Association between Serum Vitamin D and Pulmonary Function Index: Korea National Health and Nutrition Examination Survey 2012?2013

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서 론

비타민 D는 호르몬과 유사한 기능을 갖고 있는 스테롤 군으로 칼 슘과 인의 혈장 농도를 조절하는 역할을 한다. 비타민 D는 소장에서 칼슘과 인산의 흡수를 자극하고 뼈로부터 칼슘과 인산을 동원하도 록 자극하여 결과적으로 혈장 칼슘과 인산이 증가하게 한다. 비타민 D는 식사를 통해서나 햇빛에 의해 피부에서 합성되어 간에서

25(OH)D3로 저장된다.¹⁾

비타민 D의 부족으로 인한 골격계 질환 외에도 대사증후군, 심혈 관 질환, 치매, 우울증, 수면장애 등 다양한 질환에 관한 연구가 많이 이루어져 왔다.^2-4) 또한 비타민 D 부족이 성인과 소아에서 다양한 폐 질환과 연관되어 있다는 사실이 많은 연구를 통해 밝혀져 있다.^5-7)

비타민 D가 호흡기의 선천, 후천성 면역계와 관련이 있다는 연구 가 있고,⁸⁾ 세포사멸(apoptosis)과 세포분화와 관련된 900개 이상의 유

Original Article

정상 폐기능을 가진 한국 남성에서 혈중 비타민 D와 폐 기능 지표와의 연관성: 국민건강영양조사 2012-2013년 분석 결과

김소정, 이태영*, 최다혜, 정복선

대전보훈병원 가정의학과

Association between Serum Vitamin D and Pulmonary Function Index: Korea National Health and Nutrition Examination Survey 2012–2013

So-Jung Kim, Tae-Young Lee*, Da-Hye Choi, Bog-Seon Jeong

Department of Family Medicine, Daejeon Veterans Hospital, Daejeon, Korea

Background: There are studies that have demonstrated that the lack of vitamin D tends to deteriorate lung function, and consuming vitamin D supplements improves lung function and prevents many respiratory infections. However, studies on whether vitamin D and lung function are related in normal people are lacking. This study was conducted to analyze the association between serum vitamin D and each pulmonary function test (PFT) indicator in men with normal lung function.

Methods: Using the Korea National Health and Nutrition Examination Survey in 2012 and 2013, 2,440 men were included. Based on the plasma vitamin D level, the subjects were divided into two groups: a normal group with >20 ng/mL of vitamin D and a deficient group with lower levels. The basic characteristics and PFT indicators were analyzed using the chi-square and t-tests. The association between vitamin D and PFT indicators was analyzed using multiple regression analysis controlled by confounding variables.

Results: A comparison of the PFT indicators between the groups revealed that the forced vital capacity (FVC) (normal, 4.25±0.02; deficient, 4.13±0.01;

P=0.03) and FVC% (normal, 92.19±0.47; deficient, 91.16±0.33; P=0.04) significantly differed between the groups. The PFT indicators that were positively associated with serum 25(OH)D were FVC (β=0.007, R

²

=0.526, P=0.0023), %FVC (β=0.147, R

²

=0.149, P=0.0032), forced expiration volume in the first second (FEV1) (β=0.005, R

²

=0.583, P=0.0166), %FEV1 (β=0.13, R

²

=0.036, P=0.0227), and FEV6 (β=0.006, R

²

=0.576, P=0.006).

Conclusion: The serum vitamin D of male adults appeared to be associated with FVC, %FVC, FEV1, %FEV1, and FEV6.

Keywords: Vitamin D; Lung Function Test; National Health and Nutrition Examination Survey

http://dx.doi.org/10.21215/kjfp.2016.6.2.84

pISSN 2233-9019 · eISSN 2233-9116 Korean J Fam Pract. 2016;6(2):84-88

KJFP

Korean Journal of Family Practice

Received January 14, 2016 Accepted March 19, 2016 Corresponding author Tae-Young Lee

Tel: +82-42-939-0316, Fax : +82-42-939-0567 E-mail : [email protected]

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons At- tribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

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김소정 외. 한국 남성에서 혈중 비타민 D와 폐 기능과의 연관성 Korean Journal of Family Practice

KJFP

전자 발현에 관여하여⁹⁾ 조직개형(tissue remodeling)과 관련이 있으 며,¹⁰⁾ 비타민 D 수용체가 폐 상피세포와 폐 내 대식세포에도 존재한 다는 연구⁹⁾가 발표됨에 따라 비타민 D가 폐 기능에 영향을 줄 것이 라는 의견이 제기되고 있다.

전 세계적으로 비타민 D 결핍이 증가하는 추세이고,¹¹⁾ 실내 활동 이 많은 우리나라 국민들도 예외는 아니다. 국내^10,12)와 해외^13,14)에서 발표된 논문에 의하면 비타민 D가 부족할수록 폐 기능이 저하되는 경향이 있고, 비타민 D 보충제를 섭취한 군에서 호흡기 감염도 줄어 들고 폐 기능도 향상된다는 연구결과도 있다.¹⁵⁾

하지만 정상 폐 기능을 가진 성인에서 혈중 비타민 D와 폐 기능 지 표와의 관련성에 대한 연구는 부족한 실정이다.

본 연구에서는 국가통계자료로 대표성과 신뢰성이 확보된 국민건 강영양조사를 이용하여 정상 폐 기능을 가진 사람을 대상으로 혈중 비타민 D와 각 폐 기능 검사 지표 간의 상관관계를 분석하고 비타민 D 부족 시 나타나는 폐 기능 지표의 특징을 알아보고자 하였다.

방 법

1. 연구대상

국민건강영양조사 5기 중 2012년도와 6기 중 2013년도 조사에 참여 한 남성들 중 폐 기능 검사와 혈중 비타민 D 농도 측정을 시행한 2,440 명을 대상으로 하였다. 폐결핵, 폐암, 천식이 있는 자들은 제외하였다.

2. 자료의 수집 및 변수

나이, 거주지역, 흡연 정도, 활동 정도는 자기기입식 설문조사를 하 였다. 사는 지역은 동, 읍ㆍ면으로 구분하여 읍ㆍ면에 거주할 경우 시 골(rural)로 구분하였다.

흡연 상태는 현재 흡연, 과거 흡연, 비흡연으로 구분하였고 활동 정도는 1주일간 중등도나 격렬한 신체활동을 하지 않은 군을 1그룹, 중등도 운동을 3일 이하로 하거나 격렬한 운동을 1일 정도 하는 군 을 2그룹, 중등도 운동을 4–6일 정도 하거나 격렬한 운동을 2–4일 정 도 하는 그룹을 3그룹, 중등도 운동을 매일 하거나 격렬한 운동을 5 일 이상 하는 그룹을 4그룹으로 정의하였다.

신체계측은 숙련된 검사자가 키(cm)와 몸무게(kg)를 측정하였으 며 체질량지수는 몸무게(kg)를 키(m)의 제곱으로 나눈 값(kg/m²)으 로 하였다. 허리둘레(cm)는 수검자의 최하위 늑골하부와 골반 장골 능과의 중간부위에서 줄자로 측정하였다.

혈액검사는 최소한 8시간 금식한 후 채혈한 정맥혈을 이용하여 혈 중 비타민 D 농도를 측정하였다. 혈중 비타민 D 농도는 체내에 가장 많고 안정적인 25(OH)D를 네오딘의학연구소의 방사면역측정법(ra-

dioimmunoassay)로 측정하였고, 혈중 농도 20 ng/mL를 기준으로 그 이상인 군을 정상군, 미만인 군을 부족군으로 분류하였다.

폐 기능 검사는 검진차량에서 숙련된 검진자가 dry rolling seal spi- rometer (model 2130; SensorMedics, Yorba Linda, CA, USA)를 사용하 여 측정하였다.

폐 기능 검사 항목은 노력성 폐활량(forced vital capacity, FVC), 노 력성 폐활량 정상추정치와의 비율(FVC%), 1초간 노력성 호기량 (forced expiratory volume in the first second, FEV1), 1초간 노력성 호기 량 정상추정치와의 비율(FEV1%), 1초간 노력성 호기량/노력성 폐활 량(FEV1/FVC), 6초간 노력성 호기량(forced expiratory volume in the sixth seconds, FEV6), 노력성 호기 중간유량(maximal midexpiratory flow rate, FEF 25%–75%) 그리고 최대호기유속(peak expiratory flow rate, PEFR)이 포함되었다.

3. 통계분석

국민건강영양조사는 복합표본설계로 구성된 자료이므로 분산추 정층, 층화변수 및 표본가중치를 부여하여 분석하였다.¹⁶⁾

혈중 비타민 D 정상군과 부족군의 기본적 특징은 카이제곱과 t-test 를 이용하여 비교하였고 평균±표준오차와 대상자수(%)로 제시하였 다. 혈중 비타민 D 정상군과 결핍군 사이의 폐 기능 검사 지표의 차 이는 t-test를 사용하여 비교하였고, 혈중 비타민 D와 폐 기능 지표의 연관성은 혼란변수를 통제하여 다중회귀분석을 이용하여 분석하 였다. 혼란변수는 폐 기능과 관련이 있다고 여겨지는 나이, 키, 몸무 게(피어슨 상관계수), 흡연 상태, 활동 정도(activity score) (분산분석) 를 포함하였다.

통계분석은 SAS 프로그램 ver. 9.3 (SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하였고 통계적 유의수준은 P<0.05로 정의하였다.

결 과

연구 대상자의 일반적인 특징은 Table 1과 같다. 전체 대상자는 2,440명으로 혈중 비타민 D 부족군은 1,526명, 정상군은 914명이었 다. 혈중 비타민 D 부족군의 평균 25(OH)D 농도는 15.3±0.1이었고, 정 상군은 24.6±0.2이었다. 부족군이 정상군보다 연령이 유의하게 낮았 고(53.7±0.4 vs. 55.7±0.4, P<0.001), 체중 및 체질량지수는 부족군이 정 상군보다 유의하게 높은 것으로 나타났다(70.2±0.3 vs. 68.9±0.4, P=0.009; 24.6±0.1 vs. 24.2±0.1, P=0.012). 비타민 D 정상군에서 지방 거 주자가 더 많은 것으로 나타났다(284 [18.9%] vs. 316 [34.6%], P<0.001).

흡연 상태는 부족군, 정상군 간의 유의한 차이는 없었다(P=0.171).

혈중 비타민 D 수준에 따른 폐 기능 지표의 차이를 비교해 본 결

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So-Jung Kim, et al. Association between Serum Vitamin D and Pulmonary Function in Men

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과, 혈중 비타민 D가 정상인 군은 FVC가 4.25±0.02, 부족군은 4.13±

0.01로 유의한 차이를 보였고(P=0.03), FVC%의 경우 정상군은 92.19±

0.47, 부족군은 91.16±0.33으로 유의한 차이를 보였다(P=0.04). 정상군 과 부족군 간에 FEV1/FVC의 유의한 차이는 없었다(Table 2).

혈중 비타민 D 농도와 폐 기능 지표의 관련성에 대해 알아보기 위 해 나이, 키, 몸무게, 흡연 상태, 활동 정도를 보정한 결과, 혈중 25(OH)D와 연관성 있는 폐 기능 지표는 FVC (β=0.007, R²=0.526, P=0.0023), %FVC (β=0.147, R²=0.149, P=0.0032), FEV1 (β=0.005, R²=0.583, P=0.0166), %FEV1 (β=0.13, R²=0.036, P=0.0227), FEV6 (β=

0.006, R²=0.576, P=0.006)으로 양의 연관성을 보였다. FEV1/FVC는 혈 중 비타민 D와 유의한 연관성이 없었다(Table 3).

고 찰

본 연구에서는 정상 폐 기능을 가진 40대 이상 남성에서 혈중 비타 민 D와 폐 기능과의 관계를 연구하였다. 폐 기능에 대한 평가는 측정 하기 쉽고 경제적인 단순 폐 기능 검사(simple spirometry) 결과 항목 을 이용하였으며, FVC는 최대로 내쉰 공기량, FEV1, FEV6 은 각각 1 초, 6초 간격으로 측정한 최대로 내쉰 공기량, FEF 25%–75%는 강제폐 활량의 초기와 말기 25%를 제외한 중간 50% 지점에서 환기량을 나 타낸 수치이고, PEFR은 강제로 호기할 때의 최고유속을 나타낸다.

FEV1/FVC는 기도폐쇄를 평가하는 가장 예민한 방법이며 FEV6은 FVC를 대신할 수 있는 지표이다.¹⁷⁾

Kang⁸⁾의 연구에 따르면 비타민 D 수용체는 macrophage, 수지상세 포 등 항원제시 세포에 항상 발현되어 있고, macrophage와 수지상세 포에는 25(OH)D3를 활성형인 1,25-dihydroxyvitamin D3로 변화시키 는 효소를 발현하여 비타민 D가 면역반응에 효과적으로 관여할 수 있게 한다. 또한 비타민 D는 FOXP3를 발현시키는 T 림프구를 증가 시킴으로써 다른 T cell들을 억제시켜 면역반응을 조절한다. 그리고 항원제시 세포의 major histocompatibility complex class II의 발현과 T cell을 자극하는 능력을 감소시키고 수지상세포의 성숙을 강력하게 억제함이 보고되었다.¹⁸⁾

한편, 기관상피세포와 폐 내 면역세포에 cathelicidin이라는 생리적 항생제를 유도시켜서 감기 등 상기도 감염증을 유발하는 200종류 이상의 virus 등의 폐 내 감염을 저해한다.^19-23) 혈중 비타민 D가 항생 물질을 유도하여 감염을 막고, 전반적 면역반응은 억제함으로써 과 도한 염증반응은 제한한다는 것이다. Kroner 등²⁴⁾이 발표한 연구에 Table 1. Baseline characteristics

Serum 25(OH)D (ng/mL)

P-value

<20 (n=1,526) ≥20 (n=914)

Serum 25(OH)D (ng/mL) 15.3±0.1 24.6±0.2 <0.001

Age (y) 53.7±0.4 55.7±0.4 <0.001

BMI (kg/m²) 24.6±0.1 24.2±0.1 0.012

Height (cm) 168.7±0.2 168.5±0.2 0.485

Weight (kg) 70.2±0.3 68.9±0.4 0.009

WC (cm) 86.2±0.3 85.8±0.4 0.367

Smoking 0.171

Never 879 (57.6) 558 (61.1)

Ex-smoker 43 (2.8) 15 (1.6)

Current 604 (39.6) 341 (37.3)

Acitivity score 0.303

Group 1 935 (61.3) 544 (59.5)

Group 2 188 (12.3) 118 (12.9)

Group 3 301 (19.7) 170 (18.6)

Group 4 102 (6.7) 82 (9.0)

Place (rural) 284 (18.9) 316 (34.6) <0.001

Values are presented as mean±standard deviation or number (%). P-value by t- test and χ² test.

BMI, body mass index; WC, waist circumference.

Table 2. Index of lung function according to serum 25(OH)D in subjects Lung function index Serum 25(OH)D (ng/mL)

P-value

<20 (n=1,526) ≥20 (n=914)

FVC (L) 4.13±0.01 4.25±0.02 0.03

FVC% 91.16±0.33 92.19±0.47 0.04

FEV1 3.10±0.01 3.13±0.02 0.16

FEV1% 89.78±0.40 90.48±0.55 0.25

FEV1/FVC 0.74±0.00 0.74±0.00 0.36

FEV6 (L) 3.96±0.01 4.03±0.02 0.07

FEF 25%–75% (L/sec) 2.74±0.03 2.76±0.04 0.68

PEFR (L/sec) 8.53±0.05 8.39±0.06 0.06

Values are presented as mean±standard deviation. P-value by t-test.

FVC, forced vital capacity; %FVC, % forced vital capacity; FEV1, forced expiratory volume in the first second; %FEV1, % forced expiratory volume in the first second; FEV6, forced expiratory volume in the sixth seconds, FEF 25%–75%, maximal midexpiratory flow rate; PEFR, peak expiratory flow rate.

Table 3. Relationship between serum 25(OH)D and lung function index

Lung function index β SE R²

FVC (L) 0.007 0.002 0.526^*

%FVC 0.147 0.050 0.149^*

FEV1 (L) 0.005 0.002 0.583^*

%FEV1 0.130 0.057 0.036^*

FEV1/FVC <-0.001 <0.001 0.281

FEV6 (L) 0.006 0.002 0.576^*

FEF25%–75% (L/sec) 0.003 0.004 0.404

PEFR (L/sec) -0.002 0.007 0.339

Analyzed by multiple regression test.

β, standardized coefficient; SE, standard error; R², coefficient of determination, adjusted by smoking, height, weight, age and activity score; FVC, forced vital capacity; %FVC, % forced vital capacity; FEV1, forced expiratory volume in the first second; %FEV1, % forced expiratory volume in the first second; FEV6, forced expiratory volume in the sixth seconds; FEF 25%–75%, maximal midexpiratory flow rate; PEFR, peak expiratory flow rate.

*P-value <0.05.

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김소정 외. 한국 남성에서 혈중 비타민 D와 폐 기능과의 연관성 Korean Journal of Family Practice

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서도 비슷한 결과를 보인 바 있다. 그 외에도 혈중 비타민 D과 자가면 역질환과 연관성이 있다는 연구도 많이 보고되었다.^25-27) 또한 비타민 D 부족은 유전자 수준에서 기관 내의 기관 평활근을 증가시킬 수 있 다.²⁸⁾

Choi 등¹²⁾이 발표한 연구에서는 비타민 D가 폐 기능(FEV1, FVC)과 연관이 있고 그 외 나이, 성별, 체질량지수, 생활습관(흡연 상태, 활동 상태)과 관련이 있다고 보고하였다.

Kim 등¹⁰⁾이 발표한 연구에서는 혈중 비타민 D 농도와 FVC와의 상 관계수는 0.125 (P<0.01), FEV1%와의 상관계수는 0.035 (P<0.05)로 통 계적으로 유의한 양의 상관관계를 보였고, FEV1/FVC와의 상관계수 는 -0.083 (P<0.01)로 음의 상관관계를 보였다. 이 연구에서 비타민 D 결핍시 반복되는 호흡기 감염과 폐 내 염증반응의 지속으로 인한 폐 기능 감소로 FEV1보다 FVC가 더 영향을 받을 수 있다고 밝혀 본 연 구와 비슷한 결과를 보였으나, 본 연구에서는 혈중 비타민 D가 FEV1/FVC와 관련이 없었다. 즉, 정상 폐 기능의 남성에서 체내 비타 민 D는 폐활량과 좀 더 많은 관련이 있으나 기도폐쇄 정도를 평가하 기에는 상대적으로 부족한 것으로 추측할 수 있다.

결론적으로 본 연구에서는 정상 폐 기능을 지닌 남성에서 혈중 25(OH)D 농도가 20 ng/mL 이상인 군이 미만인 군보다 FVC, %FVC 가 의미 있게 높았고, 폐 기능 지표 중 FVC, %FVC, FEV1, %FEV1, FEV6가 혈중 비타민 D 농도와 유의한 양의 상관관계를 보였다. 본 연 구에서도 흡연이 폐 기능과 유의한 상관관계를 보였으나 기존 연구^10,12) 와 다른 점은 부족군, 정상군 간의 흡연 상태의 유의한 차이가 없었다 는 점이다.

본 연구의 제한점은 첫째, 단면 연구로 이루어져 혈중 비타민 D과 폐 기능 항목 사이의 뚜렷한 인과관계를 밝힐 수가 없고, 두 번째는 정상 폐 기능 보유자의 폐 기능 지표에서 보이는 수치상의 차이가 임 상적으로 의의가 있는지 본 연구에서 확인할 수 없다는 점, 세 번째 는 기존자료(2012–2013년)에서 기저질환인 만성폐쇄성 폐질환에 대 한 평가가 없었다는 점이다.

많은 비타민 D 전문가들이 체내 비타민 D 보충방법 중 하나로 매 일 1,000–2,000 IU 이상의 고함량의 비타민 D 단일제제를 복용하도 록 추천하고 있다.^23,29) 차후, 정상 폐 기능을 가진 성인에서 고함량의 비타민 D 섭취가 유용한지 여부와 비타민 D 독성 등 부작용에 대해 대규모 임상연구 등 많은 연구가 필요할 것으로 보인다. 그리고 호흡 기 증상 여부, 성별, 연령을 고려하여 체내 비타민 D와 폐 기능 지표 간의 연관성에 대한 다변수 연구가 필요할 것으로 보인다.

요 약

연구배경:

비타민 D가 부족할수록 폐 기능이 저하되는 경향이 있 고, 비타민 D 보충제를 섭취한 군에서 호흡기 감염도 줄어들고 폐 기 능도 향상된다는 연구결과도 있다. 하지만 정상인에서 비타민 D가 폐 기능과 어떤 연관성이 있는지에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 정상 폐 기능을 가진 남성을 대상으로 혈중 비타민 D와 각 폐 기능 검사 지표 간의 연관성을 분석하고자 하였다.

방법:

2012년과 2013년의 국민건강영양조사를 이용하여 2,440명의 정상 남성을 대상으로 하였다. 비타민 D의 혈중 농도 20 ng/mL를 기 준으로 그 이상인 군을 정상, 미만인 군을 부족군으로 분류하였고, 두 군 간의 기본적 특징과 폐 기능 검사 지표 차이를 카이제곱과 t- test를 이용해 분석하였다. 혼란변수(나이, 키, 몸무게, 흡연 상태, 활 동 정도)를 통제하여 비타민 D와 폐 기능 지표의 연관성을 다중회귀 분석을 이용하여 분석하였다.

결과:

혈중 비타민 D 정상군과 부족군 간의 폐 기능 지표를 비교한 결과, 정상군은 FVC가 4.25±0.02, 부족군은 4.13±0.01로 유의한 차이 를 보였고(P=0.03), FVC%의 경우 정상군은 92.19±0.47, 부족군은 91.16±0.33으로 유의한 차이를 보였다(P=0.04). 혈중 25(OH)D와 연관 성 있는 폐 기능 지표는 FVC (β=0.007, R²=0.526, P=0.0023), %FVC (β=

0.147, R²=0.149, P=0.0032), FEV1 (β=0.005, R²=0.583, P=0.0166), %FEV1 (β=0.13, R²=0.036, P=0.0227), FEV6 (β=0.006, R²=0.576, P=0.006)으로 양 의 연관성을 보였다.

결론:

정상 남성 성인의 혈중 비타민 D가 폐 기능 지표 중 FVC,

%FVC, FEV1, %FEV1, FEV6과 관련이 있다.

중심단어:

비타민D; 폐 기능 테스트; 국민건강영양조사

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