운동이 근육 세포의 미토콘드리아를 어떻게 변화시키는지에 대한 새로운 분자적 단서가 밝혀졌다. 고강도 운동이 미토콘드리아 전자전달계의 슈퍼복합체 조립을 촉진하되, 그 방식이 남성과 여성에서 확연히 다르다는 연구 결과가 국제 학술지 셀 리포츠에 발표됐다.
미토콘드리아 슈퍼복합체는 전자전달계 복합체들이 서로 뭉쳐 형성하는 거대 분자 구조다. 이 구조는 에너지 생산 효율을 높이고 활성산소 생성을 줄이는 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 운동 중 어떻게 변하는지는 충분히 밝혀지지 않았다.
스페인 그라나다대학교,덴마크 코펜하겐대학교 등 유럽 연구팀은 건강하고 활동적인 젊은 성인 16명을 대상으로 중강도에 이어 고강도 운동을 수행하게 한 뒤 골격근 생검을 통해 슈퍼복합체 조립 변화를 분석했다.
분석 결과 남성에서는 복합체 III(CIII)가 슈퍼복합체에 결합하는 비율이 운동 강도에 비례해 증가했으며,특히 고분자량 슈퍼복합체에서 이 경향이 두드러졌다. 반면 여성에서는 운동 중 슈퍼복합체와 고분자량 슈퍼복합체 함량이 안정적으로 유지됐다. 복합체 IV(CIV)는 남녀 모두에서 운동에 의한 슈퍼복합체 결합 증가가 관찰되지 않았다.
연구팀은 이 차이가 남성과 여성 간 탄수화물 산화 방식의 차이와 관련이 있을 수 있다고 분석했다. 고강도 운동 시 탄수화물 산화가 증가하는 남성에서는 이에 맞춰 슈퍼복합체 조립이 활발해지는 반면, 상대적으로 지방 산화 비율이 높은 여성에서는 다른 조절 기전이 작동할 수 있다는 것이다.
이번 연구는 운동 처방에 성별을 고려하는 것이 단순한 체력 수준의 문제가 아니라 세포 수준의 생물학적 차이에 근거해야 함을 보여준다. 향후 연구에서는 이 성별 차이가 장기적인 훈련 적응 및 대사 건강에 어떤 의미를 갖는지 규명이 필요하다.
출처: Huertas JR 외, Cell Rep. 2026 Apr 3;45:117217. doi: 10.1016/j.celrep.2026.117217
High-intensity exercise triggers the assembly of mitochondrial supercomplexes in skeletal muscle, but this molecular response is strikingly different between males and females, according to new research published in Cell Reports.
Mitochondrial supercomplexes are large macromolecular structures formed by the physical association of individual electron transport chain complexes. They are thought to enhance energy production efficiency and limit reactive oxygen species generation, yet how they respond dynamically to exercise in humans has remained poorly understood.
A multinational European research team recruited 16 healthy, active young adults (7 females, 9 males) from universities in Spain and Denmark. Participants completed a moderate-intensity exercise bout followed by a high-intensity bout, and skeletal muscle biopsies were analyzed for supercomplex assembly before and after each intensity level.
The key finding was a clear divergence between sexes. In males, assembly of complex III into supercomplexes increased in an intensity-dependent manner, with the most pronounced gains observed in high molecular weight supercomplexes. In females, both high molecular weight supercomplex and intermediate supercomplex content remained stable throughout exercise. Neither males nor females showed exercise-induced increases in complex IV supercomplex assembly.
The researchers propose that this sex difference may be linked to the higher reliance on carbohydrate oxidation in males during high-intensity exercise. Increased carbohydrate flux through the electron transport chain may drive greater supercomplex reorganization in males, while females, who tend to oxidize more fat at comparable relative intensities, may regulate mitochondrial architecture through different mechanisms.
From a practical standpoint, these findings suggest that the mitochondrial adaptations to exercise training may not be identical between sexes at the molecular level. This adds to a growing body of evidence that sex-specific exercise prescriptions are not merely about accounting for differences in baseline fitness, but may reflect genuinely distinct biological responses at the cellular level.
Further research is needed to determine how these acute differences in supercomplex assembly translate into long-term training adaptations and metabolic health outcomes across male and female athletes.
Source: Huertas JR et al., Cell Rep. 2026 Apr 3;45(4):117217. doi: 10.1016/j.celrep.2026.117217
