Caffeine이 흰쥐의 최대운동능력에 미치는 영향

Abstract

[한글]

Caffeine은 유리지방산의 이동과 산화를 증가시켜 운동중 체내 glycogen 소모를 지연시키기 때문에 지구력 운동능력을 증가시키는 것으로 알려졌다. 그러나 caffeine 투여시 비록 혈장 유리지방산 농도는 증가하지만, 운동중 당질 대사가 감소되지 않았으며 지구력

운동능력의 증가가 없었다는 보고도 많다. 이러한 차이는 최근 caffeine에 대한 내성 또는 운동선수는 비선수에 비해 운동중 유리지방산 이용이 증가되어 있었기 때문일 가능성 등이 제시된 바 있다. 따라서 본 실험에서는 흰쥐에 caffeine을 투여했을 때 최대주행시 간을 측정하여 caffeine이 지구력 운동능력을 증가시키는지, 또 지구력 운동 훈련기간에 따라 이 효과에 영향이 있는지를 보고자 하였다. 또한 caffeine 투여시 혈장 유리지방산

농도와 지근 속근 및 간의 glycogen 함량 변동을 주행시간 별로 측정하여 caffeine의 glycogen sparing 효과를 각 장기별로 측정하고자 하였다.

흰쥐를 treadmill을 이용하여 2주 흑은 4주간 지구력 운동훈련을 시켰다. 비훈련, 2주 및 4주 훈련군에 5mg/kg 및 25mg/kg의 caffeine을 복강내로 주사하고(5mg 및 25mg caffeine군) 60분이 경과한 다음 최대주행시간을 측정하였으며, 이때 대조군에는 생리식염수를 주사하였다. 또 흰쥐에 caffeine을 투여하고 1시간이 경과한 다음 treadmill 속도 0.8 MPH, 경사도 10%에서 주행운동을 하게 하고, 운동 15분, 30분, 60분이 경과됐을 때 이 흰쥐를 회생시켜 혈당과 혈중 젖산농도, 혈장 유리지방산과 glycerol농도, 간과 근육 glycogen 함량 등을 측정하였다.

실험 결과를 요약하면 다음과 같다.

1. 안정시 및 운동중 caffeine군의 혈장 유리지방산과 glycerol 농도는 대조군에 비해 의의있게 증가되었다.

2. 비훈련군의 최대주행시간은 대조군, 5mg caffeine군, 25mg caffeine군 간에 의의있는 차이가 없었다. 2주훈련군의 최대주행시간은 5mg caffeine군과 25mg caffeine군이 대조군에 비해 의의있게 증가하였다. 4주훈련군의 최대주행시간은 25mg caffeine군만이 대조군에 비해 의의있게 증가하였다.

3. 운동 60분에서의 혈당은 25mg caffeine군이 대조군에 비해 의의있게 높았으며, 운동 60분에서의 혈중 젖산농도는 25mg caffeine군이 대조군에 비해 의의있게 낮았다.

4. 5mg 및 25mg caffeine군의 지근 glycogen함략은 운동 15분에, 중간형근 glycogen 함량은 운동 15분, 30분, 60분에, 속근 glycogen 함량은 운동 30분, 60분에 대조군에 비해 의의있게 높았다. 간 glycogen 함량은 5mg 및 25mg caffeine군이 운동 60분에 대조군에

비해 의의있게 높았다.

이상의 실험 결과로 caffeine은 훈련된 흰쥐의 지구력 운동능력을 증가시키는데, caffeine에 의한 지구력 운동능력의 증가 효과는 지구력 운동훈련기간에 의해 영향을 받음을 알 수 있었다. 지구력 운동능력의 증가는 caffeine에 의한 운동중 유리지방산 이용의 증

가와, 근육 및 간의 glycogen sparing 효과 때문일 것으로 생각된다.

[영문]

It has been reported that caffeine enhances endurance performance by increasing fat utilization and by sparing muscle glycogen contents. However, there are other reports which show no carbohydrate sparing effect of caffeine in runners, even though these studies show an increase in plasma free fatty acid(FFA). Previous studies have indicated that differences exist between trained and untrained individuals in terms of substrate utilization and muscle mitochondrial enzyme activity during exercise. It has been also shown that habitual high caffeine users acquire tolerance to caffeine which reduces its effects during prolonged exercise.

Thus, the present study was undertaken to investigate the influence of caffeine on maximal running time and glycogen sparing effects of liver and muscles of untrained, moderately(2 weeks) and hard(4 weeks) trained rats.

Rats were trained on the treadmill far 2 or 4 weeks and seperated into two groups. One group was tested for the maximal running time(MRT) and the other was tested for the glycogen sparing effect of caffeine during exercise. They were given

injection of 0, 5, and 25 mg/kg caffeine 60 min prior to the beginning of exercise(control, 5 mg and 25 mg caffeine group, respectively). The exercise test for measuring glycogen sparing effect of caffeine consisted of running up a 10% grade at 0.8 mile per hour for 0, 15, 37, or 60 min. At the end of run, rats were sacrificed for the measurement of plasma FFA and glycerol, blood glucose and lactate concentration, and liver or muscle glycogen contents.

The results are summarized as follows.

1. The plasma FFA and glycerol concentrations of caffeine groups were significantly higher than control group at rest and during exercise test.

2. In untrained rats, there was no significant difference in MRT between control and caffeine groups. In the rats trained for 2 weeks, the MRT of 5 mg and 25 mg caffeine group were significantly higher compared to control group. In the rats

trained for 4 weeks, the MRT of 25 mg caffeine group were significantly higher compared to control group.

3. The blood glucose concentration in 25 mg caffeine group immediately after 60 min exercise was significantly higher compared to control group. The blood lactate concentration of 25 mg caffeine group immediately after 60 min exercise was

significantly higher compared to control group.

4. In 5 mg and 25 mg caffeine groups, the slow muscle glycogen content immediately after 15 min exercise, the intermediate muscle glycogen contents immediately after 15, 30 and 60 min exercises, the fast muscle glycogen contents immediately after 30 and 60 min exercises were significantly higher compared to

control group. The liver glycogen contents of caffeine groups immediately after 60 min exercise were significantly higher than control group.

From the above results, it may be concluded that caffeine increases endurance performance of moderately trained rats, and increment of endurance performance was attributed to enhanced fat utilization and glycogen sparing effect of caffeine.