굶으면서 운동해도 근육은 망가지지 않고 지방 연소 능력은 더 강해졌다

Endocrine, Metabolic, and Skeletal Muscle Proteomic Responses During Energy Deficit With Concomitant Aerobic Exercise in Humans (2025)

https://doi.org/10.1096/fj.202502384RR

 

인류는 진화 과정에서 먹을 것이 부족한 상황에서도 이동과 노동을 지속해야 했다. 이런 환경에서 살아남기 위해 인간의 몸은 성장이나 생식 같은 기능보다 움직임과 에너지 효율을 우선하도록 적응했을 가능성이 크다. 현대 사회에서도 극단적인 다이어트, 비만 치료제 사용, 노화 억제를 위한 식이 제한처럼 강한 에너지 결핍 상황이 자주 발생한다. 이때 가장 큰 걱정은 근육 손실이다. 근육은 단순히 힘을 쓰는 조직이 아니라 혈당 조절, 지방 연소, 전신 대사를 조절하는 핵심 기관이기 때문이다. 이 연구는 짧지만 매우 강한 에너지 결핍 상태에서 유산소 운동을 함께 했을 때, 인간의 근육이 실제로 분자 수준에서 어떻게 변하는지를 정밀하게 분석했다.

 

핵심 3줄 요약

1. 짧은 기간의 강한 다이어트는 체중을 줄였지만 근육 대사를 망치지 않았다.

2. 유산소 운동을 병행하자 근육은 지방을 더 잘 태우는 구조로 바뀌었다.

3. 근육 손실은 숫자보다 기능과 질을 함께 봐야 한다.

 

연구 대상과 실험 조건

• 대상자 특성

  • 건강한 성인 남성 10명

  • 주 3회 이상 유산소 운동을 하는 활동적인 사람

  • 최근 6개월간 체중 변화가 거의 없는 상태

• 전체 실험 기간

  • 총 15일

  • 자유 생활기 5일

  • 에너지 균형기 5일

  • 에너지 결핍기 5일

• 에너지 결핍 조건

  • 에너지 섭취량을 에너지 균형기의 약 35%로 제한

  • 에너지 가용성은 약 78% 감소

  • 단백질 비율은 유지해 영양소 조성은 일정하게 유지

• 운동 조건

  • 매일 동일한 강도의 유산소 운동 수행

  • 체지방을 제외한 체중 기준으로 운동량을 정확히 맞춤

  • 운동 강도와 시간은 실험 전후 동일하게 유지

 

체중과 체성분 변화

• 에너지 균형기 동안

  • 체중 변화 거의 없음

  • 지방량과 근육량 모두 안정적으로 유지

• 에너지 결핍기 5일 후

  • 평균 체중 약 3kg 감소

  • 지방량 감소 약 0.8kg

  • 제지방량 감소 약 2.1kg

  • 체수분도 함께 감소

• 단순 수치 해석의 한계

  • 제지방량 감소가 반드시 근육 기능 저하를 의미하지는 않음

  • 이후 단백질 수준 분석에서 질적 변화가 확인됨

 

혈액 호르몬과 대사 지표 변화

• 에너지 부족 신호에 대한 반응

  • 렙틴 감소

  • 갑상선 호르몬 T3 감소

  • 성장 인자 IGF-1 감소

• 혈당 관련 지표

  • 혈당 농도는 큰 변화 없음

  • 인슐린 농도도 유의미한 변화 없음

• 지방 동원 신호

  • 유리지방산 증가

  • 케톤체 농도 크게 증가

  • 글리세롤 농도 증가

• 의미

  • 몸이 에너지가 부족하다고 인식함

  • 포도당 사용을 줄이고 지방을 주 연료로 선택

 

안정 시와 운동 중 에너지 사용 방식 변화

• 안정 시

  • 지방 연소량 증가

  • 탄수화물 사용량 감소

• 운동 중

  • 동일한 운동 강도에서도 지방 연소 비율 증가

  • 탄수화물 사용 비율 감소

• 해석

  • 근육이 지방을 태우는 능력을 빠르게 강화함

  • 에너지 절약과 지속적 운동을 동시에 가능하게 함

 

근육 미토콘드리아 관련 변화

• 미토콘드리아 단백질 합성 속도

  • 에너지 결핍기 동안 약 47% 증가

• 증가한 단백질의 기능

  • 지방산 베타산화 효소

  • TCA 회로 효소

  • 전자전달계 구성 단백질

• 추가 변화

  • 미토콘드리아 품질 관리와 재생에 관여하는 단백질 증가

  • 손상된 미토콘드리아를 정리하고 효율을 높이는 방향

• 의미

  • 에너지가 부족해도 근육의 연료 처리 능력은 오히려 강화됨

  • 지구력과 대사 효율을 높이는 방향의 적응

 

근수축 단백질과 근섬유 변화

• 전체 근수축 단백질

  • 합성량과 유지 수준은 크게 변하지 않음

• 느린 근섬유형 단백질

  • 지구력 근섬유에 해당하는 단백질의 합성과 양이 증가

• 의미

  • 근육이 힘 위주 구조에서 지속적 사용에 유리한 구조로 이동

  • 체중은 줄어도 기능적 성능은 유지되거나 개선

 

세포외기질과 결합 조직 변화

• 감소한 단백질

  • 콜라겐 등 세포외기질 구성 단백질

• 특징

  • 이 단백질들은 노화와 함께 과도하게 증가하는 경향이 있음

  • 근육 섬유화와 경직을 유발하는 요인

• 의미

  • 에너지 결핍과 운동 병행이 근육 구조를 더 유연하게 만듦

  • 노화된 근육 특성을 일부 되돌릴 가능성 시사

 

 

에너지 결핍과 유산소 운동이 체중·호르몬·지방 연소를 동시에 바꾼다

1) Body Mass

• 에너지 균형기에서는 체중이 거의 유지됐다.

• 에너지 결핍기 5일 후 체중이 뚜렷하게 감소했다.

• 짧은 기간에도 강한 에너지 제한이 실제 체중 감소로 이어졌음을 보여준다.

2) Plasma Leptin

• 렙틴 수치는 에너지 결핍기에서 크게 감소했다.

• 렙틴은 체내 에너지 충분함을 알리는 호르몬이다.

• 이 감소는 몸이 강한 에너지 부족 상태에 들어갔음을 명확히 의미한다.

3) Beta-Hydroxybutyrate

• 에너지 결핍기에서 케톤체 수치가 급격히 증가했다.

• 이는 탄수화물 대신 지방이 주 에너지원으로 사용되기 시작했음을 의미한다.

• 대사가 지방 연소 중심으로 전환됐다는 핵심 지표다.

4) Exercise Fat Oxidation

• 동일한 운동 강도에서도 에너지 결핍기에는 지방 연소량이 증가했다.

• 근육이 지방을 더 효율적으로 사용하는 방향으로 적응했음을 보여준다.

• 체중 감소 상황에서도 지구력 대사가 강화됐다는 의미다.

 

연구 결론

이 연구는 짧은 기간의 강한 에너지 결핍 상태에서도 유산소 운동을 병행하면 근육이 단순히 줄어드는 조직이 아니라, 연료 효율과 대사 기능을 강화하는 방향으로 재구성된다는 점을 명확하게 보여준다. 체중과 제지방량은 감소했지만, 근육 내부에서는 미토콘드리아 기능이 강화되고 지방 연소 능력이 증가했으며, 오히려 노화와 관련된 구조적 단백질은 줄어들었다. 이는 다이어트, 체중 감량, 노화 관리 과정에서 근육 손실을 단순히 숫자로만 판단해서는 안 된다는 점을 시사한다. 운동이 병행된 에너지 제한은 근육의 양보다 질을 개선하는 방향으로 작용할 수 있다.