과당음료 투여가 최대운동부하시 운동수행력, 심폐기능, 젖산 및 염증반응에 미치는 영향 Effects of Fructose-containing Drinks on Cardiopulmonary Function, Lactate Levels, and Inflammatory Markers during Maximal Exercise Testing원문보기
본 연구는 과당 위주의 스포츠음료 투여가 최대운동부하시 심폐기능과 젖산 및 염증반응에 미치는 영향에 대해 비교 분석하기 위해 실시되었다. 연구대상자는 D 대학교 체육학과 학생 8명으로 구성하였으며 실험시기를 2차로 나누어 스포츠 음료 투여 전과 투여 후 시기에 심폐기능과 젖산 및 염증반응 등을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과 스포츠 음료 섭취 전과 섭취후 운동시간과 V02max, AT HRmax가 유의하게 증가하였고(p<0.05), 스포츠 음료 투여 후 회복기 20분에서 젖산 농도가 유의하게 감소되었다(p<0.05). 따라서 고강도 최대운동 전 과당위주의 스포츠 음료 투여는 운동지속시간을 늘려주고 VO2max를 높여주며, 운동 후 피로물질인 젖산축적의 빠른회복에 도움을 줄 수 있는 것으로 사료된다. 비록 본 연구에서 염증 반응에 대한 효과를 완벽하게 규명하지는 못했지만 스포츠 음료 투여시 CRP의 농도가 감소하는 경향이 나타나 염증반응 개선에도 어느 정도 영향을 미칠 수 있을 것이라 생각된다. 추후 과당위주의 스포츠 음료투여시 염증 반응에 대한 다양한 운동 강도와 상황에서의 기전적 연구가 수행되어져야 할 것이다.
본 연구는 과당 위주의 스포츠음료 투여가 최대운동부하시 심폐기능과 젖산 및 염증반응에 미치는 영향에 대해 비교 분석하기 위해 실시되었다. 연구대상자는 D 대학교 체육학과 학생 8명으로 구성하였으며 실험시기를 2차로 나누어 스포츠 음료 투여 전과 투여 후 시기에 심폐기능과 젖산 및 염증반응 등을 비교 분석하였다. 본 연구의 결과 스포츠 음료 섭취 전과 섭취후 운동시간과 V02max, AT HRmax가 유의하게 증가하였고(p<0.05), 스포츠 음료 투여 후 회복기 20분에서 젖산 농도가 유의하게 감소되었다(p<0.05). 따라서 고강도 최대운동 전 과당위주의 스포츠 음료 투여는 운동지속시간을 늘려주고 VO2max를 높여주며, 운동 후 피로물질인 젖산축적의 빠른회복에 도움을 줄 수 있는 것으로 사료된다. 비록 본 연구에서 염증 반응에 대한 효과를 완벽하게 규명하지는 못했지만 스포츠 음료 투여시 CRP의 농도가 감소하는 경향이 나타나 염증반응 개선에도 어느 정도 영향을 미칠 수 있을 것이라 생각된다. 추후 과당위주의 스포츠 음료투여시 염증 반응에 대한 다양한 운동 강도와 상황에서의 기전적 연구가 수행되어져야 할 것이다.
The use of fructose-containing sports beverage drinks has increased in recent years, especially at sport events, because of their reported ergogenic effects. However, the ingestion of low to moderate doses of caffeinated energy drinks has been associated with adverse side effects such as insomnia or...
The use of fructose-containing sports beverage drinks has increased in recent years, especially at sport events, because of their reported ergogenic effects. However, the ingestion of low to moderate doses of caffeinated energy drinks has been associated with adverse side effects such as insomnia or increased nervousness. The purpose of this study was to investigate the effects of fructose beverage supplementation on cardiopulmonary function, blood lactate levels, and inflammatory reactions. We recruited 8 young adult subjects from D university and measured their cardiopulmonary functions before and after supplementation with sports beverage drinks. We also measured blood lactate and inflammatory reactions after a 20 min recovery period. Exercise time, maximal oxygen uptake (V02max), and AT HRmax were significantly increased (p<0.05) in the period of before and after sports beverage supplementation. However, no significant differences were observed in RPE, AT RER, V02max RER, AT V02max, and maximum heart rate (HRmax). Lactate levels also significantly decreased after 20 min recovery with sports beverage supplementation. Sports beverage supplementation therefore may enhance maximal V02max and increase the exercise duration time. These drinks may also be helpful in promoting rapid recovery of fatigue variables and increasing exercise performance time.
The use of fructose-containing sports beverage drinks has increased in recent years, especially at sport events, because of their reported ergogenic effects. However, the ingestion of low to moderate doses of caffeinated energy drinks has been associated with adverse side effects such as insomnia or increased nervousness. The purpose of this study was to investigate the effects of fructose beverage supplementation on cardiopulmonary function, blood lactate levels, and inflammatory reactions. We recruited 8 young adult subjects from D university and measured their cardiopulmonary functions before and after supplementation with sports beverage drinks. We also measured blood lactate and inflammatory reactions after a 20 min recovery period. Exercise time, maximal oxygen uptake (V02max), and AT HRmax were significantly increased (p<0.05) in the period of before and after sports beverage supplementation. However, no significant differences were observed in RPE, AT RER, V02max RER, AT V02max, and maximum heart rate (HRmax). Lactate levels also significantly decreased after 20 min recovery with sports beverage supplementation. Sports beverage supplementation therefore may enhance maximal V02max and increase the exercise duration time. These drinks may also be helpful in promoting rapid recovery of fatigue variables and increasing exercise performance time.
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문제 정의
따라서 본 연구는 실험동물 연구에 이어 임상연구의 일환으로 규칙적인 운동을 수행하는 체육대학 학생들을 대상으로 고강도 운동부여 직전 과당음료의 투여가 최대운동능력, 심폐 능력, 피로물질 및 염증반응에 미치는 영향과 기전을 비교 분석하고자 한다.
본 연구에서는 건강한 남자 대학생 8명을 대상으로 과당음료 투여가 비 투여 시와 비교해 운동능력과 심폐기능, 피로물질 및 염증반응에 어떠한 영향을 미치는지 비교 분석하기 위해 실시되었으며 본 연구 결과는 다음과 같다.
본 연구의 목적은 fructose 위주의 과당음료 투여가 최대 운동부하 검사 시 심폐기능과 젖산 및 염증반응의 변화를 분석하고자 하였으며, 연구결과를 바탕으로 아래와 같이 논의하고자 한다.
제안 방법
1차 실험은 최대운동부하검사 실시 20분전 실험간의 섭취한 수분양을 동일하게 하기 위해 같은양의 수분을 섭취하게 하였고, 최대운동부하검사 실시전과 all-out 직후, 및 회복기 20분 후 채혈을 하였으며, 2차 실험은 최대운동부하검사 실시 20분전 과당음료를 400 ml 투여하였고 이후 1차 실험과 동일한 방법으로 채혈을 하였다.
진행되었다. 1차실험과 2차실험 시기 모두 동일하게피험자는 오전 9시에 D대학교 운동생리학 실험실에서 실시하였으며 실험 전 키와 몸무게 및 신체성분들을 Inbody 720 (Biospace, Korea)을 이용하여 측정하였다.
검사 전날 피검사자들에게 10시 이후의 음식을 금했으며10시간 이상의 공복 상태가 유지되도록 하였고 혈액검사는 실험 절차에 나타난 채혈시기에 따라 1차시기와 2차시기 모두 medicut을 꽂아 놓은 일회용 주사기를 이용하여 상완정맥 (ante-cubital vein)에서 5 cc 채혈하여 CRP, 젖산, 인슐린을 운동부하검사 실시전과 운동직후(all-out), 회복기 20분 후에 각각 시기별로 분석하였다.
본 실험은 동일 연구 대상자들로 모든 피험자들이 과당음료비 투여 시기인 1차 실험과 과당음료를 투여한 2차 실험으로구성하여 진행되었다. 1차실험과 2차실험 시기 모두 동일하게피험자는 오전 9시에 D대학교 운동생리학 실험실에서 실시하였으며 실험 전 키와 몸무게 및 신체성분들을 Inbody 720 (Biospace, Korea)을 이용하여 측정하였다.
젖산은 자동혈당분석기(YSI2300 STATE pulse)를 이용하였고, 혈중 인슐린은(Diagnostic Products Corporation, USA)의 coat-A-count kit을 이용한 Gamma Counter (1470 Wizard, Wallac, automatic count, Finland)를 이용하여 분석하였다. 채혈된 혈액은 혈청과 혈구로 분리하기 위해 SST 용기에 담아 centrifuge에서 2, 500~3, 000 rpm으로 15~20분 정도 원심 분리하였다.
최대운동부하검사는 MetaMax3B (Germany)를 이용하였고 운동프로토콜은 일반인들에게 가장 널리 알려지고 사용되고 있는 Bruce 프로토콜로서 3분마다 약 3 MET 정도씩 점증되도록 속도와 경사도가 증가되도록 고안된 프로토콜을 사용하였다.
대상 데이터
본 연구는 D대학교 체육학과 학생 8명을 대상으로 실시하였으며 운동경험이 풍부하고 최대운동부하 검사를 수행하는데 있어 무리가 없고 근골격계 및 특별한 질환이 없는 건강한대상자들로 선정하였다. 실험 전 실험목적과 방법에 대한 충분한 설명을 통해 실험과정에 대한 이해를 도왔고 실험에 자발적으로 참여하며 필요하다면 언제든지 참여를 그만둘 수 있다는 동의서에 서명을 받고 시작하였다.
본 연구에 사용된 음료는 타우린이 전혀 함유되지 않은 음료로서 수박, 방울토마토, 메론, 바나나, 홍시 및 오렌지로 총 6가지 과일믹스추출물을 이용하였으며 고과당 10%, 함수결정포도당 2%, 함수구연산 0.3%, 푸른과즙분말 0.5%, 폴리덱스트로스 1%, 비타민 C 0.1%, 정제수 73.4%가 포함되었으며 그외 자세한 성분 및 비율은 Table 2와 같다.
데이터처리
모든 연구 자료는 SPSS 18.0 program을 이용하여 모든 측정값의 평균과 표준편차를 산출하였으며, 과당음료 투여 전 시기와 투여 후 시기의 운동능력과 심폐기능의 평균 비교뿐만아니라 혈액검사 변인들의 운동전과 운동직후 및 회복기 20분후의 평균 차이를 1차실험과 2차실험의 시기별로 나눠 in- dependent t-test로 검증하였다. 본 연구의 통계적 유의 수준은 p<0.
이론/모형
우선 CRP의 분석은 Hitachi 사의 Hitachi분석기(Hitachi 7180, Japan)를 사용하였으며, C-reactive protein 시약(Denka Co., Japan)으로 Immunoturbidometry 방법을 사용하여 분석하였다.
한면, 본 연구에서는 운동수행능력을 평가하는 또 하나의 지표인 무산소성 역치(anaerobic threshold, AT)를 같이 활용하여 분석하였다. 무산소성 역치는 운동강도가 증가함에 따라 에너지대사의 변화과정에서 발생하는 생리학적 변인들, 즉 대 사적 산성증(metabolic acidosis) 및 호흡가스 교환에 관련된 변인들이 급격히 증가하는 시점으로 알려져 있으며, 젖산 역치와 환기역치가 대표적인 지표로 사용되고 있다[11].
성능/효과
Time에서 1차 시기 때 766.5 sec에서 2차 시기 때 813.75 sec로 1차 시기에 비해 평균 47.25 sec의 운동시간이 증가해 운동능력이 더욱 향상되었으며 유의한 차이(p<0.05)가 나타났다. RPE는 all-out 되는 시점의 단계에서 측정하였으며 1차시기 때 17.
VO2max (ml/kg/min)는 1차시기 때 43.50(ml/kg/min)에서 2차시기 때 49.12(ml/kg/min)로 5.62(ml/kg/min) 증가하여 과당음료 투여가 유산소적 수행능력의 지표인 VO2max를향상시키는 것으로 나타났으며 통계적으로도 유의한 차이를 보였다(p<0.05). AT HRmax (beats/min)는 1차시기 때 185.
lactate는 투여 전에서 1차시기 때 2.26(mmol/l)을 보였고 2차시기 때 2.08(mmol/l)를 나타내어 과당음료 투여로 인해 lactate 수치가 다소 감소한 것으로 나타났지만 통계적인 유의성이 나타나지 않았고 운동직후 시기에서 1차시기 때 17.00 (mmol/l), 2차시기 때 16.63(mmol/l)으로 두 시기 모두 크게 증가하였으나 유의한 차이는 없었고, 회복기 20분 후에서 1차시기 때 10.26(mmol/l), 2차 시기 때 8.78(mmol/l)로 운동 직후와 비교해 1, 2차 시기 모두 다시 감소하는 경향을 나타내었으며 1차시기 때와 비교해 2차시기 때 더욱 감소하여 통계적인 유의한 차이(p<0.05)를 확인하였다. 즉, 과당 음료 투여시 비투여와 비교해 운동전과 운동직후에는 큰 차이가 없었던 반면 회복기 20분후에서 과당 음료 투여가 lactate 수치 감소에 더욱 효과적이었다.
그러나 무산소성 역치의 대표적인 지표 중 하나인 호흡교환률은 본 연구에서는 감소하는 경향으로 나타났으나 통계적으로 유의한 차이는 확인할 수 없었다. 이러한 연구결과는 에르고게닉에이드를 투여하는 경우 운동 수행력의 증가는 나타나지만 호흡교환율의 변화는 나타나지 않는다고 하는 선행연구결과를 잘 반영하는 것이다[1].
따라서 본 연구에서 섭취할 스포츠 음료는 수박, 토마토, 멜론, 바나나, 감 및 오렌지 추출물로 구성된 과당으로 운동 직전에 투여하여도 인슐린 반응을 적게 일으켜 즉각적인 에너지원으로서 효과적일 것으로 판단된다. 본 연구팀의 실험동물을 이용한 선행연구에서 5주간 주6일 1일1회 경구 투여한 결과 현재 시판중인 타사 스포츠음료에 비해 현저한 지구력 증진 효과 향상을 확인할 수 있었고, 혈중 글루코오스와 혈중 중성지방의 농도를 더욱 감소시킬 뿐만이 아니라 근육의 피로물질인 젖산과 암모니아 농도도 더욱 낮아짐이 확인할 수 있었다.
11(mg/dl)로 다소 감소하였으나 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 마지막 회복기 20분 시기에서는 1차시기 때 0.13(mg/dl)에서 2차 때 0.10(mg/dl)으로 감소하는 경향은 나타났으나 통계적으로 유의한 차이는 확인할 수 없었으며 결론적으로 과당 음료 투여로 인해 세 시기 모두 CRP의 차이는없었다.
본 연구에서는 과당 음료 투여 시 운동지속 시간이 유의하게 증가하였고 아울러 최대산소섭취량, AT HRmax가 유의하게 증가되어 운동수행능력 및 심폐기능이 향상된 것으로 나타나 탄수화물 위주의 에르고게닉에이드 투여시 최대산소섭취량이 증가한다는 선행연구들과 유사한 결과를 보였다[7]. 다만본 연구에서는 특이적으로 본 스포츠음료가 과당위주 음료이고 운동직전 투여의 효과를 본 것으로 연구결과를 잘 활용한다면 추후 널리 이용될 것으로 여겨진다.
이는 Park [17]의 연구와 유사하게 30분 후부터 젖산 회복이 가장 활발해짐을 확인한 결과와 동일하였다. 본 연구의 결과 과당 음료를 운동 전에 투여하였으며 과당 음료 투여 전시기, 운동 종료 시기 및 회복기 20분시기 모두에서 투여전과 비교해 젖산 농도가 유의하게 감소하였다. 이와 같은 결과는 선행연구결과 [11]와 유사한 것으로 스포츠 음료 투여에 따른 과당의 섭취가 에너지원의 보충 역할을 해 최대운동수행력의 증가와 더불어 추가적인 에너지원으로서의 역할을 수행하였고, 아울러 과당 음료의 투여 역시 약간의 인슐린 반응을 자극하여 탄수화물사용이 상대적으로 줄어들었을 가능성과 생성된 젖산이 LDH에의해 pyruvate로 전환되어 젖산 축적의 감소에 영향을 미친것으로 사료된다.
효과적일 것으로 판단된다. 본 연구팀의 실험동물을 이용한 선행연구에서 5주간 주6일 1일1회 경구 투여한 결과 현재 시판중인 타사 스포츠음료에 비해 현저한 지구력 증진 효과 향상을 확인할 수 있었고, 혈중 글루코오스와 혈중 중성지방의 농도를 더욱 감소시킬 뿐만이 아니라 근육의 피로물질인 젖산과 암모니아 농도도 더욱 낮아짐이 확인할 수 있었다.
05)를 확인하였다. 즉, 과당 음료 투여시 비투여와 비교해 운동전과 운동직후에는 큰 차이가 없었던 반면 회복기 20분후에서 과당 음료 투여가 lactate 수치 감소에 더욱 효과적이었다.
후속연구
[20]. 그러나 또 다른 연구에서는 최대운동중재 전 후 CRP 수준에 유의한 차이가 없음을 보고하고 있어[5] 일회성 및 장기간 운동에 대한 염증반응은 신체적 활동 수준과 다양한 연령 및 성별에 따른 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다. 본 연구 또한 과당음료 투여 시 투여전과 비교해 CRP의 농도가 감소하는 경향이 나타났으나 투여전과 유의한 차이는 확인할 수 없어 앞서 제시한 선행연구들과 유사한 결과로 사료된다[5].
다만본 연구에서는 특이적으로 본 스포츠음료가 과당위주 음료이고 운동직전 투여의 효과를 본 것으로 연구결과를 잘 활용한다면 추후 널리 이용될 것으로 여겨진다.
운동강도가 높아짐에 따라 혈중젖산의 농도가 높아지고 젖산에 의한 체액의 산성화를 중탄산염(HCO3-)이 완충시키는 과정에서 CO2배출량이 증가한다. 따라서 강한 강도의 운동시 운동수행력의 발전을 도모하기위해선 에너지원의 변화와 더불어 호흡환기의 변화 및 무산소역치의 변화 등과 함께 분석하여 연구해야만 한다.
아울러 스포츠 음료 투여 유, 무에 따른 심폐능력의 변화와피로물질을 함께 비교 분석한다면, 스포츠음료 투여 유, 무에따른 경기력 향상여부와 대사적 반응을 기전적으로 분석할수 있으며, 이러한 결과를 스포츠 현장에서 직접적으로 적용할 수 있다고 판단된다.
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