폐경 전 여성에서 운동 및 신체활동량과 골밀도의 연관성

(1)

폐경 전 여성에서 운동 및 신체활동량과 골밀도의 연관성

가톨릭대학교 의과대학 가정의학교실

송찬희․주상연․김영섭․옥선명

Bone Mineral Density According to Exercise and Physical Activity in Premenopausal Women

Chan Hee Song, Sang Yeon Joo, Young Sub Kim, Sun Myeong Ock The Department of Family Medicine, St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea

Objectives: Exercise and physical activity may increase bone mineral density (BMD), especially in premenopausal women. However, previous studies have concentrated on postmenopausal women. This study was conducted to evaluate the independent associations of exercise and physical activity with BMD in premenopauseal women.

Material & Methods: One hundred premenopausal women were recruited from outpatient clinics and a health promotion center in a university hospital located in Seoul. We measured the BMD of lumbar spine and hip using dual energy X-ray absoptiometry. Data on sociodemographic characteristics and exercise status were obtained from self-reported questionnaires. The Stanford questionnaire was used to assess physical activity.

Results: Age and body mass index-adjusted ANCOVA revealed that the mean BMD at the spine and hip was not significantly associated with exercise time. The mean BMD at the spine was significantly higher in women who exercised regularly ≥3 a week than in women who exercised <3 times a week. (P=0.026) Higher BMD at the spine and femur neck was significantly associated with an increase in physical activity (P<0.05). After additional adjustment for exercise frequency, BMD at the femur neck was still significantly associated with total physical activity (P=0.007).

Conclusion: Premenopausal women who exercised ≥3 times every week had significantly higher spine BMDs. The increase in physical activity was significantly associated with higher BMD at the spine and femur neck.

Key Words: Bone mineral density, Exercise, Physical activity, Premenopause

Received: January 12, 2010 Revised: February 17, 2010 Accepted: March 2, 2010

Corresponding Author: Sun Myeong Ock, The Department of Family Medicine, St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea, 62 Yeouido-dong, Yeongdeungpo- gu, Seoul 150-713, Korea

Tel: +82-2-3779-1367, Fax: +82-2-3779-1711 E-mail: [email protected]

골다공증이란 단위 골량이 감소됨으로써 뼈의 미 세구조에 변화를 초래하고, 이로 인하여 골절의 위

험이 증가되거나 골절이 발생하는 병을 말한다. 골

형성과 골흡수 사이에 불균형이 초래되어 골형성보

다 골흡수가 증가되거나, 골형성이 제대로 되지 않

아 생기게 된다. 골다공증은 조직학적으로 뼈의 피

질골 두께가 얇아지고 망상골의 골주 수와 크기가

감소하여 골주의 연결이 저하됨에 따라 골절이 쉽게

(2)

일어나는 대표적인 대사성 골질환으로 노인의 질병 발생에 중요한 역할을 한다.

¹

현대 사회에서 평균 수명의 증가와 함께 연장된 노후를 건강하게 보내기 위해서 골다공증의 예방이 중요한 의료문제로 대두되고 있다. 골다공증은 치료 보다 예방이 효과적이며 이를 위해서는 위험요인들 을 찾아 교정하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다.

청년기의 골밀도와 30대 초반의 최대 골밀도는 폐경 이후의 골다공증 및 골절의 발생위험을 결정짓는 중 요한 요인으로 간주되고 있으며, 청년기의 골밀도 증가는 칼슘의 섭취보다 적절한 운동이 더 효과적인 것으로 알려져 있다.

²

일반적으로 운동은 골밀도에 좋은 영향을 미치지만 폐경 후 여성보다 폐경 전 여 성이 운동을 하는 경우 골밀도 증가가 더 두드러지 는 것으로 보고되고 있다 .

¹

이제까지 운동이 골밀도에 미치는 효과에 대해서 국내외에서 활발히 연구들이 진행되어 왔으나, 국내 연구의 경우 대부분 중년 이후나 폐경 후 여성, 노인 들을 연구 대상으로 하고 있어 폐경 전 젊은 성인에 서의 운동과 골밀도에 대한 연구가 미흡하고 특히 운동과의 상호작용을 보정한 후 신체활동량과 골밀 도 사이의 독립적 관련성을 밝혀 주는 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 이에 저자들은 폐경 전 여성 을 연구 대상으로 하여 운동 시간 및 운동 횟수와 함께 신체활동량이 골밀도와 어떠한 관련을 갖는지 밝혀 보고자 본 연구를 시행하였다.

대상 및 방법

1. 연구대상

2004년 3월부터 8월까지 서울에 소재한 1개 대학 병원 가정의학과 외래와 건강검진센터와 가정의학 과 외래를 방문한 여성 중 폐경 이전이고 과거력 및 현 병력상 갑상선과 부갑상선, 신장, 류마티스 혹은 다른 내분비질환, 골 대사에 영향을 주는 호르몬제 및 다른 골다공증 치료제등을 복용하고 있지 않은 폐경 전 여성들 중 본 연구목적에 동의하고 연구참 가 동의서를 제출한 자원자를 연구 대상으로 하였 다. 연구 대상자의 키와 몸무게는 얇은 옷을 입은 상 태로 신을 신지 않은 채 외래 또는 건강검진센터에

서 측정하였다. 연구대상자 모두에게 흡연력, 운동, 커피섭취, 약물이나 영양보충제의 복용, 과거병력을 자기기입식 설문지로 조사하였다. 칼슘 및 알코올 섭취량을 평가하기 위해서 청소년을 대상으로 타당 도 연구가 실시되었던 반정량적 식품 빈도법에 의한 영양설문

³

을 함께 실시하였다.

2. 신체활동량의 측정

신체활동량의 측정은 국내 연구에 의하여 신뢰도 와 타당도가 보고 된 스탠포드 설문지

⁴

를 이용하였 다. 스탠포드 설문지는 신체 활동량에 대한 질문으 로 지난 1주간의 수면, 중등도 활동, 힘든 활동, 매우 힘든 활동의 시간을 기록하여 답하는 것이다. 활동 강도는 휴식 시 산소 섭취량 대 활동 시 산소 섭취 량의 비를 의미하는 MET로 표현하여 수면(1 MET), 가벼운 활동(1.0～2.9 METs), 중등도 활동(3.0～5.0 METs), 매우 힘든 활동(7.0 METs 이상)으로 구분하 였고, 활동 종류에 따라 직업관련 활동, 가정에서의 활동, 스포츠 활동으로 구분하였다. 중등도 활동, 힘 든 활동, 매우 힘든 활동은 각각 예를 들어서 대상자 들이 자신의 활동 강도를 기록하는 데 참고로 하도 록 하였고, 가벼운 활동시간은 설문지에 기록하지 않고 1주일간의 총 168시간에서 수면, 중등도 활동, 힘든 활동, 매우 힘든 활동 시간을 뺀 나머지로 계산 하였다.

하루 동안 소비한 에너지의 산출은 1 MET가 휴식 시 산소 섭취량(3.5 ml/kg/min)으로서 1 kcal/kg/hr이 므로, 5가지 항목의 강도별 활동의 하루 동안 사용 한 시간에 각 활동별로 요구되는 평균 에너지량, 즉 수면은 1 MET, 가벼운 활동은 1.5 METs, 중등도 활 동은 4 METs, 힘든 활동은 6 METs, 매우 힘든 활동 은 10 METs를 곱하여 얻었다.

⁴

3. 골밀도의 측정

요추(Lumbar spine) 제2, 3, 4번째와 대퇴골 전자

(Trochanter), 전자간(Intertrochanter), 대퇴골 경부

(femur neck)를 dual-energy X-ray absorptiometry

(Hologic Delphi (W) Hologic Inc, Waltham, MA: 2002)

를 이용하여 골밀도를 측정하였다. 총 요추(Total

Lumbar spine)와 총 고관절(Total Hip joint)의 골밀도

(3)

Variables Mean (SD)

Age (year) 37.62 (7.30)

BMI

¹

21.76 (2.65)

Dietary calcium intake (mg/day) 379.5 (145.9) Current alcohol intake (g/day) 4.69 (16.87) Physical activity (Cal/day) 2,064.9 (372.9) Bone mineral density (g/cm

²

)

Total lumbar spine Total hip

Femur neck

1.03 (0.10) 0.89 (0.11) 0.79 (0.11) Number (%) Current smoking

No Yes

98 (98) 2 (2) Currrent calcium supplementation

No Yes

94 (94) 6 (6) Hypertension

No Yes

96 (96) 4 (4) Regular exercise

No 1-2 / week

≧ X 3 / week

41 (41) 21 (21) 38 (38)

1

Body mass index: weight (kg)/height (m)

²

Table 1. Baseline characteristics of participants (N=100)

Total lumbar spine Total hip

β (SE) P β (SE) P

Age -0.132 (0.002) 0.269 -0.108 (0.002) 0.336

BMI

¹

0.388 (0.005) 0.002 0.548 (0.004) <0.001

Dietary calcium intake -0.063 (0.000) 0.563 0.060 (0.000) 0.561

Current alcohol intake 0.102 (0.001) 0.436 0.146 (0.001) 0.240

Current smoking

²

(No=0)

Yes -0.159 (0.089) 0.224 -0.106 (0.085) 0.391

Current calcium supplementation

²

(No=0)

Yes -0.095 (0.047) 0.375 0.024 (0.045) 0.814

Hypertension

²

(No=0)

Yes 0.064 (0.055) 0.570 -0.130 (0.053) 0.230

by multiple regression (full mode: all variables were included).

¹

Body mass index: weight (kg)/height (m)

²

,

²

Dummy variables (reference group=0)

Table 2. Associations between covariates and bone mineral density 는 요추 제2, 3, 4번째와 대퇴골 전자, 전자간, 대퇴

골 경부의 골밀도값을 각각 측정하여 합한 후 3으로 나눈 값을 취하였다. 본 연구에서는 총 요추부, 대퇴 경부, 총 고관절 골밀도 수치를 분석에 이용하였다.

4. 통계 분석

모든 통계결과는 SPSS (SPSS for Windows 11.5;

SPSS Inc, Chicago, IL)를 이용하였다. 다중 회귀 분 석을 통하여 골밀도에 유의한 영향을 미치는 교란변 수를 조사하였으며, 공분산분석(ANCOVA)을 이용하 여 나이와 체질량 지수를 보정한 후 운동 시간, 운동 횟수, 신체활동량의 수준에 따라 3군으로 나눈 후 각 군의 골밀도 수치를 비교하였다. 통계적 검정은

P<0.05를 유의수준으로 하였다.

결 과

1. 대상군의 일반적 특성

연구 대상자의 평균 연령은 37.62±7.30세였고 평균 체질량지수는 21.76±2.65였다. 평균 총 신체활동량은 2064.9 Cal/day였고, 총 요추부(Total lumbar spine), 총 고관절(Total hip), 대퇴경부(Femur neck)의 평균 골밀 도는 각각 1.03±0.10 g/cm

²

, 0.89±0.11 g/cm

²

, 0.79±

0.11 g/cm

²

였다. 일평균 칼슘 섭취량은 379.5±145.9

mg/day였으며, 알코올은 하루 평균 4.69±16.87 g을 섭

취하는 것으로 나타났다.

(4)

Tertile of Total Weekly Exercise Time

1 2 3

P for trend

²

P for trend

³

Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE)

Minutes of exercise 0 (0.0) 79.2 (34.4) 305.5 (181.7)

Total L-spine (g/cm

²

) 1.026 (0.015) 1.024 (0.017) 1.057 (0.019) 0.232 0.395 Femoral neck (g/cm

²

) 0.797 (0.016) 0.778 (0.017) 0.793 (0.019) 0.853 0.594 Total Hip (g/cm

²

) 0.892 (0.015) 0.885 (0.017) 0.889 (0.019) 0.790 0.794

Exercise Frequency per Week 0 (n=41) 1～2 (n=21) 3～7 (n=38)

P for trend

²

P for trend

³

Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE)

Total L-spine (g/cm

²

) 1.025 (0.015) 0.994 (0.021) 1.066 (0.016) 0.089 0.158 Femoral neck (g/cm

²

) 0.797 (0.015) 0.762 (0.021) 0.798 (0.016) 0.996 0.789 Total Hip (g/cm

²

) 0.892 (0.015) 0.874 (0.021) 0.894 (0.016) 0.953 0.819 by analysis of covariance (ANCOVA).

¹

mean bone mineral density adjusted for age and body mass index,

²

adjusted for age and body mass index,

³

adjusted for age, body mass index and total physical activity.

Table 3. Comparison of mean bone mineral density

¹

according to exercise time and frequency

Tertile of Total Physical Activity

1 2 3 P for

trend

²

P for trend

³

Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE) Mean

¹

(SE)

Total calories of physical activity (Cal/day) 1715 (19.74) 1989 (10.03) 2492 (53.33)

Total L-spine (g/cm

²

) 0.999 (0.020) 1.029 (0.016) 1.073 (0.020) 0.029 0.074 Femoral neck (g/cm

²

) 0.756 (0.020) 0.769 (0.016) 0.845 (0.020) 0.009 0.007 Total Hip (g/cm

²

) 0.886 (0.020) 0.872 (0.016) 0.916 (0.020) 0.479 0.500 by analysis of covariance (ANCOVA).

¹

adjusted mean for age and body mass index,

²

adjusted for age and body mass index,

³

adjusted for age, body mass index and exercise frequency

Table 4. Comparison of mean bone mineral density

¹

according to total physical activity 연구 대상자 중 2%만이 흡연자였고, 6%가 칼슘

보충제를 복용하고 있었다. 4%가 고혈압이 있다고 보고하였으며, 41%는 전혀 운동을 하지 않았으며, 21%는 규칙적으로 일주일에 1～2회 운동을 하였고, 38%는 일주일에 3회 이상, 1회 30분 이상 규칙적으 로 운동을 하고 있었다(Table 1).

2. 교란변수와 골밀도와의 관계

골밀도에 유의한 영향을 미치는 교란변수를 찾기 위하여 다중 회귀 분석을 시행한 결과 체질량 지수 만이 총 요추부 및 총 고관절 골밀도와 유의한 관련 성이 있었고, 나이, 칼슘보충제 복용, 음주, 흡연, 고 혈압 유무는 골밀도와 유의한 관련성이 없었다 (Table 2).

3. 운동 시간 및 운동 횟수와 골밀도의 관계 운동시간과 횟수에 따라 세 군으로 나눈 후 공분 산 분석을 이용하여 나이와 체질량 지수를 보정한 평균 골밀도 수치를 비교한 결과 운동시간과 횟수는 골밀도와 유의한 관련성이 없었다(P for trend>0.05) (Table 3).

그러나 주 3회 이상 운동군과 주 0～2회 운동군, 두 군으로 나누어 나이와 체질량 지수를 보정한 골 밀도를 비교한 결과, 주 3회 이상 운동군의 요추부 골밀도가 1.061±0.015 g/cm

²

, 주 0～2회 운동군의 골 밀도가 1.017±0.012 g/cm

²

로서 주 3회 이상 운동군 의 총 요추부 골밀도가 유의하게 높았다(P=0.026).

주 3회 이상 운동군의 경우 운동 횟수를 4～7회로

증가시켜도 골밀도에 대한 부가적인 증가효과는 없

었다(P>0.1). 대퇴경부와 총 고관절 부위의 골밀도

(5)

의 경우 두 군으로 나누어 비교했을 때에도 유의한 차이가 없었다(P=0.951, and P=0.345 respectively).

4. 신체활동량과 골밀도의 관계

신체활동량을 3단계 수준으로 나눈 후 공분산 분 석을 통하여 나이와 체질량 지수를 보정한 평균 골 밀도 수치를 비교한 결과, 신체활동량이 높을수록 총 요추부와 대퇴경부의 골밀도도 유의하게 증가하 는 양상을 보였다(P for trend=0.029, and 0.009, res- pectively). 운동 횟수를 추가로 보정한 공분산 분석 에서 신체활동량과 총 요추부의 골밀도와 사이의 관 련성은 유의수준 이하로 약화되었으나(P=0.074), 대 퇴경부 골밀도의 관련성은 여전히 유의하였다(P=

0.007) (Table 4).

신체활동량의 강도에 따른 세부 분석을 시행한 결 과에서 각각의 보통 강도, 높은 강도, 매우 높은 강 도의 신체활동량은 모두 골밀도와 유의한 관련성이 없었다(P>0.15).

고 찰

폐경 전 여성을 대상으로 한 본 연구에서, 골밀도 와 유의한 관련성이 있는 일반 요인은 체질량 지수 였으며 그 외 나이, 칼슘섭취나 칼슘보충제 복용, 음 주, 흡연, 고혈압 유무는 골밀도와 통계적으로 유의 한 관련성이 없었다. 요추부는 주 3회 이상 운동을 하는 경우 그렇지 않은 경우보다 골밀도가 높았고, 대퇴경부는 신체활동이 많을수록 골밀도가 증가하 는 양상을 보였다.

체중은 골밀도에 영향을 미치는 가장 중요한 신체 적 특성으로 알려져 있는데,

⁵

체중의 부하는 골에 지속 적인 물리적 자극을 주며, 골 위축을 방지할 수 있는 정도의 에스트로겐이 지방에서 생성되기 때문에 비만 형 체질에서 골밀도의 감소가 지연된다고 한다.

^6,7

본 연구에서 나이, 흡연, 고혈압 유무 등이 골밀도 와 관련이 없었던 것은 본 연구 대상자가 폐경 전 여성으로서 비교적 나이가 젊고, 흡연자가 매우 적 었으며, 칼슘복용 및 만성질환자의 수도 통계적 유 의성을 가질 만큼 많지 않았기 때문으로 보인다. 그 러나 다른 국내 연구에서도 칼슘 섭취가 골밀도와

유의한 관련성이 없었다는 보고가 있고,

⁸

반면에 칼 슘섭취 증가가 골밀도에 좋은 영향을 주었다는 많은 해외연구 결과들

^9-11

이 보고 된 바 있다. 본 연구에서 사용한 반정량적 식품 빈도법은 청소년을 대상으로 탄수화물, 단백질, 지방 등 대영양소(macronutrient) 섭취 평가에 대한 타당도가 입증되었으나, 칼슘, 철 분과 같은 미세영양소(micronutrient)에 대한 타당도 는 상대적으로 부족한 것으로 나타났으며,

³

박 등

¹²

의 타당도 연구에서도 유사한 결과가 보고 된 바 있 어, 반정량적 식품 빈도법을 이용하여 평가한 칼슘 섭취량과 골밀도 사이에 유의한 관련성이 없었다는 국내의 연구결과들은 정확한 칼슘 섭취량 평가 도구 가 개발되지 못한 것에 영향을 받았을 가능성이 있 다. 향후 국내 식습관에 기초한 보다 정확한 칼슘섭 취량 측정도구의 개발과 이에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

운동이 골밀도에 미치는 영향에 대한 연구는 국내 외에서 비교적 활발히 이루어져 왔다. 일반적으로 신체활동은 골 재형성(remodeling)에 중요한 자극 중 의 하나이며, 체중부하 운동을 포함하는 유산소운동 이 골밀도 증가에 가장 효과적인 것으로 알려져 있 으나,

¹³

여가 활동으로 하는 가벼운 운동도 골밀도 향상에 도움이 된다는 연구결과도 있어,

¹⁴

신체활동 량의 증가 자체도 골밀도를 높일 수 있는 것으로 보 인다.

폐경기 여성에서 유산소 운동이 골밀도에 미치는 영향에 대한 메타분석 연구에 의하면 유산소 운동이 폐경기 여성의 골밀도를 유지하는데 효과적이며,

¹⁵

Gregg 등

¹⁶

은 신체 활동이 더 많은 노인에서 앉아서 생활하는 노인에 비해 대퇴골 골절의 위험이 20～

40% 더 낮다고 제시한 바 있다. Haapasalo 등

¹⁷

은 테 니스 선수의 경우 사용하는 손 쪽의 상완골 골밀도 가 사용하지 않는 쪽보다 유의하게 높았다고 하였 다. 그러나 일부 폐경여성과 노인을 대상으로 한 연 구들에서 6개월에서 24개월까지의 운동이 골밀도 증가에 효과가 없었다는 결과도 보고된 바 있어

^18-20

폐경 후 여성과 노인에서의 골밀도 증가에 대한 운 동효과는 청소년이나 폐경 전 젊은 성인 여성에 비 하여 제한적인 것으로 보인다.

신 등

²¹

은 연령, 초경연령, 폐경유무 그리고 제지방

(6)

량을 보정한 후 운동의 유형, 운동량과 요추 및 대퇴 경부 골밀도의 관련성을 연구하여 요추부 골다공증 은 운동의 유형 및 운동량과 관계없이 규칙적으로 운 동하는 군에서 적게 발생하며, 대퇴경부 골다공증은 운동량이 많은 군과 체중부하 운동을 하는 군에서 적 게 발생한다고 보고하였다. 신 등

²¹

의 이 같은 연구결 과는 요추부의 골밀도가 주 3회 이상 운동을 하는 군 에서 유의하게 높았고, 대퇴경부의 골밀도는 신체활 동량이 높을수록 증가하는 양상을 보인 본 연구결과 와 일부 일치하는 것으로 생각된다. 그러나 신 등

²¹

의 연구에서는 주 2회 미만의 운동을 하는 경우도 요추 부 골다공증 위험이 비 운동군에 비하여 감소하는 것 으로 나타나 본 연구결과와 차이가 있었다.

이러한 차이는 본 연구가 폐경 전 여성을 대상으 로 하였고, 골다공증 대신 골밀도 자체를 비교하여 신 등

²¹

의 연구와 연구 대상 및 방법이 일부 달랐기 때문으로 추측된다. 또한 신 등

²¹

의 연구결과는 연구 대상자수가 많다는 큰 장점이 있고 많은 교란변수를 보정한 결과로서 신뢰성이 높지만, 골다공증 발생의 위험과 특성이 크게 다른 폐경 전후 여성의 골밀도 를 각각 비교하지 않았고, 폐경 여성에 있어서 호르 몬제 또는 골다공증 치료제 복용에 대한 언급이 없 는 제한점을 갖고 있다. 그러나 신 등

²¹

의 연구와 본 연구 모두에서 주 4회 이상의 운동은 각각 요추부의 골다공증 위험감소와 골밀도 증가에 별다른 부가적 인 효과가 없는 것으로 나타나 주 2～4회 또는 주 3 회 정도의 운동이 요추부 골밀도 향상에 적절한 운 동 횟수로 생각된다.

본 연구는 연구대상자를 비교적 건강한 폐경 전 여성으로 제한함으로써 호르몬 요법이나 골다공증 치료제 복용 등의 교란변수가 적어 운동이나 신체활 동량이 골밀도에 미치는 효과를 좀 더 독립적으로 조사할 수 있었던 장점이 있다고 할 수 있다. 그러나 연구대상자의 수가 적고 자원자로 국한되었기 때문 에 선택 편견(selection bias)의 가능성을 배제할 수 없다는 제한점이 있다. 또한 골다공증에 주요 영향 인자인 유전적 요인을 조사하지 못하여 유전적 요인 을 함께 고려할 경우 결과가 달라질 수 있는 가능성 을 배제할 수 없다.

그러나 이러한 제한점에도 불구하고 본 연구결과

에 따르면, 폐경 전 여성에서 주 3회 이상의 규칙적 인 운동이 요추부 골밀도 증가와 관련이 있었고, 대 퇴경부의 골밀도는 전체적인 신체활동량이 많아질수 록 함께 증가하는 양상을 보였다. 특히 신체활동량과 대퇴경부의 관련성은 운동과 신체활동량의 상호적인 영향을 보정한 후에는 유의한 관련성으로 보임으로 써, 규칙적인 운동이 힘든 폐경 전 여성의 경우 운동 의 대안으로서 전체적인 신체활동량을 늘리는 것이 대퇴 경부 골밀도에는 도움이 될 가능성이 있다.

결론적으로 폐경 전 여성에서 요추부 및 대퇴부의 골밀도를 증가시키기 위해서는 적절한 횟수의 규칙 적인 운동과 함께 전체적인 신체 활동량을 늘리는 것이 도움이 될 것으로 생각된다. 앞으로 여성에서 폐경 전후에 따라서 운동과 신체활동량이 전체적 또 는 국소적 골밀도에 미치는 영향과 그 기전을 밝혀 줄 수 있는 전향적인 연구들이 더 진행되어야 할 것 으로 보인다.

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