운동과 환경: 고지 환경에서의 운동 반응과 단/장기간 운동시 적응 현상

이 글은 운동생리학에서 고지 환경에서의 운동 반응과 단/장기간 운동으로 인한 적응 현상에 대하여 알아보겠습니다. 특히, 고지 환경에서의 운동이 평지에서의 주기적인 운동과 운동생리학적으로 어떠한 다른 영향을 미치는지, 그리고 운동 적응에 대한 생리적 변화가 짧은 기간과 긴 기간 동안 어떻게 다르게 나타나는지에 알아보도록 하겠습니다. 

 

고지 환경에서 운동 반응 

고지 환경은 고산지대, 사막, 남극대륙 등과 같은 환경에서 산소량의 부족과 기온이 낮고 건조 등의 환경적 요인들에 영향을 받게됩니다. 고지 환경에서 운동 반응은 환경적 요인들에 대처하기 위한 다양한 변화들을 말합니다. 우리 몸은 이러한 환경적 요인에 대처하기 위하여 여러가지 생리적 변화를 겪게 됩니다. 고지 환경에서 운동시 조직이 적정한 수준의 산소를 공급 받지 못하여, 대뇌는 저산소증을 감지하고 더 많은 산소를 섭취하려고 합니다. 따라서 말초 화학수용체의 민감도가 증가하여 폐 환기량(VE)이 증가합니다. 높은 고도에서의 운동 반응은 혈액학적 반응, 최대산소섭취량(VO2max) 및 체액 손실의 뚜렷한 변화를 포함합니다. 이러한 변화를 각 측면에서 살펴보겠습니다. 첫째, 혈액학적 측면의 반응으로 고지 환경에서 운동시 폐환기량이 증가합니다. 높은 고도에서 신체는 감소된 산소 가용성에 대처하기 위하여 환기량이 증가합니다. 안정시 동맥혈 산화헤모글로빈의 포화도는 크게 증거하거나 변화를 보이지 않습니다. 그러나 최대하 운동 또는 최대 운동시에는 산화 헤모글로빈 포화도가 상당 수준 감소하여 다른 양상을 나타냅니다. 둘째, 최대산소섭취량은 감소합니다. 고지에서 최대산소섭취량은 감소하며 고도에 비례해서 감소하게 됩니다. 높은 고도에서 최대산소섭취량(VO2max)은 흡입된 공기의 감소된 산소 분압으로 감소합니다. 이러한 산소 가용성의 감소는 근육에 산소를 전달하는 신체의 능력을 제한하여 최대유산소 능력을 저하시킵니다. 셋째, 체액의 손실이 나타납니다. 높은 고도에서 직면하는 문제 중 하나로 주로 호흡수의 증가와 소변 생성 증가로 인한 체액 손실이 증가합니다. 더 높은 고도에서 감소된 습도와 증가된 호흡률은 호흡을 통한 더 많은 수분 손실에 기여합니다. 또한 증가된 교감 싱경계 활동을 포함하여 고도에 대한 신체의 반응은 변화된 체액 균형 및 증가된 신장 혈류로 인해 이뇨(소변 생성 증가)로 이어집닌다. 이러한 요인들이 결합되어 높은 고도에서 운동하는 동안 탈수 수준이 높아질 수 있습니다.

 

단기간 운동시 적응 현상

고지 환경에서 운동은 우리 몸이 일시적으로 견뎌내야 할 것들을 대처하기 위해 발생하는 생리적 변화입니다. 고지에서의 운동은 낮은 산소 분압과 고원형의 기후로 인해 우리 몸에 큰 부담을 주기 때문에 이러한 요구에 적응하기 위한 변화가 나타납니다. 첫째, 환기량이 증가합니다. 증가된 수준의 이산화탄소와 낮은 동맥 산소 포화도에 의해 유발되는 적절한 가스 교환을 유지하는 데 도움이 됩니다. 호흡 근육은 또한 증가된 수요에 대처하기 위해 적응을 거쳐 작동하는 근육에 적절한 산소를 공급합니다. 둘째, 혈액학적으로 적혈구의 수치가 증가합니다. 고지 지대에서 숨쉬는 산소 농도가 낮기 때문에 운동을 통해 적응하면 적혈구 수치가 증가합니다. 이러한 변화는 고지 환경에서 운동을 하기 위해 필수적인 것으로 매우 중요합니다. 셋째, 산소 운반 및 이용 능력이 좋아집니다. 높은 고도에서의 단기 운동은 즉각적인 적응을 유발하여 산소 수송 및 활용을 향상시킵니다. 신체는 심박수의 감소, 호흡수 및 심박출량을 증가시켜 작동하는 근육에 보다 효율적으로 산소를 전달함으로써 반응합니다. 또한 미오글로빈에 저장된 산소를 빠르게 방출하여 격렬한 운동 시 산소 가용성을 촉진합니다. 

 

장기간 운동시 적응 현상

고지 환경에서의 장기간 운동시 적응 현상은 우리 몸이 높은 고도에서 운동을 하면서 일어나는 현상입니다. 고지 환경에서는 공기 밀도가 낮아서 산소 공급이 어렵기 때문에 우리 몸은 이에 대한 대처를 해야합니다. 우리 몸은 높은 고도에서 운동을 하면서 점차 적응하여 산소 공급을 더욱 효율적으로 할 수 있게 되고, 운동 능력도 향상됩니다. 첫째, 산소 운반 능력이 향상됩니다. 높은 고도에서 장기간 운동은 산소 수송을 최적화하는 적응을 유도합니다. 적혈구 생성 증가, 헤모글로빈 수치 상승, 근육의 모세혈관 광화는 산소 운반 능력과 전달을 향상시킵니다. 이러한 적응을 통해 산소가 부족한 환경에서 장기간 유산소 성능을 유지할 수 있습니다. 둘째, 미토콘드리아의 수와 크기가 증가합니다. 고도가 높은 환경에서 지구력 운동은 근육 세포 내 미토콘드리아의 수와 효율성을 증가시킵니다. 이러한 적응은 유산소 경로를 통해 에너지를 생산하는 근육의 능력을 향상 시켜 장기간의 운동 시 지구력을 향상시킵니다. 셋째, 연료 활용이 변화합니다. 높은 고도에서 장기간 운동을 하면 연료 활용이 변화합니다. 신체는 지방을 에너지원으로 활용하는데 더 효율적이게 되어 근글리코겐을 절약하고 피로 시작을 지연시킵니다. 이러한 적응은 장기간 운동하는 동안 꾸준히 에너지 공급을 유지하는 데 도움이 되며 전반적인 지구력을 향상시킵니다. 넷째, 향상된 고도에 순응합니다. 높은 고도에 장기간 노출되면 우수한 고도 순응이 유도됩니다. 환기 증가, 산소 추출 개선, 저산소성 폐혈관 수축 감소와 같은 생리적 적응을 통해 개인은 산소 가용성 감소에 더 잘 대처할 수 있습니다. 그 결과 운동 능력이 향상되고 고도 관련 질병의 위험이 감소합니다.