Beta-hydroxy-beta-methylbutyrate (HMB) supplementation and resistance training
HMB 보충과 저항 훈련: 근육량 및 근력에 대한 효과
Jacob M. Wilson and Ryan P. Lowery · 2014
Abstract Abstract
베타-하이드록시-베타-메틸부티레이트(beta-hydroxy-beta-methylbutyrate, HMB)는 필수 아미노산인 류신의 대사산물로, 근단백질 분해를 줄이고 저항 훈련 적응을 향상시킬 잠재력에 대해 연구되어 왔다. Wilson과 Lowery(2014)의 이 리뷰는 저항 훈련 맥락에서 HMB 보충에 관한 가용 근거를 종합하고, 제지방량 증가, 근력 발달, 근단백질 이화 작용에 대한 효과를 검토하였다.
리뷰는 HMB가 두 특정 집단, 즉 저항 훈련을 시작하는 미훈련자와 칼로리 제한 중인 훈련자에서 가장 강력한 효과를 보임을 확인하였다 [1]. 미훈련자에서 HMB 보충은 일관되게 위약에 비해 더 큰 제지방량 증가와 근력 향상을 가져왔으며, 이는 새로운 훈련 자극에 대한 초기 단계 적응을 특징짓는 상승된 근단백질 분해를 약화시킴으로써 가능성이 높다. 에너지 제한 중인 훈련자에서 HMB의 항이화(anti-catabolic) 특성은 단백질 섭취만으로 예상되는 것 이상의 제지방량 보존을 지원하는 것으로 나타났다 [2].
하루 3g을 3회로 균등 분할하여 섭취하는 방식이 가장 일관된 효능을 보였으며, 더 높은 용량에서 유의한 추가 이점은 관찰되지 않았다. 자유산 형태(HMB-FA)는 급성 연구에서 칼슘염 형태(HMB-Ca)보다 우수한 생체이용률을 보였지만, 두 형태 간 장기적 결과 차이는 덜 명확하게 확립되어 있다 [3].
핵심 키워드: HMB, 베타-하이드록시-베타-메틸부티레이트, 류신 대사산물, 근단백질 분해, 항이화, 저항 훈련, 근육량
Introduction Introduction
근단백질 회전율(muscle protein turnover)은 근단백질 분해(muscle protein breakdown, MPB)와 근단백질 합성(muscle protein synthesis, MPS)이 동시에 일어나는 연속적이고 역동적인 과정이다. 순 근단백질 균형, 즉 합성과 분해의 차이가 시간이 지남에 따라 근육량이 증가, 유지, 또는 감소하는지를 결정한다. 단백질 섭취와 저항 훈련을 통한 MPS 자극에 대한 광범위한 연구 초점은 잘 확립되어 있지만, 근단백질 분해를 줄이는 상보적 역할은 스포츠 영양학에서 상대적으로 덜 주목받아 왔다 [1].
베타-하이드록시-베타-메틸부티레이트(HMB)는 이 시스템에서 생화학적으로 흥미로운 개입 지점을 나타낸다. HMB는 류신 아미노기전이(transamination)의 대사산물로 내인성으로 생성된다. 류신이 알파-케토이소카프로에이트(KIC)로 탈아미노화된 후, KIC의 약 5%가 미토콘드리아와 세포질에서 HMB로 전환된다. 나머지 95%는 다른 대사 경로를 따른다 [2]. 식이 류신 중 소수 부분만이 HMB로 전환되기 때문에, 외인성 HMB 보충은 식이 류신만으로는 실질적으로 달성할 수 없는 수준의 이 대사산물을 제공한다.
HMB가 근단백질 이화 작용을 줄인다고 제안된 주요 기전은 다음과 같다. - 프로테아솜 억제: HMB는 주요 세포 내 단백질 분해 시스템인 유비퀴틴-프로테아솜(ubiquitin-proteasome) 경로를 26S 프로테아솜 구성 요소의 발현을 줄임으로써 억제하는 것으로 나타났다 [3] - 막 무결성: HMB는 콜레스테롤 합성의 전구체로 근섬유막(sarcolemma) 무결성을 향상시킬 수 있으며, 이화 경로를 활성화하는 운동 유발 막 손상과 세포 스트레스 반응을 줄인다 - mTOR 활성화: 일부 근거는 HMB가 직접 mTORC1 신호를 활성화하여 잠재적으로 동화와 항이화 효과 모두를 제공할 수 있음을 시사한다
HMB의 연구 역사는 스포츠 영양 보충 분야에서 다소 독특하다. 주로 Iowa State University의 Steven Nissen 그룹이 1990-2000년대에 발표한 초기 연구들은 극적인 효과를 보고하였는데, 수 킬로그램의 제지방량 증가와 큰 근력 향상이 이후 독립적 재현 연구들에서 관찰된 것보다 훨씬 컸다 [4]. 이로 인해 Wilson과 Lowery의 리뷰가 신중한 근거 종합을 통해 해결하고자 했던 HMB 효과의 크기와 견고성에 대한 지속적인 논쟁이 생겨났다.
Evidence Review Evidence Review
미훈련자에서의 효과
HMB 보충의 근거는 저항 훈련 초보자에서 가장 일관적이고 인상적이다. Nissen 등의 원래 연구들은 미훈련 남녀에서 HMB 보충(하루 3g, 3-8주간)이 훈련 기간 동안 위약에 비해 1-1.5kg 더 많은 제지방량 증가를 가져왔으며, 1RM 근력에서도 상응하는 향상을 보였다 [1].
여러 독립적 재현 연구들이 미훈련 또는 가볍게 훈련된 집단에서 이 효과의 방향을 확인하였지만, 효과 크기는 일반적으로 원래 연구보다 다소 작았다. 미훈련자에서 더 큰 HMB 효능의 기전적 근거는 설득력 있다. 새로운 저항 훈련 자극은 적응된 숙련 운동선수의 동등한 훈련에 비해 훨씬 더 큰 근단백질 분해를 가져온다. MPB를 구체적으로 표적으로 함으로써, 기준선에서 MPB가 상승했을 때 HMB의 항이화 효과가 더 큰 절대적 영향을 미친다 [2].
훈련자에서의 효과
경험 있는 저항 훈련 선수에서 제지방량과 근력에 대한 HMB 효과의 근거는 더 혼재되어 있다. 훈련된 선수들을 대상으로 잘 통제된 여러 연구들은 총 단백질 섭취량이 충분할 때 제지방량이나 근력에서 위약에 비해 HMB의 유의한 이점을 발견하지 못했으며, 이는 기준선 근단백질 분해율이 더 적당할 때 항이화 이점의 크기가 작음을 시사한다 [3].
그러나 훈련된 선수들도 특정 조건에서 임상적으로 의미 있는 HMB 효과를 보인다. - 과부하 훈련 중: 훈련 볼륨이 의도적으로 높고 회복이 불완전할 때, HMB가 비기능적 과훈련과 근육량 감소로 이어지는 과도한 MPB를 약화시킬 수 있다 - 칼로리 제한 중: 에너지 결핍이 독립적으로 MPB를 높이며, HMB의 프로테아솜 억제 효과가 훈련된 선수에서도 이 이화 압력을 부분적으로 상쇄할 수 있다 [4] - 훈련 중단 후 복귀: 휴식 후 훈련으로의 복귀는 상승된 근육 손상과 분해를 수반하며, HMB가 훈련된 근단백질 균형으로의 복귀를 가속할 수 있다
칼로리 결핍 적용
HMB 보충을 지지하는 가장 강력하고 일관된 근거 중 하나는 저칼로리 조건에서의 성과다. 훈련된 선수들을 통제된 칼로리 결핍 상태에 놓은 연구들은 단백질이 매칭된 위약 조건에 비해 HMB 보충이 식이 기간 동안 더 많은 제지방량을 보존한 것으로 나타났다 [5].
기전은 간단하다. 칼로리 제한은 mTOR를 억제하고 FoxO 전사 인자를 활성화하는 AMPK 경로를 활성화하여 유비퀴틴-프로테아솜 구성 요소의 발현을 증가시키고 근육 위축을 촉진한다. HMB의 유비퀴틴-프로테아솜 경로 직접 억제가 이 칼로리 제한 유발 이화 작용을 직접 상쇄한다.
HMB 형태: 칼슘염 vs. 자유산
HMB는 두 가지 주요 형태로 이용 가능하다.
| 형태 | 흡수 속도 | 혈장 HMB 최고점 | 실용적 참고 사항 |
|---|---|---|---|
| HMB-Ca (칼슘염) | 느림 (최고점 약 2시간) | ~100 μM | 가장 많이 연구됨, 분말/캡슐 |
| HMB-FA (자유산) | 빠름 (최고점 30-60분) | ~200-300 μM | 젤/액체 형태, 운동 전 더 적합 |
HMB-FA를 구체적으로 조사한 Wilson 등의 연구는 더 빠르고 높은 혈장 HMB 농도 덕분에 HMB-Ca에 비해 더 인상적인 급성 퍼포먼스 효과를 보여주었다. 그러나 이 약동학적 이점이 의미 있게 우수한 장기 결과로 이어지는지 여부는 지속적인 조사의 영역이다 [6].
용량 권고
하루 3g 용량이 연구 전반에서 지속적으로 효능을 입증한다. 기전적 근거: 하루 약 3g에서 혈장 HMB 농도가 근육 조직의 프로테아솜 활성을 억제하기에 충분하다. 더 높은 용량(하루 6g)이 연구되었지만 일관되게 추가 이점을 제공하지 않아, 3g 역치 부근에서 천장 효과가 있음을 시사한다.
Discussion Discussion
논쟁: 초기와 후기 HMB 연구 조화
HMB의 연구 역사는 스포츠 영양 보충 분야에서 더 논쟁적인 것 중 하나다. Nissen과 동료들의 초기 연구들은 만약 재현된다면 HMB를 지금까지 설명된 가장 강력한 근육 형성 보충제 중 하나로 만들 효과 크기를 보고하였다. 아나볼릭 스테로이드에서 관찰되는 것에 근접하는 제지방량 증가였다. 이후 독립적 연구들은 일반적으로 훨씬 더 작은 크기의 효과를 발견하여 이 분야에서 긴장감을 만들어냈다 [1].
Wilson과 Lowery의 리뷰는 진실이 아마도 이 극단 사이에 있다는 결론을 내렸다. 초기 연구들은 진정한 방법론적 한계(일부 경우 부적절한 단백질 통제, 독점 연구 자금)를 갖고 있었고, 일부 후기 연구들은 부적절한 HMB 용량, 최적이 아닌 형태, 또는 측정 가능한 항이화 반응을 예상할 수 없는 충분히 도전적이지 않은 훈련 프로토콜을 사용하였다. 적절한 집단(미훈련자 또는 칼로리 제한 중 훈련자)에서 가장 신중하게 설계된 독립 시험들은 작지만 의미 있는 HMB 효과를 일관되게 보여준다 [2].
이 조화는 적절한 기대치 설정에 중요하다. HMB는 크레아틴이 인식되는 방식의 극적인 효과를 만들 가능성이 낮지만, 일부 잘못 설계된 시험의 메타분석이 결론 내린 것처럼 효과 없는 보충제도 아니다. 그 가치는 근단백질 분해가 상승된 조건에서 가장 뚜렷하다.
HMB vs. 류신: 상호 보완 기전
HMB가 류신으로부터 파생됨에도 불구하고, HMB를 류신 보충과 구분하는 중요한 개념적 차이가 있다. 류신의 주요 에르고제닉 효과는 mTORC1 활성화를 통한 MPS 자극으로 작동한다. HMB의 주요 기전은 프로테아솜 경로 억제를 통한 MPB 억제를 표적으로 한다 [3].
이것은 두 중재가 중복이 아닌 기전적으로 상호 보완적임을 의미한다. 류신은 단백질 합성을 최대로 자극하고, HMB는 동시적인 분해를 최소화한다. 합성이 모두 최적화되고 분해가 상승된 맥락(예: 저항 훈련을 동반한 공격적인 칼로리 결핍)에서, 류신이 풍부한 단백질 공급원과 HMB 보충의 조합이 이론적으로 단백질 균형 방정식의 두 측면을 모두 다룬다.
임상적 맥락: 근육 소모 상태
HMB 효능에 대한 가장 설득력 있는 근거는 아마도 병리학적 근육 소모를 경험하는 임상 집단에서 온다. 근감소증(sarcopenia)이 있는 노인, 화학요법을 받는 암 환자, 수술이나 장기 부동화에서 회복하는 환자들을 대상으로 한 연구들은 건강한 운동선수 집단보다 더 일관되고 인상적인 HMB 효과를 보여주었다 [4].
이 집단들에서 단백질 분해율은 질병 관련 염증, 사이토카인 활성, 대사 장애로 인해 극적으로 상승하며, 이를 HMB의 프로테아솜 억제 효과가 직접 상쇄할 수 있다. 임상적 근육 소모에서의 이점 크기는 건강한 운동선수에서보다 훨씬 더 크며, HMB의 가치가 상승된 단백질 분해의 정도와 함께 증가함을 시사한다 [5].
비용 효율성 고려
HMB는 류신으로부터 파생됨에도 불구하고 류신보다 그램당 훨씬 비싸다. HMB를 보충 스택에 포함할지 여부를 평가할 때, 비용 효율성 계산은 어떤 맥락이 적용되는지에 달려 있다.
- 미훈련자나 칼로리 결핍 중인 사람의 경우: HMB의 특정 항이화 효과는 류신 보충이나 추가 단백질만으로 완전히 대체할 수 없는 가치를 제공한다
- 충분한 칼로리 균형 중의 잘 훈련된 선수의 경우: 총 단백질과 류신 섭취 최적화를 넘어선 HMB의 한계 이점은 작을 가능성이 높으며 비용을 정당화하지 못할 수 있다
Practical Recommendations Practical Recommendations
HMB 보충을 고려해야 할 대상
HMB 보충은 다음과 같은 특정 상황에서 가장 타당하다.
| 상황 | 기대 이점 | 우선순위 |
|---|---|---|
| 저항 훈련 첫 6-12개월 | 중간-큰 효과 | 높음 |
| 칼로리 결핍(감량 단계) | 중간 효과 | 높음 |
| 매우 높은 훈련 볼륨(과부하 훈련) | 중간 효과 | 보통 |
| 훈련 중단 후 복귀 | 중간 효과 | 보통 |
| 칼로리 충분한 잘 훈련된 선수 | 작은 효과 | 낮음 |
| 임상적 근육 소모 상태 | 큰 효과 | 높음 (의료 감독 하) |
용량 프로토콜
- 표준 용량: 하루 3g, 1g씩 3회 균등 분할
- 섭취 시간: 식사나 간식과 함께 섭취. 이는 단일 대용량 섭취에 비해 하루 종일 더 안정적인 혈장 HMB 농도를 유지한다
- 형태 고려 사항:
- HMB-Ca(칼슘염 분말/캡슐): 표준 형태, 흡수가 약간 느림. 일상적인 매일 복용에 효과적
- HMB-FA(자유산 젤): 더 비싸고 흡수가 빠름. 빠른 혈장 최고 농도가 우선시될 때 운동 전 용량으로 선호될 수 있음
운동 전 최적화: - HMB-Ca: 운동 2-3시간 전 섭취 - HMB-FA: 운동 30-60분 전 섭취 (빠른 흡수로 운동 전 섭취 시간이 더 짧아도 됨)
HMB와 다른 보충제 병용
HMB의 항이화 기전은 근단백질 합성 촉진 개입과 상보적이다.
- 크레아틴 + HMB: 일부 연구에서 미훈련자의 제지방량과 근력에서 상승 효과를 보고하였다. 크레아틴은 포스파겐 기반 MPS 자극을 지원하고, HMB는 MPB를 감소시킨다. 병용은 근단백질 균형 방정식의 두 측면을 최적화할 수 있다 [1]
- 고품질 단백질: HMB는 최적 단백질 섭취를 대체하는 것이 아니라 보완하는 것으로 작동한다. 류신이 풍부한 단백질(하루 1.6-2.2g/kg)이 기반으로 유지되어야 하며, HMB는 이 기반을 보충하는 역할을 한다
- 비타민 D: HMB와 비타민 D는 노인의 근단백질 대사에서 상보적인 기전을 가지며, 상가적 이점에 대한 일부 근거가 있다
실용적인 감량 단계 프로토콜
제지방량 보존을 목표로 하는 칼로리 결핍 기간 동안:
- 단백질: 하루 2.0-2.6g/kg, 각 25-40g 단백질의 4-5회 식사에 걸쳐 분배
- HMB: 3회 주요 단백질 식사(아침, 점심, 저녁)마다 1g씩 섭취
- 훈련: 저항 훈련 빈도와 볼륨을 유지하거나 최소한으로만 줄임
- 칼로리 결핍: 과도한 이화 자극을 피하기 위해 결핍을 하루 300-500kcal로 유지
현실적인 기대치
- HMB는 크레아틴이 인식되는 방식의 '근육 형성' 보충제가 아니다
- 그 가치는 주로 항이화 작용에 있다. 근육량을 극적으로 늘리기보다 근육량 감소를 줄이는 것이다
- 칼로리 결핍 중 HMB는 12주 감량 단계에서 단백질 섭취만 한 경우에 비해 추가로 0.5-1kg의 제지방량을 보존하는 데 도움이 될 수 있다. 이는 의미 있지만 극적이지는 않은 효과다
- 저항 훈련을 시작하는 미훈련자의 경우, HMB는 위약에 비해 8-12주 동안 약 1-2kg의 초기 제지방량 발달을 가속할 수 있다
안전성 및 내약성
HMB는 하루 3g에서 유의한 부작용이 보고되지 않은 우수한 안전성 프로파일을 가지고 있다. 일부 개인에서 경미한 위장 증상이 보고되었으나, 용량을 3회로 균등 분할하면 이를 최소화할 수 있다. 일반적인 보충제나 약물과의 상호작용은 확인되지 않았다 [2].