노인 남성에 있어서 C-반응성 단백질(CRP)과 근력과의 관련성
성균관대학교 의과대학 삼성서울병원 재활의학과 스포츠의학실
김 도 경∙박 원 하
Relationship of C-Reactive Protein to Muscle Strength in Elderly Men:
A Cross-Sectional Study in Korea
Do Kyung Kim, Ph.D., Won Hah Park, M.D., Ph.D.
Division of Sports Medicine, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea
Decline in muscle mass and muscle strength characterizes normal aging. As clinical studies show a relationship between high C-reactive protein (CRP) level and low muscle mass. The aim of this study was to investigate whether CRP level of inflammatory markers is associated with muscle strength in older persons by cross-sectional analysis with a sample 170 elderly men. We measured CRP levels, included isokinetic knee extensor strength and isometric back extensor strength among the subjects. Lower extremity strength (Isokinetic test) and lumber extensor muscle strength (Isometric test). From the result of this study, higher CRP level was generally associated with lower muscle strength and was significantly correlated with knee extensor strength and knee flexor strength (r=-0.353, r=-0.342, respectively).
It was moderately correlated with lumbar extensor muscle strength (r=-0.233, p=0.05).
After adjustment for covariates, higher CRP level was associated with knee strength and back extensor strength. Higher CRP level were generally associated with muscle strength in older men. Higher CRP level may contribute to the loss of muscle mass and strength that accompanies aging.
Key Words: C-reactive protein, Muscle strength, Aging
접수: 2010-02-26
수정: 1차-2010-05-07 2차-2010-05-26 3차-2010-06-01 승인: 2010-06-01
책임저자: 박 원 하
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서 론
노화가 시작되면 심폐기능, 근력, 근지구력, 유연성 등 건강 체력이 저하되어 면역기능이 떨어져 쉽게 병에 걸리고 환경에 대한 적응력이 떨어지게 된다. 이런 노화에 따른 여러 기능상 의 퇴화와 체력저하 현상은 자연스러운 현상으로 볼 수도 있다. 특히, 이러한 노화는 근육 양과 근력이 감소되면서 근 기능의 퇴화로 연결되어 노년기에 접어들면서 가속화된다.
이러한 근 기능의 퇴화는 결과적으로 활동력의 감소로 연결되
며, 근력의 감소에 의한 활동력의 감소는 노인기에 신체능력의
저하를 가속화 시킬 뿐만 아니라, 사망률도 높인다
1). 이처럼
노화가 진행됨에 따른 신체기능의 감소는 수행능력의 저하로 연결되어 삶의 질을 떨어지게 한다.
C-reactive protein (CRP)는 염증이 있을 경우 체내에서 생성 되는 물질로 지방세포나 대식세포에서 생성되는 인터루킨- 6 (IL-6)같은 염증성 사이토카인에 반응하여 혈류에 나타나는 급성기 반응단백질이며 전신적인 염증반응의 생물학적 표지 자(biomarker)로 사용되고 있다. 특히, 심장질환, 뇌경색, 노화 와 관련 있는 질병의 위험성을 예측해주는 지표로 노인에게 있어 이러한 염증지표의 증가는 위병률과 사망률의 증가와 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 선행 연구들에 의하면 노화 가 진행되면서 IL-6, TNF-r와 같은 pro-inflammatory cytokine이 증가하며, CRP와 같은 염증지표는 노인에게 있어 당뇨, athe- rosclerosis, 그리고 cardiovascular disease (CVD)와 같은 질환의 발병률을 높인다고 잘 알려져 있다
2-4). 뿐만 아니라 최근에 연구들에서는 노인의 신체기능의 저하를 야기시키는 근력의 감소도 전신적 만성염증상태와 관련이 있다고 제시하고 있는 연구들이 있다
5,6). 염증이 근육 소실에 영향을 주는지 알아보기 위한 실험 연구로 쥐를 대상으로 한 동물연구에서 IL-6나 TNF-α를 투여했을 때 근육조직이 파괴되는 것으로 조사되었 다
7). 또한 염증지표와 근력 및 근육양과의 관련성을 알아보기 위한 연구로 Schaap et al
8)에 의하면 노인남성과 여성을 대상으 로 3년간의 연구 결과에서 CRP와 IL-6 수치가 2~3배 증가되면 악력이 40% 이상 감소되는 것으로 조사되었으며, Schaap et al
9)의 연구에서는 CRP와 같은 염증지표가 높을수록 대퇴근육 (thigh muscle)이 더욱 현저하게 감소되는 것으로 나타났다.
이외에도 Visser et al
10)의 횡단면적 연구(cross sectional study) 에서는 노인에게 있어 IL-6와 TNF-α의 높은 수치가 적은 근육 과 낮은 근력을 가지고 있다는 것으로 조사되었다. 이처럼 노인에게 있어서의 근력의 감소와 기능적 저하가 높은 염증지 표와 관련이 있을 것이라고 예상은 하고 있지만, 염증이 근육 양과 근력소실을 일으키는 메커니즘을 완전하게 설명하지는 못하고 있다. 다만 염증지표가 근육에서 이화작용(catabolic effect)으로 인해 근육소실에 영향을 주기 때문일 것이라고 선행 연구들에서 제시되고 있다
6,9).
노인에게 있어서는 신체적 능력 중 근력의 수행능력이 삶의 질과 직접적인 관련이 있기 때문에 중요하다. 하지만 노인에게 있어서의 체력의 다양한 요소를 측정하는 것에는 많은 어려움 이 있기 때문에 선행 연구에서 이루어진 근력의 측정 방법은
간단한 악력 검사와 의자에서 앉았다 일어나기 등을 사용하여 신체의 기능 정도와 위병률과의 관계를 평가하고 있다9,11).
이처럼 대규모 역학적 연구 등에서 근력측정을 위한 측정도구 가 간편해야 하기 때문에 악력검사를 많이 사용하고 있지만, 본 연구에서는 더욱 과학적이고 객관적인 근력을 평가를 위해 등속성 장비를 사용하여 슬관절의 신전근과 굴곡근의 근력 그리고 등척성 장비를 통해 허리신전근력을 측정하였다. 슬관 절의 신전근과 굴곡근, 그리고 허리신전근력은 우리 몸에서 가장 큰 힘을 발휘할 수 있는 큰 근육들이기에 때문이다.
따라서 본 연구의 목적은 노화가 진행됨에 따라 근력 소실을 촉진시키는 것이 염증지표의 증가와 관련이 있을 것이라는 가설 하에 60대 이상의 특별한 질환이 없는 건강한 노인들에게 있어 전신적 염증상태를 대변해 주는 CRP 수치와 근력과의 관련성을 알아보고자 함이다.
대상 및 방법
1. 대 상
서울 소재 S종합병원의 종합검진센터에서 건강 검진받기 위하여 내원한 60-77세 사이의 노인남성 170명을 대상으로 하였다. 전체 내원 남성노인 중 병력상 협심증이나 심근경색, 뇌졸중, 만성 관절염 등의 고위험자와 CRP 수치에 영향을 줄 수 있는 대상자는 제외하였다.
2. 방 법
1) 신체 구성 분석
모든 연구대상자의 신장, 체중, 체지방, 제지방 측정은 생체 전기저항분석법을 적용한 자동신장체중측정기(Inbody 7.0, Biospace, Seoul, Korea)로 측정하였다. 이 생체전기저항분석법 은 비지방 조직과 지방 조직의 전기저항의 차이를 이용하여 신체의 양 발바닥과 손바닥에 높은 에너지의 교류파를 주어 신체내의 지방, 제지방의 비율 및 질량 등을 구할 수 있다.
측정 시기는 공복상태로 오전 10시 이전에 측정하였다.
2) 혈액 분석
대상자들을 12시간 이상 공복상태로 유지시킨 후 오전 7시
Table 1. Characteristics of study subjects
Subject (n=170) Mean SD
Age (y) 63.6 2.1
Weight (kg) 68.9 8.5
Height (cm) 169.2 5.0
BMI (Kg/m2) 24.1 2.6
% Body fat (%) 22.3 4.8
SD: standard deviation, BMI: body mass index.
Table 2. Muscle strength and C-reactive protein (CRP) level
Subject (n=170) Mean SD
Knee extensor (Nm) 73.83 16.45
Knee Flexor (Nm) 49.16 13.75
Lumbar extensor (Lb) 197.5 48.08 C-reactiveprotein (mg/dL) 0.135 0.18 SD: standard deviation.
에서 9시 사이에 전완의 정맥에서 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액은 헤파린으로 처리된 튜브에 담아 자동혈액분석 시스템 을 이용하여 하였다. CRP는 0.01 mg/dL부터 감지되었고, Latex X
2법으로 검사하였다.
3) 슬관절 근력 측정
근력측정은 등속성 운동기구인 Isokinetic rehabilitation and testing system (CSMI, Norwood, MA, USA)을 사용하여 슬관절 의 신전근과 굴곡근의 최대우력(peak torque)을 측정하여 평가 하였다. 모든 피검자는 검사 전 예비운동(warm-up)으로 5분간 의 자전거타기를 시행하였고 등속성 검사 방법에 대하여 사전 설명 하였다. 등속성 검사에서의 각 속도는 60°/s에서 4회 실시하였다. 모든 검사에 앞서 각각 3회의 연습을 실시하여 피험자들에게 검사에 대한 적응성을 향상시켰다. 또한 연습 후 휴식시간은 1분으로 하였다. 검사 중의 동기 유발을 위해 일정한 톤으로 구령을 붙여 주어 자연스러운 검사가 되도록 하였다. 얻어진 peak torque를 비교하기 위해 각자의 체중으로 나눈 후 자료화 하였다.
4) 허리 신전근력 측정
허리의 신전 근력 검사는 신전근력을 측정하는 검사로는 등척성(Isometric) 이용한 장비인 요부 신전운동기기(Medx lumbar extension. Ocala, FL, USA)를 사용하였다. 허리 신전근 력의 측정은 72°의 동작범위 내에서 12° 간격으로 7각도(72°, 60°, 48°, 36°, 24°, 12°, 0°)에서 허리를 뒤로 젖힐 때 사용되는 신전 근력을 측정하였다. 검사 시작 전 충분한 설명과 함께 등척성 운동 시 나타날 수 있는 허리 염좌 예방을 위해 충분한 스트레칭과 준비운동을 실시한 후 검사를 시행하였다. 측정 시 순수한 허리근력만을 측정하기 위해 대퇴와 골반부위를
완전히 밀착 고정시킨 후 각 개인별 중심점(counter-balance)을 잡았다. 측정은 정해진 각도에서 검사자의 지시에 따라 3초간 최대한 허리를 뒤로 젖히는 동작으로 힘을 주도록 하여 근력을 측정하였다. 본 연구에서는 가장 큰 힘을 낼 수 있는 72°에서 측정된 수치를 체중으로 나눈 후 자료화 하였다.
3. 통계 분석
본 연구에서 측정된 모든 변인들의 값은 SAS ver. 9.1 (SAS Institute Inc., Cary, NC) 통계 프로그램을 이용하여 평균 및 표준편차를 산출하였다. CRP는 다른 변인들과 달리 정상 분포 를 보이지 않으므로 log transformed 하여 사용하였다.
상관관계 분석은 Spearman correlations correction으로 분석 하였으며, 통계적 유의수준은 .05로 설정하였다. 또한 근력에 영향을 미칠 수 있는 나이, 체중, 제지방량, 지방양, 유산소 능력 등의 변인들을 보정한 후 CRP와 근력과의 관련성을 알아보기 위해 다중회귀분석(multiple regression analysis)을 사용하였다.
결 과
1. 연구 대상의 신체적 특성
170명의 노인 남성을 대상으로 하였으며, 평균연령은 63.6
±2.1세였다. 체중, 체지방률, 체질량지수(body mass index, BMI)의 평균과 표준편차는 Table.1과 같다.
2. 근력 측정 결과 및 CRP 수치
노인 남성에서의 등속성 장비를 이용한 하지 근력을 측정한
결과 신전근력과 굴곡근력이 각각 73.83±16.45 Nm, 49.16±
Fig. 1. Correlation of C-reactive protein (CRP) and knee extensor muscle strength.
Fig. 3. Correlation of C-reactive protein (CRP) and back extensor muscle strength.
Fig. 2. Correlation of C-reactive protein (CRP) and knee flexor muscle strength.
Table 3. Correlation of C-reactive protein (CRP) and muscle strength
Variable Correlation
coefficient
Corrected p-value
Knee extensor -0.353 * 0.001
Knee Flexor -0.342 * 0.001
Lumbar extensor -0.233 * 0.05
*p<.05
13.75 Nm로 측정 되었다(Table.2). 이를 체중당(relative strength) 으로 환산해보면 슬관절 신전근력은 체중의 60.98±11.52%, 슬관절 굴곡근력은 35.47±8.79%로 나타났다. 등척성 장비를 사용한 허리신전근력의 측정결과 72°에서의 허리를 뒤로 젖히 는 신전근력은 평균 197.5±48.08 lb로 측정되었다.
3. CRP 수치 따른 근력 변인간의 상관분석 결과 1) 대퇴 슬관절 근력과의 상관분석 결과
CRP 수치에 따른 슬관절 근력간의 연관성을 알아보기 위해 상관관계분석을 실시한 결과 CRP 수치와 슬관절 근력 간 유의한 연관성이 있는 것으로 조사되었다(Table. 3).
CRP 수치와 대퇴 슬관절의 신전근력에서는 r=-0.353 (p=
0.001)로 음의 상관관계가 있는 것으로 나타났다(Fig.1). 또한 슬관절 굴곡근에서도 r=-0.342 (p=0.001)로 신전근력과 마찬가 지로 음의 상관관계가 있는 것으로 조사되었다(Fig. 2).
2) 허리 신전근력과의 상관분석 결과
CRP 수치와 등척성 (Isometric)으로 측정한 허리 신전근력 과의 상관관계분석을 실시한 결과 CRP 수치와 허리신전근력 과는 r=-0.233 (p=0.05)로 약하지만 유의한 음의 상관관계가 있는 것으로 조사되었다(Fig. 3).
4. CRP 수치에 따라 유의적 변수간의 다중회귀
분석 결과슬관절 신전근력을 종속변인으로 하여 영향을 줄 수 있는
변수들을 보정한 후 CRP 수치와 연관성을 분석한 결과 역시
유의한 연관성이 있는 것으로 조사되었다(p=0.0049). CRP 수
치에 따라 슬관절 신전근력 값이 변화를 나타내 신전근력이
한 단위 증가하면 CRP 수치는 0.016 감소하는 것으로 조사되었
다. 또한 굴곡근력도 CRP 수치와 연관성이 있는 것으로 나타났
Table 4. Multiple regression analysis of muscle strength to C-reactive protein
Variable Parameter estimate
Standard error
Pr>|t| Adjusted p-value Age 0.01037 0.02721 0.70565 1.0000 Height -0.00476 0.01616 0.76848 1.0000 Weight -0.01756 0.01323 0.18750 0.3750
% Body fat -0.00171 0.01817 0.92500 1.0000 Knee
extensor
-0.01620 0.00525 0.00248* 0.00496
Knee flexor -0.00403 0.00672 0.01892* 0.03784 Lumbar
extensor
-0.00766 0.01723 0.00243* 0.04875
*p<.05.
고(p=0.3784), 이는 굴곡근력이 한 단위 증가할 때마다 CRP 수치는 0.004 감소하는 것으로 조사되었다(Table 4). 허리신전 근력에서도 영향을 줄 수 있는 변수들을 보정한 후 CRP 수치와 연관성을 분석한 결과에서도 유의한 연관성이 있는 것으로 조사되었다(p=0.048).
고 찰
노화에 있어 근육의 감소와 근력의 감소를 sacopenia라고 하는데, 이는 lean body mass 감소의 가장 주요한 노인의 노쇠과 정에 기능적, 대사적으로 부정적 영향을 미친다. 근육 중 특히 골격근육이 노화하면서 그 구조와 기능이 변화하며, 이후 근육 섬유질의 크기와 수가 감소하여 근육퇴화가 초래되어 근육저 하가 일어난다. 노년기의 근력저하 중 특히 하지 근력이 현저 하게 일어나는 것으로 알려져 있으며, 이는 빈번한 낙상을 일으키고, 걷는 기능을 저하와 일상생활을 유지할 수 있는 능력을 감소시켜 남에게 의지할 수밖에 없는 무능력(disability) 상태를 초래하여 노쇠현상을 가속화 하는 요인이 된다
12). 이처 럼 노화의 진행에 따라 신체적 활동의 감소는 근육양 감소로 연결되며, 이는 결과적으로 삶의 질을 떨어뜨리게 되며, 미국 의 Health and Retirement study에서는 신체활동의 부족이 신체 능력(physical function)을 떨어뜨린다고 증명하였다
13). 신체활 동은 anti-inflammatory 역할을 하는 것으로 알려져 있고, muscle function의 유지에도 도움이 되지만, 염증 정도가 근력과 신체 활동수준과는 독립적인 관계가 있는 것으로 나타난 연구도 있다
14). 이에 운동 트레이닝 방법에 따른 연구에서는 염증지표
는 유산소능력과 근력은 각각 독립적으로 영향을 미치는 것으 로 조사되었는데 노인에게 유산소 운동과 근력 운동이라는 다른 종류의 운동을 시켰더니 유산소 운동을 시행한 그룹에서 만, IL-6, IL-8, CRP와 같은 염증 지표들이 감소하였고, 근력운동 그룹에서는 유의한 변화가 나타나지 않았다. 반면, 이와 대조적 으로 지속적인 근력운동을 통해 근력을 38% 증가시켰더니 CRP 수치가 유의하게 감소되었다는 연구도 있다
15,16).
근력의 감소를 일으키는 원인에 대해서는 다양한 biological mechanisms을 통해 연구되고 있고, 이러한 원인 중의 하나가 염증의 증가가 노화와 관련된 근력 감소의 원인이 된다는 것이다. 이와 관련된 Visser et al
10)의 연구에서는 높은 레벨의 염증지표에서 낮은 근력과 적은 근육양을 보고하였는데, 이러 한 높은 염증지표는 결과적으로 sarcopenia의 경향이 나타나며, 그로 인해 신체적 활동의 제약으로 연결되기 때문이라고 하였 다. 이처럼 선행 연구들에 있어 CRP와 같은 염증지표와 근력과 의 관련성이 명확하지 않은 것이 연구 방법적인 면에 의해서도 이러한 결과를 초래할 수 있을 것으로 사료된다. 선행 연구들 을 살펴보면 노인에게 있어 근력 평가 시에 악력계를 주로 사용하고 있다
9,11). 대단위 연구에 있어서 이러한 악력계의 빈번한 사용은 기계의 이동이나 측정이 용이하고, 비용이 저렴 하여 단기간 많은 사람을 측정할 때 용이하기 때문에 많이 사용하고 있다. 하지만 다양한 근육의 근력을 여러 가지 각도 로 측정할 수 없는 단점과 하지의 근력변화가 많이 일어나는 노인에게 있어 악력만을 가지고 신체 전체적인 근력이라고 대변하기에는 부족함이 있다. Schaap et al
8)의 연구에서도 악력과 CRP, IL-6같은 염증지표와의 관련성을 알아본 연구에 서도 근육양의 감소를 예측하기에는 악력측정만으로는 실제 적으로 신뢰도가 떨어진다고 하였다. 이러한 것을 근거로 본 연구에서는 신체에서 가장 큰 힘을 낼 수 있고, 큰 근육들인 슬관절 근력과 요부근 근력을 측정하였고, 결과적으로 슬관절 의 신전근력과 굴근력은 CRP와 연관성이 있는 것으로 조사되 었다(r=-0.353, r=-0.342). 또한 허리신전근력과는 슬관절에 비 해 약하기는 하지만 연관성이 있는 것으로 조사되었다(r=
-0.233, p=0.05). 슬관절 근력에 비해 요부근 근력이 연관성이
적게 나타난 이유는 근력 검사의 측정 방법상의 차이도 영향을
주었을 것으로 생각된다. 즉, 슬관절 근력측정은 인간의 움직
임과 가장 유사한 등속성 장비로 측정 한 것에 반해 요부근
근력은 등척성 검사로 노인들에게 있어서는 고정된 등받이에
힘을 쓰는 것이 익숙하지 않아 슬관절의 근력보다 상대적으로 정확한 근력의 평가가 이루어지지 않은 것으로 판단되어 진다.
결론적으로 CRP 수치와 근력과의 관련을 알아본 본 연구에 서는 근력과 CRP 수치는 관련성이 있는 것으로 나타났지만, 단편적인 연구이므로 인과관계는 추측하기 어렵다. 또한 본 연구의 제한점으로 노인들에게 있어 다양한 inflammatory와 관련된 질병들을 모두 보정하지 못하였으며, 음주, 흡연 그리 고 평소 신체활동량도 통제하지 못하였기 때문에 CRP 수치에 영향을 미쳤을 것이라 사료되기는 하지만 그럼에도 불구하고 하지 및 허리신전 근력과의 관련성은 의미있는 결과라고 사료 되며, 향후 CRP와 같은 염증지표가 근육의 양과 근력에 미치는 영향에 대해서는 더 많은 연구가 있어야 할 것으로 생각된다.
참 고 문 헌
