적에는 에너지가 필요하다, 골격근은 습윤 질량 킬로그램당 약 1,300 kcal의 에너지를 함유한다. 이상적인 조건에서도 공격적인 근비대 프로그램이 한 달에 1–2 kg의 근육을 추가할 수 있음을 고려할 때, 조직 합성을 위한 추가 에너지 요건은 비교적 적당하다(완전한 효율을 가정할 경우 유지 수준보다 약 43–87 kcal/일 추가). 그러나 실제로 근육 축적의 열역학적 비용은 하나의 고려 사항에 불과하다. 에너지 가용성은 또한 단순한 열역학적 계산으로는 포착할 수 없는 방식으로 동화 호르몬 프로필(인슐린, IGF-1, 테스토스테론), mTORC1 신호 활성, 리보솜 생합성, 전반적인 동화 환경에 영향을 미친다 [2].
결정적으로, 에너지 잉여와 근육 증가 사이의 관계는 선형적으로 보이지 않는다, 추가 칼로리가 더 이상 근단백질 축적을 촉진하지 않고 대신 주로 지방 질량을 증가시키는 상한선이 존재하는 것으로 보인다. 이 상한선이 어디에 있는지, 그리고 그것이 훈련 상태, 단백질 섭취량, 개인의 대사 특성에 의해 어떻게 영향을 받는지를 이해하는 것은 근거 기반 프로그램 설계에 필수적이다 [3].
본 리뷰는 에너지 균형 상태, 잉여 규모, 골격근 근비대 사이의 관계를 특성화하기 위한 기존 근거를 평가하고, 다양한 훈련 경험 단계의 개인을 위한 실용적인 권고안을 제공한다.
Energy Balance and Muscle Hypertrophy 에너지 균형과 근비대
에너지 잉여의 동화 환경
유지 수준 이상의 식이 에너지 섭취는 동화 과정에 광범위하게 허용적인 호르몬 및 대사 환경을 조성한다. 탄수화물, 그리고 그보다 적게는 단백질 섭취에 반응하여 분비되는 인슐린(insulin)은 포도당 처리를 촉진할 뿐만 아니라, FOXO 전사 인자와 유비퀴틴-프로테아좀 경로 억제를 통해 근단백질 분해(MPB, muscle protein breakdown)를 억제한다. 성장호르몬(GH)과 그 주요 매개체인 IGF-1도 영양 상태에 의해 영향을 받으며, 두 호르몬 모두 지속적인 에너지 결핍 시 분비 감소를 나타낸다 [1].
근단백질 합성의 중심 조절 노드인 mTORC1은 에너지 결핍 특유의 낮은 ATP:AMP 비율에 의해 활성화되는 AMPK를 통해 세포 에너지 상태에 민감하다. AMPK의 Raptor 인산화는 mTORC1 활성을 억제하여, 에너지 가용성과 동화 신호 사이의 직접적인 기전적 연결을 제공한다. 반대로, 높은 ATP와 인슐린 가용성을 갖춘 에너지 충분 조건은 기계적 부하 및 아미노산 가용성에 반응한 강력한 mTORC1 활성화를 지원한다 [2].
체성분 재구성: 에너지 결핍 중 근육 증가
동화 과정에 대한 에너지 잉여의 이론적 유리함에도 불구하고, 특정 집단 하위 그룹이 칼로리 잉여 없이 의미 있는 동시 근육 증가와 지방 감소를 달성할 수 있음('체성분 재구성(body recomposition)'이라 불리는 현상)이 잘 확립되어 있다. 이 능력은 세 그룹에서 가장 두드러지게 나타난다: 미훈련자(새로운 훈련 자극에 유지 수준이나 경도 결핍에서도 큰 동화 반응을 보이는); 체지방 예비량이 과도한 사람(동화 작용을 위한 에너지를 공급하기 위해 저장된 지방 조직을 동원할 수 있는); 그리고 디트레이닝 후 훈련에 복귀하는 사람(근핵 기억 기제를 재활용할 수 있는) [3].
이러한 집단에서 체지방 저장소는 근단백질 축적을 지원하는 식이 에너지 잉여를 부분적으로 대체할 수 있는 내인성 에너지원으로 작용한다. 이것은 무한한 능력이 아니다, 개인이 더 낮은 체지방 비율과 더 높은 훈련 수준에 접근함에 따라 재구성 능력은 상당히 감소하며, 지속적인 근비대를 위해서는 어느 정도의 에너지 잉여가 점점 더 중요해진다. '재구성 가능' 상태와 '잉여 필요' 상태 사이의 임계점은 정밀하게 정의되지 않았지만, 남성의 경우 약 15%, 여성의 경우 약 25% 이하의 체지방 비율과 함께 훈련됨 또는 상급 훈련 상태를 달성하는 것에 대략 해당할 것으로 보인다 [1].
Magnitude of Energy Surplus 에너지 잉여의 규모
최적 잉여 범위에 관한 근거
근비대에 초점을 맞춘 프로그램을 관리하는 실무자들의 핵심 질문은 잉여가 근육 증가에 도움이 되는지 여부가 아니라, 얼마나 많은 잉여가 근육 대 지방 증가 비율(소위 '분배 효율(partitioning efficiency)')을 극대화하는가이다. 방법론적 이질성으로 제한되지만, 현재 근거는 비교적 적당한 잉여 임계값을 초과하는 경우 점진적 에너지가 근단백질 축적 속도를 비례적으로 증가시키지 않으면서 지방 축적을 증가시킨다는 것을 일관되게 시사한다 [1].
에너지 분배 분석(체중 증가 중 제지방 조직 대 지방 질량으로 향하는 잉여 에너지의 비율을 모델링하는)은 유리한 조건(적절한 단백질, 점진적 저항 훈련)에서도 열역학적 요건을 초과하는 잉여 에너지의 약 20–30%만이 제지방 조직으로 축적되고 나머지는 지방으로 저장된다는 것을 나타낸다. 이 에너지 비효율성은 공격적인 잉여가 근육 대비 지방을 불균형적으로 축적하여 벌킹 단계의 효율을 낮추고, 체성분을 복구하기 위한 더 길고 공격적인 후속 감량 단계를 필요로 함을 의미한다 [2].
저항 훈련된 개인의 관찰된 근비대 속도에 기반한 실용적 추정치는, 자연 훈련자의 최대 달성 가능한 근육 증가 속도가 초보 훈련자의 경우 주당 약 0.25–0.5 kg이며 훈련 수준이 높아질수록 점진적으로 감소하여 상급 운동선수의 경우 주당 0.05–0.1 kg까지 낮아진다는 것을 시사한다. 이 질량 축적의 에너지 비용과 더 큰 동화 기제를 지원하는 대사 적응 간접비를 고려할 때, 유지 수준보다 350–500 kcal/일의 잉여가 과도한 동시 지방 증가 없이 최대에 가까운 근육 축적을 지원하기에 충분하다는 것을 시사한다 [3].
과도한 잉여의 결과
유지 수준보다 1,000–2,000 kcal/일을 초과하는 공격적인 칼로리 잉여 접근법은 레크리에이션 보디빌딩 문화에서 흔하지만, 적당한 잉여로 달성 가능한 속도를 초과하는 근육 증가를 강화하는 전략으로는 근거에 의해 잘 지지되지 않는다. 과도한 잉여의 주요 결과는 지방 질량의 가속된 축적이며, 이는 몇 가지 실용적 비용을 수반한다: 근육을 드러내기 위한 후속 칼로리 결핍이 연장되고, 운동선수를 과도한 체지방의 건강 위험에 노출시키며, 지방 조직 매개 염증 및 호르몬 교란을 통해 동화 감수성을 손상시킬 수 있다 [1].
또한, 체성분 연구의 근거는 초기 체지방 비율이 더 높은 사람들이 더 나쁜 영양소 분배를 나타낸다는 것(제지방 조직으로 향하는 잉여 칼로리 비율이 더 작음)을 시사하며, 벌킹 단계가 최적 체성분 범위를 넘어 연장됨에 따라 효율이 점진적으로 악화된다.
Practical Recommendations 실용적 권고안
개별화된 잉여 목표치
지방 증가를 최소화하면서 근비대를 극대화하기 위한 칼로리 잉여의 적정 규모는 훈련 상태와 현재 체성분에 따라 달라진다. 다음과 같은 근거 기반 지침을 제안한다 [1]:
- 초보 훈련자(저항 훈련 0–1년): 유지 수준보다 250–500 kcal/일의 적당한 잉여는 이 단계의 특징인 신속한 신경 및 근비대 적응에 적합한 동화 조건을 제공한다. 초보자는 중급자보다 더 빠르게 근육을 축적할 수 있으며 잉여 지원으로부터 가장 많은 혜택을 받는다.
- 중급 훈련자(1–3년): 350–500 kcal/일의 잉여는 중급 발달의 다소 느린 속도에서 지속적인 근비대를 지원한다. 총 체중의 월 0.5–1.0% 증가가 실용적인 모니터링 목표로 작용한다.
- 상급 훈련자(3년 초과): 최대 월간 근육 증가 속도가 낮으며, 공격적인 잉여는 주로 지방을 생성한다. 빈번한 체성분 모니터링을 동반한 200–350 kcal/일의 잉여가 더 적절하다.
모니터링 및 조정
주간 체중 추적(변동 노이즈를 최소화하기 위한 여러 아침 측정값 평균화)과 주기적 체성분 평가(접근 가능한 경우 월간 DXA 또는 주간 피부두께 측정)는 원하는 증가 속도를 향한 칼로리 섭취의 점진적 조정을 가능하게 한다. 훈련된 개인에서 체중이 월 1%보다 빠르게 증가한다면 칼로리 섭취를 적당히 줄여야 하며; 체중이 안정적이라면 점진적인 상향 조정이 적절하다 [2].
단백질 우선순위
에너지 잉여 전략에 관계없이, 가용 에너지의 동화 효율을 극대화하기 위해 단백질 섭취는 1.6–2.2 g/kg/일 이상을 유지해야 한다. 적절한 단백질 섭취는 근비대 규모의 결정 인자로서 근거에 의해 가장 강력하게 지지되는 단일 식이 변수이다, 잘 조정된 에너지 잉여도 단백질 섭취가 불충분하면 차선의 결과를 낳을 것이다 [3].
더티 벌크의 함정 피하기
근육 증가 단계에서 무제한 칼로리 섭취의 편의성은 이후에 체성분을 복구하기 위해 필요한 연장되고 대사적으로 스트레스가 많은 감량 단계로 상쇄된다. 절제된 린 잉여 접근법은 주간 체중 변화가 덜 극적이지만, 훨씬 적은 동시 지방 축적으로 비슷하거나 우수한 장기 근육 증가를 생성하며, 연간 주기화 사이클 전반에 걸쳐 전반적인 훈련 효율성을 향상시킨다 [1].