[235호 과학학술] 근육을 키우는데 꼭 스테로이드가 필요한가?

지난 2014년 러시아 도핑 스캔들은 혐의에 연루된 선수뿐만 아니라 정직하게 땀을 쏟은 많은 선수들에게 피해를 끼친 국제적 사건이었다. 운동은 일상적인 건강을 위해서도 중요하지만, 인간의 한계에 도전하는 일이기도 하다. 이 과정에서 약물오용, 도핑 등의 부적절한 방법을 통해 그 한계를 뛰어넘으려는 사람들이 있다. 이것이 얼마나 위험한 일인지 이번 과학학술에서 살펴보자.

저항성 근력운동이란?


운동에 따른 신체 반응의 효과에 대해 서는 많은 과학적 연구가 이루어졌지만 운동현장, 특히 보디빌딩과 같은 영역에 서는 현재까지도 비과학적 속설들이 난무하는 것이 사실이다. 인터넷과 상업성 잡지들에 언급되는 학술적 근거가 부족한 정보광고, 그리고 갈수록 많아지는 ‘돌팔이제품들(quackeries)’이 운동선 수와 소비자들의 현명한 선택을 어렵게 하고 있다. 운동영양 전문가나 운동과학 자는 물론 공부하는 트레이너나 코치의 역할이 점점 더 중요해지는 이유다.
운동에 관한 강의를 할 때면 늘 꺼내는 얘기가 있다.“ 운동이 관여하는 생물학 적, 사회학적, 심리학적 기능이 1,000가지가 있다면 그중 998가지는 긍정적인 것이고 단 두 가지가 부정 적이라고 할 수 있다”라는 것이다. 그 두 가지는 운동 중 호흡 증가로 인해서 활성산소(oxygen free radical 또는 좀 더 포괄적으로 reactive oxygen species)의 생성이 수십 배 많아 져서 산화스트레스가 증가한다는 것이고, 다른 하나는 가만히 앉아 있을 때에 비해서 다칠 가능성이 커진다는 것이다. 다만이 두 가지도 적절한 운동방법과 영양 관리, 안전수칙 준수를 통해서 최소화할 수 있다.
운동 수행에 필수적인 세 가지 인체 요소는 근육, 골격, 에너지 공급체계이다. 운동과학에서 다루는 각종 정보 중 80% 는 근육과 연관되어 있으며, 연구를 위한 데이터의 질적 수준도 근육에서 얻는 것이 가장 직접적이고 정확한 편이다. 운동은 수행 방법에 따라 그 효과가 크게 둘로 나뉜다. 첫 번째는 조깅이나 가벼운 등산과 같이 상대적 강도가 중간(일반적으 로‘약간 힘들다’라고 느끼는 강도) 이하인 지구력 운동(유산 소성 운동능력, endurance type exercise)이다. 두 번째는 덤벨과 같은 기구를 이용해서 상대적으로 짧은 시간 동안 고강 도의 부하를 근육과 골격에 주어 근육이 점점 커지는 결과를 기대하는 저항성 근력운동(무산소성 운동능력, resistance type exercise)이다. 이 두 가지는 공통점도 있지만 인체의 변화를 가져오는 기전에 서로 차이가 있고, 훈련 방법도 다르 며, 종목의 특성에 따라 각각을 어떻게 배분 조화시킬지도 다르다.
저항성 근력운동을 하는 중에는 근단백질 분해가 증대되어 근량이 줄어든다. 운동이 끝나고 미세손상을 입은 근육이 보수·교체되는 과정에서 충분한 재료(주로 단백질)와 근합성을 지속하기 위한 에너지원(주로 탄수화물)이 공급되면, 분해된 양보다 합성된 양이 많아져 이전보다 더 큰 근육이 형성되게 되는 것이다. 일정 기간을 통해서 이런 과정을 반복하여 근육량을 축적해가는 것이 저항성 근력운동의 핵심이다.


유전적 한계와 동화작용제로서 스테로이드


우리는 왜 어느 정도 이상으로 근육을 키우기 어려운걸까?
생물체의 모든 생리해부학적 기능은 생존에 유리하도록 설정 되어 있다. 그리고 그 내용은 대부분 유전자에 담겨있다. 인간 각자의 체형에 맞는 개인적 차이는 있겠지만 근량의 최대치에 종적 한계(species-specific limits)가 존재한다. 단지 2% 남짓 다른 유전자를 가졌다 해도 고릴라의 근량 한계나 치타 근육의 수축속도 특성은 분명 인간과는 다른 종적 차이를 갖는 것이다. 우리가 충분한 재료를 영양으로 공급하고 열심히 저항성운동을 하더라도 근육이 계속 커지지는 않는 이유는 그렇게 큰 근육이 인간의 생존에 도움이 되지 않기에 인체가 마이 오스타틴(myostatin)이라는 단백질을 통해서 근육증가를 제한하기 때문이다. 물론 연구에 의하면 소위‘극단적 반응자 (extreme responder)’라 부를 수 있는 사람들이 있어서 대부 분의 사람보다 훨씬 큰 근육을 빠른 시간 내에 만들어내기도 한다. 하지만, 결국 인간의 종적 한계를 넘어 더 큰 근육을 가지려면 마이오스타틴 발현 유전자의 작동을 차단(knockout)하거나, 유전자가 허용하는 한계를 넘어서는 양의 외인성 생체 신호, 즉 아나볼릭 스테로이드와 같은 동화작용제를 투여하는 수밖에 없다. 그리고 전자보다 후자가 훨씬 시도하기 쉬운 방법이다. 그렇다면 답은 정해져 있다.
“근육을 키우는데 적절한 운동과 영양관리면 충분하다. 단한계가 있다. 이를 뛰어넘는 결과를 원한다면 스테로이드를 써야 한다.”
그러나 그것이 남용 및 오용되어서는 안 된다. 스테로이드 (steroids)란 인체가 생산해 내며, 호르몬으로 분류되는 화학 물질이다. 또한 인체의 생리학적 기능, 성장, 생식을 위해서꼭 필요한 물질이다. 물론 인공으로도 합성이 가능하며, 종류 로는 코르티코스테로이드(corticosteroids)와 단백동화 스테 로이드(AAS, anabolic-androgenic steroids)가 있다. 코르 티코스테로이드는 부신(adrenal glands)에서 생성되어 염증 유발물질의 생성을 억제하는 코르티솔 호르몬과 유사한 기능을 하기에 인체의 항염작용을 돕기 위해 사용된다. 프레드니 손(prednisone)이 대표적인 코르티코스테로이드 제재다. 이약물은 류마티스성 염증, 천식, 만성폐쇄성폐질환, 알레르기, 자가면역증, 다발성 경화증, 발진이나 습진과 같은 피부질환 치료에 처방된다. 그러나 단기적으로는 체중증가, 안면부종, 메슥거림, 불면증, 여드름, 탈모, 혈압이나 혈당 상승과 같은 부작용이 나타날 수 있다. 장기적인 부작용은 더 심각한데 뼈의 약화, 성장 부진, 부신기능저하증, 근손실, 당뇨 등으로, 심 하면 생명을 위협받을 수도 있다. 대표 적 인 동 화 작 용 제 (anabolic agents)인 아나볼릭 스테로이드는 근육 증가를 돕는 남성호르몬인 테스토스테론(testosterone)의 인공 합성물이며 1930년대부터 인공으로 합성이 가능해졌다. 알약, 패치, 근육주사가 일반적인 투여 방법이며, 임상적으로는 남성호르몬이 충분히 생성되지 않아 사춘기가 지연되는 청소년이나 심리적 퇴조를 급격히 겪는 노인들, 또는 암이나 에이즈로 인한 근감소증 등에 처방된다. 아나 볼릭 스테로이드는 골격근 세포의 단백질 합성 증가, 단백질 분해 최소 화, 위성세포와 다른 동화 호르몬 활성화를 통해서 근육을 키우는데 효과가 있어서 스포츠 현장, 특히 보디빌딩과 같은 종목에서 남용되고 있다. 이런 목적을 위해서는 일반 처방 수준의 10~100 배 정도로 과량 투여하는 경우가 많다. 그러나 역시 온몸에 심한 여드름이 나타나며, 장기적으로 사용 시 체내 자체 테스토 스테론 생성이 중지될 수 있다. 특히 남성에게는 고환 위축, 정자 생산 감소, 불임, 가슴 확대 등이 나타나며, 여성에게는 남성형 대머리, 체모 증가, 생리 부조, 남성 같은 목소리 등이 나타난다. 청소년들이 사용하면 성장이 중단될 수도 있다. 고단위 투여는 기분 상태의 급변, 분노와 공격성 조절 장애와 같은 심리적 문제도 예상된다. 결국 장기적인 사용으로 인해서 간, 신장, 심장이 손상을 입으며 체액 순환이 저해되어 심장이 부어올라 갑자기 박동을 멈출 수도 있다.
운동과 영양관리를 포함하는 오랜 훈련의 효과에 더하여 추가적 근량이나 근력 증가를 약속받을 수 있는 동화작용제에는 스테로이드 외에 대표적으로 IGF-1(insulin-like growth factor-1, somatomedin C라고도 불림)과 HGH(human growth hormone 또는 somatotropin)가 있다. 인체 조직의 생장과 재생에 중요한 역할을 하는 내인성 물질들이며, 유전자 재조합 기술로 양산이 가능해지면서 주로 어린이 성장 부조나 노인성 호르몬 수준 저하 치료에 임상적으로 사용된다.
예전에 동물 조직에서 추출해야만 했던 당시에는 값이 너무 비싸서 주로 할리우드 스타들이 항노화와 근육 만들기의 목적 으로 사용했던 것으로 유명하다. 그러나 이들은 근육뿐 아니라 다른 조직의 성장 또는 비대를 촉진하기에, 적절한 임상적 관리하에 사용하지 않으면 다양하고 심각한 건강상의 문제점을 유발한다는 점은 스테로이드와 같다.

▲ 체내 생성 AAS인 테스토스테론(androst-4-en-17β-ol-3-one)의 화학 구조 ⓒWikipedia


도핑과 도핑컨트롤의 현황 및 문제점


스포츠 현장에서 사용되고 있는 약물은 아주 다양하지만 그중에서 소위 도핑(doping, 선수가 경기력 향상을 위해서 금지약물을 복용하거나 금지방법을 사용하는 행위)에 해당하는 약물 중 가장 적발 빈도가 높고 문제가 되는 종류가 동화작용 제이다. 스포츠 경쟁에서의 승리가 가장 중요한 삶의 의미인 선수들에게 힘든 훈련과 많은 신경을 써야 하는 영양관리에 비해서 간단히 복용하거나 주사 한 대로 경기력이 향상될 수 있다는 유혹은 결코 떨치기 쉬운 것이 아니다. 1·2차 세계대전을 거치면서 전투력을 증대시키기 위한 비정상적 시도들이 윤리적 제동 없이 시도되었으며, 이때 연구된 자극제나 체력증 강제 등이 스포츠 현장에 전용되어 효과를 낼 수 있다는 근거가 확보되는 결과를 가져왔다. 스포츠계에 만연하기 시작한 약물 남용과 이로 인한 선수 사망 사태가 급증한 1960년대에 이르러 IOC가 도핑을 불법으로 규정하고(1967년) 첫 도핑테 스트를 실시하게 된 것은 1968년이었다. 이후에도 도핑 시도는 계속 증가했고 이를 스포츠에 대한 중대한 위협으로 받아 들인 결과, 1999년에 WADA(World Anti-Doping Agency, 세계도핑방지위원회)가 국제적인 도핑 관리 기구로 발족하여 현재는 국제법적 지위까지 가지고 있는 스포츠계에서 가장 강력한 기구 중 하나가 되었다. 국내에서는 서울올림픽 유치를 계기로 IOC 공인 도핑시험실을 준비해 88 서울올림픽 당시 캐나다 벤 존슨 선수의 100미터 결승 기록과 금메달을 박탈하는 근 거 가 되 는 적 발 검 사 를 해 냈 으 며 , 2006년 에 KADA(Korea Anti-Doping Agency, 한국도핑방지위원 회)를 출범시켰다. 국내는 비교적 약물 청정 환경의 스포츠 현장을 자부해왔으나 근래 들어 유명 수영선수의 사례와 보디빌딩 종목의 전국체전 퇴출 등 약물에 자유롭지 않은 상황이 되어가고 있다.
각 경기단체에 선수로 등록되지 않거나 국제 보디빌딩처럼 IOC의 권한 밖인 종목이라면 해당되지 않겠지만, 앞서 설명한 동화작용제의 사용은 국제법적 제재를 받는 행위이고, 도핑 적발사항에 대한 처벌은 점점 그 수위가 높아져 영구자격 정지까지 가능해졌다. 특히 국제적인 스포츠 영웅이자 미국에 서는 국민적 우상이었던 랜스 암스트롱(Lance Armstrong, 필자가 미국 유학 당시 실험실 테스트에 참여하기도 했었다.) 의 15년여의 조직적이고 폭압적인 도핑 사실 폭로와 추락은 충격적인 사건이었다. 올림픽에서는 보통 참가 선수의 절반 (런던올림픽의 경우 7,000명)을 대상으로 250여 가지 금지목 록에 대한 도핑테스트를 실시한다. 국내의 경우, 2007년 1,800 여 건의 검사를 시행했고, 2018년에는 5,000건에 가까운 검사를 했다. 2007년 도핑 규정 위반 건수가 5종목 6건이었는데 계속 증가세를 보이며, 2017년에는 9종목에서 37건이 적발되었 다. 그 중 보디빌딩이 28건으로 총 위반 건수의 76%에 해당했 다. 이는 근육을 키우는 과정이 얼마나 쉽지 않으며, 유혹의 강도도 높고 전반적으로 훈련 환경이 약물에 오염되어 있음을 보여주는 결과다.
도핑으로 시도되는 약물과 방법은 계속 새로운 것들이 개발되어 나타나고 시도되기 때문에 WADA에서는 매년 새롭게 금지목록을 개정해서 발표한다. 그중 주로 근육을 쉽고 더크게 키우기 위한 목적으로 사용되는 동화작용제에 해당하는 약물들이 목록에 제시되어 있다. 이 약물들은 경기 기간은 물론 상시 금지 약물에 해당한다. KADA는 일반인이나 선수들이 사용하고자 하는 약물이 금지 대상인지 아닌지 쉽게 확인할 수 있도록 금지약물검색 기능을 제공하고 있다.
이렇듯 약물 없는 공정하고 안전한 환경에서 경기를 하자는 취지는 WADA의 모토인‘Play True’에서도 잘 나타나 있다. 그런데 왜 약물은 물론 금지방법의 사용 시도는 점점 더늘어나고, 그 수법도 팀닥터나 생화학자 등 전문가 그룹이나 심지어는 국가적 차원에서 개입 관리하는 사례도 보고되고 있는 걸까? 이는 현대 스포츠 현장이 점점 더 상업화되고 적발에 의한 불이익의 위험보다 승리에 따른 보수가 훨씬 더 크고 짜 릿하기 때문일 것이다. 따라서 스포츠에 참여하고, 지원하고, 응원하는 모두가 동일한 가치를 추구하는 이상적 상황이 형성 되기 전에는 규정과 제재만 가지고 쫓고 쫓기는 현 상황을 완벽하게 개선하는 것은 쉽지 않을 것이다.


저항성 운동 효과를 높이기 위한 영양관리


조직 성장에 관여하는 내인성 호르몬과 같은 기능을 하는 외인성 동화작용제는 당연히 근육을 쉽고 빠르게 키울 수 있도록 도움을 준다. 그러나 심각한 건강상의 부작용과 국제사회 대부분의 사람들이 동의하는 가치를 수용한다면 사용하지 않는 것이 현명하다. 그렇다면 근육을 키우고자 운동을 하면서 도움이 되는 영양관리는 어떻게 하면 될까?
우선 단백질 섭취를 충분히 해야 한다. 시중에서 판매되는 단백질보충제는 원료에 따라 크게 다음과 같이 분류된다. 유청 (whey) 단 백 질 은 우 유 가 원 료 이 며 아 미 노 산 중 BCAA(branched chain amino acids)가 풍부하다. 카세인 (casein) 단백질은 우유가 원료인데 소화와 흡수가 천천히 진행된다. 다음으로 난(egg) 단백질은 달걀흰자로 만들어지며, 단백질 품질이 매우 높은 형태로 다이어트에도 사용된다. 대두(soy) 단백질은 콩류로 만들며 동물성 원료에 알러지가 있는 경우 선택된다. 역시 BCAA 함량이 높다. 마지막으로 혼합(mixed) 단백질은 이들을 혼합하거나 크레아틴과 같은 다른 성분을 섞은 혼합제품이다. 이러한 근육 생성 재료가 되는 단백질이 충분히 공급된다는 전제에서 이들을 근섬유 내 특정 분자들로 생성시키기 위해서는 충분한 에너지가 확보되어야 한다. 그래서 탄수화물의 섭취 역시 매우 중요하다. 그러나 이때 필요 이상의 탄수화물 섭취는 지방의 생성과 이어지므로 세심한 관리가 필요하다. 아울러 에너지를 써서 재료들의 동화작용을 진행시키는 과정은 모두 수분이라는 환경에서 이루 어진다. 따라서 적절한 수분 섭취 또한 중요하다. 적정 체수분 범위를 벗어나 갈증이 시작되는 탈수상태(일반적으로 체중 1% 이상의 수분 손실)가 되면 급격히 체내 대사과정이 둔화 되어 운동의 효과는 물론 기능 자체도 저하될 수밖에 없다.
모든 운동이 그렇지만 특히 근육을 키우기 위한 운동의 효과는 적절한 강도와 형태의 운동은 물론 제대로 된 영양관리가 반드시 병행되어야 한다. 그런데 잘못 인식하고 있는 내용중 하나는‘좋은 것은 많이 섭취할수록 더 좋다’는 것이다. 운동선수들에 대한 일반적인 가이드라인은 체중 1kg 당 단백질을 1.3~1.8g 섭취하는 것이다. 이보다 더 많은 양(2.0g/㎏ 이상)의 단백질을 장기간 섭취하면 몸에 다양한 부정적 영향을 가져오게 된다. 단백질의 소화과정은 탄수화물이나 지방보다 복잡하고 효율도 떨어지며, 대사과정 중 생성되는 노폐물(주로 질소화합물)의 처리 역시 인체에 부담을 주어, 과도한 단백질 섭취는 만성 소화불량, 장내미생물 환경 악화, 동맥경화, 심장병, 신장기능 부조 등 심각한 질환의 원인이 된다.
우리가 운동을 하는 이유는 기능과 외형을 아우르는 건강한 신체를 가꾸어 가능한 998가지의 긍정적 결과를 모두 얻어 내어 삶의 질을 유지 및 제고하자는데 있다. 선택은 각자의 몫이겠지만 운동을 하면서 부정적 결과를 2가지 이상 초래하지 않는 것이 현명할 것이다.

박 현 / 경희대학교 스포츠의학과 교수

작성자: khugnews

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