영양학

과당은 직접적 에너지원이라고 할 수 있나? 13

탄수화물(땅)은 우리 몸의 주요 에너지원이다. 그중 단당류라 하면 사람들은 포도당과 과당을 생각하는데 단당류가 가장 빠르게 동원될 수 있는 에너지원이기 때문에 사람들은 에너지원하면 단당류를 특히 떠올린다. 단당류이지만 단당류의 형태로 존재하는 경우가 거의 없는 갈락토오스(Galactose : 유당의 구성요소)덕분에, 단당류라 함은 포도당과 그 이외의 것을 떠올리게 되게 거기에는 바로 과당이 있다.

과당을 생각하게 되면 많은 사람들이 과일이나 설탕을 떠올리게 되고, 즉각적으로 사용될 수 있는 에너지원이지만 사용되지 못하면 지방을 저장하는 에너지원으로 알고 있다. 단순히 생각하면 그렇게 생각하는게 맞지만, 에너지원으로서 과당을 볼 때 우리는 젖산이란 물질을 떼어놓아서는 안된다.

젖산(LACTATE, LACTIC ACID)은 우리에게 피로물질로 알려진 체내 대사의 산물이다. 젖산은 우리 몸에서 여러가지 경로를 통해서 생성되는데 많은 사람들이 무산소 대사 과정 중에 생겨나는 피로 물질로만 인지하고 있다. 실제로 해당대사 시작되어 글리코겐이 에너지원으로 쓰일 경우, 산소가 부족한 상황 또는 무산소 상황에서는 2분자의 젖산이 생성된다. 

하지만 이렇게 무산소 대사에 의해 생성되는 젖산의 80%정도가 포도당을 재생시키고 이는 글리코겐을 재합성하는데 사용되며, 나머지 20%는 크랩스 사이클(Krebs Cycle)에 들어가서 유산소적으로 분해되어 이산화탄소와 물이 되게 된다. 젖산이 포도당을 새로 만들던 물과 이산화탄소를 합성하던 모두 피루브산(Pyruvate)이라는 중간 물질을 거치게 되는데 젖산과 피루브산의 전환반응은 가역적(서로 가능) 반응이라는 것에 유의해야 한다.

고강도 운동 중에 에너지 요구량이 높을 때(무산소성 운동에) 포도당이 분해되어 피루브산으로 산화되고 인체가 젖산을 만드는 것보다 더 빠르게 피루브산으로부터 젖산이 생성되어 젖산 농도가 상승된다. 이런 젖산의 생성은 포도당으로부터 피루브산을 생성할 때 이 경로에서 사용되는 물질을 재생시키기 때문에 체내에 필수적인 과정이다.

또한, 이렇게 생성되는 젖산 이외에도 과당의 섭취가 혈중 젖산 농도를 높이게 된다. 과당의 섭취는 1차적으로 간에서 간글리코겐과 지방을 합성하고, 2차적으로 젖산, 포도당을 신생하고 최종적으로 체지방 또는 근육 글리코겐으로 일부 전환될 수 있게 된다. 물론 각각으로 변화되는 비율에 대해서는 잘 알려져 있지 않다.

실제로 과당 함량이 풍부한 설탕을 체중을 유지하기 위한 열량의 식사와 함께 섭취시켜보았다. 여기에는 총 에너지의 20%가 설탕으로 구성되어 있었는데 이렇게 식사와 함께 또는 식후 과당 섭취를 과하게 유도할 경우, 과당은 1순위로 젖산으로 전환되고 젖산을 만드는 능력이 포화되면 포도당을 신생하거나 체지방 합성이 활성화되게 된다. 

과당의 젖산 전환은 과당을 통한 포도당 신생의 경로를 하나 더 만들어 내는 경우가 되는데, 아미노산, 무산소 대사에 의한 젖산, 지방 이화로 발생되는 글리세롤 등과 함께 과당을 통해 생합성되는 젖산/포도당이 우리 몸에서 에너지원인 포도당을 만들어 내기 위한 새로운 기전이라는 것이다. 과당은 체내에서 해당 과정의 중간물질인 글리세르알데하이드로 전환되고, 글리세르알데하이드의 농도 증가는 포도당 신생을 촉진하게 된다.

결국 젖산은 산소가 풍부한 근육, 심장, 뇌 세포에 의해 피루브산으로 다시 전환되고 피부르산은 크랩스 회로의 에너지원으로 직접 사용된다. 또는, 코리 회로(근육에서 생성된 젖산을 간으로 보내 포도당을 신생하는 과정)에 의해 포도당을 재생하고 순환계로 분비된 후, 포도당 농도가 너무 높으면 글리코겐으로 저장된다. 

하지만 젖산은 휴식 중이나 중저강도 운동에서도 생성되기 때문에 간혹 이런 원인으로 인해 과도한 젖산 농도의 축적(300mg/dl)으로 피로를 유발하는 경우도 발생할 수 있다, 이는 에너지 생산을 위한 발전소 역할을 하는 미토콘드리아가 부족한 적혈구 세포의 대사에서 형성되거나 근섬유 자체가 높은 해당능력을 가지게 만든 효소의 작용 때문에라고 할 수 있다. 대부분의 경우 유산소성 운동을 하지않고 무산소성 운동에만 몰입하는 경우 나타나는 것으로 이런 제한을 줄이기 위해 보디빌딩을 하는 사람들도 유산소성 운동을 꾸준히 해줘야 한다.

종합해보면 고강도 운동 시에 젖산의 생성, 또는 과당으로부터 젖산 생성은 에너지 생산이 유지됨을 보장하는 과정이 되고 이로 인해 운동의 지속이 가능하게 한다. 과당은 직접적으로 에너지원이라 할수 없지만 포도당을 신생하여 에너지원을 공급할 수 있음에 유의해야 하고 그 주요 경로는 바로 젖산을 통한 경로라는 것이다. 하지만 너무 과한 과당 섭취(과일, 설탕, 꿀 등)는 간 글리코겐, 젖산 전환능을 넘어서 체지방으로 빠르게 전환되므로 그 섭취에 유의해야 하겠다.

MONSTERZYM SPORTS SCIENCE TEAM

글 작성 : 이호욱