노년기 근력 저하와 신체 허약의 주된 원인은 세포 내 에너지를 생성하는 미토콘드리아의 기능 부전에 있으며, 꾸준한 신체 활동을 통해 이를 본래 상태로 회복할 수 있다는 연구 결과가 제시됐다.
스페인 발렌시아대(University of Valencia) 마리아 카르멘 고메스-카브레라 교수팀은 생쥐 실험과 인간 근육 생체검사를 통해 노화 및 운동이 미토콘드리아 기능에 미치는 영향을 분석했다. 이번 연구는 노화 과정에서 발생하는 근육 기능 저하의 분자적 메커니즘을 규명하고, 미토콘드리아의 완전성을 유지하는 데 있어 운동의 역할을 입증했다는 점에서 의미가 크다.
연구팀은 노화로 인해 근력이 떨어지는 현상이 미토콘드리아 기능 이상과 어떤 연관이 있는지 확인하기 위해 노화한 생쥐를 대상으로 10주 동안 고강도 복합 운동 프로그램을 적용했다. 이후 근력과 지구력, 운동 능력 등을 측정하고 근육 조직을 떼어내 정밀 분석을 진행했다.
그 결과 규칙적으로 운동을 한 생쥐는 달리기 시간과 악력 등 모든 신체 기능 지표가 개선되었으며, 전반적인 허약 비율은 감소하고 근육량은 증가한 것으로 나타났다. 운동의 효과는 세포 수준에서도 뚜렷하게 확인되었다. 운동을 한 생쥐의 미토콘드리아는 에너지 생성 능력과 효소 활성, 산소 이용 능력이 전반적으로 향상되었고 세포를 손상시키는 산화 스트레스는 줄어들었다.
반면 유전자를 조작해 미토콘드리아 기능을 떨어뜨린 생쥐는 같은 실험 환경에서 운동을 하더라도 근력이나 지구력이 향상되지 않았으며 미토콘드리아 기능 역시 개선되지 않았다. 이는 운동이 단순히 근육 외형을 키우는 것이 아니라 세포 내부의 에너지 생산 시스템에 발생한 손상을 직접적으로 되돌린다는 것을 의미한다.
동물 실험에 이어 17세에서 99세 사이의 남녀 30명을 대상으로 한 인간 근육 조직 채취 분석에서도 동일한 결과가 관찰됐다. 신체 기능이 우수한 노인은 미토콘드리아 기능이 높고 에너지 대사 능력이 뛰어난 반면, 기능이 떨어진 같은 연령대의 노인은 미토콘드리아 기능 저하와 심각한 산화 손상을 보였다. 또한 평소 신체 활동 수준이 높을수록 미토콘드리아 기능과 근육 수행 능력이 함께 향상되는 경향이 나타나, 인간의 노화 과정에서도 규칙적인 운동이 근육 건강에 필수적임을 뒷받침했다.
연구팀은 "노화에 따른 근육 기능 저하와 허약은 미토콘드리아 기능 이상에 크게 의존한다"며 "이번 연구 결과는 운동이 골격근 미토콘드리아의 구조와 기능, 효소 체계를 재구성해 이러한 변화를 되돌릴 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 이어 "미토콘드리아는 노화 과정에서도 여전히 적응 능력을 뜻하는 가소성을 유지하고 있어, 이를 활용하면 운동을 통해 근육 기능을 보존하고 건강한 노화를 촉진할 수 있다"며 "이는 운동이 노화로 인한 근육 약화를 되돌리는 치료적 수단이 될 수 있음을 시사한다"고 강조했다.
이번 연구 결과(Mitochondrial remodeling in skeletal muscle underlies exercise-induced reversal of age-associated functional decline in mice and humans: 골격근의 미토콘드리아 재구성은 운동으로 유도되는 노화 관련 기능 저하의 역전 현상)는 3월 학술지 '미국 국립과학원회보(PNAS)'에 게재됐다.
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