[논문]피로의 생물학적 측면

이문수; 조숙행

문제 정의

말초성 피로란 근육 및 신경근육이 음부(neuromuscular junction)에서 기인하는 장애에서 오는 근육의 피로를 일컫는다면, 중추성 피로는 중추신경계에서 지각되는 주관적인 피로감을 말한다고 할 수 있다.³⁾ 본고에서는 일단 편의를 위하여 이 두 가지 구분에 따라서 설명을 해나가고자 한다.
따라서, 피로를 호소하는 환자들을 접근할 때에 임상의사는 많은 어려움을 느끼게 된다. 본고에서는 이처럼 흔히 호소되는 증상인 피로에의 효과적인 접근을 위하여 생물학적인 측면에서의 피로에 대하여 고찰해 보고자 한다.

가설 설정

일반적으로 사용되는 진단기준은 미국 질병통제센터의 주도로 1994년에 CFIDS의 국제 전문가 그룹에 의해서 제정³⁸⁾이 되어서 사용되고 있으나 실제 임상에 서의 진단은 주로 감별진단을 통하여 이루어지게 된다.³⁹⁾ CFS의 병태생리는 아직 뚜렷하게 구분이 되어 밝혀진 것이 아니며 따라서 질병(disease)이라기 보다는 질환(illness) 로 보는 것이 타당하다 할 것이다.⁴⁰⁾ 이는 정신과에서 기존의 진단기준에 따라서 환자들이 보이는 증상에 준거하여 진단을 내리는 방식에 유사하다고 할 수 있다.

성능/효과

Tylee와 Gandhi 등에 따르면 정신과에서 보는 우울증에서 기분 증상만큼이나 빈번하게 피로가 문제가 된다고 하였으며, 우울증 환자의 76%가 피로를 호소한다고 하였다.¹⁾ 이처럼 정신과에 내원하는 환자들 중에서 피로를 호소하는 환자들의 비율이 높으며, 환자들은 많은 괴로움을 호소하나 실제로는 임상가에 의해서 무시되는 경우가 많으며, 그 중요성이 과소평가되는 경우가 많아서 적절한 처치를 받지 못하고 삶의 질에도 많은 영향을 받게 된다. 따라서, 임상가들의 입장에서 피로에 관심을 둘 필요성이 부각되고 있다.
¹⁰⁾이에 대하여서는 운동에 의하여 유발된 고암모니아혈증으로 설명을 하기도 한다.^{11, 12)}혈중 암모니아 농도는 장기간의 고강도 운동 동안에 증가하게 되고, 또한 BCAA 투여에 의하여서도 더더욱 증폭된다. 암모니아는 쉽게 BBB를 통과하게 되며, 중추신경계로 들어가서 과도하게 축적이 되면 뇌기능에 영향을 주게 된다.
catecholamine의 전구체인 tyrosine을 투여한 연구에서는, 12시간을 넘는 지속적인 군사작전에서 tyrosine의 추가를 통해서 스트레스와 관련된 기분 및 수행능력의 저하를 감소 시켰다고 보고된 바 있다.¹⁶⁾dopamine과 norepinephrine 에 구조적 유사물인 amphetamine의 경우에는 dopamine 분비를 자극하고, dopamine의 재흡수 및 대사를 억제하고, 또 tryptophan hydroxylase 활성도를 억제해서 serotonin 생성을 억제하여 결과적으로 performance를 향상시킨다고 한다. amphetamine의 투여를 통한 수행 능력의 향상에 대한 연구보고가 제시되었고,¹⁷⁾주의력 결핍 과잉행동 장애의 치료제로 사용되면서 뇌내 dopamine 활성을 증가 시키는 methylphenidate 및 pemoline의 경우에도 암환자 들에서 피로를 감소시킨다고 보고되고 있다.
amphetamine의 투여를 통한 수행 능력의 향상에 대한 연구보고가 제시되었고,¹⁷⁾주의력 결핍 과잉행동 장애의 치료제로 사용되면서 뇌내 dopamine 활성을 증가 시키는 methylphenidate 및 pemoline의 경우에도 암환자 들에서 피로를 감소시킨다고 보고되고 있다.²⁾ 또한 피로도를 감소시키는 방법으로 유산소 운동 훈련이 강조되고 있는데, 유산소 운동 훈련이 피로도를 감소시키는 작용기전에도 줄무늬체(striatum)에서 dopamine 수용체의 숫자 증가¹⁸⁾및 dopamine 농도 증가¹⁹⁾가 관련되는 것으로 알려지고 있다.
2) 암과 관련된 피로 증상이 있을 때 흔히 수면부족이 원인인 것으로 오인되는 경우가 많은데 이 경우에 휴식을 권하게 되면 오히려 탈조건화(decondi-tioning)가 와서 암 관련 피로 증상을 더 악화시킬 수도 있으므로 주의를 요한다. 암환자들은 그들의 질병이 치료가 되고 관해가 된 다음에도 피로 증상을 계속 호소하는 채로 남아있게 되는데 이는 암 질환 경과 동안의 대사 변화 및 생리적 적응과정에서 오는 탈조건화, 악액질(cachexia) 현상에 기인하는 것으로 생각된다.
다양한 생리적 및 병리적인 상태가 피로와 관련되어 있다.²⁾ 피로가 발생할 수 있는 임상 상황은 아주 다양하나, 환자에 의하여 보고되는 피로 자체는 기저의 임상 상태에 특이적이지 않다. 따라서, 피로를 호소하는 환자들을 접근할 때에 임상의사는 많은 어려움을 느끼게 된다.
^3,21) 특발성 만성 피로의 쌍생아 연구에서 중추성 피로의 유전성에 대하여 연구된 바가 있으며, 일란성 쌍둥이에서 일치율이 50%에 달했다고 하여서, 유전적 환경적 인자들이 둘 다 중요함을 알 수 있다.²²⁾ 유전적인 기전들은 스트레스 및 다른 감염이나 면역과 같은 환경적 유발인 자의 존재 하에 만성적인 피로가 발생에 대한 취약성을 높일 수 있을 것으로 생각된다.
24) 탈수로 인한 혈류의 감소와 뒤이은 산소 운반량의 저하, 혈류 감소에 이은 열배출의 감소와 결과적인 체온 상승은 모두 피로를 유발할 수 있는 인자에 해당된다. 탈수에서 오는 피로는 근육의 대사 변화 자체와는 관련이 없으며 고체온에서 기인하는 것으로 보고되고 있다.
중추성 피로를 호소하는 환자들에서 MRI를 찍는 것이 권장되고 있으나 이는 다른 구조적, 말이집탈락 병변(demyelinating lesion)들을 배제하기 위한 것으로, 특정한 MRI 변화가 관련되지는 않고 있다.³⁾1987년에 장시간 지속되는 운동을 하는 동안에 중추신경계의 모노아민 특히 sero-tonin의 뇌내 활성이 증가하고 결과적으로 피로를 가져온 다고 제시하는 이론에서 발달하기 시작하였다.⁷⁾ serotonin의 합성은 전구체이면서 필수 아미노산인 tryptophan의 말초에서의 가용성에 영향을 받는다.
3) 이러한 증상들은 휴식기에는 보이지 않다가 운동에 의하여 유발되는데 대부분의 대사성 근육병증은 탄수화물과 지질 대사이상에 의하여 유발되며, 삽화적인 근쇠약과 피로증상을 보인다. 환자들은 발작 사이에는 임상적으로 정상인 것처럼 보이게 된다.
또한 중추성 피로는 단순히 신체적인 탈진을 지각하는 것을 의미하는 것이 아니라 정신적 피로(mental fatigue) 의 요소도 갖고 있다.³⁾ 중추성 피로의 정도는 기저 질환의 종류나 그 심각도와는 관련이 없다고 한다. 가장 전형적인 중추성 피로를 보이는 질환으로는 다발성 경화증이 있다.
²⁾ 임상적으로는 피로는 자발적인 활동을 시작하거나 지속하는데 있어 서의 어려움으로 정의할 수 있다.³⁾ 피로의 지각은 주관적 이고 생리적, 심리적, 인지적 변화에 관련된 많은 인자들의 영향을 받으며, 이러한 측면들을 통합하여 하나의 전체적인 피로도로 지각이 되는 것이다. 이러한 주관적인 특성 때문에 실제 피로에 대해서 구체적인 조작적 정의(operational definition)을 제시하는 것에는 많은 제한점이 따르게 된다.
근섬유의 분포도 재배치되어서 피로에 취약한 IIb 근섬유 구성비가 상대적으로 높아지고 I형 근섬유의 비율은 낮아진다.³⁵⁾ 유산소 운동 훈련은 근육 강도를 높이고, 준최대 운동 동안의 호흡곤란의 지각 정도를 감소시키는 효과가 있다.³⁶⁾
CFS의 병태 생리에 대해서는 유발인자(precipitating factor), 선행 인자 (predisposing factor), 유지/악화 인자(perpetuating factor), 및 예후 인자 (prognostic factor) 4가지가 상호 작용을 하는 4P 모델로 설명을 근래에는 하고 있다.⁴¹⁾일반 인구에서 CFS의 유병률은 상당히 낮은 편이나 의료 전달체계의 최종단계로 감에 따라 1개월 이상의 지속적인 피로를 호소하는 인구군 중에서 실제 CFS의 진단을 받게 되는 비율은 급격하게 증가하게 된다.⁴⁰⁾ CFS에서 감별진단이 필요한 대표적인 질환으로는 섬유근육통(fibromyalgia)과 우울증이 있다.
암환자들은 그들의 질병이 치료가 되고 관해가 된 다음에도 피로 증상을 계속 호소하는 채로 남아있게 되는데 이는 암 질환 경과 동안의 대사 변화 및 생리적 적응과정에서 오는 탈조건화, 악액질(cachexia) 현상에 기인하는 것으로 생각된다.⁴⁵⁾ 암환자에서 오는 근육의 위축은 음식 섭취의 감소만으로는 설명되지 않으며 cy-tokine 및 종양괴사인자(tumor necrosis factor, TNF)의 혈중 농도 증가와 관련되는 것으로 생각된다.⁴⁶⁾ 또한 빈혈도 암환자들에서 피로가 올 수 있는 원인의 하나가 된다.
대부분의 사람들에서는 일상생활의 강도가 최대 유산소 운동 능력의 50% 정도에 맞추어져 있다고 한다.⁶⁾이처럼 산소를 사용하여 운동할 수 있는 능력이 근육운동에서 느끼게 되는 피로와 밀접한 관련이 있으므로, 최대 유산소 운동능력과 산소를 흡입하여 말초조직으로 운반하는 일을 하는 혈색소 농도 사이에는 밀접한 관계가 있으며 혈색소 농도가 떨어지는 빈혈의 경우에는 최대 유산소 운동능력이 떨어지고 피로도 빨리 오게 될 것임을 예상할 수 있다.
³⁾1987년에 장시간 지속되는 운동을 하는 동안에 중추신경계의 모노아민 특히 sero-tonin의 뇌내 활성이 증가하고 결과적으로 피로를 가져온 다고 제시하는 이론에서 발달하기 시작하였다.⁷⁾ serotonin의 합성은 전구체이면서 필수 아미노산인 tryptophan의 말초에서의 가용성에 영향을 받는다. 생리적인 상태에서는 serotonin 합성의 속도조절효소인 tryptophan hydroxylase 가 포화되지 않기 때문에 중추신경계로 운반되는 tryptophan 의 양이 증가하면 이는 바로 serotonin의 뇌내 활성 증가로 이어지게 된다.

후속연구

그러나 최근에는 말초성 피로, 중추성 피로의 발생 기전에 대하여 점차 연구가 이루어지면서 내재한 병태생리를 밝히려는 노력이 이어지고 있으며, 환자가 호소하는 피로증상에 대해서 좀 더 적극적으로 조절하기 위한 여러 방법들이 시도되고 있다. 이러한 피로의 생물학적 기전에 대한 이해를 통한, 적절한 운동요법의 처방과 시상 하부-뇌하수체-부신계와 모노아민계를 통하여 신경내분 비계에서의 변화를 유도하는 약물학적 접근법이 향후 피로 증상의 호전에 기여할 것으로 기대된다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	가장 전형적인 중추성 피로를 보이는 질환은 무엇인가?	3) 중추성 피로의 정도는 기저 질환의 종류나 그 심각도와는 관련이 없다고 한다. 가장 전형적인 중추성 피로를 보이는 질환으로는 다발성 경화증이 있다. 중추성 피로를 호소하는 환자들에서 MRI를 찍는 것이 권장되고 있으나 이는 다른 구조적, 말이집탈락 병변(de-myelinating lesion)들을 배제하기 위한 것으로, 특정한 MRI 변화가 관련되지는 않고 있다.
	피로가 발생하는 기전은 말초성 피로와 중추성 피로로 구분되는데 각각 무엇을 일컫는 말인가?	4) 피로가 발생하는 기전에 말초성 피로(peripheral fatigue)와 중추성 피로(central fatigue)로 나누어 구분하는 접근법이 일반적으로 많이 쓰이고 있다. 말초성 피로란 근육 및 신경근육이 음부(neuromuscular junction)에서 기인하는 장애에서 오는 근육의 피로를 일컫는다면, 중추성 피로는 중추신경계에서 지각되는 주관적인 피로감을 말한다고 할 수 있다.3) 본고에서는 일단 편의를 위하여 이 두 가지 구분에 따라서 설명을 해나가고자 한다.
	피로의 정의는 무엇인가?	우선 피로의 정의에 대해서 알아야 할 필요가 있다. 피로라는 것은 격심한 활동에서 오는 일종의 신체적 및 정신 적인 소진, 지침으로 정의할 수 있을 것이다.2) 임상적으로는 피로는 자발적인 활동을 시작하거나 지속하는데 있어 서의 어려움으로 정의할 수 있다.3) 피로의 지각은 주관적 이고 생리적, 심리적, 인지적 변화에 관련된 많은 인자들의 영향을 받으며, 이러한 측면들을 통합하여 하나의 전체적인 피로도로 지각이 되는 것이다.

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