근육이 피곤해지고 움직이지 않는 이유

근육이 피로한 원인으로 젖산이 쌓이거나 에너지가 고갈된다는 점을 든다. 하지만 실제로는 이 2가지 외에 다른 원인이 있다. 왜 근육은 피곤해질까.

근육 트레이닝을 하면 처음에는 무거운 리프트도 손쉽게 들 수 있지만 횟수를 거듭하면 언젠가는 올릴 수 없다. 이는 물건을 올리는 근육이 수축할 수 없기 때문이다. 왜 근육은 피로하냐는 질문에 대해 앞서 밝혔듯 젖산이 쌓이거나 에너지가 고갈되어서라고 답하는 게 보통이지만 실제로는 근육 피로의 원인은 이 뿐만은 아니다.

근육이 피로한 주요 원인 중 하나는 근육이 뇌에서 보내오는 신호에 반응하는 능력에 있다. 근육이 피로의 원인을 알려면 먼저 근육이 신경으로부터 오는 신호에 어떻게 반응하고 근육 수축을 일으키는지 이해할 필요가 있다. 뇌에서 신호가 운동신경세포라는 세포를 통해 순식간에 근육에 전달된다. 운동신경세포와 근육세포 사이에는 약간의 틈이 있어 이 틈을 통해 행해지는 입자 교환이 근육 수축을 가능하게 한다.

운동신경은 아세틸콜린을 방출하고 근육에선 근육 세포막 바깥쪽에 나트륨 이온, 내부에는 칼륨이온이 존재한다. 뇌가 신호를 보내면 방출된 아세틸콜린을 받고 근육 세포막 세공이 열린다. 그리고 나트륨이나 세포막 중에 유입되어 칼륨이 방출된다. 이렇게 하전입자가 움직여 청구량이 변화, 활동 전위라고 불리는 전위치가 근육 세포 전체에서 발생해 근육세포 내에 축적된 칼슘 방출을 촉진한다. 이 칼슘 방출에 의해 근섬유 단백질이 서로 결합해 수축이 일어난다.

근육 수축에 필요한 에너지는 아데노신삼인산 ATP이라는 분자에 의래 초래된다. ATP 에너지로 나트륨이온과 칼륨이온이 수축할 때와 반대 방향으로 이동 가능하며 이를 통해 양자의 균형이 원래대로 돌아간다. 이런 과정이 근육이 수축할 때마다 반복되는 것인데 ATP에 의한 에너지가 소진되면 젖산 같은 노폐물이 만들어져 이온 중에는 근육세포막에서 흘러 버리는 것도 있다.

근육세포는 수축을 반복할 때마다 ATP를 다 사용하지만 항상 ATP를 만들기 때문에 심한 근육 피로에서 에너지를 소진하지 않는다. 또 근육세포 조직은 효과적으로 젖산 등 노폐물을 제거하기 위해 피곤한 근육도 pH값은 대부분 정상 범위 내에 유지된다.

하지만 근육 수축이 반복되는 동안 칼륨과 나트륨, 칼슘 등의 이온 농도가 저하되고 순간적인 이온량이 부족해 시스템을 제대로 작동시킬 수 없다. 따라서 뇌가 신호를 보내도 근육 세포는 수축에 필요한 활동 전위를 만들어낼 수 없다.

하지만 나트륨이온과 칼륨이온, 칼슘이온이 근육세포 안이나 주위에서 소진되어도 이런 이온은 몸의 다른 곳에 많이 있기 때문에 시간이 지나면 필요로 하는 곳에 다시 생긴다. 다시 말해 운동을 멈추고 휴식을 취하면 이온이 근육에 보충되고 근육 피로가 풀린다는 얘기다.

정기적으로 운동할수록 근육이 피곤해지는 시간이 길어진다. 근육이 강화되는 만큼 무거운 때에도 근육을 수축시키기 위해 뇌가 반복해서 신경신호를 전송하는 횟수가 줄어들기 때문이다. 신경 신호를 전송하는 횟수가 적을수록 이온 고갈이 일어나기 어렵기 때문에 신체를 단련하면 단련 정도에 따라 오래 운동할 수 있게 되는 것이다. 근육이 커질수록 더 많은 ATP로 노폐물 제거 능력을 높이고 피로가 일어나는 걸 지연시킬 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.