http://dx.doi.org/10.7570/kjo.2013.22.2.77 pISSN 1226-4407, eISSN 2234-7631
서 론
통계청 자료에 따르면 지난 30년간 우리나라 평균 수명 이 출산율의 저하현상과 맞물려 전체인구 중에서도 노인인 구가 차지하는 비율이 급격하게 증가한 것으로 보고하고 있
다. 즉, 우리나라의 경우 2000년에 전체인구에서 65세 노인 인구가 차지하는 비율이 7.2%에 도달한 고령화 사회에 최 초로 진입했으며, 2010년에는 11%로 지속적인 증가 추세를 보였고, 향후 2018년에는 14.3%, 2026에는 20.8%에 도달 할 것으로 전망하고 있기에 사회적 국가적 차원에서는 물론
노인의 근감소성 비만 예방 및 치료를 위한 단백질 섭취 전략
Increased Dietary Intake of Proteins for the Prevention and Treatment of Sarcopenic Obesity in the Elderly
조진경․강현식․윤진환(1)*
성균관대학교 스포츠과학부, 한남대학교 생활체육학과(1)
Jin Kyung Cho, Hyun-Sik Kang, Jin Hwan Yoon
(1)*School of Sports Science, Sungkyunkwan University; and Department of Sports Science, Hannam University
(1)요 약
인구의 고령화는 수명 연장, 출산율 저하, ‘베이비 붐’ 세대 의 고령화로 인해 전 세계적으로 급격한 증가 추세에 있다. 노 화는 신체구성에 다양한 변화를 일으키며 이로 인한 질병 중 근감소성 비만이 대표적인 예이다. 노화로 인한 근감소성 비만 은 좌식생활과 불충분한 단백질 섭취와 같은 생활 습관 요인 과 관련 있다. 선행연구에 의하면 근감소성 비만은 생활 습관 중재로 예방 및 치료가 가능한 것으로 나타났다. 따라서 노인 들은 1일 단백질 섭취 권장량(0.8~1.6 g/kg)을 충족하는 것이 근육량과 근력 손실을 최소화 하는데 중요한 영양 섭취 전략 이 될 것이다. 따라서 노화에 따른 근감소성 비만의 발생을 지 연시키기 위해 저항성 운동과 더불어 충분한 단백질 섭취가 병행되어져야 한다.
중심단어: 근감소성 비만, 노화, 영양, 단백질, 근육량
ABSTRACT
Population aging is occurring worldwide due to increased longevity, declining fertility, and the aging of “baby boom”
generations. The aging process involves numerous changes in body composition that affect health among which sarcopenic obesity is of clinical and functional significance.
Aging-related sarcopenic obesity is closely related to lifestyle factors, including physical inactivity and inadequate dietary intake of proteins. Considerable evidence suggests that sarcopenia is a reversible cause of disability and could benefit from a lifestyle intervention. Thus, increasing protein intake (ranging 0.8 g/kg/day to 1.6 g/kg/day) in elderly population, especially among frail elderly population, is currently recommended to minimize declines in muscle mass and strength. Further, increased dietary intake of proteins combined with resistance exercise is widely accepted as the most effective intervention to slow the sarcopenic process of aging.
Key words: Sarcopenic obesity, Aging, Nutrition, Protein, Muscle mass
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
Corresponding author: Jin Hwan Yoon, Department of Sports Science, College of Life Science and Nano-Technology, Ojeong-dong,
Daeduk-gu, Daejeon, 306-791, KoreaTel: 82-42-629-7990, Fax: 82-42-629-8402, E-mail: [email protected], Mobile: 82-10-8611-5902
* This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/
by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
이고 가정적 개인적 차원에서도 고령사회에 대한 이해와 대 비가 절실한 차원이다.
1)인구의 고령화는 암과 고혈압을 포함한 여러 가지 만성 퇴행성 질환의 발병에 독립적인 원인으로 잘 알려지고 있을 뿐만 아니라 최근 조사에 의하면 노인 비만의 유병률 증가 에도 직접적인 원인으로 보고되고 있다. 즉, 노화는 근질량 (muscle mass)과 근력(muscle strength)의 점진적인 손실을 유도하는 근감소형(sarcopenia)과 더불어 체지방의 증가를 유도함으로서 소위 “근감소형 비만(sarcopenic obesity)”의 직․간접적인 원인으로 작용하는 것으로 생각되고 있다.
2)노년기 근감소형 비만 유병률은 전 세계적으로 30% 이상 수준에서 지속적인 증가 추세를 보이고 있고, 우리나라에서 도 그 유병률이 1998년 30.2%에서 2009년 37.0%로 급격 한 증가 추세를 보이고 있다.
3)근감소형 비만 치료법으로 호르몬 대치요법을 시도한 연 구들이 있으나 일관된 결과를 도출하지 못하였다. 현재까지 저항성 운동(resistance exercise)과 식이조절이 노인의 근감 소형 비만을 회복시킬 수 있는 가장 효과적이고 안전한 치 료법이라고 보고되고 있으며, 본 미니종설에서는 노년기 근 감소형 비만환자를 위한 영양 섭취 전략에 대해서 고찰하고 자 한다(Fig. 1).
본 론
1. 근감소형 비만 예방·치료를 위한 영양 전략
근감소형 비만은 영양적인 측면에서 1) 식욕부진에 의한 단백질 섭취의 양적 및 질적 부족, 2) 비타민 D를 포함한 일부 미세 영양소 부족, 그리고 3) 과도한 영양섭취가 관여 하고 있기에 근감소형 비만을 예방·치료를 위한 영양 전략 또한 같은 맥락에서 그 해결책을 찾는 것이 바람직하다.
1) 단백질 섭취 - 양적 측면
노화는 식욕 감퇴와 음식 섭취량 감소를 특징으로 하는
“anorexia of ageing(노화로 인한 식욕 부진 혹은 거식증)”와 밀접한 연관성이 있다.
4)노화로 인한 식욕 부진에는 여러가지
원인이 관여하고 있는 것으로 알려지고 있는데, 식도 기저부 이 완 감소(decreased relaxation of the fundus), cholecystokinin 방출 증가(increased release of cholecystokinin), 렙틴 수준 증가(increased leptin levels) 등이 식욕 감퇴(reduced appetite)의 주요 원인으로, 그리고 미각과 후각의 변화, 사 교적 변화, 경제적 제한 등이 음식 섭취량의 감소(decreased food intake)에 대한 주요 원인으로 알려지고 있다.
4-6)따라 서 노화로 인한 식욕 부진은 자연스럽게 영양소 섭취 감소 를 유도하여 근감소증(sarcopenia)을 유발시키는 주요한 위 험 요소가 된다. 식사를 통하여 섭취하는 영양소 중에서도 단백질 섭취는 골격근 대사에 중요한 영향을 미치기 때문에 부족한 단백질 섭취는 근감소증을 유발하는 중요한 기작 중 의 한 가지에 속한다.
현재 단백질 섭취 기준(the current recommended dietary allowance of protein)은 0.8 g/kg/day이고, 70세 이상 노인 의 40% 수준이 단백질 섭취 기준을 충족시키지 못하는 것 으로 알려지고 있다.
7)뿐만 아니라 노인들을 대상으로 한 질소 균형 상태를 조사한 선행연구결과에 의하면 젊은 성인 의 단백질 섭취 기준(0.8 g/kg/day)에 비해 노인의 단백질 섭취 기준을 1.14 g/kg/day 수준으로 높여야한다는 주장도 있다.
8)Thalacker-Mercer 등(2007)은 노인들을 대상으로 1주간의 부족한 단백질 섭취(0.5 g/kg/day)와 적정한 단백질 섭취(1.2 g/kg/day)가 골격근의 유전자 발현에 미치는 영향 을 분석하였다.
9)그 결과 부족한 단백질 섭취는 골격근의 단백질 합성(protein synthesis), 마이오신 형성(myosin formation), 위성세포 증식(proliferation of satellite cells)과 관련된 전사인자(transcripts)의 발현을 낮추는 것으로 나타 났다(Table 1).
9)노년기 단백질 섭취량 증가의 필요성은 anabolic resistance (동화작용 저항성) 현상 －“젊은이에 비해 노인 의 경우 식사를 통한 단백질 섭취 후 골격근 단백질 합성 반응이 둔화되는 현상”－에 의해서도 설명될 수 있다.
8,10)노년기 시절 관찰되는 단백질 섭취에 대한 골격근의 단백질 합성 반응의 둔화현상은 IGF-1 수준 감소와 연관성이 있다.
Fig. 1. Influence of protein intake and resistance exercise (positive effects) and abdominal obesity, age-related atrophy,
and sedentary lifestyle (negative effects) on muscle mass and strength.13)IGF-1은 mammalian target of rapamycin (mTOR)를 활성 화하여 복사(translation-단백질 합성)를 유도함으로서 골격 근의 단백질 합성을 조절한다. 따라서 mTOR 신호전달과정 의 장애는 단백질 합성력과 효능을 약화시킨다. 선행연구에 의하면 젊은이에 비해 노인은 골격근 단백질 합성에 필수적 인 아미노산을 이용하는 효율성이 낮은 것으로 알려지고 있 다.
4)예를 들어 Katsanos 등(2005)은 소량(6.7 g)의 필수아 미노산 복용이 골격근의 단백질 합성에 미치는 영향을 노인 과 젊은이를 대상으로 비교 분석한 결과, 단백질 합성 반응 은 젊은이에 비해 노인에게서 유의하게 더 낮은 것으로 보 고했다.
11)반면 Symons 등(2007)은 113 g의 살 소고기(lean beef) (약 30 g 아미노산 함유)를 섭취하게 한 후 젊은이와 노인의 골격근 단백질 합성을 검사한 결과, 두 집단 모두에 게 골격근의 단백질 합성이 유의하게 증가했다는 실험결과 에 근거하여, 노화는 단백질이 풍부하게 함유된 음식을 섭 취한 후 골격근의 단백질 합성력을 저해하지 않는 것으로 결론 내렸다.
12)앞에서 언급한 선행연구결과는 노년기에 나타나는 동화 작용 저항성에도 불구하고 골격근의 단백질 합성을 자극하 기 위해서는 단백질 섭취량(양적 수준)과 단백질에 함유된 아미노산(질적 수준) 모두가 다 중요하다는 사실을 의미한 다. 추가적으로 노인의 경우 단백질 섭취 시기(timing of protein intake) 또한 근질량을 유지하는데 필수적인 역할을 하는 것으로 알려지고 있다. 현재로서는 가능한 단백질의 양과 질이 풍부한 음식을 충분히 섭취함으로서 1일 단백질 섭취 기준인 0.8~1.6 g/kg/day을 충족시키는 것이 가장 바 람직한 방법인 것으로 알려지고 있다.
1일 단백질 섭취 권장량
(Recommended Dietary Allowance of protein) 0.8~1.6 kg/day
2) 단백질 섭취 - 질적 측면
식후 체내 아미노산(amino acids)과 인슐린(insulin)의 증 가는 근육조직의 단백질 합성을 자극한다.
22)유산소 운동 직후 노인 피검자에게 20 g의 단백질이 함유된 음료 복용은 탄수화물 함유 음료 복용에 비해 전신의 단백질 전환
(turnover-동화 및 이화 작용)을 유의하게 더 증가시킨다. 저 항성 운동 후 필수아미노산과 탄수화물 섭취는 탄수화물의 섭취량 혹은 혈중 인슐린 반응에 상관없이 골격근의 단백질 동화작용을 강화시킨다.
23)따라서 근감소성 비만 노인의 단 백질 합성을 향상시키기 위한 또 다른 한 가지의 영양 전략 은 필수 아미노산(essential amino acids) 보충(supplement) 이다.
필수아미노산 중에서도 루이신(leucine)은 단백질 분해 를 억제시키는 대신 단백질 합성을 촉진시키는 역할을 한 다.
24)루이신은 mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1)과 signaling components of translation initiation (복사 시작 신호전달구성체)의 활성화를 통해 골 격근 단백질 합성을 증가시키는 역할을 한다. 루이신은 mTOR, S6 kinase-1 (S6K1), eukaryotic initiation factor (eIF), 4E-binding protein-1 (4EBP1), eIF4G의 인산화를 증 가시키는 대신 eIF2α 인산화를 감소시키고, eIF4E과 eIF4G 의 연관성 증가시키는 역할을 한다.
25)루이신 보충은 또한 골격근 특이성 E3 ligases에 해당하 는 the ubiquitin-proteasome system의 muscle ring finger 1 (MuRF1) 및 muscle atrophy F-box (MAFbx/atrogin-1) 유전자 발현을 최소화하여 근육 손실을 최소화시킨 것으 로 밝혀졌다.
26)따라서 E3 ligases는 골격근 단백질의 ubiquitination을 중재하여 근원섬유 단백질 분해에 중요한 역할을 하게 때문에 E3 ligases 유전자가 제거된 마우스 모 델은 근 위축으로부터 보호를 받는다.
26)또한 C2C12 근 세 포에 5 mM 루이신을 처리한 결과 MAFbx/atrogin-1 및 MuRF1 mRNA 수준이 감소한 것으로 밝혀졌다.
27)임상연 구에서도 루이신이 일정량 함유된 필수아미노산을 노인 피 검자들에게 복용시킨 결과 약화된 골격근의 단백질 합성을 호전되었고
28), 여성노인에게 루이신 대사산물인 β-hydroxy- β-methylbutyrate (HMB)을 아르기닌(arginine) 및 라이신 (lysine)과 함께 매일 총 16주간 복용시킨 결과 근 기능, 근 력, 제지방량, 단백질 합성이 유의하게 증가한 것으로 밝혀 졌다.
29)한편 골격근 단백질 합성에 대한 루이신의 일회성 자극 은 장시간 지속되지 않는데, 그 이유는 mTOR signaling 활 성화가 지속되지만 단백질 합성이 지속되면서 동원된 결과 Table 1. Dietary protein recommendations and the prevention of sarcopenia
14)Reference Protein intake Study design Population Goal
Food and Nutrition Board (2005)15) 0.8 g/kg/day Guideline Healthy adults Health maintenance Paddon-Jones and Rasmussen (2009)16) 25~30 g/meal Review Elderly adults Health maintenance
Evans (2004)17) 1.6 g protein/kg/day Review Elderly adults Health maintenance
Piatti et al. (1994)18) 45% energy as protein Randomized trial Overweight adults Weight management Skov et al. (1999)19) 25% energy as protein Randomized trial Overweight adults Weight management Parker et al. (2002)20) 28% energy as protein Randomized trial Diabetic adults Weight management Farnsworth et al. (2003)21) 27% energy as protein Randomized trial Overweight adults Weight management
혈중 아미노산 수준이 떨어지기 때문이다. 그러나 보충을 통하여 혈중 아미노산 수준을 일정하게 유지시키면 단백질 합성은 장시간 지속된다. 따라서 적정 단백질 섭취－특히 leucine-enriched balanced amino acids 섭취－는 단백질 합성의 증진을 통해 근 질량과 근력 유지에 중요한 역할을 한다.
필수아미노산 루이신 섭취 기준 (Recommended Dietary Allowance of leucine)
6~8 g/day
루이신은 하루에 최소한 2 g 정도는 섭취해야 하며, 가능 한 6~8 g 정도 매일 섭취하는 것이 권고된다.
30)다만 섭취 한 루이신은 골격근의 단백질 합성에 이용된 후에는 그 양 이 감소되기 때문에 우리 몸에 순환하는 루이신의 양을 유 지시켜 단백질 합성을 지속적으로 자극하는 것이 중요하다.
따라서 루이신 보충은 근 질량과 근력의 약화시키는 근감소 증의 진행에 대항하는 좋은 영양 전략이 될 수 있기에 노년 기에는 필수아미노산 특히 루이신 함량이 풍부한 소고기 (beef), 어류(fish), 콩과 식물(legumes) 식품을 매일 섭취하 고 필요할 경우 보충하는 것이 바람직한 또 한 가지의 영양 전략에 해당한다.
3) 미세영양소 섭취
비타민 D는 골다공증, 신장 골 형성 장애(renal osteo- dystrophy), 저칼슘 혈증과 같은 노인성 질환과 연관성이 높 은 미세영양소이다. 최근 비타민 D는 근감소형 비만에도 중 요한 인자로 인식되고 있다. 비타민 D는 근육조직의 속근 (Type 2 fiber) 기능 유지, 근력(muscle strength) 보존, 칼슘 단백질의 합성을 촉진시켜 칼슘의 흡수율을 높이는 역할을 한다. Ceglia (2009)에 의하면, 비타민 D 수용체 유전자가 결핍된 마우스는 정상 마우스에 비해 성장이 지연되고 근육 이 손상되었을 뿐만 아니라 근섬유의 지름이 작은 것으로 나타났다.
31)노화는 비타민 D 합성을 방해하는 원인으로 작용하는데, 피부의 비타민 D 합성 능력 저하, 신장에서 활성 비타민 D 로 전환율 저하, 햇빛에 노출되는 빈도 감소, 그리고 식이로 써 비타민 D를 섭취하는 양이 감소하는 것이 대표적인 원 인으로 작용한다. 실제로 우리나라 75세 이상 노인인구의 비타민 D의 섭취부족이 심각한 수준인 것으로 확인되고 있 다. Pfeifer 등(2009)의 연구 의하면 노인에게 1일 800 IU/day의 비타민 D와 1,000 mg/day의 칼슘 보조제를 함께 섭취하게 했을 때, 칼슘만 섭취했을 때보다 근육의 기능과 근력이 향상되는 것으로 나타났다. 현재까지 정확한 비타민 D 권고량이 제시되지는 않고 있지만 하루 평균 최소 800 IU/day의 비타민 D를 섭취하는 것이 노년기 근감소성 비만
을 억제하는데 중요한 전략이 될 수 있을 것이다.
32)비타민 B
2는 비타민 C와 함께 항산화제 역할을 하고 지 방산의 에너지대사를 촉진시키며 음식물로부터 에너지를 생성시켜 주는 역할을 한다. 노인의 경우 체지방의 증가가 지방조직뿐만 아니라 근육조직에도 영향을 미쳐 염증을 일 으키기 때문에 항산화제의 역할이 중요할 것으로 보여 진다.
따라서 노년기 근감소성 비만을 예방 및 치료에 우유, 과일 및 해조류의 충분한 섭취가 필수적이라 사료된다.
결 론
근감소성 비만은 좌식생활과 근 질량 유지에 불충분한 단백질 섭취 등을 포함하여 노화 관련 여러 가지 요인과 연 관되어 발생한다. 노인의 근감소성 비만은 독립생활능력의 손실과 대사적 합병증 등을 포함하여 여러가지 요인과 연관 성이 있으며 65세 이상 노인의 주요한 공중보건문제로 대두 대고 있다. 노화로 인한 근육 손실과 체지방 증가는 규칙적 인 저항성 운동과 근 질량 유지에 필요한 적정 수준의 단백 질 섭취를 통하여 최소화할 수 있을 것으로 생각된다. 현재 로서는 근감소성 비만의 원인과 해결책 제시를 위해서는 보 다 많은 연구가 필요한 실정이지만, the Food and Nutrition Board of the Institute of Medicine (Food and Nutrition Board, 2005)는 노화에 따른 장기적인 측면에서 근 질량의 유지를 위해서는 최소한의 필요치를 충족시키되 최대 제한 된 선을 넘지 않는 범위로서 1일 총 섭취열량의 약 10~35%
수준으로 권고하고 있다. 또한, 칼슘, 비타민 B
2, 비타민 D 와 같은 미세 영양소와 보조영양물 섭취 및 보충이 결손영 양소 보충 및 항염증에 중요한 것으로 판단된다. 이러한 영 양섭취전략은 저항성 운동이 적절하게 병행될 때 그 효과가 극대화 될 수 있다.
References
