[논문]케톤 보충제가 운동수행능력, 운동 후 회복, 및 근육 단백질 대사에 미치는 영향

주정선; 곽이섭

doi:10.5352/jls.2023.33.5.436

케톤 보충제가 운동수행능력, 운동 후 회복, 및 근육 단백질 대사에 미치는 영향
Effects of Ketone Body Supplementation on Exercise Performance, Post-exercise Recovery, and Muscle Protein Metabolism 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.33 no.5, 2023년, pp.436 - 444

초록
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스포츠과학에서 좋은 기록을 달성하기 위해 과학적 훈련, 식단 및 운동수행증진 보조제가 널리 사용되어 왔다. 운동선수가 최고 수준의 경기력을 발휘하기 위해서는 영양학적 전략이 중요하며, 그 중 지구력 운동 수행력을 결정하는 주요 요인 중 하나는 지방대사의 증가라고 할 수 있다. 장기간 운동하는 동안 지방산 대사를 최대화하기 위한 방법으로 케톤 생성 식단(고지방, 저탄수화물)이 제안되었다. 현재까지의 연구들은 케톤 생성 식단의 에너지 생성 가치에 대해 상반된 결과를 보여주었다. 이러한 이유로 탄수화물 섭취를 제한하지 않고 영양적 케톤증(아세토아세테이트와 베타-하이드록시뷰티레이트의 급성/일시적 혈중 농도증가)을 얻기 위해 케톤 보충제(케톤 에스테르 및 케톤염)를 사용하는 것이 제안되었다. 일부 연구에서는 심장 및 골격근과 같은 말초 조직에 추가적인 연료 기질 제공, 탄수화물 절약/지방 산화 증가, 간/근육에서 글리코겐 재합성을 증가시켜 운동 후 회복에 케톤 보충제가 지구력 운동 수행에 유익한 효과를 보여주었다. 그러나 많은 연구에서 케톤 보충제가 운동수행능력 보조제로서의 유익한 효과가 나타나지 않았다. 따라서 본 연구는 현재까지의 운동 수행 및 회복 그리고 골격근 단백질 대사와 관련된 선행연구들의 케톤 보충제의 증명된 효과와 운동수행능력 증진 보조제로서의 가능성을 분석하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Scientific training, diet, and ergogenic aids are widely used to overcome the limits of humans' physical abilities and to achieve excellent sports records. The adoption of nutritional strategies is important for athletes to perform at their highest level, and one of the main factors determining endurance ability is increased fat metabolism. A ketogenic diet (high fat, low carbohydrates) has thus been proposed as an alternative strategy to maximize fatty acid oxidation during prolonged periods of exercise. However, studies have shown mixed results regarding the ergogenic value of a ketogenic diet. For this reason, exogenous ketone supplements (EKS, ingestible forms of ketone bodies, ketone esters, and/or salts) have been suggested to obtain nutritional ketosis, an acute transient increase in circulating acetoacetate (AcAc) and b-hydroxybutyrate (bHB) concentrations, without limiting carbohydrate intake. Some studies have suggested the beneficial effects of EKS on the performance of endurance exercises by providing an additional fuel substrate for peripheral tissues, such as cardiac and skeletal muscles, sparing carbohydrates/increasing fat oxidation and post-exercise recovery by increasing glycogen resynthesis in the liver/muscle, attenuating protein degradation, stimulating protein synthesis in the skeletal muscle, etc. However, many studies have failed to observe the beneficial effects of EKS as an ergogenic aid. As such, this review summarizes the theoretical basis of, as well as the proposed and proven effects of EKS on exercise performance and recovery to date.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. A: Pathways for synthesis and catabolism of ketone bodies in liver skeletal muscle (adapted from ref. 6). Ketogenesis in liver: Free fatty acids undergo β-oxidation to acetyl CoA after entering hepatic mitochondria. Sequential reactions of Acetyl-CoA occur: Condensation of two Acetyl-CoA molecules to acetoacetyl CoA (AcAc-CoA) by mitochondrial thiolase activity of Ac- CoA acetyltransferase (ACAT), generation of hydroxymethylglutaryl- CoA (HMG-CoA) by HMG-CoA synthase, and decomposition of HMG-CoA, liberating AcAc and Ac-CoA, in a reaction catalyzed by HMGCoA lyase. AcAc is reduced to βHB in an NAD⁺– NADH-coupled near equilibrium reaction catalyzed by β-hydroxybutyrate dehydrogenase (BDH). Ketolysis in skeletal muscle: Upon entry into skeletal muscle, βHB is re-oxidized to AcAc. AcAc is catalyzed by succinyl-CoA:3-oxoacid CoA transferase (SCOT) resulting in generation of AcAc-CoA. Two molecules of Ac-CoA are liberated by thiolytic cleavage of AcAc -CoA by ACAT. Ac-CoA is incorporated into the Kreb’s cycle. B: Molecular structures of (a) acetoacetate, (b) b-hydroxybutyrate, (c) acetate, (d) ketone salt, sodium-D-3-hydroxybutyrate, and (e) ketone ester, (R)-3-hydroxybutyl (R)-3-hydroxyburyrate.
표 Table 1. Summary of studies of the effects of KS or KE supplementation on exercise performance
표 Table 2. Summary of studies of the effects of ketone monoester on post-exercise recovery

AI 본문요약
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후속연구

특히, 케톤 보충제를 통한 외인성 케톤증의 운동수행능력과 관련된 연구들은 아직 초기의 단계에 있으며, 케톤 보충제 투여가 운동수행능력 향상에 관한 학문적 정립은 되어있지 않은 상태이다. 그렇지만 현재 케톤체의 작용에 관한 생리적 기전은 여전히 많이 연구되고 있고 추후 더 많은 연구가 필요할 것 같다. 특히, 외인성 케톤증에 의한 운동 후 회복과 근육 단백질 대사에 미치는 효과에 관한 연구는 너무나 부족한 상태이며 추가적인 연구가 반드시 필요할 것 같다.
특히, 외인성 케톤증에 의한 운동 후 회복과 근육 단백질 대사에 미치는 효과에 관한 연구는 너무나 부족한 상태이며 추가적인 연구가 반드시 필요할 것 같다. 추후 운동 생리학 연구분야에서도 케톤 보충제를 통한 운동수행력의 증진, 운동 수행후의 회복과 근육량의 증진 등에 관한 많은 후속 연구들이 활성화 되어 신체 내 케톤체의 다양한 역할규명과 운동수행에 관한 더 명확한 답을 제시해줄 수 있을 것으로 기대해 본다.
예를 들어, 대부분의 연구가 사이클 테스트를 사용한 것과 같은 제한된 운동수행능력 측정 테스트거나, 선수들의 훈련 정도나 참가자들의 테스트 전 식사 유/무와 같은 영양 상태 등에 관한 고려가 부족하였거나 할 수 있는 것이다. 케톤 보충제의 운동수행능력 보조제로서의 가능성은 앞으로 추가적인 연구를 통해 명확히 밝혀져야 할 것 같다.
그렇지만 현재 케톤체의 작용에 관한 생리적 기전은 여전히 많이 연구되고 있고 추후 더 많은 연구가 필요할 것 같다. 특히, 외인성 케톤증에 의한 운동 후 회복과 근육 단백질 대사에 미치는 효과에 관한 연구는 너무나 부족한 상태이며 추가적인 연구가 반드시 필요할 것 같다. 추후 운동 생리학 연구분야에서도 케톤 보충제를 통한 운동수행력의 증진, 운동 수행후의 회복과 근육량의 증진 등에 관한 많은 후속 연구들이 활성화 되어 신체 내 케톤체의 다양한 역할규명과 운동수행에 관한 더 명확한 답을 제시해줄 수 있을 것으로 기대해 본다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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