맨손 근력운동이 노인여성의 염증성 사이토카인, 피브리노겐-알부민 비율 및 DHEA-s에 미치는 영향

I. 서론

노화(aging)는 세포가 증식을 멈추고 기능 장애가 되는 상태로 근육, 뼈 및 심혈관계를 포함하는 다양한 조직에 영향을 미침으로써 심혈관질환, 암, 대사질환 등 여러 만성질환 발병의 주요 위험요소로 작용하여 노인의 신체기능 및 삶의 질을 감소시키고 사망률을 증가시킨다(Sato & Yanangita, 2019; Serino & Salazar, 2019).

노년기 신체에 나타나는 여러 기관 기능들의 퇴화로 인해 가장 문제가 되는 심혈관질환은 전 세계적으로 사망원인 1위를 차지하고 있는 질환으로 관상동맥심장질환, 뇌혈관질환, 말초동맥질환 등을 포괄한다(최종식, 박준영, 양대승, 2012; WHO, 2017). 이와 관련된 질환들은 심장을 비롯한 동 정맥, 모세혈관을 포함하여 혈액이 순환하는 모든 부위에 발생이 가능하다(김효정, 김창근, 2005). 즉, 심혈관계는 산소화된 혈액, 영양분 등을 신체 각 조직에 전달한다는 점에서 모든 유기체의 건강과 수명에 있어 필수적이기 때문에 질병의 예방을 위한 꾸준한 관리와 검사가 필요하다(North & Sinclair, 2012).

심혈관질환 위험요인으로는 비만, 운동 부족, 고혈당증 등 다양하지만, 그중 노화 과정에 따른 심혈관 구조 및 기능 변화와 높은 연관성을 가지고 있다(Lakatta & Levy, 2003). 특히 염증 및 혈중지질 수치 악화로 인해 혈관 내 혈전과 염증이 유발되어 발병한다(김찬회, 이중원, 박희영, 2014).

염증반응과 산화스트레스는 염증성 사이토카인 생산 및 유리지방산의 증가를 일으킴으로써 혈관 내막의 손상을 일으킨다(류소연 등, 2011). 실제로 60세 이상에서 염증성 환경으로의 전환이 나타남에 따라 IL-6, TNF-α 등 염증성 사이토카인의 발현이 증가하고 IL-4, IL-10과 같은 항염증성 사이토카인의 감소가 관찰된다(Zheng et al., 2013).

피브리노겐은 혈액의 점도를 결정하고 혈전 형성유발 및 동맥벽에 붙어 있는 벽재성 혈전(mural thrombus)의 전구체로 동맥경화와 혈전성 질환을 초래하며, IL-6와 정적인 연관성을 지닌다(Chrusciel, Goch, Banach, Mikhailidis, Rysz, & Goch, 2009; Saldanha, da Rocha Martinez, Margeotto, & Gasparoto, 2021).

그에 반해 알부민은 산화질소(nitric oxide)의 저장소 기능을 가지고(Fanali, di Masi, Trezza, Marino, Fasano, & Ascenzi, 2012), 그 밖에도 호르몬, 칼슘, 지방산 등 운송작용을 하는 단백질 수송체 역할과 미세혈관 보전 기능 및 항응고에 영향을 미치며, 염증에 따른 알부민의 수준 감소는 심혈관질환에 잠재적인 영향을 미친다(Boldt, 2010; Chien, Chen, Lin, & Yeh, 2017; Nicholson, Wolmarans, & Park, 2000).

최근 연구에 의하면 피브리노겐-알부민 비율(fibrinogen-albumin ratio; FAR)은 심혈관질환에 있어 피브리노겐과 알부민의 개별적인 사용보다 임상 결과와 더 강한 연관성을 보이는 것으로 나타났다(Celebi, Ozcan Celebi, Berkalp, & Amasyali, 2020; Karahan et al., 2016). FAR의 증가는 혈액농축(hemoconcentration)의 수준을 나타내고(Ozcan Cetin, Konte, & Temizhan, 2019), 심혈관질환(Li, Tang, Luo, Qin, Wang, & Yan, 2020), 암 발병과 예후를 쉽게 측정할 수 있는 새로운 염증 지수로 활용되고 있다(Xu et al., 2018).

DHEA-s(dehydroepiandrosterone-sulfate)는 콜레스테롤을 기반으로 부신피질(adrenal cortex)에서 합성되는 스테로이드 호르몬으로 연령 의존적 감소로 인해 노화 호르몬으로 익히 알려져 있다(Savineau, Marthan, & de la Roque, 2013). 특히 근력 및 보행속도 감소와 유의한 연관성이 있으며 안드로겐과 에스트로겐에 대한 프로 호르몬 역할을 하기에 수준 감소는 염증 및 내피 손상을 촉진한다(Shufelt et al., 2010; Stenholm et al., 2010).

심혈관질환 예방 및 개선을 위한 방법 중 비교적 경제적이고 실천 가능한 비약리학적 요법으로 운동이 강조된다(김기진, 2019). 산소와 기질을 운반하는 심혈관계의 작용은 지속적인 근육 활동에 필수적이기 때문에 심혈관계 및 혈류 개선에 효과적인 수단이 될 수 있다(서필선, 오봉석, 2019). 따라서 규칙적인 운동은 심혈관 염증 및 응고에 긍정적인 변화를 나타냄으로써 심장보호 효과는 물론 심혈관질환의 이환율 및 사망률의 1차 예방 역할을 할 수 있어 강조되고 있다(Lin et al., 2015).

특히 부하에 따른 골격근의 수의적인 움직임을 통해 근력 향상을 도모하는 저항운동은 심혈관질환 위험요인 개선에 효과적이다(박혁, 김대열, 2017; Carbone et al., 2020). 노인의 경우 노화로 인해 골격근량의 감소보다 근력의 감소가 빠르게 나타나기에 예방을 위해서는 근비대와 근력증가에 효과적인 저항운동이 적절할 것으로 생각된다. 그러나 노인들의 웨이트 기구 이용은 관절 손상과 같은 부상의 위험, 특정 장소로의 이동, 경제적 부담 등 실효성의 문제가 따른다(홍용, 2011). 대안적 운동방법으로 맨손 근력운동은 체중의 부하를 이용하여 체력수준이 낮은 노인에게 안전하고 실질적이며, 이는 머신을 이용한 트레이닝과 견주는 효과를 제공함과 동시에 신체적 기능과 근력 향상에 효과적인 것으로 나타난다(Kanda et al., 2018; Yamauchi, Nakayama, & Ishii, 2009).

이를 종합해 볼 때, 규칙적인 운동습관은 현대문명 발달에 따른 신체활동 부족과 심혈관질환 위험을 증가시키는 다양한 원인의 예방 및 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 따라서 본 연구는 노인여성을 대상으로 실시한 12주간의 맨손 근력운동이 염증성 사이토카인, 피브리노겐-알부민 비율 및 DHEA-s에 미치는 영향을 구명하고자 한다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구대상

P대학 생명윤리위원회 승인 후, G시에 거주하는 65세 80세 이하의 노인여성을 대상으로 본 연구의 내용과 목적을 충분히 전달받은 뒤 자발적인 참여의사를 보인 자에게 실험동의서에 자필 서명을 받은 후 연구에 참여하도록 하였다(PNU IRB/2021_34_HR). 초기 연구대상자 모집은 총 30명으로 진행되었으나 탈락자 3명을 제외하여 최종적으로 운동군 14명, 대조군 13명의 결과를 분석하였다. 연구대상자의 신체적 특성은 <표 1>과 같다.

표 1.

연구대상자의 신체적 특성

3. 맨손 근력운동 프로그램

본 연구의 맨손 근력운동프로그램은 12주간 주 3회, 60분 동안 실시하였다. 구체적인 운동프로그램은 <표 2>와 같다.

표 2.

맨손 근력운동프로그램

Ⅲ. 결과

1. 염증성 사이토카인

IL-6와 TNF-α에 대한 그룹 내, 그룹 간 변화와 상호작용을 비교·분석한 결과는 <표 3>과 같다. IL-6는 그룹, 시기 간 상호작용 효과가 나타났고(p<.01), 시기 간 주 효과가 나타났다(p<.001). 운동 전·후 시기 간 차이는 대조군이 유의하게 증가하였으며(p<.001), 그룹 간 차이는 운동 후(p<.05)와 변화량(p<.01)에서 유의한 차이가 나타났다. TNF-α는 그룹, 시기 간 상호작용 효과가 나타났고(p<.05), 운동 전·후 시기 간 차이에서 운동군이 유의하게 감소하였으며(p<.05), 그룹 간 차이는 운동 후와 변화량에서 유의한 차이가 나타났다(p<.05).

표 3.

12주간 맨손 근력운동 후 염증성 사이토카인의 변화

2. 피브리노겐-알부민 비율

피브리노겐-알부민 비율에 대한 그룹 내, 그룹 간 변화와 상호작용을 비교·분석한 결과는 <표 4>와 같다. 알부민은 운동 전·후 시기 간 차이에서 운동군이 유의하게 증가하였다(p<.05). 피브리노겐-알부민 비율은 그룹, 시기 간 상호작용 효과가 나타났으며(p<.05), 그룹 간 차이는 변화량에서 유의한 차이가 나타났다(p<.05).

표 4.

12주간 맨손 근력운동 후 피브리노겐-알부민 비율의 변화

3. DHEA-s

DHEA-s에 대한 상호작용 효과와 그룹 내, 그룹 간의 변화를 분석한 결과는 <표 5>와 같다. 그룹, 시기 간 상호작용 효과가 나타났다(p<.05). 운동 전·후 시기 간 차이는 운동군이 유의하게 증가하였고(p<.05), 대조군은 유의하게 감소하였으며(p<.001), 그룹 간 차이는 변화량에서 유의한 차이가 나타났다(p<.05).

표 5.

12주간 맨손 근력운동 후 DHEA-s의 변화

Ⅳ. 논의

본 연구는 노인여성을 대상으로 심혈관질환 개선 및 예방의 효과를 알아보기 위해 12주간의 맨손 근력운동 실시하여 나타난 결과를 다음과 같이 논의하였다.

중년에서 노년으로 가는 일련의 노화 과정에 따라 전신 경도 염증은 꾸준히 증가하며(Trim, Turner, & Thompson, 2018), 광범위한 세포에서 생성되는 IL-6로 인한 간세포의 자극은 피브리노겐, CRP, serum amyloid A 등 급성기 단백질의 발현을 유도하고 알부민, 피브로넥틴의 생성을 감소한다(Tanaka, Narazaki, Ogata, & Kishimoto, 2014). 노화에 따라 증가한 TNF-α는 혈소판 과민성, 혈소판 전 응고 가능성 증가 및 혈전 형성을 유도하기에 충분한 것으로 보고된다(Davizon-Castillo et al., 2019). 또한, 고령인구 사망률과의 연관성은 노화에 의한 비정상적인 염증반응의 결과가 사이토카인의 변화와 관련이 있음을 알 수 있다(Bruunsgaard, Andersen-Ranberg, vB Hjelmborg, Pedersen, & Jeune, 2003; de Gonzalo-Calvo et al., 2010).

규칙적인 운동의 실천은 염증성 단핵구 수 감소(Timmerman, Flynn, Coen, Markofski, & Pence, 2008), Toll-like receptors(TLRs) 발현 감소(Carpenter, Strohacker, Breslin, Lowder, Agha, & McFarlin., 2012) 등을 통해 항염증 효과를 지니는 것으로 보고된다.

60~70세 여성을 대상으로 8주간 머신 저항운동을 실시한 결과 IL-6와 TNF-α의 수준이 유의하게 감소하였으며(Santiago et al., 2018), 좌식생활 노인여성에 비해 8개월간 저항운동을 수행한 노인여성의 IL-6와 TNF-α가 유의하게 감소한 것으로 나타났다(Cordova et al., 2011). 또한, 10주간 최대 8회 반복 저항운동을 실시한 노인여성의 TNF-α가 유의하게 감소하였다(Phillips, Flynn, McFarlin, Stewart, & Timmerman, 2010).

노인의 TNF-α 수준이 높을수록 악력 및 대퇴 근육의 감소와 관련이 있는 것으로 보고된다(Schaap et al., 2009). 그러나 골격근 수축에 따라 증가하는 PGC1-α는 골격근에서 염증성 사이토카인을 유도하는 활성산소를 억제하는 것으로 알려져 있으며, 그에 따라 지속적인 운동을 하는 사람일수록 전신 염증의 감소가 관찰된다(Handschin & Spiegelman, 2008). 본 연구의 경우 12주간 실시한 맨손 근력운동의 여러 동작을 통해 이루어진 반복적인 근수축이 근기능에 긍정적인 영향을 미침으로써 TNF-α의 유의한 감소에 기여한 것으로 사료된다. 이와 관련되어 TNF-α가 IL-6를 유도한다는 점을 감안할 때(Mathur & Pedersen, 2008), 대조군의 IL-6가 유의하게 증가한 것에 비해 운동군의 TNF-α 감소로 인해 IL-6의 증가 폭이 적은 것으로 추론된다.

이렇듯 맨손 근력운동을 통한 IL-6와 TNF-α의 긍정적인 변화는 노인여성의 염증 억제 및 감소시키고 나아가 심혈관질환 예방에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.

피브리노겐은 급성 염증 상태에서 적혈구 응집, 내피 세포층 무결성의 손상으로 이어지고 신체의 미세순환에 영향을 미친다(Lominadze, Dean, Tyagi, & Roberts, 2010). 특히 나이가 들수록 전체 단백질에서의 비율 증가 나타나며 내피세포 기능 평가를 위한 FMD(flow-mediated dilation; 혈류 매개성 혈관 확장)과 유의한 음의 연관성을 지녀 심혈관의 주요 위험요소로 보고된다(Clayton, Meade, Turner, & De Stavola, 2014; Ellins, Rees, Deanfield, Steptoe, & Halcox, 2017).

알부민은 생산량 감소 및 염증 상태에서 수치가 감소하여 음성 급성기 반응물로 알려져 있으며(Tanik et al., 2020), 나이가 듦에 따라 감소하고 남성보다 여성에서 낮게 나타난다(Arques, 2018). 노인의 경우 신장의 기능 이상으로 인하여 사구체 여과율 및 신장 혈류감소와 더불어 소변으로의 배출 증가가 나타난다(정해영 등, 2021).

그에 따라 새로운 염증 지표로서 FAR은 혈액의 유동학 및 염증에 대한 정보를 반영하는 혈청학적 마커로 혈전증 질환에 중요한 역할을 할 수 있다(Xiao, Jia, Wang, & Huang, 2019).

선행연구에 의하며 12주간 밴드운동을 실시한 노인여성의 피브리노겐 수치가 감소하는 경향을 보였고(김찬회, 이중원, 박희영, 2014), 노인여성의 12주간 걷기 및 밴드저항운동을 통해 운동군의 피브리노겐이 유의하게 감소하였으며, 대조군에서 알부민이 유의하게 감소하는 결과를 보였다(현수진, 하수민, 김정숙, 김도연, 2019). 또한, 노인여성을 대상으로 12주간 유산소 및 근력보강운동군으로 나누어 실시한 결과 근력보강운동군에서 알부민이 증가하는 경향을 보였다(조성봉, 2013).

높은 수준의 피브리노겐은 낮은 근력과 관련이 있으며(Tomey, Sowers, Zheng, & Jackson, 2009), 높은 신체활동량과 음의 관련성이 있는 것으로 보고된다(Gomez-Marcos et al., 2014). 나아가 반복적인 근 활동은 신체로의 혈류량을 증가시킴으로써 피브리노겐의 수준 감소에 영향을 미친 것으로 사료된다(Anton et al., 2006).

알부민은 혈액 순환과 간질액 사이에서 지속적으로 교환되기 때문에 알부민의 산화 환원 상태는 운동 후 전신 산화 환원 지표가 되며, 이는 골격근 발달에 대한 운동의 효과 유 무를 파악하는 데 도움이 될 수 있다(Wada, Takeda, & Kuwahata, 2018). 이는 본 연구에서 실시한 맨손 근력운동이 알부민 증가를 도모하는 데 적절하였다는 것을 뒷받침하며, 운동군의 TNF-α 감소 또한 알부민의 증가에 긍정적인 도움을 준 것으로 사료된다.

따라서 12주간의 규칙적인 맨손 근력운동은 피브리노겐의 과발현을 억제하고 혈관 기능에 긍정적인 영향을 미치는 알부민의 증가를 나타내며, 이들의 상호 관계를 반영한 심혈관질환의 새로운 예측 인자인 FAR 수준에 긍정적인 영향을 미침으로써 혈관 건강에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

DHEA-s는 Cytochrome P450 스테로이드 생성 효소에 의해 부신에서 합성되는데, 실제로 CYP는 나이에 따라 농도와 활성도가 감소하는 것으로 알려져 있다(이준성, 2006; Nawata, Yanase, Goto, Okabe, & Ashida, 2002). 폐경 후 여성의 경우 폐경 전 여성에 비하여 근육 구성과 기능이 낮은데, DHEA-s 수준은 단면적 당 근력과 유의한 상관관계가 있는 것으로 보고된다(Pollanen et al., 2011). 그에 따라 좌업생활 보다 활동적인 생활습관을 가진 노인여성의 DHEA-s의 수치가 높은 것으로 보고된다(Frisoni, 2004).

12주간 탄성밴드운동을 실시한 노인여성의 DHEA-s가 향상되었으며(이향범, 김태상, 2018), 노인여성의 16주간 운동프로그램 후 유산소운동그룹보다 저항운동그룹의 DHEA-s 증가 폭이 높았다(조용찬, 한정규, 2007). 또한, 여성노인의 탄성밴드운동 실시 후 DHEA-s가 증가하였다(안나영, 김기진, 2018).

DHEA-s는 근력 감소, 보행속도 저하와 양적 관계를 지니는 호르몬으로 신체의 근 활동 활성과 근력증가는 감소한 DHEA-s 개선에 기여하는 것으로 보고된다(Stenholm et al., 2010). 또한, TNF-α는 DHEA 생성과정에 촉매작용을 하는 CYP17A1에 대한 억제작용을 통해 DHEA-s를 감소시켜 상관관계가 있는 것으로 보고된다(Izzicupo et al., 2013). 그에 따라 규칙적인 맨손 근력운동은 근 기능 활성과 근력 향상에 긍정적인 영향 및 염증성 사이토카인의 감소를 이루어냄으로써 DHEA-s 증가에 기여한 것으로 사료된다.

이를 종합해 볼 때, 규칙적인 맨손 근력운동의 중재는 노인여성의 IL-6 증가억제 및 TNF-α를 감소하고 알부민 증가 및 FAR의 수준을 감소하였으며, DEHA-s 증가를 도와 노인여성의 심혈관질환 예방 및 개선에 효과적인 것으로 사료된다.

Ⅳ. 결론

결론적으로 12주간의 맨손 근력운동이 신체적 기능 저하와 그로 인해 신체활동이 부족한 노인에게 심혈관질환 위험을 증가시킬 수 있는 염증성 사이토카인과 피브리노겐-알부민 비율의 감소 및 DHEA-s의 증가에 긍정적인 영향을 미침으로써 심혈관질환 예방에 효과적이며 건강한 삶을 유지하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 생각된다.

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