최근 건강 정보 콘텐츠와 학계에서 'ATP(아데노신삼인산)'와 '미토콘드리아'가 주요 연구 주제로 다뤄지고 있다. 피로와 근육 기능, 운동 후 회복 등 신체 변화와 세포 에너지 대사의 연관성을 살펴보는 연구가 이어지고 있기 때문이다. 미토콘드리아 기능 변화는 노화와 대사질환 등 다양한 분야에서 연구되고 있으며, 다만 피로나 질환의 발생 원인은 복합적인 만큼 세포 에너지 대사만으로 특정 증상이나 질환을 설명하기는 어렵다는 점도 함께 고려해야 한다.
세포의 '에너지 화폐', ATP
ATP는 인체 세포가 에너지를 이용하는 과정에서 중요한 역할을 하는 물질이다. 근육 수축과 신경 신호 전달, 세포의 유지·복구 등 다양한 생화학적 과정에서 ATP가 사용된다.
ATP 생성에서 핵심적인 역할을 하는 세포 소기관이 미토콘드리아다. 음식으로 섭취한 영양소는 여러 대사 과정을 거치며, 미토콘드리아에서는 산소를 이용한 산화적 인산화 과정을 통해 ATP가 생성된다. 인체에서는 ATP의 생성과 소비가 지속적으로 반복된다.
미토콘드리아 기능은 노화와 신체 활동, 영양 상태, 산화 스트레스 등 여러 요인의 영향을 받을 수 있다. 이에 따라 학계에서는 미토콘드리아의 기능 변화와 세포 에너지 대사 간의 관계를 다양한 관점에서 연구하고 있다.
ATP 대사 변화와 신체 기능의 관계
ATP 생성과 이용 과정에 변화가 생기면 에너지 소비가 많은 조직의 기능에도 영향을 미칠 가능성이 있다. 피로와 근육 기능, 신경 기능, 대사 및 조직 회복 과정 등과 미토콘드리아 기능 사이의 연관성을 살펴보는 연구가 진행되는 이유다.
다만 단순한 'ATP의 양'만으로 건강 상태를 판단하기는 어렵다. 세포가 필요한 상황에 맞춰 에너지를 생성하고 소비하면서 균형을 유지하는 '에너지 항상성(energy homeostasis)' 역시 중요한 연구 대상이다.
의학계에서는 이러한 에너지 항상성과 미토콘드리아 기능 변화를 노화에 따른 근감소증(사르코페니아), 대사증후군, 일부 퇴행성 신경질환 등과 연관해 연구하고 있다. 그러나 이들 질환은 유전적·환경적 요인과 생활습관 등 여러 원인이 복합적으로 작용하기 때문에 ATP 또는 미토콘드리아 대사만으로 발생 원인이나 진행 과정을 설명할 수는 없다.
근육·신경 활동에 필요한 ATP
ATP는 근육과 신경계의 정상적인 기능을 유지하는 데 사용된다. 근육이 수축하는 과정에서는 액틴과 미오신의 상호작용에 ATP가 관여하며, 수축과 이완 과정에서 지속적인 에너지 공급이 필요하다.
신경계에서도 ATP는 중요한 역할을 한다. 신경세포가 전기적 신호를 전달하기 위해서는 세포막 안팎의 이온 농도를 유지해야 하며, 이 과정에서 나트륨-칼륨 펌프가 ATP를 에너지원으로 사용한다.
세포 손상 이후 나타나는 다양한 생체 반응과 혈류 조절 과정에서도 에너지 대사가 관여하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 ATP와 미토콘드리아 기능은 근육·신경계뿐 아니라 신체의 다양한 생리적 기능을 이해하기 위한 연구 대상으로 활용되고 있다.
PEMF, 세포 에너지 대사와 연관성 연구
이러한 연구 흐름과 함께 '펄스 전자기장(Pulsed Electromagnetic Field, PEMF)'과 세포 반응 간의 연관성을 살펴보는 연구도 진행되고 있다. PEMF는 코일 등을 통해 일정한 형태의 전자기 펄스를 발생시키는 방식으로, 관련 기술은 의료·재활 분야 등에서 다양한 조건과 목적으로 연구돼 왔다.
국제 학술지 Scientific Reports에 게재된 연구에서는 특정 조건의 PEMF 자극과 미토콘드리아 기능 사이의 연관성을 실험적으로 분석했다. 연구진은 관찰 결과를 토대로 PEMF가 미토콘드리아의 일부 에너지 생성 과정에 영향을 미칠 가능성을 제시했다.
또 다른 연구에서는 특정 저주파 PEMF 조건에서 ERK1/2 신호전달 경로와 미토콘드리아 활성 변화가 관찰됐다. 다만 이러한 연구 결과는 실험 조건과 연구 대상에 따라 달라질 수 있으며, 특정 PEMF 기기의 임상적 효과를 직접적으로 의미하는 것은 아니다.
PEMF와 관련해서는 세포막의 이온 이동, 미토콘드리아 기능, ATP 대사, 아데노신과 관련된 세포 신호전달 등 다양한 기전이 연구되고 있다. 특히 ATP가 분해되는 과정에서 생성되는 아데노신과 염증 관련 신호전달의 관계도 연구 대상 가운데 하나다.
국내에서도 PEMF와 세포 에너지 대사의 연관성을 살펴보는 연구와 기술 개발이 이어지고 있다. 다만 PEMF는 자기장 세기와 주파수, 파형, 적용 시간, 코일 구조 등 조건에 따라 생체에 전달되는 자극이 달라질 수 있어 개별 연구 결과를 모든 기기나 사용 환경에 동일하게 적용하기 어렵다.
PEMF 관련 연구를 진행해 온 한 관계자는 "PEMF의 작용을 단순히 'ATP를 증가시킨다'는 한 문장으로 설명하기보다는 미토콘드리아 기능과 ATP 대사, 세포 신호전달 과정 등 다양한 요소와의 연관성을 함께 살펴볼 필요가 있다"고 말했다.
국내 PEMF 홈케어 시장에서도 기술 개발
PEMF는 전자기장을 활용하는 기술인 만큼 코일 구조와 자기장 세기, 주파수 및 파형 등 설계 조건에 따라 발생하는 전자기장의 특성이 달라질 수 있다. 이에 관련 업계에서는 제품별 코일 설계와 출력 특성 등을 주요 기술 요소로 보고 있다.
국내 헬스케어 기업 셀리턴도 홈케어용 PEMF 디바이스 '익스럭스(EXLUX)'를 선보이며 관련 시장에 진출했다.
2008년 설립된 셀리턴은 LED 마스크를 비롯한 홈케어 기기를 개발해 왔으며, 익스럭스에도 자체 설계한 코일 시스템을 적용했다고 밝혔다. 회사 측에 따르면 제품 개발 과정에서 가정에서 사용할 수 있는 PEMF 기술 구현을 목표로 코일 구조와 출력 설계를 진행했다.
셀리턴은 기존의 물리적 압력이나 진동을 이용하는 마사지 방식과 달리 전자기장을 활용한다는 점을 익스럭스의 기술적 특징으로 설명하고 있다. 다만 전자기장의 실제 인체 전달 정도와 생체 반응은 출력 조건과 사용 환경, 개인별 특성 등에 따라 차이가 발생할 수 있다.
셀리턴은 지난해 물리치료학 분야 전문가를 익스럭스 자문위원으로 위촉해 관련 연구개발을 진행했으며, 올해 4월 독일 쾰른에서 열린 피트니스·웰니스 박람회 'FIBO 2025'에 참가해 제품과 관련 기술을 소개했다. 회사는 자체 코일 설계 기술을 기반으로 홈케어용 PEMF 제품 개발을 이어간다는 계획이다.
전문가 "ATP 하나만으로 건강 상태 판단하기 어려워"
ATP와 미토콘드리아를 둘러싼 연구의 핵심은 인체가 에너지를 어떻게 생성하고 소비하며 그 균형을 유지하는지를 이해하는 데 있다. 에너지 대사는 연령과 활동량, 영양 상태, 수면, 스트레스 등 다양한 요인의 영향을 받을 수 있다.
PEMF 역시 세포와 조직에 미치는 영향을 확인하기 위한 연구가 이어지고 있지만, 연구 단계와 적용 조건을 구분해 해석할 필요가 있다. 특정 실험에서 관찰된 ATP 또는 미토콘드리아 관련 변화가 모든 사람에게 동일한 건강상 이점으로 이어진다고 단정하기는 어렵다.
특히 지속적인 피로감이나 근력 저하, 신경학적 증상 등은 빈혈, 수면장애, 내분비계 이상을 비롯한 다양한 원인으로 나타날 수 있다. 증상이 지속되거나 일상생활에 영향을 미치는 경우 특정 기기나 관리 방법에 의존하기보다 의료기관을 통해 원인을 확인하고 의료 전문가의 판단에 따라 적절한 진료를 받는 것이 필요하다.
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