Relationship between Serum Vitamin D Concentration and Pulmonary Function in Obese Nonsmokers

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서 론

비타민 D는 뼈의 성장과 유지 및 칼슘과 인의 항상성 유지에 필수 적이다. 그리고 세포 분화와 호르몬 분비에도 관련이 있다. 인체의 비 타민 D의 80%–90%는 햇빛에 의해 피부에서 생산되고 나머지는 음식 을 통해 섭취된다. 비타민 D의 상태는 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) 의 혈장 농도로 측정된다.

비타민 D 부족은 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 모든 연령

대에서 나타나 중요한 건강 문제로 주목받고 있다.^1,2) 최근 비타민 D 부족은 여러 만성 내분비 질환과 대사 질환의 병인으로 생각되고 있 는데,³⁾ 이와 관련한 한 메타분석에서 혈중 25(OH)D 농도가 높을수 록 심혈관 질환, 당뇨, 대사증후군 발생의 위험을 낮추는 결과를 보 였다.⁴⁾ 그리고 낮은 비타민 D 농도가 천식, 결핵과 같은 폐질환의 위 험을 증가시킨다는 결과들이 있고,^5,6) 낮은 혈중 비타민 D 농도가 폐 기능 저하와 연관이 있다는 연구들도 있다.^7-10) 비만과 비타민 D 부 족은 기전은 명확히 밝혀지지는 않았지만 여러 비만 지표들이 혈중

Received June 5, 2017 Revised September 8, 2017 Accepted September 13, 2017

Corresponding author Seon Yeong Lee Tel: +82-2-950-1150, Fax: +82-2-950-1153 E-mail: [email protected]

ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8274-3654

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.

Original Article

https://doi.org/10.21215/kjfp.2018.8.3.354 eISSN 2233-9116

Korean J Fam Pract. 2018;8(3):354-358

Korean Journal of Family Practice

KJFP

비만한 비흡연자에서 폐기능과 비타민 D와의 관계

신혜린, 이선영*, 김규남, 김대연, 원지혜, 백정기

인제대학교 상계백병원 가정의학과

Relationship between Serum Vitamin D Concentration and Pulmonary Function in Obese Nonsmokers

Hyerin Shin, Seon Yeong Lee*, Kyunam Kim, Dae Youn Kim, Jihye Won, Jeongki Paek Department of Family Medicine, Sanggye Paik Hospital, Inje University College of Medicine, Seoul, Korea

Background: Low blood vitamin D levels have been postulated to be a risk factor for poor lung function in many studies. There has also been an increase in the number of studies over the past decade that have identiﬁed an association between obesity and vitamin D deﬁciency; both are recognized as major public health issues worldwide. The aim of this study was to investigate the relationship of the current vitamin D status with lung function in obese individuals.

Methods: We used cross-sectional data from 2,261 participants who underwent evaluation of 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) levels and lung function tests at a health promotion center from January 2016 to November 2016. We included individuals with body mass index of 25 kg/m² or greater and who exhibited no abnormalities on chest radiography. We excluded smokers and ex-smokers who had discontinued smoking within 15 years.

Results: After adjustments for sex, age, and height, forced vital capacity (FVC) and forced expiratory volume in 1s (FEV1) showed positive linear relationships with serum 25(OH)D (P=0.049 and P=0.043, respectively). However, FVC/FEV1 had no significant relationship with serum 25(OH)D (P=0.668).

Conclusion: This study showed a significant positive relationship between serum concentrations of 25(OH)D and respiratory function in obese individuals.

Keywords: Vitamin D; Obesity; Respiratory Function Tests

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신혜린 외. 비만한 비흡연자에서 폐기능과 비타민 D와의 관계 Korean Journal of Family Practice

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비타민 D 농도와 음의 상관관계를 보인다고 알려져 있다.¹¹⁾ 현재 우 리나라에서 비만 유병률이 증가하는 추세로 비타민 D 부족의 유병 률이 더 높은 비만한 군을 대상으로 비타민 D와 폐기능과의 상관관 계를 알아보고자 하였다.¹²⁾

방 법

1. 대상

본 연구는 2016년 1월부터 2016년 11월까지 인제대학교 상계백병 원 건강검진센터에 내원하여 혈중 25(OH)D 농도 측정 및 폐기능검 사를 시행한 2,261명을 대상으로 하였다. 신장과 체중은 신장-체중 자동측정기(Inbody BSM330; Biospace, Seoul, Korea)를 이용하여 측 정하였고, 측정수치를 토대로 체질량지수(body mass index, BMI)를 계산하였다. 세계보건기구 아시아-태평양 기준(World Health Orga- nization, Asia-Pacific Perspective, 2000)에 따라 체질량지수 25 kg/m² 이상인 경우를 비만으로 정의하였다. 2,261명 중 흉부 방사선 검사상 활동성 폐결핵, 만성 기관지염, 무기폐 등 폐질환이 의심되는 경우, 흡연력이 있거나 금연한 지 15년 미만인 경우, 나이가 60세 초과인 경우, BMI가 25 kg/m² 미만인 경우를 제외한 335명이 최종 연구 대상 자였다.

2. 혈중 비타민 D (25(OH)D) 농도 측정

2016년 1월에서 11월까지 조사 참여자들의 혈액 채취를 시행하였 다. 혈중 비타민 D 농도는 화학발광면역측정법(chemiluminescent immunoassay)을 사용하여 체내의 총 비타민 D 측정의 표준 지표인 25(OH)D의 농도를 측정하였다. 세계보건기구에서는 25(OH)D 농도 가 10 ng/mL 이하인 경우를 결핍, 20 ng/mL 이하인 경우를 부족으로 정의하였고,¹³⁾ 미국 Institute of Medicine에서는 12 ng/mL 이하를 결

핍, 20 ng/mL 이상을 정상으로 정의하였다.¹⁴⁾ 하지만 여전히 진단 기 준의 통일이 이루어지고 있지 않아 Pearce와 Cheetham¹⁵⁾은 20 ng/mL 미만을 비타민 D 결핍으로, 21–29 ng/mL를 부족, 30 ng/mL 이상을 충분 상태로 정의하였다. 국내에서는 비타민 D 결핍의 기준이 제시 되어 있지 않다.¹⁶⁾ 우리는 가장 흔히 쓰이는 Pearce와 Cheetham¹⁵⁾의 기준에 근거하여 연구를 시행하였다.

3. 폐기능 측정

정상 폐활량 예측치는 Knudson 등¹⁷⁾의 폐활량 예측식을 사용하 여 나이, 신장, 성별, 인종 등과 같은 폐활량에 영향을 미치는 요인을 보정하였다. 폐활량검사 실시 전 호흡기질환, 업무내용 등에 대한 설 문조사를 시행하였으며, 폐활량검사에 결격 사유가 있는 경우(감기, 검사 전 흡연, 호흡기질환, 약물 복용, 수술, 심한 피로감)에는 검사 가능한 상태가 될 때까지 연기하여 검사를 실시하였다. 폐활량검사 는 폐활량검사 정도 관리 교육을 이수한 숙련자를 통해 실시하였으 며, 하루 2회 보정을 시행하였고 센서를 교체할 경우 다시 보정하였 다. 보정은 3 L 보정용 시린지로 2.91–3.09 L 이내의 범위에 들도록 하 였다. 검사 시 온도와 습도를 기록하여 입력하였으며 폐활량 측정기 는 2130 (VIASYS Respiratory Care Inc., San Diego, CA, USA)을 이용하 였다.

4. 통계

통계 분석을 위하여 SPSS version 18 (IBM Co., Armonk, NY, USA) 를 이용하였다. 두 군간 연속변수 차이 비교를 위하여 Student’s t-test 를 이용하여 분석하였고, 명목변수의 경우 Chi-square test를 이용하 여 분석하였다. 비타민 D 상태에 따라 대상을 세 군으로 나누어 비 교하기 위해 analysis of variance (ANOVA)를 시행하였다. 그리고 25(OH)D와 폐기능 지표 및 다른 변수와의 상관관계를 알기 위해 상

Table 1. Basic characteristics of the subjects

Variable Total (n=335) Male (n=210) Female (n=125) P-value^*

Age (y) 47.26±9.05 46.88±9.43 47.90±8.36 0.318

Height (cm) 165.32±8.44 170.02±6.08 157.42±5.40 <0.001

Weight (kg) 75.54±10.21 79.47±9.49 68.95±7.69 <0.001

BMI (kg/m²) 27.55±2.19 27.42±2.13 27.79±2.67 0.150

25(OH)D (ng/mL) 18.35±7.17 20.20±6.32 15.23±7.46 <0.001

FVC (L) 3.87±0.86 4.44±0.66 3.06±0.44 <0.001

FVC pred (%) 90.00±11.66 90.26±10.57 89.57±13.31 0.133

FEV1 (L) 3.13±0.69 3.50±0.55 2.52±0.38 <0.001

FEV1 pred (%) 92.41±11.58 92.30±10.72 92.60±12.93 0.029

FEV1/FVC (%) 81.29±5.48 80.59±5.35 82.46±5.51 0.003

Data were presented as mean±standard deviation.

BMI, body mass index; 25(OH)D, 25 hydroxyvitamin D; FVC, forced vital capacity; Pred, predicted; FEV1, forced expiratory volume in 1s.

*P-value by Independent t-test for continuous variables and chi-square test for discrete variables.

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Hyerin Shin, et al. Relationship between Serum Vitamin D Concentration and Pulmonary Function in Obese Nonsmokers

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관 분석을 시행하였다. 95%의 유의 수준(P=0.05)에서 통계적 유의성 을 평가하였다.

결 과

본 연구 대상자의 일반적인 특징은 Table 1과 같다. 전체 대상자 335명 중 남자는 210명, 여자는 125명이었다. 전체 평균 혈중 25(OH) D 농도는 18.35±7.17 ng/mL였고, 남자에서의 평균은 20.20±6.32 ng/

mL, 여자에서의 평균은 15.23±7.46 ng/mL로 남녀에서 유의한 차이 를 보였다(P<0.001). 나이는 두 군에서 유의한 차이를 보이지 않았지 만, 신장과 체중은 남자에서 유의하게 높은 것으로 나타났다. 남녀 두 군에서 폐기능 지표를 비교한 결과 forced vital capacity (FVC), forced expiratory volume in 1s (FEV¹), FEV¹/FVC 모두 남녀에서 유의 한 차이를 보였다.

비타민 D 결핍 상태에 따른 폐기능 지표의 상관관계를 보기 위해 대상자를 혈중 25(OH)D 농도에 따라 결핍, 부족, 충분 세 군으로 나 누어 ANOVA를 시행하였다. 세 군에서 FVC, FEV1이 각각 P=0.003, P=0.003으로 유의한 차이를 보였다(Table 2).

혈중 25(OH)D 농도와 다른 변수들 사이의 관련성을 보기 위해 상 관분석을 시행하였다. 그 결과 혈중 25(OH)D 농도와 나이는 상관계 수 0.129 (P=0.018)로 유의한 양의 상관관계를 보였고, 키와도 상관계 수 0.191 (P<0.001)로 유의한 양의 상관관계를 보였다. 혈중 25(OH)D 와 BMI는 상관계수 -0.187 (P=0.001)로 유의한 음의 상관관계를 보였 다. 폐 기능 지표 중에서는 FVC와 FEV1이 각각 상관계수 0.257 (P<0.001), 0.240 (P<0.001)으로 유의한 상관관계를 보였다. FEV1/FVC

는 -0.058로 음의 상관관계를 보였지만 P=0.290으로 유의하지 않은 것으로 나타났다(Table 3).

혈중 25(OH)D 농도와 폐기능 지표와의 상관관계를 알아보기 위 해 25(OH)D와 상관관계를 보이는 성별, 나이, 키에 대해서 보정을 하 여 partial correlation을 시행하였다. 그 결과 FVC (P=0.049), FEV1

(P=0.043)는 유의한 상관관계를 보였다. 보정 후에도 FEV1/FVC는 P 값 0.668로 유의한 관계를 보이지 않았다(Table 3).

고 찰

본 연구는 비만한 비흡연자에서 혈중 비타민 D 농도와 폐기능과 의 관계에 대하여 알아본 연구로서 남성의 91%, 여성의 96.8%가 비타

Table 2. Comparison of variables according to serum 25(OH)D concentration

Variable Total Deficient Insufficient Sufficient

P-value^* 25(OH)D<20 (n=206) 20≤25(OH)D<30 (n=106) 25(OH)D≥30 (n=23)

Sex (n) <0.001^†

Male 210 111 (52.9%) 80 (38.1%) 19 (9.0%)

Female 125 95 (76%) 26 (20.8%) 4 (3.2%)

Age (y) 47.26±9.05 46.88±9.05 46.92±9.26 52.22±6.56 0.024

Height (cm) 165.32±8.44 164.57±8.73 166.52±7.70 166.47±8.64 0.123

Weight (kg) 75.54±10.21 75.53±11.08 75.61±8.59 75.30±9.21 0.991

BMI (kg/m²) 27.55±2.19 27.79±2.41 27.21±1.77 27.07±1.45 0.049

25(OH)D (ng/mL) 18.35±7.17 13.96±4.09 23.31±2.46 34.70±4.42 <0.001

FVC (L) 3.87±0.86 3.74±0.87 4.07±0.80 4.07±0.85 0.003

FVC pred (%) 90.00±11.66 88.78±12.11 91.96±10.37 91.83±12.11 0.054

FEV1 (L) 3.13±0.69 3.03±0.69 3.31±0.66 3.22±0.66 0.003

FEV1 pred (%) 92.41±11.58 91.29±11.58 94.24±11.05 94.00±13.14 0.083

FEV1/FVC (%) 81.29±5.48 81.37±5.58 81.53±5.20 79.48±5.79 0.252

Data were presented as mean±standard deviation.

25(OH)D, 25 hydroxyvitamin D; BMI, body mass index; FVC, forced vital capacity; Pred, predicted; FEV1, forced expiratory volume in 1s.

*P-value by analysis of variance. ^†P-value by chi-square test.

Table 3. Correlation analysis of serum 25(OH)D and variables

Variable r^* P-value^†

Age (y) 0.129 0.018

Height (cm) 0.191 <0.001

Weight (kg) 0.036 0.512

BMI (kg/m²) -0.187 0.001

FVC (L) 0.257 (0.108)^‡ <0.001 (0.049)^§

FVC pred (%) 0.144 0.008

FEV1 (L) 0.240 (0.111)^‡ <0.001 (0.043)^§

FEV1 pred (%) 0.133 0.015

FEV1/FVC (%) -0.058 (0.024)^‡ 0.290 (0.668)^§ 25(OH)D, 25 hydroxyvitamin D; BMI, body mass index; FVC, forced vital capacity; Pred, predicted; FEV1, forced expiratory volume in 1s.

*r=correlation coefficient. ^†Pearson correlation analysis. ^‡r=partial correlation coefficient adjusted by sex, age, height. ^§Partial correlation analysis adjusted by sex, age, height.

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신혜린 외. 비만한 비흡연자에서 폐기능과 비타민 D와의 관계 Korean Journal of Family Practice

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민 D 부족상태였다. Park과 Kim¹⁶⁾의 연구에서 발표한 2013년 국민건 강영양조사를 토대로 비타민 D 부족 유병률 조사에서 남성 47.3%, 여성 64.5%이 부족한 결과를 보인 것에 비해 확연히 높은 것을 확인 할 수 있었다. 국민건강영양조사의 표본대상자가 크고 비교적 대표 성을 가지는 측면에 비해 본 연구가 가지는 표본수의 한계가 있지만 유병률에 있어서 큰 차이를 보여 주었다. 또한, 비타민 결핍 상태를 세 군으로 나누어 본 결과에서는 혈중 비타민 D 농도가 증가할수록 FVC, FEV¹이 증가하는 양의 상관관계를 보였다.

혈중 25(OH)D와 폐기능 지표와의 관계에서는 FVC와 FEV¹이 유 의한 양의 상관관계를 보였고, FEV¹/FVC는 유의한 상관관계를 보이 지 않았다. 그리고 이 결과는 성별, 나이, 키를 보정한 후에도 같았다.

이는 단면 연구인 미국 National Health and Nutrition Examination Survey III를 분석한 Black과 Scragg⁸⁾의 연구, 영국에서 시행한 Berry 등⁷⁾의 연구와 같은 결과이다. Black과 Scragg⁸⁾의 연구에서는 20세 이 상의 성인을 혈중 비타민 D 농도에 따라 오분위수로 군을 나누어 각 군의 폐기능 지표를 비교하였다. 그 결과 혈중 비타민 D 농도가 가장 높은 군과 가장 낮은 군 사이에 FEV1은 106 mL, FVC는 142 mL의 유 의한 차이를 보였다(P<0.0001). Berry 등⁷⁾의 연구에서는 혈중 비타민 D 농도가 10 nmol/L 증가할수록 FEV1은 8 mL씩, FVC는 13 mL씩 증 가하는 결과를 보였다.

비타민 D 상태와 폐기능 지표의 관계에 대한 Kunisaki 등¹⁸⁾의 연구 에서는 비타민 D 결핍과 부족이 경도에서 중등도의 만성폐쇄성폐질 환을 가진 흡연자에서 흔하게 나타나긴 했지만, 기저 혈중 25(OH)D 가 폐기능의 저하를 예측하지는 못하는 것으로 나타났다. 이 연구는 폐질환이 없는 정상 성인이 아닌 경도와 중등도의 만성폐쇄성폐질 환을 가진 흡연자를 대상으로 했다는 점에서 비흡연자나 만성폐쇄 성폐질환이 없거나 혹은 고도의 만성폐쇄성폐질환을 가진 사람들 과 다른 결과를 보였다.

비타민 D가 폐기능에 영향을 미치는 기전에 대해서는 여러 가지 가설이 있다. 첫째, 비타민 D는 helper T cell type 1, helper T cell type 2, regulatory T cell에 작용하여 면역체계에 영향을 준다. Immunoglobu- lin (Ig)E는 천식에서 helper T cell type 2로 인한 기도 염증 반응에서 중요한 역할을 하는데 1,25(OH)²D³가 말초 human B cell에서 IgE 생 산을 감소시키고 강력한 항염증사이토카인인 interleukin (IL)-10 발 현을 증가시켰다.^19,20) Xystrakis 등²¹⁾의 연구에서는 스테로이드 저항성 환자에서 비타민 D가 스테로이드에 대한 반응으로 regulatory T-cell 이 IL-10를 분비하도록 하는 것을 증명하였다. 둘째, 비타민 D가 기관 지 평활근 세포의 유전자 미세배열에 영향을 주는 것이 관찰되었다.

세포 이동, 성장, 생존에 관련된 경로가 가장 유의하게 영향을 받는 것으로 보아 비타민 D가 기도 리모델링에 미치는 영향을 보여주었다

고 할 수 있겠다. 셋째, 비타민 D 수용체(vitamin D receptor, VDR)를 암호화하는 유전자의 다형성이 천식과 관련이 있다는 것이 두 연구 에서 밝혀졌다. 이런 다형성이 단백질에서 아미노산 배열의 변화는 야기하지 않는 것으로 보아 천식 유병률을 높이는 기전은 VDR의 발 현을 조절하는 것과 관련이 있는 것으로 생각할 수 있겠다.²²⁾

본 연구는 비만한 한국인 성인을 대상으로 비타민 D 농도와 폐기 능 지표의 관계를 연구한 첫 번째 연구라는 점에서 의의를 가진다.

흡연력이 없거나 15년 이상 금연한 사람만을 대상으로 하여 폐기능 에 가장 큰 영향을 미치는 흡연이라는 변수를 보정했다는 것이 강점 이며 또한 폐기능에 영향을 줄 수 있는 다른 변수인 연령과 체중, 즉 비만 상태를 보정했다는 것에 의미가 있다.

제한점으로는 먼저 비만한 비흡연자만을 대상으로 해서 전체 검 진센터 수검자 2,261명 중 335명만을 포함하여 비교적 대상자가 적 었다는 점이다. 다음으로 육체적 활동 정도를 보정하지 못했다는 점 이다. 일반적으로 육체적 활동과 야외활동이 혈중 비타민 D 농도에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 비만한 사람의 경우 육체적 활 동, 야외 활동량이 일반인보다 적으므로 이러한 점이 낮은 비타민 D 농도와도 연관될 수 있고, 한편으로는 폐기능 저하와도 연관이 있을 수 있다. 다음으로 비타민 D 섭취 여부를 보정하지 못한 것이다. 예를 들어 비타민 D를 막 섭취하기 시작하여 채혈 시점에만 비타민 D 농 도가 높게 측정된 경우 연구 결과에 비뚤어짐 요인으로 작용할 수 있겠다. 그리고 비타민 D 섭취 뿐 아니라 다른 영양보조제의 영향도 있을 수 있겠는데, 이에 대해 비타민 D 외에 다른 항산화제인 비타민 C, 비타민 E, 베타카로틴, 셀레늄이 각각 FEV1의 28.1 mL, 49.1 mL, 27.5 mL, 23.7 mL 증가와 연관되어 있다는 연구결과가 있다.²³⁾ 혈중 25(OH)D 농도가 높은 사람은 이러한 다른 항산화제의 농도도 높을 수 있다는 점도 고려해야 할 것이다. 그리고 계절적 변동을 고려하지 못했다. 많은 연구에서 겨울철에 혈중 25(OH)D 농도가 낮고 여름철 에 높아지는 변동성이 있다고 보고하고 있다.²⁴⁾ 그리고 마지막으로 본 연구 결과가 비타민 D 보충이 폐기능에 영향을 준다는 결론을 내 리기에는 적합하지 않다는 점에서 제한성이 있겠다.

이번 연구에서 비만한 비흡연자에서 비타민 D 농도와 FEV1/FVC 을 제외한 폐기능이 관련성을 보였다. 앞으로 비만한 사람에서 일반 인에서 보다 비타민 D 결핍이 폐기능 저하에 더 많은 영향을 미치는 지에 대한 전향적인 연구와 비만한 사람들에서 비타민 D를 보충하 는 것이 폐기능 개선에 이득이 있는지에 대한 연구도 필요할 것으로 생각한다.

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Hyerin Shin, et al. Relationship between Serum Vitamin D Concentration and Pulmonary Function in Obese Nonsmokers

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요약

연구배경:

낮은 혈중 비타민 D 농도가 폐기능 저하의 위험인자가 된 다는 연구 결과들이 나와 있다. 한편 비만이 비타민 D 결핍과 연관 이 있다는 것도 밝혀지고 있다. 현재 비타민 D 결핍과 비만은 세계적 인 건강 문제로 대두되고 있다. 이에 대해 비만한 사람에서 비타민 D 농도와 폐기능과의 연관성에 대해 연구해보고자 한다.

방법:

2016년 1월에서 11월까지 건강검진을 받은 성인에서 25(OH)D, FVC, FEV1을 측정한 2,261을 대상으로 하였다. 체질량지수가 25 kg/

m² 이상이고, 폐질환의 과거력이 없고, 흉부방사선상 이상이 없는 사람을 대상으로 하였다. 흡연자나 금연한 지 15년 미만인 사람은 연 구에서 제외되었고, 최종 335명이 연구에 포함되었다.

결과:

대상자를 비타민 D 상태에 따라 세 군으로 나누었고 군에 따 라 폐기능에 유의한 차이를 보였다. 성별, 나이, 키에 대해 보정한 후 에도 혈중 25(OH)D 농도와 FVC, FEV¹은 유의한 양의 상관관계를 보 였고, FEV¹/FVC는 유의한 상관관계를 보이지 않았다(P=0.049, P=0.043, P=0.668).

결론:

비만한 성인에서 혈중 25(OH)D 농도와 FVC, FEV¹는 유의한 양의 상관관계를 보였다.

중심단어:

비타민 D; 비만; 폐기능검사

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