우리 몸의 필수 조절체계 항상성 시스템

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안녕하세요. 핏살롱입니다!

여러분 혹시 한여름이나 한겨울이나 우리 몸은 항상 36.5도를 유지하고 있다는거 아시죠? 인간의 체온이 너무 높거나 너무 낮으면 아프거나 심하면 죽음에 이르게 됩니다. 그러나 인체 내부에는 엄청나게 체계적인 시스템이 존재하고 있어서 어떠한 환경에서도 우리 체온을 일정하게 유지할 수 가 있어요. 바로 "항상성"이라는 시스템이에요.

이번 글에서는 이 "항상성"에 대해 알아보고 운동과의 관계도 함께 알아보겠습니다.

1. 항상성의 정의와 원리

1) 항상성의 정의

항상성(Homeostasis)은 신체가 내부환경을 일정하게 유지하기 위해 변화를 감지하고 이를 조절하여 일정한 상태를 유지하는 체계적인 시스템이라고 정의할 수 있어요. 우리 신체를 균형있게 유지하기 위한 시스템이라고 할 수 있겠죠. 이 시스템이 붕괴되면 인간은 질병에 걸리거나 사망할 수도 있어요.

2) 항상성의 원리

항상성은 아래 그림과 같이 조절되요. 어떠한 자극을 받게되면 수용기가 그 자극을 받아 조절중추에 보냅니다. 조절중추는 자극을 해석하고 그에 대한 반응을 효과기로 보냅니다. 효과기는 그 자극을 낮추거나 증가시켜 정상 상태를 유지하도록 조절하게 됩니다.

항상성의 핵심 원리는 피드백 루프(feedback loop)인데요, 이는 두 가지로 나뉩니다

음성 피드백(negative feedback): 변화에 반대되는 방향으로 조절하여 균형을 유지합니다. 예: 체온 조절.
양성 피드백(positive feedback): 변화에 같은 방향으로 조절하여 특정 반응을 증폭시킵니다. 예: 출산 시 옥시토신 분비(옥시토신은 자궁 수축을 촉진하여 분만을 도와요. 그래서 분만 유도 시에 사용되기도 합니다.)

* 대부분의 항성성 조절은 음성 피드백에 의해 이루어져요!

2. 항상성 조절 메커니즘

1) 체온 조절

체온은 인간의 항상성 유지에서 가장 대표적인 예입니다. 체온이 상승하면 땀 분비와 혈관 확장을 통해 열을 방출하고, 체온이 낮아지면 근육 떨림과 혈관 수축을 통해 열을 보존합니다. 이는 시상하부(hypothalamus)가 중심 역할을 합니다.

2) 혈당 조절

혈당은 인슐린과 글루카곤이라는 호르몬에 의해 조절됩니다. 식사 후 혈당이 상승하면 인슐린이 분비되어 혈당을 세포 내로 흡수하고, 혈당이 낮아지면 글루카곤이 간에서 글리코겐을 분해하여 혈당을 높입니다.

3) pH 균형

혈액의 pH는 약 7.35~7.45 사이를 유지합니다. 산-염기 균형은 호흡과 신장 기능을 통해 조절됩니다. 이산화탄소 농도가 높아지면 호흡 속도가 증가하여 산성도를 낮추고, 신장은 중탄산염을 재흡수하여 pH를 조절합니다.

3. 항상성과 건강

항상성은 건강을 유지하는 데 필수적입니다. 항상성 시스템이 제대로 작동하지 않을 경우 질병이 발생할 수 있습니다. 항상성 시스템이 망가지면 발생되는 대표적인 예를 들어볼게요.

면역력 저하: 스트레스 등의 원인에 의해 면역력을 유지 못하면 면역 기능이 저하됨
당뇨병: 인슐린 분비 부족 또는 세포의 인슐린 저항성으로 인해 혈당 조절 실패
열사병: 체온 조절 실패로 인해 내부 온도가 급격히 상승
호흡성 산증: 호흡 부전으로 인해 이산화탄소 축적 및 혈액 산성화
고혈압: 혈압 조절 실패로 혈압 상승

4. 운동과 항상성: 신체 균형 유지의 상호작용

운동은 항상성 유지에 강력한 영향을 미칩니다. 신체 활동 중에는 에너지 소비, 체온 상승, 심박수 증가 등 다양한 생리적 변화가 일어나며, 이는 항상성 메커니즘에 의해 조절됩니다. 운동은 단순히 체력을 기르는 것 이상으로, 신체의 항상성을 강화하고 건강한 상태를 유지하도록 돕는 중요한 역할을 합니다.

1) 운동 중 신체의 항상성 조절

운동은 신체에 스트레스를 가하여 항상성 시스템을 시험합니다. 이는 신체가 적응하고 더 강해지는 계기가 됩니다.

체온 조절: 운동 중 근육 활동이 증가하면서 체온이 상승하는데, 이를 조절하기 위해 땀샘이 활성화되어 땀을 분비하고, 혈관이 확장되어 피부 표면으로 더 많은 열을 방출합니다. 이러한 과정을 통해 체온이 적절한 범위 내에서 유지됩니다.
심혈관계 조절: 운동은 심박수와 혈압을 증가시킵니다. 산소와 영양소를 더 많이 요구하는 근육에 혈액을 공급하기 위해 심장이 빠르게 뛰고 혈관이 확장됩니다. 운동 후에는 부교감신경계가 활성화되어 심박수가 감소하고 혈압이 안정되며, 항상성이 회복됩니다.
혈당 조절: 운동 중에는 에너지 요구량이 증가하며 혈당이 주요 에너지원으로 사용됩니다. 근육은 혈액 속의 포도당과 저장된 글리코겐을 사용하여 ATP를 생성합니다. 이 과정에서 혈당 조절은 인슐린과 글루카곤의 작용에 의해 항상성을 유지합니다.
pH 균형: 고강도 운동 중에는 젖산이 생성되며 혈액의 pH를 낮추는 경향이 있습니다. 신체는 이를 중화하기 위해 호흡 속도를 증가시켜 이산화탄소를 배출하고, 신장은 중탄산염을 재흡수하여 pH를 안정화합니다.

2) 운동이 항상성에 미치는 영향

규칙적인 운동은 항상성 유지 시스템을 강화하고, 장기적으로 신체의 안정성을 높입니다. 대표적인 예로 면역력 강화를 들 수 있겠네요. 또한 인슐린 민감성을 증가시켜 혈당 조절 능력을 향상시킬 수 있습니다.
반대로 지나치게 과도한 운동은 오히려 항상성 붕괴를 초래할 수 있습니다. 과도한 운동을 통해 피로가 지속되고 회복할 시간도 없다면 항상성이 깨질 수 있어요. 또한 과도한 운동은 호르몬의 불균형을 일으키고 산화 스트레스를 발생시켜 항상성을 깨뜨리게 됩니다.

3) 운동과 항상성의 균형 유지 방법

운동을 항상성과 조화롭게 유지하려면 적절한 운동량과 회복이 필요합니다.

운동 강도 조절: 개인의 체력과 건강 상태에 맞는 운동 강도를 선택합니다.
적절한 휴식: 운동 후 충분한 회복 시간을 가지며 과도한 피로를 방지합니다.
영양 공급: 운동 전후로 균형 잡힌 영양 섭취를 통해 에너지와 영양소를 보충합니다.
수분 섭취: 체액 균형을 유지하기 위해 충분한 수분을 섭취합니다.

맺으며

항상성은 인체가 외부 환경의 변화 속에서도 생존을 지속할 수 있도록 내부 균형을 유지하는 필수적인 원리에요. 인간의 질병 예방과 건강 유지를 위해 매우 중요하죠. 운동은 이런 항상성을 유지하고 강화하는 데 중요한 도구입니다. 적절한 운동은 심혈관, 대사, 면역, 심리적 건강을 개선하며, 신체의 균형을 유지하도록 돕습니다. 그러나 과도한 운동은 항상성 붕괴를 초래할 수 있어 적절한 운동 강도와 회복 전략을 병행하는 것이 중요하니 꼭 기억하세요!

오늘도 핏하게 운동하세요!