인간에 있어서 적정이상의 온열부하 노출환경에서의 체온조절 특징은 다른 신체 전신부에 비해 두부나 전두부의 발한반응이 가장 높게 나타난다는 사실은 잘 알려져 있다(Hertzman et al., 1952; Cotter J D et al., 1995). 이는 체온조절 중추가 시상하부를 개입하고 있는 고위중추성 조절의 체온의 유지는 포유동물들에서 전반적으로 나타나는 공통적인 기능이다. 단지 인간은 지구상에서 가장 발달된 고등동물로써의 체온조절은 특징을 발휘하는 신체내부의 온도(실 예로 흉강, 뇌) 즉 심부온도와 말초부의 온도(실 예로 사지, 피부) 즉 외측온도의 구별이다. 생체는 원칙적으로 열 생성(물질대사항진)과 열 발산(...
인간에 있어서 적정이상의 온열부하 노출환경에서의 체온조절 특징은 다른 신체 전신부에 비해 두부나 전두부의 발한반응이 가장 높게 나타난다는 사실은 잘 알려져 있다(Hertzman et al., 1952; Cotter J D et al., 1995). 이는 체온조절 중추가 시상하부를 개입하고 있는 고위중추성 조절의 체온의 유지는 포유동물들에서 전반적으로 나타나는 공통적인 기능이다. 단지 인간은 지구상에서 가장 발달된 고등동물로써의 체온조절은 특징을 발휘하는 신체내부의 온도(실 예로 흉강, 뇌) 즉 심부온도와 말초부의 온도(실 예로 사지, 피부) 즉 외측온도의 구별이다. 생체는 원칙적으로 열 생성(물질대사항진)과 열 발산(방산, 발한, 소실)의 조절로써 두 형태의 서로 다른 기전에 의해 심부온도를 조절하고 있다. 결과적으로 인체의 생존에 필요한 항상성유지를 위한 체온조절의 기전은 외부환경의 변화에 따라 능동적으로 수행되고 있다. 그러므로 온열부하에 노출될 경우 체온조절의 열손실 기전은 능동적으로 생성한 땀(sweating)을 체표면에서 증발(evaporation)시키는 것이다. 온열부하에 노출된 환경에서의 발한반응을 평가하는 것은 해부조직학적으로 존재하고 있는 한선밀도의 활동을 관찰하는 것이 불가능하기 때문에 개개의 한선들에 있어 체온상승의 억제수단으로써 열손실에 참여한 활동한선이 동원된 수에 의한 발한능력의 평가와 활동하는 단일한선에서의 분당출력 즉 배출량에 대한 정량평가를 통해 발한능력의 전체를 추적하고 있다(Lee, 2008; Lee et al., 2009; Lee et al., 2010). 서열순화(thermal exposure acclimation) 경험 이후에는 발한 역치수준이 감소하고 발한량이 증가하게 되는데(Nadel et al., 1974; Ogawa, Sugenoya, 1993), 이는 HA 이후 한선의 발한 작동성 기능이 항진된 결과로 해석할 수 있다.
뇌와 면역 시스템은 뉴로트랜스미터, 호르몬, 사이토카인 같은 신호 분자의 공유로 상호 교통한다(Ader R, et al., 1991; Hori T, et al., 1995). 뇌는 신경과 호르몬 작용으로 면역을 조절하지만, 면역 시스템은 사이토카인과 면역 세포 유래 신호 물질 같은 화학적 전달자를 통해 뇌에 신호를 보내는 것으로 생각된다. 많은 사이토카인이 발열, 식욕 감퇴, 수면, 신경의 유해 감각 처리 변화, 자율신경활동 조절, 호르몬 분비 변화, 면역조절 같은 중추적으로 매개된 급성 반응을 유도하는 것으로 증명되었다(Hori T, et al., 1995; Katuura G, et al., 1990; Hori T, et al., 1991; Kluger MJ, 1991; Take S, et al., 1993; Krueger JM, et al., 1994; Hori T, et al., 1998). 체온은 중요한 면역조절자 중 하나로써, 다른 한편으로는 면역 시스템에 의해 가장 쉽게 영향을 받는 항상성 파라미터 (즉, 발열) 중 하나로 뇌-면역 상호작용과 밀접하게 관련되어 있다.
물리적인 신체활동이나 자극이 면역계에 여러 가지 영향을 미친다는 사실은 잘 알려져 있다. Lee et al., (2010)에서는 체온유지에 필요한 중추적, 말초적 신경섬유와 관련하여 발한작용에 관여하는 교감신경을 중심으로 도식적 제시를 통해 설명하고 있다 (Fig. 11). 즉 적당한 신체활동은 호흡기 감염의 빈도를 낮추는 반면, 강도 높은 운동, 즉 'overtraining' 상태는 호흡기 감염에 대한 감수성을 높인다(Fitzgarald L, 1991; Kaufman JC, et al., 1994).
고체온이란 적정 부하 이상의 과잉적인 대사로 인한 열 생성과, 외부 환경의 온도가 올라가서 피부 표면으로부터의 열 발산이 감소하여 생긴다(Hori S, 1995). 사람이 고온 환경에 노출되면 몸에 대사로 인한 열이 축적되는 것을 볼 수 있다. 고체온증은 면역 기능에 다양한 결과를 불러오며(Kappel M, et al, 1994; Kappel M, et al., 1995), 극단적인 경우를 제외하고는 면역계에 이롭다(Downing JF, et al., 1987). 그러나 한계를 초월한 고체온의 이상적인 체온은 인간을 포함한 포유류의 체온조절 기능에서 면역학적인 억제는 42도를 넘지 않는 피드백의 메카니즘도 작동하는 구체적인 설명은 Lee et al., (2006)의 보고에 근거로 설명하고 있다(Fig. 12).
카페인은 커피, 차, 콜라 등의 주요 원료로 폭넓게 음용(Ashihara, Crozier, 2001) 되고 있으며, 중추신경을 자극하여 발한율, 안정시 대사율을 항진시킴으로써, 체온을 증가시킬 수 있다(Graham, Helge, MacLean, Kiens, Richter, 2000; Armstrong, 2002). 즉, 카페인이 대사율을 증가시킴으로써 백혈구세포 등 면역 반응에도 변화를 초래할 수 있다고 보고된바 있다(Ramanaviciene, Acaite, Ramanavicius, 2004). 우리는 체온 변화가 백혈구 면역세포의 반응에 밀접한 관련이 있으므로, 카페인을 통해 체온의 상승을 유도할 수 있다면 백혈구 면역세포 반응에도 직, 간접적으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 가능성에 대해 연구의 가치가 제기되고 있다.
이상의 선행연구를 기반으로 카페인 섭취가 고온 환경에서의 열 부하 수행 시 체온과 활동 한선 및 백혈구 세포 수에 미치는 영향을 확인하고자 한다. 따라서 본 연구는 체온조절에 중요한 근거 확보를 통해 연구적 고찰과 생활환경과학적인 일상적 삶 속에서 보편적이고 일상적으로 생체에 적용의 가치를 창출하고자 한다. 이에 관한 학술적인 기초자료로써의 활용적인 가치와 환경생리학이나 온열생리적인 연구발전에 기여할 것으로 생각한다.
인간에 있어서 적정이상의 온열부하 노출환경에서의 체온조절 특징은 다른 신체 전신부에 비해 두부나 전두부의 발한반응이 가장 높게 나타난다는 사실은 잘 알려져 있다(Hertzman et al., 1952; Cotter J D et al., 1995). 이는 체온조절 중추가 시상하부를 개입하고 있는 고위중추성 조절의 체온의 유지는 포유동물들에서 전반적으로 나타나는 공통적인 기능이다. 단지 인간은 지구상에서 가장 발달된 고등동물로써의 체온조절은 특징을 발휘하는 신체내부의 온도(실 예로 흉강, 뇌) 즉 심부온도와 말초부의 온도(실 예로 사지, 피부) 즉 외측온도의 구별이다. 생체는 원칙적으로 열 생성(물질대사항진)과 열 발산(방산, 발한, 소실)의 조절로써 두 형태의 서로 다른 기전에 의해 심부온도를 조절하고 있다. 결과적으로 인체의 생존에 필요한 항상성유지를 위한 체온조절의 기전은 외부환경의 변화에 따라 능동적으로 수행되고 있다. 그러므로 온열부하에 노출될 경우 체온조절의 열손실 기전은 능동적으로 생성한 땀(sweating)을 체표면에서 증발(evaporation)시키는 것이다. 온열부하에 노출된 환경에서의 발한반응을 평가하는 것은 해부조직학적으로 존재하고 있는 한선밀도의 활동을 관찰하는 것이 불가능하기 때문에 개개의 한선들에 있어 체온상승의 억제수단으로써 열손실에 참여한 활동한선이 동원된 수에 의한 발한능력의 평가와 활동하는 단일한선에서의 분당출력 즉 배출량에 대한 정량평가를 통해 발한능력의 전체를 추적하고 있다(Lee, 2008; Lee et al., 2009; Lee et al., 2010). 서열순화(thermal exposure acclimation) 경험 이후에는 발한 역치수준이 감소하고 발한량이 증가하게 되는데(Nadel et al., 1974; Ogawa, Sugenoya, 1993), 이는 HA 이후 한선의 발한 작동성 기능이 항진된 결과로 해석할 수 있다.
뇌와 면역 시스템은 뉴로트랜스미터, 호르몬, 사이토카인 같은 신호 분자의 공유로 상호 교통한다(Ader R, et al., 1991; Hori T, et al., 1995). 뇌는 신경과 호르몬 작용으로 면역을 조절하지만, 면역 시스템은 사이토카인과 면역 세포 유래 신호 물질 같은 화학적 전달자를 통해 뇌에 신호를 보내는 것으로 생각된다. 많은 사이토카인이 발열, 식욕 감퇴, 수면, 신경의 유해 감각 처리 변화, 자율신경활동 조절, 호르몬 분비 변화, 면역조절 같은 중추적으로 매개된 급성 반응을 유도하는 것으로 증명되었다(Hori T, et al., 1995; Katuura G, et al., 1990; Hori T, et al., 1991; Kluger MJ, 1991; Take S, et al., 1993; Krueger JM, et al., 1994; Hori T, et al., 1998). 체온은 중요한 면역조절자 중 하나로써, 다른 한편으로는 면역 시스템에 의해 가장 쉽게 영향을 받는 항상성 파라미터 (즉, 발열) 중 하나로 뇌-면역 상호작용과 밀접하게 관련되어 있다.
물리적인 신체활동이나 자극이 면역계에 여러 가지 영향을 미친다는 사실은 잘 알려져 있다. Lee et al., (2010)에서는 체온유지에 필요한 중추적, 말초적 신경섬유와 관련하여 발한작용에 관여하는 교감신경을 중심으로 도식적 제시를 통해 설명하고 있다 (Fig. 11). 즉 적당한 신체활동은 호흡기 감염의 빈도를 낮추는 반면, 강도 높은 운동, 즉 'overtraining' 상태는 호흡기 감염에 대한 감수성을 높인다(Fitzgarald L, 1991; Kaufman JC, et al., 1994).
고체온이란 적정 부하 이상의 과잉적인 대사로 인한 열 생성과, 외부 환경의 온도가 올라가서 피부 표면으로부터의 열 발산이 감소하여 생긴다(Hori S, 1995). 사람이 고온 환경에 노출되면 몸에 대사로 인한 열이 축적되는 것을 볼 수 있다. 고체온증은 면역 기능에 다양한 결과를 불러오며(Kappel M, et al, 1994; Kappel M, et al., 1995), 극단적인 경우를 제외하고는 면역계에 이롭다(Downing JF, et al., 1987). 그러나 한계를 초월한 고체온의 이상적인 체온은 인간을 포함한 포유류의 체온조절 기능에서 면역학적인 억제는 42도를 넘지 않는 피드백의 메카니즘도 작동하는 구체적인 설명은 Lee et al., (2006)의 보고에 근거로 설명하고 있다(Fig. 12).
카페인은 커피, 차, 콜라 등의 주요 원료로 폭넓게 음용(Ashihara, Crozier, 2001) 되고 있으며, 중추신경을 자극하여 발한율, 안정시 대사율을 항진시킴으로써, 체온을 증가시킬 수 있다(Graham, Helge, MacLean, Kiens, Richter, 2000; Armstrong, 2002). 즉, 카페인이 대사율을 증가시킴으로써 백혈구세포 등 면역 반응에도 변화를 초래할 수 있다고 보고된바 있다(Ramanaviciene, Acaite, Ramanavicius, 2004). 우리는 체온 변화가 백혈구 면역세포의 반응에 밀접한 관련이 있으므로, 카페인을 통해 체온의 상승을 유도할 수 있다면 백혈구 면역세포 반응에도 직, 간접적으로 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 가능성에 대해 연구의 가치가 제기되고 있다.
이상의 선행연구를 기반으로 카페인 섭취가 고온 환경에서의 열 부하 수행 시 체온과 활동 한선 및 백혈구 세포 수에 미치는 영향을 확인하고자 한다. 따라서 본 연구는 체온조절에 중요한 근거 확보를 통해 연구적 고찰과 생활환경과학적인 일상적 삶 속에서 보편적이고 일상적으로 생체에 적용의 가치를 창출하고자 한다. 이에 관한 학술적인 기초자료로써의 활용적인 가치와 환경생리학이나 온열생리적인 연구발전에 기여할 것으로 생각한다.
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