운동 시작 직후 심박출량 증가에 기여하는 즉각적 기전으로 가장 옳은 것은?

운동 초기 심박출량 증가는 교감신경 활성 증가에 의한 심박수 상승과 심근수축력 증가가 주된 즉각 기전이다.

운동을 시작하면 골격근의 산소 요구량이 급격히 증가하고, 이를 충족하기 위해 심박출량(cardiac output)을 수초에서 수십 초 이내에 끌어올려야 한다. 심박출량은 일회박출량(stroke volume)과 심박수(heart rate)의 곱으로 결정되는데, 운동 시작 직후에는 교감신경계(sympathetic nervous system)가 즉각적으로 활성화되면서 심박수와 심근수축력이 함께 상승하는 것이 가장 핵심적인 기전이다. 교감신경 말단에서 분비되는 카테콜아민(catecholamine)이 심장의 베타-1 아드레날린성 수용체에 작용하면 심박수는 증가하고, 심근세포 내 칼슘 유입이 촉진되어 수축력도 강해진다. 이로 인해 일회박출량과 심박수가 동시에 증가하면서 심박출량이 빠르게 상승한다 ^[2].

이러한 반응은 자율신경계의 균형 변화로도 설명된다. 안정 시에는 부교감신경(parasympathetic nervous system)의 미주신경 긴장도가 우세하여 심박수를 낮게 유지하지만, 운동이 시작되면 부교감신경 활성이 억제되고 교감신경 활성이 우세해진다. 부교감신경 억제만으로는 심박수를 제한적으로 올릴 수 있을 뿐이며, 운동 강도가 높아질수록 교감신경 활성 증가가 심박수와 수축력 상승을 주도한다. 고강도 지구성 운동에서는 교감신경 활성이 더욱 뚜렷해져 활동 근육으로 가는 혈류를 증가시키고, 근육에 축적된 피로 유발 물질을 제거하는 데에도 기여한다 ^[1]. 다만 과도한 교감신경 활성은 운동 제한(exercise limitation)과 연관될 수 있으므로, 운동 강도에 비례한 적절한 자율신경 반응이 중요하다 ^[1].

보기 1의 부교감신경 활성 증가는 운동 시작 직후 심박출량을 높이는 기전이 아니라 오히려 심박수를 낮추는 방향으로 작용하므로 옳지 않다. 보기 3의 레닌-안지오텐신계(renin-angiotensin system) 활성화는 주로 혈압 조절과 체액량 유지에 관여하며, 운동 중에는 교감신경 자극이나 신장 혈류 감소에 의해 서서히 활성화되지만 운동 시작 직후의 즉각적인 심박출량 증가를 설명하는 일차 기전은 아니다. 보기 4의 적혈구 생성 증가는 저산소 자극에 대한 장기 적응 반응이고, 보기 5의 혈장량 증가 역시 수일에서 수주에 걸친 훈련 적응의 결과이므로 운동 시작 직후의 급성 반응으로는 적절하지 않다.