비만여성의 내장지방축적에 대한 저칼로리식 및 운동요법의 효과

○○○

○○대학교

Ⅰ. 서 론

운동과학 제15권 제1호

홍 길 동

’2013 한국운동생리학회 춘계학술대회(샘플)

인체에서 지방은 주로 피하조직과 복강 내의 내장 주변조직에 축적되고, 양 조직의 지방축적 비율에 따라 비만은 내장지방형 비만과 피하지방형 비만으로 분류된다(Tokunaga 등 1983). 내장지방형 비만자는 피하지방형 비만자에 비하여 혈당, 총 콜레스테롤 및 중성지방 모두 높은 값을 보이며, 내장지방의 과잉축적은 당대사 또는 지질대사의 이상과 밀접한 관련이 있는 것으로 잘 알려져 있다(仲本 등 1992). 따라서 관상동맥 위험인자 및 대사이상 소견이나 비만에 기인하는 또는 관련이 있는 건강장해는 감량으로 크게 개선되며, 특히 내장지방량의 감소가 클수록 내당능 장해나 고지혈증의 개선 역시 크다(Fujioka 등 1991). 따라서 단지 전신 지방량만이 아니라 내장지방량의 감량이 매우 중요하다.

일반적으로, 체지방량을 감소시키는 비만의 개선책으로는 섭취 칼로리와 소비 칼로리의 균형을 마이너스 상태로 유지하는 것이다. 이를 위해서는 식사요법, 운동요법, 혹은 양자를 결합한 방법이 이용된다. 사실, 지금까지 비만자를 대상으로 체중이나 체지방량의 감량을 목적으로 한 선행연구는 저칼로리 섭취에 의한 식사요법(Eston 등 1992), 유산소성 운동에 의한 운동요법(Lamarche 등 1992), 아니면 양자의 결합에 의한 효과(Sweeney 등 1993, 安剖 등 1994, 김 등 2001)를 보고하였다. 또 내장지방에 대한 식사요법의 효과(Leenen 등 1992, Stallon 등 1991, Zamboni 등 1993)와 유산소성 운동의 효과(增井 등 1992, Despres 1991, Owens 등 1999, 김 등 2000)를 검토한 연구는 많으나, 저칼로리 섭취와 유산소성 운동을 병행한 상승효과에 대한 연구는 많지 않으며, 특히 저칼로리식의 상품을 이용한 연구는 더욱 적다.

체지방분포는 주로 유전적 인자에 의해서 결정되며(Bouchard 등 1990), 성 및 연령 역시 수정이 어려운 중요한 인자들이다. 이밖에도 체지방분포에 미치는 또 다른 요인이 비만도이다(Kaye 등 1990, Shimokata 등 1989). 한편, 수정이 가능한 환경요인으로서는 흡연, 운동, 식사 그리고 알코올이 있다(박혜순과 김표년 2002, Seidell 1991, Schwartz 등 1991). 따라서 본 연구는 저칼로리식품을 이용한 식사요법과 유산소성 운동을 이용한 운동요법을 병행하여 폐경기 이전 비만여성의 신체구성, 특히 내장 지방면적의 변화크기를 검토하는 것을 목적으로 하였다.

Ⅱ. 연구 방법

1. 연구 대상

본 연구의 대상자는 비만여성 26명(37.9±7.6세)이었다. 피검자들의 연령 및 신체적 특성은 표 1과 같다. 대상자에게 연구 목적이나 위험성에 대해서 충분히 설명하였고 연구에 참가한다는 동의서를 받았다. 대상자 전원이 정상적인 월경주기를 유지하였고, 건강진단에서 의학적 검사결과 경미한 또는 중등도 이상의 지방간이 있는 사람은 10명이었고, 중성지방과 총콜레스테롤이 정상범위를 벗어난 사람이 각각 3명, 2명이었다.

표 1. 피검자의 신체적 특성(n=26)

연령(세)	체중(kg)	BMI(kg/m2)	체지방률(%)
37.9±7.6	70.3±7.6	28.4±1.6	41.5±3.7
BMI: body mass index

2. 측정항목 및 측정방법

측정항목은 신장, 체중, 신체질량지수(BMI), 체지방량(fat mass), 체지방율(%fat), 제지방량(fat-free mass; FFM), 내장지방면적(visceral fat area, VFA), 피하지방면적(subcutaneous fat area, SFA)이었다.

3. 섭취 칼로리 측정

트레이닝기간 동안 피검자의 섭취 에너지를 측정하기 위하여 영양조사용의 기입용지를 배포하여, 섭취한 식사 내용, 식품의 명칭 및 수량을 기입하도록 하였다. 영양조시용지는 영양사에게 의뢰하여 피검자가 기입하지 못한 것도 확인한 후, 식품 성분표를 이용하여 분석하였다. 조사는 휴일 1일을 포함한 연속 3일 동안의 평균치로 하였다.

4. 운동트레이닝 프로그램

피검자는 자전거 에르고미터와 트레드밀을 이용한 유산소성 운동을 주 3회, 30-40분/회, 8주 동안 실시하였다. 본 운동 전, 후에 스트레칭을 포함한 준비운동과 정리운동을 각각 10분 정도 실시하였다. 이때 운동 강도는 트레드밀을 이용한 점증 운동부하검사를 실시하여 결정한 환기 역치(ventilatory threshold; 이하 VT) 수준에 해당하는 심박수 및 자각도로 하였고, VT는 환기당량(VE/VO2) 및 환기량 등을 종합하여 결정하였다. VT수준에 해당하는 운동 강도 범위는 최고산소섭취량의 45～72%였다.

5. 식사 내용

감량기간 중에는 저 칼로리 식사와 일반 식사를 병용하였다. 저 칼로리식은 액상제품(140kcal), 분말제품(140kcal), 과자형 바(100kcal)의 3가지 형태로 이루어져 있다.

6. 통계 처리

모든 측정결과는 평균치(표준편차)로 나타내었다. 개입 전후의 평균값 차의 검정에는 대응이 있는 t-test를 이용하였다. 본 연구에서는 통계적 유의수준은 모두 5%로 하였다

Ⅲ. 결 과

체중은 1사람을 제외하고 모두 감소하였으며, 평균 감량 체중은 6.8±1.6kg이었고(p<.05), 개인별 감량크기를 보면 3.2kg에서 10.4kg까지 개인차가 큰 것으로 나타났다. 신체질량지수 역시 유의한 감소를 보였다.

표 2. 신체구성의 변화

측정방법	변인	0주	8주
	Wt(kg)	70.3±7.6	63.5±6.9*
	BMI(kg/m2)	28.4±1.6	25.7±1.4*
BIA	%fat(%)	32.7±4.0	28.1±4.9*
DXA	FM(kg)	28.9±4.7	24.1±4.8*
	%fat(%)	41.5±3.7	36.8±4.5*
	LBM(kg)	38.1±3.9	38.1±4.0
CT	VAT(cm2)	88.4±28.6	64.2±21.3*
	SAT(cm2)	257.8±69.3	218.4±74.1*
Wt;weight, BMI;body mass index * p<.05, significantly different from 0 week.

생체전기저항법과 DXA는 체지방율을 다르게 측정하였으나, 변화크기는 각각 4.6%, 4.7%로 비슷하였으며, 이 변화율은 모두 유의하였다(p<.05).

전신 DXA로 측정한 체지방량은 4.8±2.1kg의 유의한 감소를 보인 반면(p<0.01), 제지방량은 거의 변화를 보이지 않았다. CT로 측정한 복부의 총지방면적은 62.3±28.7cm2의 감소를 보였다(p<.01). 감량 프로그램 실시 전에는 SFA가 VFA보다 컸다. 프로그램 실시 이후 감소율을 보면 VFA이 SFA을 크게 웃돌았다. 즉, VFA은 평균 27.4%의 감소를 보인 반면, SFA은 15.3% 감소하였다(all, p<.01).

체중감량 변화크기는 총 복부 지방면적(r=0.12, p>.05)이나 SFA(r=0.21, p>.05)보다 VFA의 변화크기와 높지는 않으나 유의한 상관(r=0.35, p<.05)을 보였다. 즉, 체중감량의 많은 부분은 내장지방량의 감량에 기인한 것이라 사료된다.

Ⅳ. 고 찰

비만자에 대한 감량대책으로서는 일반적으로 섭취 칼로리를 제한하거나 운동에 의해 소비 칼로리를 늘리지만, 그 효과에 대해서는 감량방법에 따라 다른 결과를 보고하고 있다. 즉, 에너지섭취량만을 제한하는 감량으로는 체지방량의 저하만이 아니라 제지방량의 감소도 일어난다(Leener 등 1992)는 많은 연구결과에 따라 에너지 섭취 칼로리의 제한과 운동요법을 병행하는 것이 비만, 특히 내장지방의 감량을 위한 방법으로 널리 이용되고 있다.

비만분포는 유전적 영향을 많이 받지만(Bouchard 등 1990), 환경인자, 특히 운동의 영향을 받는다는 연구도 많다(Seidell 1991). 본 연구는 유산소성 운동과 저칼로리식품 섭취를 병행 실시한 결과, 체중은 약 6.8kg의 유의한 감소를 보였다. Sweeney 등(1993)은 보행운동과 식사제한에 의한 감량을 3 개월 동안 실시한 결과 체중이 평균 약 10kg 감소를 보였고, 조깅운동과 식사제한을 약 2개월 실시한 결과 체중이 남자가 9.8kg, 여자가 5.6kg 감소하였다는 연구보고도 있다(今泉 등 1988). 今泉 등(1995)은 일반남성 7명에게 4개월 동안 매월 1회 운동 및 식사지도를 실시한 결과 체중은 2.9kg 밖에 감소하지 않았다. 이와 같이 체중감량 크기가 다른 이유의 하나는 운동과 섭취 칼로리의 차이가 반영되었을 가능성을 들 수 있다. 예를 들면, 今泉 등(1995)은 특별한 운동조건을 설정하지 않고, 근로자의 일상생활 속에서 1일 합계로서 1만보 정도 걷는 운동을 시킨 반면, 본 연구를 포함한 다른 연구에서는 정기적인 보행운동 또는 조깅운동을 일정시간 연속 실시하였다. 이와 같은 운동을 일정시간 연속하면 소비 에너지를 보다 늘리고 게다가 에너지원으로서 지방을 보다 많이 소비하는데 유효하다는 점과 칼로리 섭취량 면에서도 큰 차이를 보인 것이 하나의 원인으로 작용하였을 것으로 사료된다. 즉, 저 칼로리 식사에 의한 에너지섭취량의 감소와 유산소성 운동에 의한 에너지소비량의 증가가 체중이나 체지방량을 보다 크게 감소시킨다는 점을 확인할 수 있었다.

일반적으로 섭취 칼로리를 제한하는 식사요법은 근 단백의 붕괴를 촉진시켜(佐藤 등 1987) 체중감소와 함께 제지방량도 감소하며(Eston 등 1992, Leenen 등 1992), 이 감소크기는 제한한 섭취 칼로리 양에 비례하여 커진다고 한다(Sweeney 등 1993). 그러나 본 연구에서 제지방량 감량은 거의 없었다는 사실로부터 일정 기간 실시한 유산소성 운동이 식사제한에 의한 근단백질의 붕괴를 어느 정도 방지할 수 있었다고 볼 수 있었다. 한편 김 등(2001)과 案部 등(1994)도 일반 성인을 대상으로 섭취 칼로리를 약간 줄이고 유산소성 운동을 실시한 결과 제지방량이 유의하게 증가하였다고 하였다. 그리고 Ross와 Janssen(1999)은 체중감량의 유무에 상관없이 운동실시는 복부지방을 감소시킨다고 하였다. 본 연구를 포함한 이러한 선행 연구결과로부터 유산소성 운동의 트레이닝효과는 에너지섭취 및 체중감량의 수준과 상관없이 복부지방, 특히 내장지방량을 감소시킨다고 생각할 수 있다.

감량프로그램 시작 전의 피하 지방면적은 내장 지방면적보다 많았으나, 프로그램 이후 감소크기가 내장 지방면적이 피하 지방면적보다 컸다. 그리고 DXA로 측정한 신체부위별로 보면 절대량이 많은 몸통에서 감소량이 가장 크고 대퇴가 다음 순이었으며, 유의한 변화를 보인 것은 상체뿐이었다. 田中 등(1994)은 성인남녀 23명에게 12개월 동안 보행 및 사이클링의 유산소성 운동을 시킨 결과 피하지방보다 내장지방이 2배가량 감소하였다고 보고하였다. 내장지방의 초기수준과 그 변화량과의 사이에 유의한 상관관계가 식사요법과 유산소성 운동의 트레이닝효과를 조사한 선행연구에서 보고되었다(安部 1994, Leenen 등 1992). 이것은 Slentz 등(2005)의 연구에서도 확인되었다. 즉 에너지섭취와 상관없이 중등도의 운동이 내장지방량 감소에 큰 영향을 미친다는 점이다. 이와 같이 본 연구를 포함한 선행연구를 종합해 보면 운동이 내장 지방량의 감소에 유효한 수단이라는 것을 알 수 있다. 내장지방이 크게 감소한 이유는 운동으로 혈중카테콜아민 농도의 상승(Arner 등 1995)으로 인한 내장지방조직의 특이적인 지방분해(Fried 등 1993, Marin 등 1992)가 안정시와 운동 모두 피하 지방조직보다 크다는 점(Arner 등 1990, 1995)을 생각할 수 있다. 또 운동 중 또는 후에 혈중 인슐린농도가 저하한다는 점에서(Kirwan 등 1993) 인슐린 항 지질분해의 감수성이 피하 지방조직보다 3배 낮은 내장지방조직에서 인슐린 항 지질분해의 억제가 일어나(Bolinder 등 1983) 내장지방분해가 일어난다고 볼 수 있다. 따라서 저칼로리에 의한 식사요법보다 운동의 병행이 인슐린 농도의 저하나 아드레날린의 분비량이 많아졌을 가능성을 추정해볼 수 있으며 이에 대한 감수성이 높은 내장지방이 우선적으로 분해된 결과 내장지방이 특이적으로 감소하였을 것으로 사료된다. 즉, 내장지방을 효과적으로 감소시키기 위해 운동요법(식사요법의 병행도 포함)이 유효하다(Mourier 등 1997, 魏 등 2004).

운동만으로는 내장지방이 특이적으로 감소하지 않는다고 하는 연구보고도 많다(Despres 등 1991, Schwartz 등 1991, Ross 등 1996). 예를 들면, Owens 등(1999)은 비만아동에게 섭취 칼로리를 제한하지 않고 유산소성 운동을 4개월 동안 시킨 결과 체지방량 및 체지방율 그리고 복부 피하 지방량은 유의하게 감소하였지만, 내장지방량은 감소하지 않았다고 하였다. 본 연구에서도 동일한 칼로리 섭취와 개인별 운동처방을 통한 칼로리소비를 거의 일정하게 하였음에도 불구하고 내장지방면적 감소의 개인차가 컸다. 즉, 감소크기는 평균 24.1±20.0m2였고 -1.29m2에서 73.5m2의 개인차를 보였다. 그리고 체중도 커다란 개인차를 보였다. 이와 같이 지방조직에서 감량효과에 차이를 보이는 이유에 대해서는 충분한 설명은 할 수 없을지라도 유전적인 요인과 프로그램초기에 어느 부위가 지방이 우선적으로 축적되는지에 대한 점 등을 고려할 필요가 있다.

본 연구에서 내장지방의 우선적인 감량은 내장지방세포가 피하지방세포에 비하여 카테콜아민 자극으로 호르몬 감수성 리파아제활성이 높다는 것이 알려져 있고(Rebuffe-scrive 등 1989), 지방세포의 지방분해 촉진호르몬에 대한 감수성과 반응성의 차이를 반영한 결과로 생각할 수 있을 것이다. 또 下村 등(1993)은 운동이후 acyl-CoA 합성효소, 지질단백 분해효소, 당 운반체 4(Glut 4)등의 유전자 발현량이 피하지방에서는 거의 변화가 보이지 않았으나, 내장지방에서는 모두 감소하였다고 보고하였다. 이러한 결과는 모두 지방세포에서 중성지방의 합성을 저하시켜 내장지방을 우선적으로 감소시키는 기구의 하나로 사료된다. 다만 이러한 결과는 초기의 체지방율의 크기도 영향을 미치기 때문에 식사 및 운동에 대한 체지방 분포의 변화에 대해서는 신중을 기할 필요가 있다.

이상과 같이 무산소성 역치수준의 보행, 조깅 또는 자전거 운동을 주 3회, 30분 이상 하는 전통적인 유산소성 운동과 저 칼로리 식사요법의 병행은 피하 지방면적과 내장 지방면적의 감량에 유효하고, 제지방량의 감소를 가져올 수 있는 저칼로리식의 문제점을 보완해 주는 효과가 분명히 있다고 할 수 있다. 그리고 운동이 내장 지방량을 선택적으로 감소시킨다고 한다면 반대로 운동부족이 제지방량의 감소와 함께 내장 지방량의 증가를 가져올 수 있을 것이다.

참고문헌

김현수, 최현숙, 이민준, 이수경. (2000).  유산소성 및 저항성 복합운동이 비만여대생의 내장지방에 미치는 영향. 대한비만학회지. 9:266-275.

김현수, 정승모, 조종희, 최현숙. (2001). 비만여성의 내장지방량에 대한 운동 프로그램의 효과. 대한스포츠의학회지. 19:260-268.

박혜순, 김표넌. (2002). 비만성인에서 컴퓨터 단층촬영에 의한 내장지방 축적과 관련된 생활습관 요인. 대한비만학회지. 11(4), 337-348.

Arner, P., Krieghom, E., Engfeldt, P., & Bolinder, J. (1990). Adrenergic regulation of lipolysis in situ at rest and during exercise. J. Clin. Invest., 85:893-898.

Arner, P. (1995). Impact of exercise on adipose tissue metabolism in humans. Int. J. Obesity, 19:S18-S21.

Bolinder, J., Kager, L., Ostman, J., Arner, P., (1983). Differences at the receptor and post-receptor levels between human omental and subcutaneous adipose tissue in the action of insulin lipolysis. Diabetes. 32:117-123.

Bouchard, C., Tremblay, A., Despress, J.P., Nadeau, A., Lupien, P.H., Theriault, G, Dussault, J., & Moorjani, S. (1990). The response to long-term overfeeding in identical twins. N. Engl. J. Med., 322:1477-1482.

Despres, J.P., Pouliot, M.C., Moorjani, S., Nadeau, A., Tremblay, A., Lupien, P.J., Theriault, G., & Bouchard, C. (1991). Loss of abdominal fat and metabolic response to exercise training in obese women. Am. J. Physiol., 261:E159-167.

Despres, J.P., Moorjani, S., Lupien, P.H., Tremblay, A., Nadeau, A., & Bouchard, C. (1990). Regional distribution of body fat, plasma lipoproteins, and cardiovascular disease. Arteriosclerosis. 10:497-511.

Eston, R.G., Shephard, S., Kreitzman, S., Coxon, A., Brodie, D.A., Lamb, K.L., & Baltzopoulos, V. (1992). Effect of very low calorie die on body composition and exercise response in sedentary women. Eur. J. Appl. Physiol., 65:452-458.

Fried, S., Leibel, R., Edens, N., & Kral, J.(1993). Lipolysis in intraabdominal adipose tissues of obese women and men. Obes. Res., 1:443-448.

Fujioka, S., Matsuzawa, Y., Tokunaga, K., Kawamoto, T., Kobatake, T., Keno, Y., Kotani, K., Yoshida, S., & Tarui, S. (1991). Improvement of glucose and lipid metabolism associated with selective reduction of intra-abdominal visceral fat in premenopausal women with visceral fat obesity. Int. J. Obes., 15:853-859.

Kaye, S.A., Folsom, A.R., Prineas, R.J., Potter, J.D., & Gapstur, SM. (1990). The association of body fat distribution with lifestyle and reproductive factors in a population of post-menopausal women. Int. J. Obesity. 14:583-591.

Kirwan, J., Kohrt, W., Wojta, D., Bourey, R., & Holloszy, J. (1993). Endurance exercise training reduces      glucose-stimulated insulin levels in 60- to 70-year old men and women. J. Gerontol. Med. Sci., 48:M84-M90.

Sweeney, M.E., Hill, J.O., Heller, P.A., Baney, R., & Digirolamo, M. (1993). Severe vs moderate energy

restriction with and without exercise in the treatment of obesity: efficiency of weight loss. Am. J. Clin. Nutr., 57:127-134.

Matsuzawa, Y., Ishikawa, K., & Tarui, S. (1983). A novel technique for the determination of body fat by computed tomography. Intern. J. Obesity. 7:437-445.

Zamboni, M., Armellini, F., Turcato, E., Todesco, T., Bissoli, L., Bergamoandreis, I.A., & Bosello, O. (1993). Effect of weight  loss on regional body fat distribution in premenopausal women. Am. J. Clin. Nutr., 58:29-34.