Collagen peptide supplementation in combination with resistance training improves body composition and increases muscle strength in elderly sarcopenic men

Abstract

Zdzieblik와 Oesser(2015)의 이 무작위 대조 시험은 콜라겐 펩타이드(collagen peptide) 보충과 저항 훈련의 병행이 노인 근감소증(sarcopenia) 남성의 신체 구성, 근력, 기능 능력에 미치는 효과를 조사하였다. 근감소증 진단 기준을 충족하는 노인 남성 53명(평균 연령 72세)을 12주 동안 하루 15g의 콜라겐 펩타이드 또는 위약군에 무작위 배정하였으며, 두 그룹 모두 주 3회 표준화된 저항 훈련 프로그램에 참여하였다.

콜라겐 펩타이드 그룹은 위약군에 비해 제지방량 증가(+4.2kg 대 +2.9kg), 체지방 감소(-5.4kg 대 -3.5kg), 근력 향상 모두에서 유의하게 더 큰 개선을 보였다 [1]. 이 결과는 이 집단에서 콜라겐 펩타이드 보충이 저항 훈련 단독을 넘어서는 의미 있는 이점을 제공한다는 것을 시사한다.

제안된 기전은 콜라겐 펩타이드가 근육 결합조직, 힘줄, 연골의 콜라겐 합성을 위한 기질로 기능하는 특정 아미노산(글리신, 프롤린, 하이드록시프롤린)을 공급하여 근육 손상 시 결합 조직의 회복과 기계적 힘 전달을 향상시킨다는 것이다 [2].

핵심 키워드: 콜라겐 펩타이드, 근감소증, 저항 훈련, 신체 구성, 노인, 결합조직, 제지방량

Introduction

근감소증(sarcopenia)은 노화에 따른 골격근 질량과 근력의 점진적 감소로, 노화를 동반하는 가장 중요한 생리적 변화 중 하나다. 진단 기준에 따라 노인의 10-40%에게 영향을 미치는 것으로 추정되며, 낙상, 골절, 기능 저하, 독립성 상실, 사망률 증가와 관련이 있다 [1]. 저항 훈련은 근감소증 근육 손실을 완화하는 데 가장 근거가 충분한 개입이지만, 훈련 유발 적응을 증폭시키는 영양 보조 개입도 실용적 관점에서 상당한 관심을 받는다.

콜라겐(collagen)은 인체에서 가장 풍부한 단백질로, 전체 체단백질의 약 30%를 차지하며 힘줄, 인대, 연골, 뼈, 골격근의 세포외 기질 구성 요소의 구조적 망을 형성한다. 유청이나 카제인 같은 구형 단백질이 필수 아미노산이 풍부한 것과 달리, 콜라겐은 글리신(약 33%), 프롤린(약 22%), 하이드록시프롤린(약 14%)이 주를 이루는 독특한 아미노산 구성을 가지며, 류신을 포함한 필수 아미노산 함량이 상대적으로 낮다 [2].

이러한 구성 프로파일로 인해 연구자들은 초기에 콜라겐 단백질을 근단백질 합성을 위한 류신 풍부 완전 단백질에 비해 영양학적으로 열등한 공급원으로 간주하였다. 그러나 이 관점은 골격근 기능을 지지하는 결합조직 기질에서의 콜라겐 역할을 과소평가한 것일 수 있다. 골격으로의 근육 힘 전달은 온전한 근건 접합부(myotendinous junction)와 근막 네트워크를 필요로 하며, 이 구조들의 콜라겐 합성 속도는 기계적 부하에 민감하고, 전구체 아미노산 가용성에도 영향을 받을 수 있다.

Zdzieblik와 Oesser 연구의 기본 가설은 보충용 콜라겐 펩타이드가 저항 훈련에 대한 반응으로 결합조직 재형성을 위한 강화된 기질을 제공함으로써, 근골격계의 구조적 완전성을 개선하고, 기존 관절 퇴행이 있는 노인에서 훈련 강도와 지속성을 제한할 수 있는 운동 관련 관절 불편감을 잠재적으로 줄일 수 있다는 것이었다 [3].

콜라겐 펩타이드(가수분해 콜라겐)는 콜라겐이 2-10kDa의 더 작은 펩타이드로 부분 가수분해된 처리 형태로, 온전한 콜라겐 단백질에 비해 위장관 흡수가 향상된다. 경구 섭취 후 혈장에서 특정 생리활성 콜라겐 펩타이드가 확인되었는데, 이는 일부 펩타이드 서열이 소화를 생존하여 단순한 아미노산 공급을 넘어 연골세포와 섬유아세포에 직접적인 생물학적 효과를 가질 수 있음을 시사한다 [4].

Methods

연구 설계

이 이중맹검 무작위 대조 시험은 유럽 노인 근감소증 워킹 그룹(EWGSOP) 정의, 즉 낮은 근력 또는 낮은 신체 수행 능력과 결합된 낮은 골격근 질량 지수를 기반으로 근감소증 진단 기준을 충족하는 노인 남성 53명(평균 연령 72 ± 5세)을 등록하였다. 참가자들은 12주 동안 비칼로리 음료에 녹인 특정 콜라겐 펩타이드 15g(BODYBALANCE, Gelita AG) 또는 동일 칼로리 위약에 무작위 배정되었다 [1].

저항 훈련 프로토콜

모든 참가자는 12주 동안 주 3회 표준화된 저항 훈련 프로그램을 완료하였다. 프로그램에는 하체 복합 운동(레그 프레스, 레그 익스텐션, 레그 컬, 카프 레이즈)과 상체 운동(벤치 프레스, 랫 풀다운, 시티드 로우)이 포함되었으며, 1회 최대 반복(1RM)의 60-80%로 실시하였다. 참가자가 적응함에 따라 점진적 과부하가 적용되었다. 이 통제된 훈련 자극은 두 그룹이 동일한 기계적 부하를 받도록 하여 보충 효과를 분리하는 데 중요하였다 [2].

보충 시기

저항 훈련일에는 훈련 30-60분 전에 콜라겐 펩타이드 보충제를 섭취하였다. 훈련이 없는 날에는 식사와 함께 일정한 시간에 섭취하였다. 1회 제공량으로 총 일일 용량 15g을 섭취하였다. 이 프로토콜은 기계적으로 자극된 결합조직 합성 시기에 콜라겐 전구체 아미노산의 국소 가용성을 최대화하기 위해 설계되었다.

결과 측정

통계 분석

기저치로부터의 변화에서 그룹 간 차이는 치료 그룹과 시간을 요인으로 하는 혼합 모델 반복 측정 분산 분석(ANOVA)을 사용하여 분석하였다. 효과 크기는 Cohen's d로 계산하였다. 유의성 기준은 p < 0.05로 적용하였고, 분석은 의향 치료(intention-to-treat) 원칙에 따라 실시하였다 [3].

Results and Discussion

신체 구성 결과

12주 후, 두 그룹 모두 신체 구성에서 유의한 개선을 보였는데, 이는 점진적 저항 훈련에 대한 예상된 적응 반응을 반영한다. 그러나 콜라겐 펩타이드 그룹은 모든 신체 구성 측정에서 의미 있게 더 큰 개선을 보였다 [1].

이 그룹 간 차이는 임상적으로 의미가 있다. 12주 동안 추가적으로 1.3kg의 제지방량을 얻는 것은 콜라겐 그룹에서 훈련 효과가 약 45% 향상된 것을 나타내며, 두 그룹이 동일한 저항 훈련을 수행했다는 점을 고려하면 상당한 증폭이다.

기전 논의

필수 아미노산 프로파일에서 유청 단백질에 비해 현저히 열등한 콜라겐 펩타이드가 근감소증 남성의 저항 훈련과 함께 사용될 때 골격근 질량 증가를 어떻게 향상시킬 수 있는가? 몇 가지 상호 배타적이지 않은 기전이 제안되어 있다.

결합조직 강화: 가장 기전적으로 지지되는 설명은 콜라겐 펩타이드 보충이 근육 결합조직 기질, 특히 근내막, 근주막, 근건 접합부의 합성을 위한 강화된 기질을 제공했다는 것이다. 결합조직 완전성의 개선이 더 효과적인 힘 전달을 가능하게 하여 참가자들이 운동 관련 불편감을 줄이면서 더 높은 강도로 훈련할 수 있게 했을 수 있다 [2].

운동 제한 관절 통증 감소: 근감소증 노인은 흔히 동반된 골관절염과 관절 퇴행이 있다. 콜라겐 보충이 운동을 제한하는 관절 불편감을 줄였다면, 동일한 처방 프로토콜에도 불구하고 참가자들이 더 높은 순 훈련 볼륨을 달성하여 증폭된 적응을 설명할 수 있다.

위성 세포와 섬유아세포 상호 교신: 기계적 부하가 골격근에서 근아세포와 섬유아세포 활성 모두를 동시에 자극하며, 기질 금속 단백분해효소(matrix metalloproteinase) 활성과 세포외 기질 재형성이 비대 적응에 필수적이라는 신흥 근거가 있다. 콜라겐 전구체가 순 근원섬유 단백질 증가를 가능하게 하는 결합조직 재형성을 지원할 수 있다 [3].

제한점 및 일반화 가능성

이 연구는 전적으로 노인 근감소증 남성을 대상으로 수행되어 젊고 훈련된 집단이나 여성으로의 직접 외삽이 제한된다. 사용된 콜라겐 펩타이드 제품(BODYBALANCE)은 독점적 특정 펩타이드 제형으로, 효과가 일반 가수분해 콜라겐으로 일반화되는지는 추가 연구가 필요하다. 동일한 칼로리/질소 함량의 단백질 매칭 대조군(예: 유청 단백질)이 없어, 관찰된 이점이 콜라겐의 특정 아미노산 구성을 반영하는지 단순히 추가 식이 단백질의 효과인지 구분할 수 없다 [4].

하루 15g의 용량은 관절 건강 목적으로 시판되는 일반적인 콜라겐 보충제 용량(일반적으로 5-10g)보다 상당히 높으며, 운동 전 섭취 시기는 기계적으로 자극된 콜라겐 합성을 최대화하도록 특별히 선택되었다.

Practical Applications

콜라겐 펩타이드 보충을 고려해야 할 대상

용량 프로토콜

이 시험에서 사용된 프로토콜은 명확하고 근거 기반의 틀을 제공한다.

• 용량: 하루 콜라겐 펩타이드 15g(관절 건강 목적의 일반적인 5-10g 용량보다 높음)
• 섭취 시기: 저항 훈련 30-60분 전 섭취(기계적으로 자극된 콜라겐 합성 중 아미노산 가용성 최대화)
• 형태: 가수분해 콜라겐 펩타이드(젤라틴이나 온전한 콜라겐 단백질 아님. 생체이용률과 생리활성 펩타이드 함량이 다름)
• 비타민 C: 콜라겐 합성에서 비타민 C의 보조인자 역할(프롤린과 리신 잔기의 수산화)을 근거로 비타민 C 50mg 병용 보충 권장 [1]

훈련이 없는 날: 안정적인 혈장 콜라겐 펩타이드 농도 유지를 위해 식사와 함께 일정한 시간에 섭취한다.

콜라겐 대 유청: 둘 중 하나가 아니다

중요한 실용적 고려 사항으로, 콜라겐 펩타이드는 훈련 영양 계획에서 유청이나 다른 완전 단백질 공급원을 대체해서는 안 된다. 콜라겐의 낮은 필수 아미노산 함량과 최소한의 류신은 그 자체로 근단백질 합성 자극제로서 적합하지 않게 한다. 콜라겐 보충의 가치는 다음에 있다.

• 류신 풍부 단백질이 불충분한 양으로 공급하는 특정 결합조직 전구체(글리신, 프롤린, 하이드록시프롤린) 제공
• 골격근의 비수축성 세포외 기질 구성 요소 지원
• 훈련 능력과 지속성을 제한할 수 있는 관절 통증을 잠재적으로 줄임

최적 전략은 류신 풍부 완전 단백질(하루 1.6-2.2g/kg)을 기반으로 유지하고, 콜라겐 펩타이드를 결합조직 지원을 위한 표적 보충제로 추가하는 것이다. 특히 운동 전후가 중요하다 [2].

실용적인 감량 단계 추가 전략

칼로리 결핍 상태에서 관절 건강과 제지방량 보존이 우려될 때:

1. 운동 전: 콜라겐 펩타이드 15g + 비타민 C 50mg, 훈련 30-60분 전
2. 운동 후: 유청 또는 류신 풍부 단백질 공급원 25-40g
3. 하루 중: 나머지 단백질 섭취를 3-4회 추가 식사에 걸쳐 분배

이 단계적 접근법은 콜라겐을 결합조직 준비에, 유청을 최대 근단백질 합성 신호에 활용한다.

현실적인 기대치

• 콜라겐 펩타이드 보충은 충분한 총 단백질이나 저항 훈련의 대체물이 아니다
• 근감소증 노인에서 저항 훈련과 병행 시 의미 있는 신체 구성 개선을 지지하는 근거가 있다
• 충분한 단백질 섭취를 하는 건강한 젊은 집단에서 근육 비대만을 위한 한계 이점은 작을 가능성이 높다. 그러나 결합조직 지원과 관절 건강 이점은 여전히 관련성이 있을 수 있다
• 관절 통증 감소 효과는 여러 시험에서 별도로 보고되었지만, 일반적으로 작고 일관된 보충의 2-3개월 후에야 나타나는 경향이 있다 [3]