International Society of Sports Nutrition Position Stand: protein and exercise

초록

국제스포츠영양학회(ISSN, International Society of Sports Nutrition)의 본 입장 성명서는 식이 단백질 섭취와 운동 수행 사이의 관계에 대한 포괄적이고 근거 기반의 요약을 제공하며, 운동하는 개인을 위한 구체적인 권고안을 담고 있다. 현재 문헌에 대한 체계적 검토에 따라 ISSN 전문가 패널은 다음과 같은 주요 결론에 도달하였다: 운동하는 개인들은 인구 수준 RDA를 현저히 상회하는 단백질 섭취를 필요로 하며, 근거에서 지지되는 최소 범위로 1.4–2.0 g/kg/일이 제시된다; 근단백질 합성과 근비대를 극대화하기 위해 훈련 상태와 에너지 균형에 따라 1.6–3.1 g/kg/일의 단백질 섭취가 유익할 수 있다; 일일 단백질 섭취의 동화 효율을 극대화하기 위해 식사당 약 0.25–0.40 g/kg으로 3–4회 식사에 걸쳐 단백질을 균등하게 분배해야 한다; 저항 운동에 상대적인 단백질 섭취 시기가 동화 반응에 영향을 미치며, 운동 전후 창은 단백질 이용 향상의 기회를 나타낸다; 수면 전 카제인(casein) 단백질 섭취(30–40 g)는 야간 근단백질 합성을 강화한다; 동물성 및 식물성 등 모든 단백질 공급원은 총 일일 섭취와 류신 함량이 적절한 경우 근육 동화 작용을 지원할 수 있다. 본 입장 성명서는 운동선수, 코치, 스포츠 영양 전문가를 위한 실행 가능하고 근거 등급이 부여된 권고안을 제공한다 [1].

서론

단백질은 운동 및 스포츠 맥락에서 가장 광범위하게 연구된 다량영양소이며, 스포츠 보충제 산업에서 가장 상업적으로 활발한 카테고리 중 하나이다. 이러한 높은 관심(또는 그로 인해)식이 단백질과 운동을 둘러싼 근거 기반은 지난 20년간 극적으로 확장되어, 이전의 더 단순한 지침을 대체하는 점점 더 정교하고 미묘한 권고안을 생성하였다. 국제스포츠영양학회(ISSN)는 주기적으로 이 근거 기반을 검토하고, 스포츠 영양 실천에서 중심적 중요성을 갖는 주제에 대해 실무자와 운동선수에게 체계적으로 도출되고 비판적으로 평가된 지침을 제공하기 위한 입장 성명서를 발표한다 [1].

운동 영양에서 단백질의 역할은 여러 생물학적 기능을 포함한다: 근육 조직 수복 및 성장을 위한 구조적 원재료; 대사 과정을 매개하는 효소; 호르몬과 신호 분자; 그리고 탄수화물 가용성이 감소하는 장시간 운동 중 에너지 대사에 대한 기여. 운동선수와 레크리에이션 운동자들에게 영양적 관심의 핵심은 훈련에 대한 적응 반응(특히 저항 운동 후 골격근의 수복 및 성장과 지구력 훈련에 수반되는 미토콘드리아 및 결합 조직 재형성)을 극대화하기 위해 식이 단백질을 최적화하는 것에 있다 [2].

스포츠 영양 단백질 권고의 진화는 질소 균형 연구에서 안정 동위원소 추적자 방법론, 그리고 최근의 지표 아미노산 산화(IAAO, indicator amino acid oxidation) 기법 적용이라는 방법론적 발전을 반영한다. 이 도구들은 운동하는 개인이 결핍을 예방하기 위해 필요한 단백질의 양(최소 유효 용량)뿐만 아니라, 특정 적응 결과를 최적으로 지원하는 얼마나 많은(그리고 어떤 구성의)단백질이 필요한지(수행 최적화 용량)를 점진적으로 밝혀왔다 [3].

본 입장 성명서는 다섯 가지 주요 주제 영역(운동하는 개인의 단백질 요건; 단백질 섭취 시기 및 분배; 단백질 공급원과 품질; 특수 집단 및 맥락; 그리고 고단백 섭취의 안전성)에 걸쳐 현재 근거 기반을 종합한다. 권고안은 지지하는 근거의 강도에 따라 등급이 부여된다.

운동하는 개인의 단백질 요건

RDA를 넘어서

현재 인구 전체의 단백질 권장 식이량(RDA, recommended dietary allowance)은 체중 kg당 0.8 g/일로, 좌식 인구의 97.5%의 요건을 충족하기 위해 설정되었다. 이 값은 운동하는 개인에 대한 연구에서 도출되지 않았으며 운동선수의 기준 표준으로 적용되어서는 안 된다. 운동의 대사 수요(향상된 근원섬유 단백질 전환(turnover), 미토콘드리아 단백질 재형성, 장시간 운동 중 아미노산의 기질 산화, 상승된 결합 조직 합성)는 이 역치를 훨씬 초과하여 일일 단백질 요건을 상당히 증가시킨다 [1].

근거 기반 요건 추정치

질소 균형 방법론을 사용하여, 1980–1990년대의 초기 연구들은 양의 질소 균형을 유지하기 위해 지구력 운동선수에게는 약 1.2–1.4 g/kg/일, 근력 운동선수에게는 1.6–1.8 g/kg/일의 단백질 섭취를 제안하였다. 더 최근의 안정 동위원소 추적자 연구와 IAAO 연구들은 유사한 추정치로 대부분 수렴하였으나, 이 값들도 결핍을 단순히 예방하기보다는 근육 동화 작용을 극대화하려는 개인에게는 보수적인 하한선을 나타낼 수 있음을 시사한다 [2].

ISSN의 입장은 운동하는 개인들이 훈련 적응을 지원하기 위해 최소 1.4–2.0 g/kg/일을 필요로 하며, 다음과 같은 맥락별 세부 사항이 있다:

• 근비대를 위한 저항 훈련: 1.6–2.2 g/kg/일; 대부분의 개인에서 적절한 총 에너지 섭취 시 약 2.2 g/kg/일 이상에서 추가적 이점이 최소화됨
• 지구력 훈련: 훈련 중 아미노산 산화를 지지하고 약화시키기 위해 1.2–1.6 g/kg/일
• 복합 훈련: 저항 및 지구력 적응 과정 모두의 수요를 충족하기 위해 1.6–2.0 g/kg/일
• 에너지 결핍 조건: 칼로리 제한 중 제지방 소실을 약화시키기 위해 체지방 제외 체중 kg당 2.3–3.1 g이 필요할 수 있음 [3]

고섭취 시 안전성

고단백 섭취에 관한 일반적 우려는 신장 기능과 관련된 안전성이다. ISSN의 입장은 다른 권위 있는 기관들과 일치하여, 기존 신장 질환이 없는 건강한 개인에서 2.2 g/kg/일까지(그리고 잠재적으로 더 높은)단백질 섭취가 안전하다는 것이다. ≥3.0 g/kg/일을 섭취하는 저항 훈련된 개인의 장기 연구에서 신장 기능 지표에 대한 부작용이 나타나지 않았다 [1].

단백질 섭취 시기 및 분배

운동 후 동화 창

'운동 후 동화 창(post-exercise anabolic window)'(근단백질 합성을 극대화하기 위해 저항 운동 후 단백질을 소비해야 하는 시간적으로 제한된 기간)의 개념은 상당한 논쟁을 불러일으켰다. 이 개념의 초기 공식화는 그 이후 동화 이점이 급격히 감소한다고 주장하는 좁은 30–60분 창을 제안하였다. 더 현대적인 근거는 창이 상당히 더 넓음을 나타낸다: 대부분의 훈련된 개인에서 식이 단백질에 대한 운동 후 근육 민감화는 저항 운동 후 최소 24시간 동안 상승하며, MPS를 자극하는 반응성의 급성 상승은 약 4–6시간 동안 지속된다 [1].

실용적 함의는, 저항 훈련에 근접하여(전후 1–2시간 이내) 단백질을 섭취하는 것이 유익하고 아마도 최적이지만, 적당한 기간 이 창을 놓친다고 해서 동화 결과가 치명적으로 손상되지는 않는다는 것이다. 하루 종일 단백질 요건을 충족하는 개인에서 정확한 운동 후 시기보다 총 일일 단백질 섭취와 식사 전반에 걸친 분배가 24시간 MPS의 더 중요한 결정 인자로 남는다 [2].

식사 분배 권고안

ISSN은 일일 단백질 섭취를 약 3–4시간 간격으로 배치된 3–5회 식사에 걸쳐 분배하도록 권고하며, 각 식사는 체중 kg당 약 0.25–0.40 g(대부분의 성인에게 20–40 g에 해당)을 제공해야 한다. 이 분배 전략은 류신 역치를 반복적으로 초과하여 MPS를 자극함으로써 하루 종일 동화 섭식 기회의 수를 극대화하며, 단백질 섭취를 한두 번의 대량 섭취에 집중시키는 것보다 유리하다 [1].

수면 전 단백질 섭취

수면 전 단백질 섭취는 야간 근단백질 합성을 강화하기 위한 잘 지지된 전략으로 부상하였다. 근거는 간단하다: 일반적인 야간 공복 기간(7–9시간)은 수면의 동화 호르몬 환경에도 불구하고 불충분한 아미노산 가용성이 MPS를 제한하는 상당한 간격을 나타낸다. 수면 30–60분 전에 30–40 g의 카제인(casein) 단백질(5–7시간에 걸쳐 아미노산을 점진적으로 방출하는 서소화성 미셀 단백질)을 섭취하면 밤새 혈장 아미노산 농도를 유지하여, 보충을 받지 않은 대조군에 비해 측정 가능하게 더 높은 야간 MPS 속도를 이끌어낸다 [3].

표준화된 운동 프로토콜을 수행하는 저항 훈련된 개인에서 수면 전 카제인 섭취를 직접 검토한 연구들은 위약 대비 12주 훈련 기간에 걸쳐 근비대 및 근력 증가의 개선을 보여주었으며, 급성 MPS 데이터에 대한 전환 근거를 제공한다.

단백질 공급원 및 품질

단백질 품질 정의

단백질 품질은 식이 단백질 공급원이 질소 보유와(스포츠 영양 맥락에서 특히)골격근 단백질 합성을 지원하는 능력을 반영하는 복합적 구성 개념이다. 단백질 품질의 주요 결정 인자는 다음과 같다: 필수 아미노산(EAA, essential amino acid) 함량; 총 단백질 그램당 류신(leucine) 함량; 단백질의 소화율(섭취된 단백질 중 장내 소화로부터 회수된 비율); 그리고 식후 혈장 아미노산 동태(빠른 대 느린 단백질) [1].

두 가지 공식 점수 시스템이 일반적으로 참조된다: 단백질 소화율 수정 아미노산 점수(PDCAAS, Protein Digestibility-Corrected Amino Acid Score)와 그 후속인 소화 가능한 필수 아미노산 점수(DIAAS, Digestible Indispensable Amino Acid Score). 두 시스템 모두 단백질의 EAA 프로필을 참조 패턴과 비교하고 낮은 소화율에 대해 패널티를 부과한다. 동물성 단백질은 일반적으로 두 시스템 모두에서 식물성 단백질보다 높은 점수를 받으며, 이는 더 높은 EAA 함량, 더 높은 류신 밀도, 더 우수한 소화율을 반영한다 [2].

동물성 단백질 공급원

유청(whey) 단백질(치즈 생산의 수성 성분에서 분리)은 빠른 소화 동태, 높은 류신 함량(중량의 약 11%), 완전한 EAA 프로필로 인해 운동 영양의 기준 표준으로 간주된다. 운동 후 동화 창에 이상적으로 적합한 혈장 아미노산의 급격하고 일시적인 상승을 생성한다. 유청 농축물(concentrate), 분리물(isolate), 가수분해물(hydrolysate) 형태는 소규모 가공 특성에서 차이가 있지만 동등한 류신 용량에서 광범위하게 비슷한 MPS 반응을 나타낸다.

카제인(casein) 단백질은 서소화되어 5–7시간에 걸쳐 지속적인 혈장 아미노산 상승을 생성한다. 이 동태 프로필은 지속적 아미노산 가용성이 요구되는 야간 수면과 같은 연장된 공복 기간에 이상적으로 적합하다. 식이 카제인 공급원으로는 코티지 치즈, 그릭 요거트, 카제인 분말이 있다 [3].

식물성 단백질 공급원

식물성 단백질은 운동선수 집단에서 식물성 식이 패턴의 성장으로 점점 더 중요해지고 있다. 대두(soy) 단백질은 가장 포괄적으로 연구된 식물성 단백질로, 충분한 용량(식사당 >30 g)으로 섭취할 때 MPS 자극을 위한 적절한 류신 함량을 갖춘 완전한 EAA 프로필을 제공한다. 완두(pea) 단백질과 쌀(rice) 단백질은 널리 사용되는 대안으로, 70:30 비율로 결합할 때 유청의 EAA 프로필에 근접한다. 새로운 연구는 일일 단백질 목표와 식사당 류신 역치가 충족될 때 잘 설계된 식물성 단백질 제제가 12주 훈련 기간에 걸쳐 동물성 단백질과 비슷한 근비대를 생성할 수 있음을 시사한다 [1].

ISSN의 입장은 총 일일 단백질 섭취, 식사당 류신 적절성, 적절한 용량 목표 달성을 전제로, 동물성 및 식물성 단백질 공급원 모두 운동하는 개인의 근육 동화 작용을 적절히 지원할 수 있다는 것을 확인한다.