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더나은병원입니다.
오늘은 재활과정에서 알고 있으면
도움이 되는 재활원리 중
근섬유의 종류에 대해서 알아보려고 합니다.
근육은 근섬유들의 집합으로 인체의 움직임을 일으키는 작용을 합니다. 평활근, 심장근, 골격근의 3가지 근육분류 중 오늘은 골격근 섬유의 종류에 대해서 알아보려고 합니다. 골격근 섬유는 유전과 활동기능에 의해 결정이 됩니다. 인체의 자세를 유지하기 위해 장시간 수축을 해야하는 근육과 점프를 하거나 전력 질주를 하는 등의 단시간 동안 강하게 작용해야하는 근육들은 근섬유의 다른 특성을 가지고 있습니다.
주요 분류 기준으로는 운동신경에서 전달되는 전기적 신호에 대해 얼마나 빠르게 수축을 보여주는가 입니다. 수축의 반응 속도에 따라 지근섬유와 속근 섬유로 구분이 됩니다. 속근 섬유는 다시 느린 속근 섬유와 빠른 속근 섬유로 구분이 됩니다. 지근 섬유는 빠른 속근 섬유의 속도에 비해 1/16, 느린 속근 섬유는 빠른 속근 섬유에 비해 1/4의 수축 속도를 보입니다. 속근 섬유는 수축속도가 빠른 대신 피로도가 빠르게 발생됩니다. 슬와근과 같은 자세 유지근의 경우 거의 대부분 지근 섬유로 구성되어 있고 눈을 깜박이는 모양체근은 대부분 속근 섬유로 구성되어 있습니다.
지근 섬유는 모세혈관과 미오글로빈 함량이 높아서 붉은 색을 띠고 있기 때문에 적근 섬유라고도 하고, 속근 섬유는 모세혈관과 미오글로빈이 적어 백색을 띄어 백근 섬유라고도 합니다.
근섬유의 유형별 특성
| 구분 | 지근섬유 | 속근섬유 |
| 수축속도 | 느림 | 빠름 |
| 피로 내성 | 강함 | 약함 |
| 모세혈관 분포 | 많음 | 많음 |
| 미토콘드리아 | 많음 | 적음 |
| 미오글로빈 분포 | 많음 | 많음 |
| 크레아틴 | 적음 | 많음 |
| ATP 분해효소 | 적음 | 많음 |
| 근형질세망(칼슘) | 빈약 | 발달 |
| 신경지배비율 | 크다 | 적다 |
| 운동신경 크기 | 가늘다 | 굵다 |
지근 섬유와 속근 섬유의 수축 속도
지근 섬유와 속근 섬유가 서로 다른 수축 속도를 갖고 있는 것은 미오신 ATPase의 활성도 차이에서 비롯됩니다. 근육의 수축기전에서 연결교를 형성한 미오신의 머리가 강하게 회전하고 다시 분리되어 되돌아 오는 과정에서 소모되는 ATP분해과정을 미오신 ATPase라고 하는데 이는 근 수축의 속도를 결정하게 됩니다. 지근 섬유의 미오신과 속근 섬유의 미오신의 미오신 ATPase의 활성도는 속근 섬유의 미오신이 더 큰 활성도를 보입니다. 또 다른 차이는 근형질 세망의 발달의 차이입니다.
근형질세망에는 근 수축에 반드시 필요한 트로포닌과 결합하여 토로포마이오신이 차단하고 있는 액틴의 미오신 머리 결합부를 노출해 주는 칼슘이온이 분포되어 있습니다. 칼슘의 신속한 분비는 근수축의 속도를 좌우하게 됩니다. 지근 섬유에는 속근 섬유에 비해 근형질세망이 빈약하고 지근의 트로포닌은 속근의 트로포닌에 비해 칼슘친화력이 낮습니다. 이에 따라 지근 섬유는 속근 섬유에 비해 트로포닌이 칼슘과 결합하는 속도가 느리게 되어 근수축의 속도가 느리게 작동됩니다.
지근 섬유과 속근 섬유의 대사
지근 섬유에는 속근 섬유에 비해 모세혈관과 미오글로빈의 함량이 높고, 미토콘드리아의 분포가 많아 유산소성 대사능력이 높아 피로에 대한 내구성이 높고, 장시간 동안 에너지를 생산하는데 유리합니다. 그러나 글리코겐의 저장량이 적어 빠른 에너지 생성 능력은 속근 섬유에 비해 떨어지게 됩니다.
지근 섬유과 속근 섬유의 신경 지배
운동 신경 섬유는 보통 한 개의 신경이 10~2000개의 근섬유를 지배하게 됩니다. 이러한 운동 신경 섬유와 그 섬유가 지배하는 근섬유들의 그룹을 운동 단위라고 합니다. 지근 운동단위는 축삭의 지름이나 신경 세포체의 크기가 속근 운동단위에 비해 훨씬 작기 때문에 신경자극의 전달 속도가 느리게 됩니다. 또한 지근 운동 단위는 흥분의 역치가 낮아 약간의 자극에도 활동에 먼저 동원이 됩니다. 속근 운동 단위는 운동의 강도가 크거나 지근 운동 단위가 피로해지는 경우에 활성화가 이루어 집니다. 따라서 점프, 던지기 등의 순발력 운동시에도 지근 운동 단위가 먼저 동원되기 때문에 속근 운동 단위를 강화하는 고강도의 운동 뿐만 아니라 지근 운동 단위의 강화운동도 고려하여야 합니다.
근섬유와 운동능력
지근 섬유는 지구력 운동, 속근 섬유는 순발력 운동에 더 특화되어 있다는 사실은 밝혀져 있고 실제 운동선수에 관한 연구에서도 단거리 선수와 장거리 선수의 속근비율이 단거리 선수에서 높게 나타난 경우가 많다. 그러나 반대의 연구결과도 자주 나타나고 있습니다. 이는 훈련을 통해 근 섬유의 비율을 개선할 수 있으나 선천적인 근섬유 구성비의 문제로 확인 되며, 반드시 근섬유의 분포비율이 운동수행능력의 절대적인 조건이 아님을 뜻하게 됩니다.
지구력이 필요한 선수와 순발력이 필요한 선수에서 섬유의 분포가 훈련에 의한 것인지 선천적인 요인인지는 아직도 많은 연구가 진행되고 있는 상태입니다. 지구력 훈련에 대한 연구에 따르면 지구력 훈련은 미토콘드리아의 작용을 활성화시키지만 미오신 ATPase활성도는 변화시키지 않는 것으로 나타났습니다. 또한 근력훈련에 의해 근수축 시간은 변화가 없으나 지근 섬유에 대한 속근 섬유의 비율이 증가하여 근력 운동시 속근 섬유의 동원율이 증가한다고 한 연구도 있습니다. 다양한 연구 결과가 나오고 있지만 논란의 여지가 남아있는 상태로 훈련에 의해 근섬유의 모세혈과, 사립체 수, 미토콘드리아의 활성 등은 변화가 발생되지만 수축속도 등은 변화하지 않는다는 것이 현재까지 인정받는 결과입니다.
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