운동 유형별 비만 노인 여성의 신체 기능 및 아디포마이오카인 차이분석

Comparative Analysis of Physical Function and Adipomyokines According to Exercise Type in Obese Elderly Women

Article information

Exerc Sci. 2025;34(2):137-147

Publication date (electronic) : 2025 May 30

doi : https://doi.org/10.15857/ksep.2025.00108

Chan-Yang Kim, PhD

, Yong-Hyun Byun, PhD ^,

Department of Sports Medicine, Dankook University, Cheonan, Korea

김찬양

, 변용현^,

단국대학교 스포츠의학과 스포츠과학대학원

Corresponding author: Yong-Hyun Byun Tel +82-41-550-3837 Fax +82-41-550-7730 E-mail byunyh@dankook.ac.kr

*이 논문은 2023년 대한민국 교육부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2023S1A5B5A17085383).

Received 2025 March 5; Revised 2025 April 8; Accepted 2025 April 14.

Trans Abstract

PURPOSE

The purpose of this study was to examine the effects of different types of exercise on physical function and adipomyokine levels in obese older women.

METHODS

A total of 45 obese women aged 65 years or older were randomly assigned to one of three groups: an aerobic exercise group (AEG), a resistance exercise group (REG), and a control group (CG), with 15 participants in each. The AEG and REG participated in an 8-week intervention consisting of three 60-minute exercise sessions per week, while the CG maintained their usual daily activities. Physical function and serum adipomyokine levels (Irisin and FGF-21) were assessed before and after the intervention.

RESULTS

Both the AEG and REG showed significant reductions in body mass and body fat (p<.001). Muscle mass significantly increased in the REG (p<.01). Skeletal Muscle Index (SMI) increased in the AEG (p<.05) and REG (p<.01), and BMI significantly decreased in both groups (p<.001). Waist circumference decreased in the AEG (p<.01) and REG (p<.001), and hip circumference decreased in both groups (p<.01). Irisin levels significantly increased in the AEG (p<.01) and REG (p<.05), as did FGF-21 levels (p<.01 in both). Grip strength improved significantly in the REG (p<.01), and chair stand performance improved in the AEG (p<.01) and REG (p<.001). Arm curl performance increased in the AEG (p<.01) and REG (p<.001). The 2-minute step test showed significant improvements in both the AEG and REG (p<.001). The 244-cm timed up-and-go test times significantly decreased in the AEG and REG (p<.001), indicating improved agility.

CONCLUSIONS

Aerobic and resistance exercise interventions in obese older women with sarcopenic obesity led to significant improvements in physical function and increases in adipomyokines (Irisin and FGF-21), compared to no exercise. These findings suggest that both aerobic and resistance training are effective and necessary components of exercise programs for this population, regardless of modality.

Keywords: Exercise type; Obese elderly; Physical function; Adipomyokine

Keywords: 운동 유형; 비만 노인; 신체 기능; 아디포마이오카인

서 론

비만과 근감소증은 상호 위험 요인으로 작용하며, 특히 여성 노인의 경우 내장지방 침착에 따른 비만과 근감소증 발병 위험에 더욱 쉽게 노출된다[1]. 근감소성 비만(Sarcopenic Obesity, SO)는 낮은 근육량과 과도한 지방량의 공존을 특징으로 비만에서 흔히 발생하고 나이가 들수록 유병률은 증가해 노화와 관련된 질병과 사망률을 높이는 주요 요인으로 작용한다[2]. 근감소성 비만의 발병 원인에 대해 다양한 요인들이 보고되고 있지만 최근 연구에 의하면 근육과 지방 세포의 기능 부전이 근육 감소와 지방 침착의 주된 인자로 작용하는 것으로 보고되고 있다[3].

일반적으로 근육과 지방조직은 인체에서 서로 조화를 이루며 근육과 지방조직의 불균형은 근육량의 점진적 감소와 지방 침착 및 정상적인 에너지 균형 악화를 유발하여 비만이나 근육 감소 그 자체보다 임상적인 건강 상태를 더욱 악화시킨다[4].

근육조직에서 생성 및 방출되는 마이오카인(Myokine)은 골격근 세포의 증식과 분화 그리고 재생에 직접적인 작용을 하며, 근섬유의 수축에 반응하여 근 비대와 에너지 대사 및 신체 운동의 보호 효과를 매개하고 좌식 생활로 유발되는 근위축, 인슐린 저항성 증가 등의 생리적 악화를 완화시킬 수 있다[5]. 이러한 마이오카인과 균형 또는 대조를 이루는 아디포카인(Adipokine)은 지방조직에서 분비되며, 지방세포 과잉의 경우 근육 세포의 양과 질의 변화가 관찰되고 노인의 근육세포 형성에 대해 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다[6,7].

이처럼 근육과 지방은 생리학적으로 서로 연결되어 있으며, 인간의 신진대사에 중요한 역할을 하고 내분비계처럼 상호작용을 한다. 각각의 상호작용 결함은 근감소성 비만의 원인이 되며, 실제 두 조직 사이 아디포마이오카인(Adipomyokine)이라고 불리는 사이토카인들이 근육과 지방조직 모두에서 분비되어 근육과 지방조직의 간섭 작용(Cross-talk)의 결과를 증명하고 있다[3].

근육과 지방조직 사이 간섭 및 교류 현상에 의해 발생되는 아디포마이오카인은 IL-6, Irisin, IL-15, FGF-21, LIF 등으로 이 중 Irisin은 FNDC5 세포분열 후 분비되어 근 수축 작용에 반응하여 생성된다[3]. Irisin은 에너지 항상성 유지에 영향을 미치고 운동과 대사작용 사이의 가교역할을 하기 때문에 지방세포 대사의 핵심 조절자로 노인에서 현저하게 낮고 나이가 들수록 근위축이 발생함에 따라 감소되며, 백색지방 세포의 갈변화에 중요 중재기관이자 열 발생의 활성제로 에너지 소비 증가를 촉진하여 지방의 증가를 억제하는 작용을 한다[8,9].

섬유아세포 성장인자(Fibroblast Growth Factor-21, FGF-21)는 FGFs 계열에 속해 지방과 근육조직에서 분비되는 근육 성장, 염증, 신진대사 및 조기 노화의 중요 조절자 역할을 하며, 혐기성 근섬유를 호기성으로 전환시키는 작용과 지방산 산화, 케톤체의 생성 억제 및 UCP1과 PGF-1α의 발현에 따른 갈색지방 분화의 주요 조절 인자로서 지방과 근육조직의 열 발생에 작용한다[10-12].

선행 연구에 따르면 FGF-21의 결핍과 근위축인자와 염증성 사이토카인의 수치 증가와의 연관성을 보고하고 있으며, FGF-21 조절이 근위축 반응 및 비만을 현저하게 억제시킬 수 있음을 증명하고 있다[13,14]. 또한 근감소증 및 비만과 양의 상관관계를 보고하고[15,16], 고지방식 비만의 FGF-21 유전자 치료가 체중 감소, 지방조직 비대 감소, 염증 감소 및 근섬유 형성을 유도해 노화에 따른 체중 증가 및 근감소에 대한 FGF-21 조절의 필요성을 강조하고 있다[11,17]. 더욱이 FGF-21은 Irisin 과 함께 근육량과 양의 상관관계가 있는 것으로 보고되고 있어[18] 근감소성 비만 예방과 치료를 위한 근육과 지방조직 사이의 간섭 작용에 따른 효과 분석 인자로써 유용한 가치가 있을 것으로 생각된다.

노화, 비만, 근감소증에 대한 치료와 관련하여 식이요법, 유산소 운동과 저항 운동 같은 일상생활에서의 중재는 단백질 동화 작용을 통한 근세포와 근육 단백질 합성 반응을 개선하는데 효과적이다[19]. 신체활동 수준의 증가는 체지방 및 체중감소와 제지방률 증가를 유도해 심장 대사질환, 골다공증, 근감소증, 비만, 근감소성 비만의 유병률을 유의하게 낮출 수 있는 요인이 되며[20], 에너지 소비의 부정적인 에너지 균형을 조절할 수 있고 강력한 동화 자극을 통해 근력, 보행 능력, 균형 능력 등 신체기능을 향상시킬 수 있다[21-23].

운동에 의해 FGF-21의 수치는 증가하며[24], 비만인에게 동일한 효과가 있고[25], 유산소 운동과 저항 운동에 따른 FGF-21의 향상과 지방대사에서 긍정적인 결과를 보고하였다[26]. 또한 운동 적용에 따른 혈중 Irisin 변화의 메타 분석 결과에서도 Irisin 향상의 결과를 보고해 지방조직의 열 발생에 따른 체중 감소에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보고되었다[27].

일반적으로, 적당한 강도의 유산소 운동은 저항 운동에 비해 근육량 증가에는 제한적인 영향을 미치지만, 심혈관 건강 증진, 근육 산화 능력 향상, 항염증 효과, 산화 스트레스 감소, 인슐린 저항성 개선 및 체중 감소 등 다양한 건강상의 이점을 제공한다[28,29].

특히, 저항 운동은 근감소에 대응하기 위한 핵심 전략으로 위성 세포 활성 및 증식, 근 단백질 합성을 강화해 근기능을 향상시키며, 근감소증 비만 환자의 신체 구성과 기능 향상에도 긍정적인 영향을 보고해 근육량 감소와 신체적 문제를 예방하는데 적절한 중재방법으로 증명되었다[30,31]. 저항 운동의 이러한 장점에도 불구하고, 노년기 부상의 위험성과 반복적 움직임으로 인한 단조로움은 운동의 지속성과 동기부여를 낮추는 요인이 될 수 있으며[22], 기존 연구의 동향 분석 결과 대부분이 저항 운동에 초점을 맞추고 있기 때문에[31-33], 근감소성 비만에 대한 다양한 운동 유형 비교 연구의 필요성이 제기된다.

증가하는 노인 인구에 영향을 미치는 금세기 주요 보건 문제 중 하나인 근감소성 비만에 효과적으로 대응하기 위한 운동 처방 방안을 모색하는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 연구는 65세 이상 비만 여성 노인을 대상으로 유산소 운동과 저항 운동을 각각 적용하여 운동 유형별 신체 구성 요소에 대한 효과를 분석하고, 근육과 지방 사이의 간섭 작용에 대한 결과를 신체 기능 및 아디포마이오카인(Irisin, FGF-21)을 통해 분석하고자 한다.

연구 방법

1. 연구 대상

이 연구는 단국대학교 기관생명윤리위원회의 심의 절차를 거친 후 실시되었으며(DKU 2024-02-013-003), 연구대상자는 65세 이상 체지방률 30% 이상의 비만 노인 여성으로 연구 절차와 설명에 대해 자발적 동의가 이루어진 인원들로 실시하였다. 선정된 대상자는 유산소 운동 (Aerobic Exercise Group, n=15), 저항 운동(Resistance Exercise Group, n=15) 및 통제(Control Group, n=15) 집단에 대해 단순 무작위 표집 방법(simple random sampling)으로 배정하였으며, 연구대상자의 신체적 특성은 Table 1에 제시하였다.

Table 1.

Comparison of baseline anthropometric and body composition characteristics among the three groups

대상자 수 산출을 위한 근거는 **G*Power 프로그램(Ver. 3.1; University of Kiel, Germany)**을 이용하였으며, 분석 유형은 ANOVA: Repeat-ed measures, within-between interaction으로 설정하였다. 효과 크기(effect size)는 0.25, 유의수준(α)은 0.05, 검정력(power)은 0.95로 설정한 결과, 각 집단당 15명씩 총 45명이 적절한 표본 수로 산출되었다.

2. 유형별 운동 프로그램

유산소 운동과 저항 운동은 ACSM [34]의 노인 유산소 운동과 저항 운동의 권고 사항을 참고하여 8주간 주 3회(일), 60분으로 적용하였으며, 각 세션은 운동 전과 후 10분간 준비 운동 및 정리 운동을 실시하였고, 본 운동은 40분으로 진행하였다. 운동 강도는 65세 이상 노인 여성의 신체적 특성을 고려하여 미국스포츠의학회(ACSM)에서 제시하고 있는 노인을 위한 운동 강도 설정 권장 사항 Borg [35]의 운동 자각도(Rating of Perceived Exertion, RPE)를 기준으로 설정하여 집단 간 동일한 조건의 초기 2주간 9-11 RPE (가볍다, 다소 가볍다), 3-8주 12-13 RPE (약간 힘들다) 수준으로 점진적 과부하의 원리를 적용하였다. 통제 집단은 동일 기간 내 주 2회 이하의 가벼운 걷기 등의 일상생활을 유지하도록 하였다.

1) 유산소 운동 프로그램

유산소 운동은 음악의 템포에 맞춘 댄스 기반 유산소 운동으로 구성되었으며, 초기 2주간은 **여유 심박수(Heart Rate Reserve, HRR)**의 30-40%, RPE 9-10 수준의 저강도 운동을 실시하였다. 이 시기에는 60-80 bpm의 느린 템포 음악에 맞춘 동작으로 구성하였다. 3-8주 기간은 HRR 40-60%, 중간 템포(70-100 bpm)의 중강도 수준으로 RPE 12-13의 운동 강도를 설정하여 진행하였다. 유산소 운동의 각 프로그램 간 30초-1분의 휴식시간을 설정하였으며, 유산소 운동 프로그램은 Table 2에 제시하였다.

Table 2.

Structured aerobic exercise program for obese older women during the 8-week intervention

2) 저항 운동 프로그램

저항 운동은 대상자의 안정성과 연령 특성을 고려하여, 노인 여성에게 권장되는 **세라밴드(Thera-Band)**를 사용하여 구성하였다. 밴드의 색상은 빨간색, 초록색, 파란색 순으로 적용되었으며, 이는 저항 강도의 증가를 의미한다.

운동은 신체 부위별로 반복 횟수 및 세트 수를 점진적으로 증가시키는 방식으로 구성하였으며, 최종적으로 RPE 12-13 수준의 중강도 강도에 도달하도록 조절하였다. 각 세트 사이에는 30초-1분의 휴식 시간을 제공하였으며, 세부 저항 운동 프로그램은 Table 3에 제시하였다.

Table 3.

Structured resistance exercise program for obese older women during the 8-week intervention

3. 측정 항목 및 방법

1) 체성분 분석

체성분 분석은 생체 전기 저항 분석법(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA)으로 편한 복장에서 체성분 분석장비(Inbody 720, Seoul, Korea)를 이용해 실험 전과 후 동일한 조건의 체중(Body Mass), 근육량(Muscle Mass), 체지방률(Body Fat)을 총 2회 측정하였다. 신장은 신체 종합 측정기(CAS, HC-1500, Seoul, Korea)를 이용해 0.1 cm까지 측정 기록하였으며, 측정된 신장(height)과 사지근육량 (appendicular skeletal muscle mass, ASM)은 다음의 공식(ASM/Height2)에 대입해 골격근 지수(Skeletal Muscle Index, SMI)를 산출하였다.

허리 둘레(Waist line), 엉덩이 둘레(Hip Circumference) 및 종아리 둘레(Calf Circumference)는 동일한 측정자가 측정 오차를 최소화하기 위해 실험 전과 후 동일한 방법으로 측정하였으며, 허리 둘레 측정은 양 발을 25-30 cm 벌린 바로 선 자세에서 숨을 편하게 내쉰 상태에 줄자를 이용해 갈비뼈 가장 아랫부분과 골반 가장 윗부분의 중간 둘레를 측정하였다. 엉덩이 둘레와 종아리 둘레는 바로 선 자세에서 좌우 엉덩이의 가장 두꺼운 부분, 종아리의 가장 굵은 부분을 줄자를 이용해 측정하였다.

2) 혈액 채취 및 분석

혈액 채취는 정확한 분석을 위해 채취 전날 저녁 금식과 48시간 내 과도한 신체활동을 제한하였으며, 실험 전과 후 동일한 장소와 시간에 임상병리 면허를 소지한 전문가가 채혈하였다. 혈액은 SST (serum sep-aration tube) 5.0 mL 용기에 전혈 5.0 mL를 채취한 후 기포가 발생되지 않도록 혼합 후 검체를 세워 실온에서 30분간 보관하였으며, 혈액 응고를 확인한 후 3,000 rpm으로 10분간 원심 분리 하였다. 분리된 상층액 (serum)을 피펫(pipette)을 이용해 1.0 mL 2 vial씩 소분하여 냉동보관 후 GCCL (주)에 의뢰하여 분석하였다.

Irisin 분석은 Irisin ELISA 검사 Kit (R&D Systems, Minneapolis, USA)를 사용하였으며, Absorbance microplate reader (Molecular devices, VERSAmax tunable, California, USA) 장비에 적용하여 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) 검사 방법으로 wave length 450 nm에서 흡광도를 측정 및 표준 곡선(standard curve)을 이용해 Irisin의 농도를 계산하였다.

FGF-21 분석은 Human FGF-21 Quantikine ELISA Kit (R&D Systems, Minneapolis, USA)를 사용하였으며, Absorbance microplate reader (Molecular devices, VERSAmax tunable, California, USA) 장비에 적용해 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) 검사 방법으로 wave length 450 nm에서 흡광도를 측정 및 표준 곡선(standard curve)을 이용해 FGF-21 농도를 계산하였다.

3) 신체 기능 검사

신체 기능 검사의 악력(Grip Strength, kg) 측정은 디지털 악력계(MG-4800; CHARDER Electronic, Taichung, Taiwan)를 사용해 주축 악력을 각 2회 측정한 값 중 가장 높은 값을 채택하였다. Rikli & Jones [36]의 Senior Fitness Test Manual에 제시된 검사 항목을 바탕으로 하지 근력 평가를 위한 의자에서 일어섰다 앉기(Chair Stand), 상지 근력 평가를 위한 아령 들기(Arm Curl), 전신 지구력 평가를 위한 2분 제자리 걷기(2Min Step Test)를 측정하였으며, 상·하지 유연성을 평가하기 위한 등 뒤에서 손잡기(Back Stretch)와 의자 앉아 앞으로 굽히기(Chair Sit and Reach)를 측정하였다. 민첩성 및 동적 평형성을 평가는 244 cm 왕복 걷기(244 cm Timed Up and Go)를 측정하였으며, 모든 신체기능 검사 항목은 실험 전과 후 총 2회 실시하여 기록하였다.

4. 자료처리 방법

자료 처리는 IBM SPSS Statistics software package, version 29.0.1.0 (IBM Corporation, Armonk, NY, USA), 통계프로그램을 이용해 각 종속 변인의 기술통계량을 산출하였으며, 일원분산분석(One-Way ANOVA)으로 사전 값의 동질성을 검정하였다. 운동 집단과 시기에 대한 상호작용 효과 검정을 위해 이원반복측정 분산분석(Two-Way Re-peated Measures ANOVA)을 실시하였으며, 집단 간 전후 차이 분석을 위해 대응표본 T검정(Paired t-Test)를 실시하였다. 집단 간 차이 검증을 위한 사후분석으로 scheffe를 적용하였으며, 모든 값에 대한 통계적 유의성 검정 신뢰수준은 .05로 설정하였다.

연구 결과

1. 체성분 분석 결과

운동 유형에 따른 체성분의 변화는 Table 4에 제시하였다. 체중은 집단과 시기 간 유의한 상호작용 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동군(AEG)과 저항 운동군(REG) 모두에서 유의하게 감소하였다(p <.001). 골격근량 또한 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.01), 저항 운동 집단은 증가하고(p <.001), 통제 집단은 감소하였다(p <.05). 체지방률은 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동과 저항 운동 집단에서 감소하였다(p <.001). 근감소지수의 변화는 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동(p <.05)과 저항 운동(p <.01) 집단의 증가 및 통제 집단(p <.05)의 유의한 감소 효과가 나타났다. BMI도 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동과 저항 운동집단에서 유의하게 감소하였다(p <.001).

Table 4.

Interaction effects of exercise modality and time on body composition variables in obese older women

신체 둘레 측정 결과(Table 4)는 허리 둘레(p <.05), 엉덩이 둘레(p < .01)는 집단 및 시기 간 상호작용이 나타났으며, 허리 둘레의 유산소 운동(p <.01)과 저항 운동(p <.001) 집단에서 감소하였고, 엉덩이 둘레는 유산소 운동과 저항 운동 집단에서 감소하였다(p <.01). 종아리 둘레는 집단 및 시기 간에 상호작용이 나타나지 않았다.

2. 아디포마이오카인 분석 결과

운동 유형별 아디포마이오카인 변화(Table 5) 중 Irisin은 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p<.05), 유산소 운동(p<.01)과 저항 운동(p <.05) 집단에서 증가하였다. FGF-21의 변화는 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.01), 유산소 운동과 저항 운동 집단에서 증가하였다(p <.01).

Table 5.

Interaction effects of group and time on irisin and fgf-21 concentrations following an 8-week exercise intervention

3. 신체 기능 분석 결과

운동 유형별 신체 기능의 변화(Table 6)는 악력에서 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.01), 저항 운동 집단은 증가하였고(p <.01), 다른 집단은 차이가 없었다. 사후 검정 결과 저항 운동 집단이 가장 높게 증가하였다(p <.05). 의자에서 일어섰다 앉기는 집단과 시기 간 상호작용이 있었으며(p <.001), 유산소 운동(p <.01)과 저항 운동(p <.001) 집단에서 증가하였으며, 아령 들기는 집단 및 시기 간 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동(p <.01)과 저항 운동(p <.001) 집단에서 유의하게 증가하였다.

Table 6.

Comparative effects of aerobic and resistance exercise on physical function variables in obese older women

2분 제자리 걷기는 집단과 시기에 따른 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.001), 유산소 운동과 저항 운동 집단 모두 유의하게 증가하였다(p <.001). 하체와 상체 유연성을 평가하기 위한 의자 앉아 앞으로 굽히기와 등 뒤에서 손잡기는 시기 및 집단 간 상호작용 효과가 없었으나, 저항 운동 집단은 의자 앉아 앞으로 굽히기의 좌측(p <.001) 및 우측(p <.05)에서 유의하게 증가하였으며, 유산소 운동 집단은 의자 앉아 앞으로 굽히기 우측에서 유의하게 증가하였다(p <.01). 민첩성 검사를 위한 244 cm 왕복 걷기는 집단 및 시기 간 유의한 상호작용의 효과가 나타났으며(p <.05), 유산소 운동과 저항 운동 집단 모두에서 유의하게 감소하였다(p <.001).

논 의

노화는 신체적, 생리적, 심리적 및 사회적 기능의 퇴행성 변화를 동반하는 자연적이고 불가피한 과정이다. 노화 과정에서의 체성분 변화는 기초 대사율을 감소시키고, 근육량 감소 및 상대적인 지방량 증가를 초래하여, 신체활동 수준 저하로 이어지는 악순환을 유발한다. 이는 건강 상태를 나타내는 중요한 지표이자 만성질환의 예측 요소로 간주된다[37,38].

본 연구에서 체중과 체지방률은 유산소 운동군과 저항 운동군 모두에서 유의하게 감소하였으며, 근육량은 저항 운동군에서 유의하게 증가하였다. 이는 신체활동 수준이 높을수록 근감소증 및 비만의 유병률을 낮추고, 중등도 이상의 신체활동이 체중, 체지방률 및 골격근량에 긍정적인 영향을 미친다는 선행 연구 결과를 지지한다[39]. 노년기 최적의 체성분 유지를 위한 ICFSR (International Conference of Frailty and Sarcopenia Research)의 운동 지침에서는, 체중 및 체지방률 감소를 위한 운동으로 유산소 운동과 저항 운동을 모두 권장하고 있으며, RPE 기준 중강도 수준의 저항 운동이 근육량 및 근기능 향상에 효과적임을 제시한다[40]. 본 연구에서도 중강도 수준의 운동 중재에 따라 체중과 체지방률 감소, 저항 운동에 따른 근육량 증가 효과가 명확히 나타났다.

저항 운동은 근감소증에 대응하기 위한 주요 전략중 하나로, 위성 세포의 활성화와 증식을 촉진하고 근육 분해를 억제하는 동시에 근육 단백질 합성을 강화하여 골격근량과 근력을 증가시킨다[28,41]. 본 연구에서도 체중 및 골격근량의 긍정적인 변화가 SMI 지수의 유의한 상호작용 효과로 나타났으며, 특히 저항 운동군에서의 유의한 SMI 증가와 통제군의 감소는 저항 운동의 예방적 필요성을 뒷받침한다. 또한, 비만도를 평가하는 BMI는 유산소 운동군과 저항 운동군 모두에서 유의하게 감소하였으며, 이는 체성분 변화에 따른 에너지 소비 증가가 BMI 개선에 기여하였음을 시사한다. 허리둘레와 엉덩이둘레의 유의한 감소도 이러한 결과를 지지한다.

Irisin의 변화는 유산소 운동과 저항 운동 집단에서 유의하게 증가하였다. 선행 연구에 따르면 혈중 Irisin은 남성과 여성 모두에게서 나이와 부적 상관관계를 보이며, 악력 및 체성분과의 밀접한 연관성을 나타낸다[42]. 노인들의 Irisin 농도 증가는 운동의 결과이며[43], 12주간의 저항 운동을 통해 악력과 근력이 향상 되었고, 혈중 Irisin 농도 또한 증가되었음을 보고하고 있으며[44], 8주간의 중강도 수준에서의 유산소 운동으로 비만인의 Irisin 발현과 체지방률 감소 및 근기능 향상의 결과를 보고하였다[45]. 한편 본 연구 결과와는 다른 연구 결과로 대사증후군 노인의 경우 운동 후 Irisin의 변화를 관찰할 수 없었으며, 이는 노인성 질환이 발생하기 전 예방을 위한 운동의 필요성을 시사한다고 볼 수 있다[46].

Irisin은 PGC-1의 발현을 증가시켜 UCP1을 분리시키며, 백색지방세포의 갈변화에 주요 중재기관으로 에너지 소비 증가를 촉진하여 지방 증가를 억제하는 작용을 한다[47]. 또한 근육 단백질 합성을 통한 근비대 유도를 통해 근 위축을 보호할 수 있다[48,49]. 따라서 본 연구의 유산소 및 저항 운동이 비만 노인 여성의 에너지 소비 증가에 따른 체지방률 개선과 근육량 증가, 그리고 노인 체력의 전반적인 변화는 Irisin 의 유의한 증가로 인한 것이라는 결과를 뒷받침 해준다.

FGF-21은 탄수화물 및 지질대사, 에너지 균형 유지에 중요한 역할을 한다[50]. 이 연구에서 나타난 운동 유형별 FGF-21의 변화는 유산소 운동과 저항 운동 모두에서 유의하게 증가하였다. 유산소 운동은 혈중 유리지방산, METs, 안정 시 심박수 및 최대 심박수 증가와 함께 혈중 FGF-21의 수치를 증가시키며[51], 중강도 수준의 단기간 유산소 운동을 통해서도 비만 성인의 FGF-21 혈중 농도 증가를 보고하고 있어[25], 본 연구에서 유산소 운동 적용에 따른 FGF-21의 유의한 증가가 나타난 것과 일치한다. 저항 운동은 FGF-21 단백질 발현의 균형을 회복시키며, 폐경기 여성에서의 8주간의 저항 운동은 혈중 FGF-21 농도를 증가시키고 비만 관련 합병증을 감소시켰다는 보고도 있다[52,53].

다만, 일부 연구에서는 운동 후 FGF-21의 감소 혹은 유의한 변화 없음이 보고되었으며[55-57], 이는 대상자의 병적 상태 및 기저 수치의 차이, 운동 강도의 차이 등에 기인할 수 있다. 최근 연구에서는 운동 강도가 높을수록 FGF-21의 반응성이 크고 지속성이 높으며, Irisin과 근육량의 양의 상관관계[18], 운동의 유형에 따른 체계적 반응 차이[54,58,59] 등을 종합적으로 고려할 때, 본 연구에서의 FGF-21 증가도 운동 강도 및 기간의 효과로 해석될 수 있다.

유산소 운동은 노인의 지구력, 균형, 이동성, 근지구력 향상뿐 아니라 심폐기능 및 삶의 질 개선에도 기여하며[60-62], 저항 운동은 근육량과 근력, 체력 향상을 통해 낙상 위험을 예방할 수 있는 효과적인 중재 방법이다[63]. 세라밴드를 활용한 저항 운동은 신체적 제약이 있는 노인에게도 적용 가능하며, 상·하체 기능과 활동 안정성을 동시에 향상시킨다[64,65].

이 연구의 상·하체 근력 평가 요소인 악력과 아령 들기, 의자에서 일어섰다 앉기에서 유산소 운동과 저항 운동 집단 모두 유의하게 증가하여 운동의 효과를 관찰할 수 있었다. 본 연구 방법과 유사한 노인들을 대상으로 8주간 유산소 운동을 실시 한 선행 연구 결과 상·하체 근력의 유의한 효과를 보고하였으며[66], 기간은 다소 차이가 있지만 6주간의 저항 운동을 통해 노인의 근육량 및 1RM의 유의한 증가와 하지 근력과 근기능 개선의 효과를 보고하고 있어 본 연구의 결과를 뒷받침하고 있다[67,68].

유산소 지구력의 변화는 2분 제자리 걷기 검사를 통해 평가되었으며, 유산소 운동군과 저항 운동군 모두에서 지구력이 유의하게 증가하였다. 이는 저강도 저항 운동조차도 노인의 심폐 지구력 향상에 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다는 선행 연구 결과와 부합하며[69], 특히 8주간의 유산소 운동이 유산소 지구력 향상에 효과적이라는 기존 연구와도 일치한다[66].

또한, 기존 연구들에 따르면 신체활동 수준은 체성분 지표와 밀접한 연관이 있으며, 정상 체질량지수(BMI)를 가진 노인 여성일수록 높은 유산소 지구력 수준을 보이는 경향이 나타난다[70]. 이는 본 연구에서 체성분의 긍정적인 변화와 유산소 지구력 향상이 동시에 나타난 점과 일치하며, 두 변수 간의 상호 관련성을 시사한다.

유산소 지구력은 보행 속도와 밀접하게 연관되어 있는 대표적인 신체기능 지표 중 하나이며[71], 운동 유형 간 특성 차이에도 불구하고 유산소 및 저항 운동 모두 보행 속도 개선에 효과적이라는 보고가 다수 존재한다[72]. 특히, 저항 운동은 노인의 동적 균형 능력과 민첩성 향상에 효과적이며[73], 스텝 기반 유산소 운동은 체성분, 허리둘레, 상·하체 근력, 심폐 체력, 그리고 민첩성을 포함한 다차원적 신체기능 개선 효과를 나타낸다[74].

본 연구에서도 민첩성 검사 결과에서 유산소 운동군과 저항 운동군 모두에서 유의한 향상이 나타났으며, 이는 선행 문헌에서 보고된 결과들과 일치한다. 이러한 결과는 본 연구에서 적용한 운동 프로그램이 비만 노인 여성의 전반적인 신체기능을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 강력하게 시사한다.

결 론

본 연구는 65세 이상의 비만 노인 여성에게 유산소 운동과 저항 운동을 적용해 운동 유형별 효과를 비교하였다. 그 결과, 유산소 운동 및 저항 운동 집단의 체중, 체지방률, BMI, 허리 및 엉덩이 둘레가 감소하였고, 근감소지수는 증가하였다. 한편, 근육량은 저항 운동 집단만 증가하였고, 종아리 둘레는 차이가 없었다. Irisin과 FGF-21은 두 운동군 모두에서 유의하게 증가하였으며, 운동에 따른 대사 및 근기능 개선 효과를 시사한다.

신체기능 평가 결과, 유연성(의자 앉아 앞으로 굽히기, 등 뒤에서 손잡기)을 제외한 모든 항목에서 유의한 향상이 관찰되었으며, 특히 악력은 저항 운동군에서 가장 큰 증가폭을 나타냈다.

결론적으로, 운동 유형에 따라 효과의 차이는 있었으나, 유산소 운동과 저항 운동 모두 비만 노인 여성의 체성분, 대사물질, 신체기능 개선에 긍정적인 효과를 보였으며, 근감소성 비만 예방 및 관리에 있어 특정 운동에 국한되지 않고 복합적 접근이 필요함을 시사한다. 다만, 본 연구는 식이 섭취에 대한 직접적인 통제가 이루어지지 않았다는 제한점이 있으며, 향후 연구에서는 식이 조절을 포함함으로써 운동 효과에 대한 보다 정확한 분석이 이루어질 수 있을 것이다.

Notes

CONFLICT OF INTEREST

이 논문에 있어 어떠한 조직으로부터 재정을 포함한 일체의 지원을 받지 않았으며, 논문에 영향을 미칠 수 있는 어떠한 관계도 없음을 밝힌다.

AUTHOR CONTRIBUTION

Conceptualization: CH Kim, YH Byun; Data curation: CH Kim; For-mal analysis: YH Byun; Funding acquisition: CH Kim; Methodology: YH Byun; Project administration: YH Byun; Visualization: CH Kim Writing - original draft: CH Kim; Writing - review & editing: CH Kim, YH Byun.

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Variables	AEG (n=15)	REG (n=15)	CG (n=15)	p-value
Age (yr)	72.20±2.17	74.93±3.93	73.00±4.25	.111
Height (cm)	157.33±4.79	154.86±4.67	157.40±4.62	.254
Body mass (kg)	64.10±10.18	61.28±5.16	65.84±4.60	.219
Muscle mass (kg)	21.24±1.46	20.40±1.08	21.48±1.36	.380
Body fat (%)	35.84±4.95	36.83±4.83	36.95±4.15	.774
SMI (kg/m²)	6.35±0.56	6.17±0.71	6.32±0.64	.725
BMI (kg/m²)	25.89±3.94	25.61±2.50	26.62±2.19	.634

Type	Time	Weeks	Program		Intensity
Warm up & cool down	10 min		Stretching		<RPE9
		1-2 wk	Basic step	Tap	RPE 9-11
			Knee-up	Walking around
			Kick	Over the top
			Leg curl	Cut the corner
Aerobic exercise	40 min	3-8 wk	Pendulum	Galop	RPE 12-13
			Lunge Mambo	Chasse
			Cha Cha Cha	Turn step

Type	Time	Weeks	Program	Intensity
Warm up & Cool down	10 min		Stretching	<RPE9
Resistance exercise	40 min	1-2 wk	Chest press, Shoulder press, Lateral	RPE 9-11
			raise, Biceps curl, Triceps extension,	10-12 rap×3 set
			Squat (wide, narrow), Lunge, Calf raise,	(Red Band)
		3-8 wk	Sit-up, Kneeling plank	RPE 12-13
				8-10 rap×3 set (Green & Blue Band)

Variables	Group	Time		Two-way repeated ANOVA
		pre	post	Group (F)	Time (F)	Measures		Post-hoc
		pre	post	Group (F)	Time (F)	F	p	Post-hoc
Body mass (kg)	AEG (n=15)	64.10±10.18	62.20±9.86^###	2.196	35.283	15.657	.000^***	NS
	REG (n=15)	61.28±5.16	59.94±5.34^###
	CG (n=15)	65.84±4.60	66.13±4.59
Muscle mass (kg)	AEG (n=15)	21.24±1.46	21.19±1.28	.793	.101	7.987	.001^**	NS
	REG (n=15)	20.40±1.08	21.06±1.35^##
	CG (n=15)	21.48±1.36	20.99±1.32^#
Body fat (%)	AEG (n=15)	35.84±4.95	34.29±5.06^###	.680	61.318	22.056	.000^***	NS
	REG (n=15)	36.83±4.83	34.75±5.18^###
	CG (n=15)	36.95±4.15	37.14±4.11
SMI (kg/m²)	AEG (n=15)	6.35±0.56	6.48±0.59^#	.446	1.520	11.488	.000^***	NS
	REG (n=15)	6.17±0.71	6.42±0.72^##
	CG (n=15)	6.32±0.64	6.19±0.47^#
BMI (kg/m²)	AEG (n=15)	25.89±3.94	25.13±3.83^###	.922	33.973	15.810	.000^***	NS
	REG (n=15)	25.61±2.50	25.04±2.60^###
	CG (n=15)	26.62±2.19	26.76±2.34
Waist (cm)	AEG (n=15)	91.33±7.21	88.16±8.70^##	.355	33.638	4.721	.014^*	NS
	REG (n=15)	94.30±93.76	90.93±8.04^###
	CG (n=15)	93.76±5.83	93.16±5.34
Hip circumference (cm)	AEG (n=15)	98.77±8.33	96.40±7.43^##	.504	18.129	5.916	.005^**	NS
	REG (n=15)	99.93±6.46	97.60±6.55^##
	CG (n=15)	100.22±4.46	100.43±4.80
Calf circumference (cm)	AEG (n=15)	33.43±1.48	33.46±1.50	.191	.373	.910	.410	NS
	REG (n=15)	31.83±2.24	32.36±1.74
	CG (n=15)	32.50±3.00	32.33±2.76

Variables	Group	Time		Two-way repeated ANOVA
		pre	post	Group (F)	Time (F)	G×T		Post-hoc
		pre	post	Group (F)	Time (F)	F	p	Post-hoc
Irisin (μg/mL)	AEG (n=15)	9.756±9.003	19.105±12.575^##	3.142	18.677	4.794	.013^*	NS
	REG (n=15)	7.958±8.633	17.121±10.038^#
	CG (n=15)	8.119±3.806	8.039±3.471
FGF-21 (pg/mL)	AEG (n=15)	235.845±73.803	292.070±92.887^##	.452	9.583	8.983	.001^**	NS
	REG (n=15)	245.248±83.744	307.691±97.295^##
	CG (n=15)	260.914±92.101	232.769±106.975

Variables	Group	Time		two-way repeated ANOVA
		pre	post	Group (F)	Time (F)	G×T		Post-hoc
		pre	post	Group (F)	Time (F)	F	p	Post-hoc
Grip strength (kg)	AEG (n=15)	24.63±3.88	24.69±3.43	4.540	13.635	6.194	.004^**	A<R
	REG (n=15)	19.67±2.13	22.67±3.14^##
	CG (n=15)	21.80±3.44	22.66±4.33
Chair stand (n)	AEG (n=15)	17.20±2.70	22.07±5.50^##	5.218	35.730	10.606	.000^***	A>C
	REG (n=15)	15.00±3.76	18.47±3.74^###
	CG (n=15)	16.07±2.49	15.93±2.43
Arm curl (n)	AEG (n=15)	19.13±2.59	21.20±3.23^##	6.776	59.370	10.110	.000^***	R>C
	REG (n=15)	19.33±2.61	24.00±2.10^###
	CG (n=15)	17.60±2.61	18.67±3.77
2min step test (n)	AEG (n=15)	78.60±10.26	103.47±13.71^###	6.141	85.378	21.692	.000^***	A>C, R>C
	REG (n=15)	81.47±10.02	100.07±12.96^###
	CG (n=15)	79.93±8.80	80.27±9.98
Left Chair sit and reach (cm)	AEG (n=15)	0.73±9.17	2.27±8.08	2.079	18.844	2.827	.071	NS
	REG (n=15)	3.92±5.36	7.23±5.11^###
	CG (n=15)	-0.05±8.08	0.80±8.21
Right Chair sit and reach (cm)	AEG (n=15)	2.62±8.13	5.27±9.41^##	2.007	8.872	.159	.854	NS
	REG (n=15)	4.32±7.25	6.27±6.10^#
	CG (n=15)	-0.92±8.10	0.79±7.75
Left back stretch (cm)	AEG (n=15)	-8.03±7.86	-6.20±10.23	1.391	2.160	.241	.787	NS
	REG (n=15)	-5.80±7.42	-4.90±8.38
	CG (n=15)	-10.20±7.91	-9.60±4.98
Right back stretch (cm)	AEG (n=15)	-3.11±6.12	-3.17±6.82	1.592	.079	.114	.892	NS
	REG (n=15)	-4.17±10.65	-4.07±8.30
	CG (n=15)	-7.63±6.77	-8.11±7.67
244cm timed up and go (sec)	AEG (n=15)	5.64±1.08	4.84±1.11^###	7.720	16.473	4.143	.023^*	A<C
	REG (n=15)	6.15±0.78	5.51±0.66^###
	CG (n=15)	6.42±0.95	6.41±0.82