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by ARMS Sep 21. 2019

운동 쉬어서 빠진 근육은 금세 회복된다?

머슬메모리, 과학적으로 입증된 사실일까?

Severance ARMS 1기 공동회장

연세대학교 의학과 본과 2학년 신현호



3줄 Fact Check: 

     

 1. 과거의 상태를 “기억”하듯 운동을 오래 쉬어도 꾸준한 훈련으로 만들어진 과거의 상태로 근육이 금세 돌아가는 것을 “머슬 메모리”라고 부른다. 


 2. 머슬메모리는 실제로 여러 연구를 통해서 입증되어있으며(인체실험에서도), 머슬 메모리의 기전 또한 여러가지로 알려져있다. 


 3. 머슬 메모리의 지속 기간은 약 매우 길 것(수 년)으로 추하고 있다. 그 이유는 머슬 메모리의 가장 주요한 영향을 미치는 기전의 수명이 매우 길기 때문이다.



" 운동 쉬어서 빠진 근육은 금세 회복된다고? "



 누구나 한번쯤 부상, 바쁜 스케줄 등에 의해서 운동을 쉬어야 했던 경험이 있을 것이다. 운동을 꾸준히 해왔던 사람에게는 이처럼 잠시나마 운동을 쉬어야하는 상황이 아쉽고 속상한 일이다. 운동을 쉬게 되면서 지금껏 열심히 만든 근육이 다시 빠지지는 않을까 걱정되고 불안하며, 실제로도 휴식기 동안 많은 근손실이 발생하게 되기 때문이다. 


 하지만 놀랍게도 운동을 다시 시작했을 때는 이전과는 다른 놀라운 성장속도를 경험하게 되며, 금세 과거의 근육량과 운동능력을 되찾을 수 있다. 이처럼 마치 과거의 상태를 “기억”하듯 근육이 꾸준한 훈련으로 만들어진 과거의 상태로 금세 돌아가는 것을 “머슬 메모리”라고 부른다. 많은 사람들이 머슬 메모리가 존재한다는 사실은 경험적으로 알고 있지만, 운동인에게 가장 중요한 것은 운동을 쉬었을 때 머슬 메모리가 얼마만큼의 기간동안 유지되는가이다. 머슬 메모리의 메커니즘 등에 대하여 Pubmed에 등재된 여러 논문을 통해 살펴보았고, 결론적으로는 머슬 메모리의 유지기간에 대하여 알아보았다. 


 그 결과 머슬 메모리는 실제로 인체실험을 비롯한 여러 연구를 통하여 이미 입증된 사실이라는 것을 알 수 있었다, 머슬메모리에 기여하는 여러 메커니즘이 있지만 그 중 주요한 영향을 미치는 Myonuclear의 수명이 매우 길기 때문에머슬메모리의 지속 기간도 그만큼 길 것으로 추정된다.

     

(여기까지가 본 글의 핵심적인 내용을 요약한 것이며바로 뒤에 설명되는 검증 과정은 여기서 보다 더 알고싶은 분들을 위하여 작성하였습니다)



1. 검증과정

A. 근거 자료 채택

[2019년 6월 기준]

1) Pubmed에서 “Muscle Memory” 검색: 총 29개 논문 포함됨.

2) “humans“[MeSH Terms] 조건 추가: 총 9개 논문 제외됨.

3) 작성자가 18개의 논문 초록을 읽고 주제와 무관한 논문은 제외: 총 13개 논문 제외됨. 

4) 총 5개 논문이 근거 자료로서 채택되었음.




2. 머슬 메모리의 메커니즘

머슬 메모리는 과학적으로 두 가지 의미로 사용된다. 


첫번째는 Motor Learning이라고 불리며 Muscle의 Procedure Memory가 중추신경계에 기억되는 것을 말한다. 이를테면 자전거를 타는 것이나 악기를 연주하는 등에서 근육의 동작이 중추신경계에 저장되는 것을 의미한다. 


두번째는 오늘 우리가 살펴볼 내용으로 근육의 저항성 운동에의 적응 과정을 말한다. 저항성 운동을 통해서 근육의 비대를 유발하게 되었을 때, 이후에 휴지기를 거쳐 다시 훈련을 하게되면 근육 비대가 이전보다 더욱 신속하게 회복되는 것을 말한다.


이러한 머슬 메모리의 기전으로는 지금까지 알려진 것으로는 크게 세가지가 있는데 다음과 같다.

     

1) Myonuclear(근핵) number의 증가

2) Epigenetic Change

3) Motor Learning을 통한 근력 훈련 효율성 증대

     

     

A. Myonuclear(근핵) number의 증가


근매스(Muscle Fiber Size)의 조절은 크게 단백질 합성과 단백질 분해 단계의 조절을 통해 이루어진다.


근매스(Muscle Fiber Size)의 주요 조절 기작과 Myonuclear 개수[3]


따라서 과거에는 위와같이 근육의 Hypertrophy(근비대)되게 되면 Myonuclear의 개수가 증가하여 근육 합성을 증진시키게되고, Atrophy(근위축) 상태에서는 다시 Myonuclear에 Apoptosis(세포 자연사)에 의해 근핵 개수가 줄어들어 근육 합성이 줄어든다고 생각되었다. 이러한 가정에서는 근육에 어떠한 ‘기억’도 존재하지 않고 Atrophy가 다시 유발될 경우 기존의 상태 그대로 돌아오게된다. 


하지만 최근의 여러 연구 결과를 통해 이것이 사실이 아님이 밝혀졌다        

     

근매스(Muscle Fiber Size)의 주요 조절 기작과 Myonuclear 개수 [3,6]


최근의 여러 연구들을 통하여 Muscle Atrophy가 발생하게 되면 증가했던 Myonuclear(근핵) 개수가 줄어드는 것이 아닌 근섬유의 크기만 줄어드는 것이 확인되었다. Atrophy가 유발된 이후 재훈련을 하였을 때는, 최초 훈련했을 때와는 달리 Myonuclear 개수가 증가하지 않은체로 근육의 Hypertrophy가 유발될 수 있으며 더욱 신속하게 일어난다. 


이처럼 최초 훈련에 의해 증가된 Myonuclear 개수가 Atrophy 상태에서도 유지되는 것이 현재 머슬 메모리의 주요 기전으로 생각되고 있다.  



B. 후생유전학적 변화(Epigenetic Change)


         

저항성 훈련 후의 근육량과 운동 수행 능력 변화[7]

저항성 훈련 후의 DNA Methylation과 유전자 발현 변화[7]


머슬 메모리에 근력 운동에 의해서 후생유전학적 변화가 영향을 미친다는 사실은 2018년 처음 보고되었다. 해당 연구에 따르면 8명의 건강한 남성 피실험자에게 7주간의 근력훈련(주 3회 – 스쿼트, 레그 프레스, 레그 익스텐션, 벤치 프레스, 랫풀다운 등..)을 시킨 뒤(Loading)에, 뒤이어 7주간 휴지기(Unloading)를 가지고 그 이후 7주간 재훈련(Reloading)을 시켰을 때 근육 성장 속도가 비약적으로 증가했음을 확인하였다. 또한 피실험자 근육에서의 Biopsy를 통하여 DNA methylation 분석을 통하여 최초 훈련후에 발생한 후생유전학적 변화가 휴지기와 재훈련에서도 그대로 유지되는 것을 확인하였다. (ex. STAG1: 세포 분열에 관여하는 단백질, TRAF1: 근육 세포 생장과 분화에 관여하는 단백질) 하지만 이러한 후생유전학적 변화가 머슬 메모리에 얼마나 영향을 미치는 지에 대해서는 아직 많이 알려진 바가 없다.



C. Motor Learning을 통한 근력 훈련 효율성 증대

     

Motor Learning의 메커니즘

(출처: https://www.slideshare.net/shimaa2022/motor-learning-recovery-of-function)


자전거를 타는 것이나 악기를 연주하는 등에서 근육의 동작이 중추신경계에 저장되는 현상을 Motor Learning이라고 한다. 근력 훈련에서도 마찬가지로 꾸준한 반복 훈련의 경험이 Motor Learning으로 작용하여 과거에 비해 더욱 효율적으로 근비대에 도달할 수 있다. 



3. 결론

머슬 메모리는 실제로 인체실험을 비롯한 여러 연구를 통하여 이미 입증된 사실이다머슬메모리에 기여하는 여러 메커니즘이 있지만 그 중 주요한 영향을 미치는 Myonuclear의 수명(15.1)이 매우 길기 때문에머슬메모리의 지속 기간도 그만큼 길 것으로 추정된다.



4. 참고 자료

1. Skovgaard C, Almquist N, Bangsbo J. The effect of repeated periods of speed endurance training on performance, running economy, and muscle adaptations. Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. 2017;28(2):381-390.

2. Sharples A, Stewart C, Seaborne R. Does skeletal muscle have an ‘epi’-memory? The role of epigenetics in nutritional programming, metabolic disease, aging and exercise. Aging Cell. 2016;15(4):603-616.

3. Gundersen K. Muscle memory and a new cellular model for muscle atrophy and hypertrophy. The Journal of Experimental Biology. 2016;219(2):235-242.

4. Sharples A, Polydorou I, Hughes D, Owens D, Hughes T, Stewart C. Skeletal muscle cells possess a ‘memory’ of acute early life TNF-α exposure: role of epigenetic adaptation. Biogerontology. 2015;17(3):603-617.

5. Bruusgaard J, Johansen I, Egner I, Rana Z, Gundersen K. Myonuclei acquired by overload exercise precede hypertrophy and are not lost on detraining. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010;107(34):15111-15116.

6. Gundersen K, Bruusgaard J, Egner I, Eftestøl E, Bengtsen M. Muscle memory: virtues of your youth?. The Journal of Physiology. 2018;596(18):4289-4290

7. Seaborne R, Strauss J, Cocks M, Shepherd S, O’Brien T, van Someren K et al. Human Skeletal Muscle Possesses an Epigenetic Memory of Hypertrophy. Scientific Reports. 2018;8(1).


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