Creatine Supplementation, Physical Exercise and Oxidative Stress Markers: A Review of the Mechanisms and Effectiveness (2021)

https://doi.org/10.3390/nu13030869

 

산화 스트레스는 활성 산소(ROS)와 항산화 방어 시스템 간의 불균형으로 인해 발생하며, 조직 손상으로 이어질 수 있다. 해당 리뷰 논문은 크레아틴 보충제와 운동의 조합이 산화 스트레스를 어떻게 조절하고 건강에 유익할 수 있는지 탐구하였다.

 

주요 연구 결과

1. 운동 유형과 산화 스트레스

• 지구력 운동(Endurance Exercise): 고강도의 유산소 운동은 산화 스트레스를 유발하며, 특히 활성 산소(ROS)와 활성 질소(NOS)의 생성을 촉진하여 세포 손상 가능성을 높인다. 인용된 연구에서는 유산소 운동 중 산소 소비가 강도에 따라 1~3배 증가하면서 ROS가 과도하게 생성될 수 있다고 지적하였다.

  • 지속적이고 중간 강도의 유산소 운동은 체내의 항산화 방어 시스템을 강화해 ROS 축적을 줄이고, 조직 손상 가능성을 감소시킬 수 있다. 반면, 고강도 및 장시간의 운동은 항산화 효소의 기능을 약화시켜 장기적으로 조직과 세포에 손상을 줄 수 있다.

• 저항 운동(Resistance Exercise): 저항 운동은 유산소 운동보다 산소 소비가 적지만, ROS 생성을 촉진하여 근육 조직의 산화 손상을 일으킬 수 있다. 연구에서는 고강도 저항 운동이 과산화지질(MDA)와 같은 산화 스트레스 마커를 증가시켜 세포 내에 손상을 줄 수 있다고 밝혔다.

  • 장기간의 저항 운동은 항산화 효소(SOD, CAT)의 활성을 높여 산화 스트레스를 줄이고, 근육의 기능 회복을 도울 수 있다.

2. 크레아틴 보충제의 항산화 효과

• 미토콘드리아 보호: 크레아틴은 미토콘드리아 DNA(mtDNA)와 RNA를 보호하여 산화 스트레스에 의한 세포 손상을 줄인다. 연구에 따르면, 크레아틴 보충은 미토콘드리아 내의 산화적 스트레스를 줄이고, 세포 생존 능력을 향상시킨다.
• 에너지 저장 및 공급 개선: 크레아틴은 근육 내 크레아틴 인산(PCr)과 ATP의 재생을 도와 에너지 부족으로 인한 세포 손상을 방지하는 데 기여한다. 또한, 활성산소 제거 효소(SOD, CAT, GPX)의 활성을 증가시켜 ROS 제거 능력을 향상시킨다.
• RNA 보호 및 세포 생존: 크레아틴은 RNA 손상으로 인한 세포 퇴화를 방지하는 데 효과적이다. 이는 산화 스트레스로부터 세포를 보호하고, 특히 근육 재생 및 회복 과정에서 중요한 역할을 한다.

3. 크레아틴과 운동의 시너지 효과

• 장기간 크레아틴 보충과 운동의 결합 효과: 연구에 따르면, 장기간 크레아틴 보충과 중간 강도의 저항 및 지구력 운동을 병행할 경우 산화 스트레스를 줄이고 항산화 방어 시스템을 강화할 수 있다.
• 단기 크레아틴 보충과 운동의 효과: 단기간의 크레아틴 보충이 산화 스트레스 감소에 미치는 효과는 명확하지 않지만, 고강도 저항 운동과 병행 시 긍정적인 영향을 줄 가능성이 높다. 단기적인 크레아틴 보충은 ROS 생성 억제와 세포 에너지 보충을 통해 산화 손상을 줄일 수 있다.

4. 크레아틴과 항산화 시스템의 주요 메커니즘

• 직접적인 항산화 작용: 크레아틴은 미토콘드리아의 통합성을 유지하고 세포막 안정화 및 에너지 대사 개선을 통해 직접적으로 산화 손상을 줄인다. 이는 세포 내에서 ROS가 과도하게 생성되는 것을 방지하고, 세포의 정상적인 기능을 유지하도록 돕는다.
• 간접적인 항산화 작용: 크레아틴은 ATP 재생성을 통해 세포 에너지를 보충하며 ROS 생성 억제와 세포막 보호 기능을 통해 간접적으로 항산화 방어를 강화한다. 또한, 크레아틴의 구성 성분인 아르기닌, 글리신, 메티오닌 등이 항산화 효과에 기여한다.

5. 연구의 한계와 추가 연구 필요성

• 짧은 연구 기간의 한계: 대부분의 연구는 단기적인 크레아틴 보충의 효과만을 다루고 있으며, 장기적인 크레아틴 보충과 다양한 운동 강도에 따른 효과에 대한 연구가 더 필요하다.
• 산화 스트레스와 운동 강도: 운동 강도와 크레아틴 보충이 산화 스트레스에 미치는 구체적인 영향을 파악하기 위해 추가적인 연구가 요구된다. 예를 들어, 저항 운동과 지구력 운동의 순서에 따른 효과 및 병행 운동의 영향 등에 대한 연구가 더 필요하다.

 

 

그래프 설명

1. MDA Levels (Malondialdehyde Levels)

• MDA는 지질 과산화의 산물로, 세포막의 지질이 활성 산소(ROS)에 의해 손상되었을 때 생성된다. 높은 MDA 수준은 산화 스트레스가 증가했음을 나타낸다.

  • Exercise Only (운동만 수행한 군)에서 MDA 수치가 대조군에 비해 높아졌다. 이는 운동이 산화 스트레스를 증가시킬 수 있음을 시사한다.

  • Creatine Only (크레아틴만 보충한 군)에서는 MDA 수치가 대조군보다 다소 높지만, Exercise + Creatine (운동과 크레아틴 병행군)은 MDA 수치가 운동군에 비해 다소 낮아졌다. 이는 크레아틴 보충이 운동으로 인한 산화 스트레스를 줄이는 데 도움이 될 수 있음을 의미한다.

2. TBARS Levels (Thiobarbituric Acid Reactive Substances)

• 의미: TBARS는 산화 스트레스의 지표로, ROS가 생체 물질을 손상시키는 과정을 반영한다. 높은 TBARS 수준은 산화 스트레스가 증가한 상태를 나타낸다.

  • Exercise Only (운동만 수행한 군)에서 TBARS 수치가 대조군에 비해 눈에 띄게 높다. 이는 고강도 운동이 ROS 생성을 촉진하여 산화 스트레스를 증가시킬 수 있음을 보여준다.

  • Creatine Only (크레아틴만 보충한 군)에서도 대조군보다 TBARS 수치가 약간 높지만 Exercise + Creatine (운동과 크레아틴 병행군)은 운동군에 비해 TBARS 수치가 다소 낮다. 이는 크레아틴 보충이 산화 스트레스를 어느 정도 억제하는 데 기여할 수 있음을 나타낸다.

3. SOD Activity (Superoxide Dismutase Activity)

• SOD는 주요 항산화 효소로, ROS 중 하나인 초과산화물을 분해하여 세포를 보호한다. 높은 SOD 활성은 항산화 방어 시스템이 잘 작동하고 있음을 나타낸다.

  • Exercise Only (운동만 수행한 군)과 Creatine Only (크레아틴만 보충한 군)에서 대조군에 비해 SOD 활성도가 증가하였다. 이는 운동과 크레아틴 모두 항산화 방어 시스템을 강화하는 효과가 있음을 시사한다.

  • Exercise + Creatine (운동과 크레아틴 병행군)에서는 SOD 활성도가 더욱 증가하여, 운동과 크레아틴의 병행이 항산화 효소의 활성을 더욱 촉진할 수 있음을 보여준다.

4. CAT Activity (Catalase Activity)

• CAT는 과산화수소(H₂O₂)를 물과 산소로 분해하는 항산화 효소입니다. 높은 CAT 활성도는 세포 내에서 ROS를 더 효과적으로 제거할 수 있음을 의미한다.

  • Exercise Only (운동만 수행한 군)과 Creatine Only (크레아틴만 보충한 군) 모두에서 CAT 활성이 대조군보다 높게 나타났다.

  • Exercise + Creatine (운동과 크레아틴 병행군)에서는 CAT 활성도가 더욱 증가해, 운동과 크레아틴이 함께 산화 스트레스에 대한 항산화 방어 효과를 극대화할 수 있음을 시사한다.

 

결론

개인의 운동 루틴과 영양 보충제 선택은 건강 관리에서 매우 중요하다. 크레아틴 보충제를 사용하는 것은 산화 스트레스 완화와 운동 능력 향상에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 산화 스트레스가 증가하기 쉬운 고강도 운동을 자주 하는 사람들에게는 크레아틴이 미토콘드리아 보호와 산화 손상 방지에 도움이 될 수 있다. 장기적인 관점에서 크레아틴 보충과 적절한 운동의 조합은 신체의 항산화 방어를 강화하여 만성 질환 예방과 건강 유지에 기여할 수 있다.

 

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