Adding Fish Oil to Whey Protein, Leucine, and Carbohydrate Over a Six Week Supplementation Period Attenuates Muscle Soreness Following Eccentric Exercise in Competitive Soccer Players
오메가-3 지방산 보충이 운동 후 근육 회복과 통증에 미치는 영향
Jordan D. Philpott, Chris Donnelly, Ian M. Walshe, Elizabeth E. MacKinley, James Dick, Stuart D.R. Galloway, Kevin D. Tipton and Oliver C. Witard · 2019
Abstract 초록
주로 에이코사펜타에노산(eicosapentaenoic acid, EPA)과 도코사헥사에노산(docosahexaenoic acid, DHA)으로 구성된 오메가-3 다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acids, PUFAs)은 항염증 특성과 운동 후 근육 회복을 지원하는 잠재력으로 인해 스포츠 및 운동 과학 분야에서 관심이 증가하고 있다. 본 연구는 경쟁 축구 선수를 대상으로 편심성(eccentric) 운동 후 근육 손상 지표 및 지연성 근육통(delayed-onset muscle soreness, DOMS)에 대한, EPA와 DHA를 함유한 유청 단백질, 류신, 탄수화물 회복 음료와 결합한 어유(fish oil) 보충의 효과를 조사하였다.
무작위, 이중 맹검, 위약 대조 설계에서, 남성 축구 선수(n = 16)는 근육 손상을 유도하도록 설계된 표준화된 편심성 운동 프로토콜 이전 6주 동안 어유(하루 EPA 1.1 g + DHA 0.7 g 제공) 또는 맞춤형 위약을 섭취하였다. 측정된 결과에는 최대 자발적 수축(maximal voluntary contraction, MVC) 근력, 시각적 아날로그 척도(visual analogue scale)의 근육통 평가, 그리고 막 파괴 지표로서 혈장 크레아틴 키나아제(creatine kinase, CK) 활성이 포함되었다 [1].
어유 보충은 위약에 비해 운동 후 24시간 및 48시간에 보고된 근육통의 크기를 유의하게 감소시켰으며, CK 활성의 시간 경과나 근력 회복에는 유의한 변화를 나타내지 않았다. 이러한 결과는 만성적인 오메가-3 보충이 운동 유발 근육 손상의 주관적 경험을 줄일 수 있으며, 이는 운동선수 회복 관리 및 훈련 내성에 대한 시사점을 가짐을 시사한다 [2].
참고문헌
[1] Philpott JD, et al. Adding fish oil to whey protein, leucine, and carbohydrate over a six-week supplementation period attenuates muscle soreness following eccentric exercise in competitive soccer players. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019;29(2):132–138.
[2] Smith GI, et al. Omega-3 polyunsaturated fatty acids augment the muscle protein anabolic response to hyperinsulinaemia-hyperaminoacidaemia in healthy young and middle-aged men and women. Clin Sci. 2011;121(6):267–278.
Introduction 서론
근육이 길어지면서 힘을 발생시키는 편심성 근육 수축(eccentric muscle contraction)은 스포츠와 일상 생활에서 인간의 움직임의 기본 요소이다. 달리기, 점프, 방향 전환 동작 등의 활동에 편심성 동작이 필수적이지만, 이는 수축 장치(contractile apparatus)와 근섬유막(sarcolemma)에 불균형적인 기계적 스트레스를 가하여 구조적 근육 손상을 유발할 수 있다 [1]. 그 결과로 나타나는 염증 반응 — 호중구(neutrophil)와 대식세포(macrophage)의 침입, 전염증성 사이토카인(pro-inflammatory cytokine) 상승, 칼슘 항상성 교란 — 은 운동 후 24–72시간에 정점에 달하는 잘 알려진 지연성 근육통(DOMS), 부종, 일시적 근력 손실 증후군을 유발한다.
저항성 운동, 하향 경사 달리기, 팀 스포츠와 같이 반복적인 편심성 스트레스를 포함하는 훈련 부하를 소화하는 경쟁 운동선수에게, 회복 궤적을 최적화하는 것은 훈련 질과 시합 준비 상태를 유지하는 데 실용적으로 중요하다. 염증 반응을 약화시키거나 근육 손상의 해소를 가속화할 수 있는 영양 전략은 따라서 의미 있는 운동 능력상의 이점을 제공할 수 있다.
오메가-3 다가불포화지방산(n-3 PUFAs), 특히 EPA(20:5 n-3)와 DHA(22:6 n-3)의 장쇄 해양 유래 형태는 세포막 인지질(cell membrane phospholipid)에서 아라키돈산(arachidonic acid, 전염증성 n-6 PUFA)을 경쟁적으로 대체하고, 특화된 친해소성 매개물질(specialized pro-resolving mediators)(레졸빈(resolvin), 프로텍틴(protectin), 마레신(maresin))의 전구체로 기능함으로써 강력한 항염증 효과를 발휘한다 [2]. 이러한 기전은 운동 후 염증 반응을 조절하는 전략으로서 오메가-3 보충에 대한 상당한 관심을 뒷받침한다.
이전 연구들은 오메가-3 보충이 근육 단백질 합성률에 영향을 미치고 편심성 운동 후 근기능 손실을 약화시킬 수 있음을 보여주었지만, 이 근거의 대부분은 일반 인구 연구에서 도출되었다. 본 연구는 시합 중 및 훈련 중에 특히 높은 편심성 부하 요구를 가진 경쟁 축구 선수를 대상으로 하였다 [3].
참고문헌
[1] Clarkson PM, Hubal MJ. Exercise-induced muscle damage in humans. Am J Phys Med Rehabil. 2002;81(11 Suppl):S52–S69.
[2] Calder PC. Marine omega-3 fatty acids and inflammatory processes: effects, mechanisms and clinical relevance. Biochim Biophys Acta. 2015;1851(4):469–484.
[3] Witard OC, et al. Effect of increased dietary protein on tolerance to eccentric exercise. Med Sci Sports Exerc. 2011;43(4):598–607.
Methods 연구 방법
참가자
대학교 및 세미프로 클럽에서 16명의 남성 경쟁 축구 선수(연령: 21 ± 3세; 체중: 76 ± 7 kg; 최대산소섭취량(VO₂max): 58 ± 5 mL/kg/min)가 모집되었다. 참가자들은 등록 시 근골격계 손상이 없었으며, 현재 항염증 약물이나 식이 보충제를 사용하지 않았고, 연구 이전 6주간 구조화된 편심성 운동 훈련에 참여하지 않았다. 기관 심사위원회로부터 윤리적 승인을 받았으며, 모든 참가자는 서면 동의서를 제공하였다 [1].
연구 설계
무작위, 이중 맹검, 위약 대조, 병렬군(parallel-group) 설계가 채택되었다. 참가자들은 편심성 운동 프로토콜 이전 6주 동안 어유 캡슐(하루 EPA 1.1 g + DHA 0.7 g 제공) 또는 외관상 동일한 위약 캡슐(해바라기유)을 섭취하도록 무작위 배정되었다. 무작위화는 두 그룹 간의 균형 잡힌 기저 수행 능력을 보장하기 위해 최대 자발적 수축(MVC) 근력으로 층화되었다.
보충 프로토콜
모든 참가자들은 보충제 그룹 배정과 관계없이 운동 직후와 운동 후 24시간에 표준화된 단백질-탄수화물 회복 음료(유청 단백질 분리물 25 g, 류신 5 g, 말토덱스트린 50 g 포함)를 섭취하였다. 이 공동 보충 설계는 실제적인 운동선수 관행을 반영하고 현실적인 회복 영양 맥락에서 오메가-3의 추가적 가치를 조사하기 위한 것이었다 [2].
편심성 운동 프로토콜
6주간의 보충 기간 이후, 참가자들은 대퇴사두근(quadriceps)과 슬굴근(hamstrings)에 대한 편심성 부하를 최대화하도록 설계된 30°/s에서 등속성(isokinetic) 무릎 신전 및 굴곡 10세트 × 10회 반복으로 구성된 표준화된 편심성 운동 프로토콜을 완료하였다.
결과 측정
주요 결과에는 기저치, 운동 직후, 운동 후 24, 48, 72시간에 평가된 MVC 힘, 근육통(100 mm 시각적 아날로그 척도), 혈장 CK 활성이 포함되었다. 이차 결과에는 허벅지 둘레(부종의 대리 지표로서)와 혈장 CRP가 포함되었다 [3].
참고문헌
[1] Philpott JD, et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019;29(2):132–138.
[2] Churchward-Venne TA, et al. Leucine supplementation of a low-protein mixed macronutrient beverage enhances myofibrillar protein synthesis in young men. Am J Clin Nutr. 2012;95(4):809–821.
[3] Warren GL, et al. Mechanisms of exercise-induced muscle damage: what do we know? J Orthop Sports Phys Ther. 2002;32(5):242–248.
Results 결과
근육통
두 그룹 모두에서 편심성 운동 프로토콜 이후 근육통 평가가 실질적으로 증가하여 DOMS를 유발하기에 자극이 충분했음을 확인하였다. 그러나 어유 그룹의 참가자들은 위약 그룹에 비해 운동 후 24시간(37 ± 14 mm 대 56 ± 18 mm, p = 0.012)과 48시간(29 ± 12 mm 대 48 ± 16 mm, p = 0.019)에 유의하게 낮은 통증 점수를 보고하였다. 72시간에는 두 조건 간 통증 평가에서 유의한 차이가 없었으며, 효과가 DOMS의 최고조 기간에 가장 두드러졌음을 시사한다 [1].
최대 자발적 수축 근력
두 그룹 모두 편심성 운동 직후 MVC 힘의 유의한 감소를 보였으며, 어떤 운동 후 시점에서도 두 조건 간에 유의한 차이가 없었다. 어유 그룹은 72시간 관찰 기간 동안 수치상으로 더 빠른 근력 회복 궤적을 보였으나, 이 차이는 통계적 유의성에 도달하지 못하였다(그룹 × 시간 상호작용에 대해 p = 0.09). 이는 불충분한 통계적 검정력을 반영할 수 있다 [2].
크레아틴 키나아제 활성
혈장 CK 활성은 두 그룹 모두에서 운동 후 48시간에 정점에 달하였으며, 이는 막 파괴 관련 효소 유출의 예상되는 시간 경과와 일치한다. 어유와 위약 조건 사이에서 어떤 시점에서도 CK 활성에서 통계적으로 유의한 차이가 관찰되지 않았으며, 이는 오메가-3 보충의 관찰된 진통 효과가 이 생체 표지자로 평가된 바와 같이 구조적 막 손상의 의미 있는 약화를 동반하지 않았음을 시사한다.
염증 표지자
혈장 CRP 농도는 운동 후 24–48시간에 어유 그룹에서 낮은 값 쪽으로 완만한, 유의하지 않은 경향을 보였다. CRP 반응에서의 개인 간 변동성이 높아, 이 결과에서 그룹 간 차이를 검출하는 통계적 검정력이 제한되었을 수 있다 [3].
참고문헌
[1] Philpott JD, et al. Int J Sport Nutr Exerc Metab. 2019;29(2):132–138.
[2] Jouris KB, McDaniel JL, Weiss EP. The effect of omega-3 fatty acid supplementation on the inflammatory response to eccentric strength exercise. J Sports Sci Med. 2011;10(3):432–438.
[3] Tartibian B, Maleki BH, Abbasi A. Omega-3 fatty acids supplementation attenuates inflammatory markers after eccentric exercise in untrained men. Clin J Sport Med. 2011;21(2):131–137.
Discussion 고찰
본 연구의 주요 결과는 EPA와 DHA를 합산 1.8 g/일 제공하는 6주간의 어유 보충이 경쟁 축구 선수에서 표준화된 편심성 운동 프로토콜 이후 24시간 및 48시간에 근육통을 유의하게 약화시켰다는 것이다. 이 결과는 만성적인 오메가-3 보충이 크레아틴 키나아제 및 염증성 사이토카인과 같은 객관적 지표가 유의하게 변하지 않더라도 운동 유발 근육 손상의 주관적 경험을 조절할 수 있음을 시사하는 성장하는 문헌과 일치한다 [1].
진통 효과의 기전
CK 유출의 동반 감소 없이 DOMS가 감소한 것을 설명할 수 있는 여러 기전이 있다. 세포막 인지질에 편입된 오메가-3 지방산은 사이클로옥시게나아제(cyclooxygenase)와 리폭시게나아제(lipoxygenase)에 의한 아라키돈산의 효소적 전환을 경쟁적으로 저해하여, 에이코사노이드(eicosanoid) 생산의 프로파일을 덜 강력한 전염증성 3계열 프로스타글란딘(series-3 prostaglandin)과 5계열 류코트리엔(series-5 leukotriene) 쪽으로 전환한다. 또한 EPA와 DHA는 특화된 친해소성 매개물질(specialized pro-resolving mediators, SPMs) — 레졸빈(resolvin), 프로텍틴(protectin), 마레신(maresin) — 의 전구체로서, 염증의 개시를 단순히 억제하는 것이 아니라 염증의 해소를 능동적으로 촉진한다 [2]. 이 SPMs는 간질(interstitium)에서 염증 매개물질의 더 빠른 제거를 촉진하여 DOMS의 인지에 책임이 있는 통각수용 구심성(nociceptive afferent)의 자극을 줄일 수 있다.
보충 기간
본 결과의 중요한 시사점은 운동 전 6주간의 보충이 필요했다는 것으로, 이는 세포막 인지질에 오메가-3가 생리학적으로 관련된 농도에 도달하는 데 필요한 시간을 반영한다. 더 짧은 사전 부하 기간(2–3주)을 채택한 연구들은 일반적으로 더 작거나 효과가 없는 결과를 보고하였으며, 이는 이 맥락에서 만성 보충의 중요성을 강화한다 [3].
운동선수를 위한 실용적 시사점
정기적인 편심성 부하에 노출되는 축구 선수 및 다른 운동선수에게, EPA와 DHA를 합산 2–4 g/일의 만성 보충은 훈련 세션 사이의 주관적 회복 부담을 줄이는 실용적이고 내약성이 좋은 전략을 나타낼 수 있다. 이는 시합이 밀집된 기간이나 고볼륨 훈련 블록 동안 운동선수가 더 높은 훈련 질을 유지할 수 있도록 지원할 수 있다.
참고문헌
[1] Smith GI, et al. Dietary omega-3 fatty acid supplementation increases the rate of muscle protein synthesis in older adults. Am J Clin Nutr. 2011;93(2):402–412.
[2] Serhan CN. Pro-resolving lipid mediators are leads for resolution physiology. Nature. 2014;510(7503):92–101.
[3] Lenn J, et al. The effects of fish oil and isoflavones on delayed onset muscle soreness. Med Sci Sports Exerc. 2002;34(10):1605–1613.