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문제 정의
- 이러한 측면에서 강도 차이에 의한 유산소성 운동의 효과와 운동시간이 단축되는 고강도의 저항성 운동프로그램의 결합효과를 검증하여 보다 짧은 시간을 투자하지만 건강을 향상시키고 대사증후군의 위험성 감소와 예방을 할 수 있는 과학적인 운동프로그램의 작성을 위한 기초자료를 제시할 필요성이 있다하겠다. 따라서 이 연구에서는 동일한 운동량(일일 400kcal 소모)[14]을 전제로 하여, 유산소성 운동의 강도별 차이(VO2max 50% vs. VO2max 80%)와 각각의 운동 강도별로 결합된 고강도의 저항성운동 (VO2max 50%+저항성운동 vs. VO2max 80% +저항성 운동)이 비만에 의한 인슐린저항성과 심혈관질환 및 시간적 효율성(time-effective)에 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하고자 한다.
- 이 연구는 40세 이상의 체지방률 30%이상인 여성 32명을 대상으로, 8주간 동일한 운동량(주5회, 일일 400kcal 소모)을 전제로 하여 유산소성 운동의 강도별 차이(VO2max 50%, n=8 vs. VO2max 80%, n=8)와 운동 형태별 차이(VO2max 50%+저항성운동, n=8 vs. VO2max 80%+저항성운동, n=8)가 비만에 의한 인슐린 저항성과 심혈관질환 및 시간적 효율성(time-effective) 에 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하고자 실시되어 다음과 같은 결론을 얻었다. 체지방률의 변화는 8주간의 운동프로그램 후, 모든 집단에서 통계적으로 유의한 감소를 나타내었으며, 특히 MAE집단을 제외한 세집단 (VAE, MARE, VARE)이 보다 큰 폭으로 감소한 것으로 나타났다.
제안 방법
- 이 연구에서 사용된 운동프로그램은 [Table 3]에 보는바와 같으며 각 집단마다 주 5회 실시하였으며 ACSM 권장 일일 운동량인 400kcal를 기준으로 하였다[14]. 에너지소비량 측정은 Polar를 이용하여 목표 강도에 도달했을 때부터 400kcal를 측정하였다. 운동의 종료 시점까지 지속적으로 운동 강도와 운동자각도를 확인하며 속도를 조절하였다.
- 운동 강도를 측정하기 위하여 심박수 측정기(Polar, Finland)를 이용하여 1mile(1609m) 걷기를 실시하였으며, 검사가 진행되는 동안 매분마다 운동자각도(rating of perceived exertion, RPE)를 체크하여 운동지속 여부와 속도를 조절하였다. 완주 후, 측정된 시간과 심박수를 이용하여 단위체중 당 최대산소섭취량(VO2max)을 추정하였으며, 공식은 다음과 같다[18].
- 운동 강도를 측정하기 위하여 심박수 측정기(Polar, Finland)를 이용하여 1mile(1609m) 걷기를 실시하였으며, 검사가 진행되는 동안 매분마다 운동자각도(rating of perceived exertion, RPE)를 체크하여 운동지속 여부와 속도를 조절하였다. 완주 후, 측정된 시간과 심박수를 이용하여 단위체중 당 최대산소섭취량(VO2max)을 추정하였으며, 공식은 다음과 같다[18].
- 에너지소비량 측정은 Polar를 이용하여 목표 강도에 도달했을 때부터 400kcal를 측정하였다. 운동의 종료 시점까지 지속적으로 운동 강도와 운동자각도를 확인하며 속도를 조절하였다.
- 이 연구에서 사용된 운동프로그램은 [Table 3]에 보는바와 같으며 각 집단마다 주 5회 실시하였으며 ACSM 권장 일일 운동량인 400kcal를 기준으로 하였다[14]. 에너지소비량 측정은 Polar를 이용하여 목표 강도에 도달했을 때부터 400kcal를 측정하였다.
- 이 연구에서는 2014년 6월부터 2014년 8월까지 경기도에 거주하고 있는 40세 이상의 체지방률 30%이상인 여성 32명을 대상으로 유산소성 운동 강도에 따라, VO2max 50% (moderate aerobic exercise, MAE, n=8) 집단과 VO2max 80%(vigorous aerobic exercise, VAE, n=8)집단으로 무선배정 하였으며, 운동의 형태에 따라서는 VO2max 50%와 저항성운동이 결합한 집단(moderate aerobic and resistance exercise, MARE, n=8)과 VO2max 80%와 저항성운동이 결합한 집단(vigorous aerobic and resistance exercise, VARE, n=8)으로 무선 배정 하였다. 실험 전, 대상자들에게 연구의 목적과 내용을 자세히 설명하고 이해하게하여 자발적으로 실험에 참여 하도록 하였으며, 실험동의서에 자필서명을 받고 실험을 시작하였다.
- 채혈은 12시간의 공복상태에서 검사실에 도착하여 30분 동안 안정을 취한 후, 주전정맥(antecubital vein)에서 1회용 주사기를 이용하여 약 10ml의 정맥혈액을 채 취하였다. 채혈된 혈액은 30분간 상온에서 응고 시킨 후, 원심분리기를 이용하여 3,000rpm으로 10분간 혈청을 원심분리 하였으며 분리된 혈청(serum)은 분석 전까지-70°C에 보관하였다.
- 체지방률은 피하지방두께측정법(skinfold thickness method)을 이용하여 Siri[15]와 Jackson 등[16]의 공식으로 체지방률을 산출하였다. 피하지방은 3부위(Triceps, Front of thigh, Iliac crest)를 측정하였으며 모든 과정은 국제인체측정학회의 내용에 따라 실시하였고 자격증 소지 전문가 1인이 측정하였다.
데이터처리
- 운동 처치와 운동 시기(운동 전 vs 후)에 따른 두 요인 간의 상호작용 효과를 검정하기 위하여 이원변량분석(two-way ANOVA)을 사용하였으며, 유의한 상호작용의 효과가 나타나지 않을 시 각각의 요인에 대한 주 효과(main effect)검정을 실시하였다. 또한 운동 처치와 시기에 대한 유의한 효과가 있을 경우, LSD를 이용하여 사후검증을 실시하였으며 유의수준은 a=.05로 설정하였다.
- 이 연구에서 얻은 자료는 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준오차로 산출하였다. 운동 처치와 운동 시기(운동 전 vs 후)에 따른 두 요인 간의 상호작용 효과를 검정하기 위하여 이원변량분석(two-way ANOVA)을 사용하였으며, 유의한 상호작용의 효과가 나타나지 않을 시 각각의 요인에 대한 주 효과(main effect)검정을 실시하였다. 또한 운동 처치와 시기에 대한 유의한 효과가 있을 경우, LSD를 이용하여 사후검증을 실시하였으며 유의수준은 a=.
- 이 연구에서 얻은 자료는 SPSS 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준오차로 산출하였다. 운동 처치와 운동 시기(운동 전 vs 후)에 따른 두 요인 간의 상호작용 효과를 검정하기 위하여 이원변량분석(two-way ANOVA)을 사용하였으며, 유의한 상호작용의 효과가 나타나지 않을 시 각각의 요인에 대한 주 효과(main effect)검정을 실시하였다.
이론/모형
- 인슐린저항성 측정은 혈중 Glucose와 Insulin의 농도를 측정하여 HOMA-IR의 공식을 이용하였으며[17], Glucose의 농도는 Enzymatic Kinetic Assay(Hexokinase) 를 이용하여 분석하였다. 인슐린 농도는 ECLIA 방법으로 분석하였으며 산출 공식은 다음과 같다.
- 인슐린저항성 측정은 혈중 Glucose와 Insulin의 농도를 측정하여 HOMA-IR의 공식을 이용하였으며[17], Glucose의 농도는 Enzymatic Kinetic Assay(Hexokinase) 를 이용하여 분석하였다. 인슐린 농도는 ECLIA 방법으로 분석하였으며 산출 공식은 다음과 같다.
- 체지방률은 피하지방두께측정법(skinfold thickness method)을 이용하여 Siri[15]와 Jackson 등[16]의 공식으로 체지방률을 산출하였다. 피하지방은 3부위(Triceps, Front of thigh, Iliac crest)를 측정하였으며 모든 과정은 국제인체측정학회의 내용에 따라 실시하였고 자격증 소지 전문가 1인이 측정하였다.
성능/효과
- 8주간의 운동 후, IL-6의 변화에서 집단과 시 기 간의 상호작용효과는 없었으며 시기의 검증에서 VAE 집단은 4주(p=.046)와 8주(p=.025)에서 0주보다 유의하게 감소되었다. 또한 집단에 대한 효과 검증결과, 0주의 VARE(p=.
- 8주간의 운동 후, 인슐린저항성 변화의 결과에서는 집단과 시기 간의 유의한 상호작용효과가 나타났다 (p<.05)[Table 5].
- 또한 집단 간에서도 통계적 유의 수준에는 도달하지 못하였지만 복합운동을 실시한 MARE집단과 VARE 집단에서 보다 낮은 수준의 인슐린 저항성을 나타내었다. CRP 농도는 조금씩 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았으며, 운동 강도에 따른 차이 또한 유의한 결과를 나타내지 않았다. 그러나 동일한 고강도운동에서 운동의 형태에 따른 유의한 차이가 나타나, VARE의 CRP 농도가 VAE보다 유의하게 낮은 것으로 나타났고(p<.
- CRP의 변화는 [Table 6]에서 보는 바와 같이 집단과 시기 간의 상호작용효과가 없는 것으로 나타났으며, 8주 차에 VARE 집단이 VAE 집단보다 CRP의 농도가 유의 하게 낮은 것으로 나타났다(p<.01).
- TNF-a 농도 변화는 MAE에서 0주와 4주보다 8주에서 유의하게 감소하였으며 그러나 VARE에서는 오히려 0주보다 8주에서 유의하게 증가하였고, VAE에서 는 4주 후 증가하는 경향을 보였지만 8주 후에는 감소하는 경향을 보였다.
- TNF-a의 변화는 [Table 8]에서 보는 바와 같이 집단과 시기 간의 상호작용효과는 나타나지 않았으며 8주간의 운동 후, MAE 집단에서 0주(p=.038)와 4주(p=.045) 에서 보다 유의하게 감소된 것으로 나타났다. 그러나 VARE 집단에서는 0주보다 8주(p=.
- 그러나 동일한 고강도에서 운동의 형태에 따른 유의한 차이가 나타나, VARE의 CRP 농도가 VAE보다 유의하게 낮은 것으로 나타났고(p<.01) 중간강도에서도 통계적 유의한 차이는 보이지 않았지만 MAE보다 MARE에서 낮은 혈중 CRP 농도의 경향을 보였다.
- 그러나 동일한 고강도운동에서 운동의 형태에 따른 유의한 차이가 나타나, VARE의 CRP 농도가 VAE보다 유의하게 낮은 것으로 나타났고(p<.01)중간강도 에서도 통계적 유의한 차이는 보이지 않았지만 복합운동집단에서 보다 낮은 혈중 CRP 농도의 경향을 보였다.
- 05). 또한 VAE 에서는 선행연구의 결과와 비슷하게 4주 운동 후에 증가하는 경향을 보였지만 8주 후에는 감소하는 경향을 보여 고강도의 운동이 혈중 TNF-a 수준개선의 효과가 없음을 확인하였다. 운동의 형태에서는 4주와 8주에서 VAE보다 나머지 집단의 혈중 TNF-a의 수준이 유의하게 낮은 것으로 나타나 고강도의 유산소성 운동보다는 낮은 강도의 유산소성 운동 또는 복합운동이 혈중 TNF-a의 수준을 개선하는데 보다 효과적인 것으로 나타났다.
- 032)에서 유의하게 증가된 것으로 나타났다. 또한 VAE 집단의 TNF-a 농도는 4주에서 나머지 세 집단보다 유의하게 높게 나타났으며(MAE=.047; MARE=.011; VARE=.027), 8주에서도 MAE(p=.027)와 MARE(p=.032) 집단보다 유의하게 높은 것으로 나타났다.
- 025)에서 0주보다 유의하게 감소되었다. 또한 집단에 대한 효과 검증결과, 0주의 VARE(p=.008)집단이 MARE집단보다 유의하게 낮은 것으로 나타났다[Table 7].
- 체지방률의 변화는 [Table 4]에서 보는 바와 같이 집단과 시기 간의 상호작용효과는 나타나지 않았으며 주효과를 검증한 결과, 시기 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 모든 집단에서 기간이 경과할수록 체지방량은 감소하는 경향을 보였으며 0주와 8주에서는 유의한 차이를 보였고 특히 세 집단(VAE, p=.006; MARE, p=.006; VARE, p=.007)에서 보다 큰 폭으로 감소한 것으로 나타났다. 그러나 모든 시기에서 집단 간의 차이는 나타나지 않았다.
- 05)[Table 5]. 시기에 따른 변화에서는 MARE 집단과 VARE 집단에서는 0주와비교하여 4주(MARE, p=.004; VARE, p=.000)와 8주(MARE, p=.008; VARE, p=.000)에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 또한 0주에서 집단이 MARE(p=.
- 운동시간의 변화는 [Table 9]에서 보는바와 같이 집단과 시기 간의 상호작용의 효과는 없었으며 모든 시기에서 VAE 집단과 VARE 집단이 MAE 집단(p=.000)과 MARE 집단(p=.000)보다 운동시간이 유의하게 짧은 것으로 나타났다. 그러나 시기에서는 유의한 차이를 보이지 않았다.
- 또한 VAE 에서는 선행연구의 결과와 비슷하게 4주 운동 후에 증가하는 경향을 보였지만 8주 후에는 감소하는 경향을 보여 고강도의 운동이 혈중 TNF-a 수준개선의 효과가 없음을 확인하였다. 운동의 형태에서는 4주와 8주에서 VAE보다 나머지 집단의 혈중 TNF-a의 수준이 유의하게 낮은 것으로 나타나 고강도의 유산소성 운동보다는 낮은 강도의 유산소성 운동 또는 복합운동이 혈중 TNF-a의 수준을 개선하는데 보다 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과들은 혈중 TNF-a의 수준을 개선하기 위해서는 단지 고강도의 운동만을 제외한 운동의 효과가 매우 중요한 것을 의미하고 있으며 그러나 고강도의 운동에 보다 구체적이고 체계적인 추가연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 이 연구의 결과에서 체지방률의 변화는 8주간의 운동 프로그램 후, 모든 집단에서 체지방률이 통계적으로 유의한 감소를 나타내었으며, 특히 MAE를 제외한 세 집단에서 보다 큰 폭으로 감소한 것으로 나타나 고강도의 운동집단에서 체지방률의 유의한 변화를 나타내었던 선행연구의 결과와 유사한 결과를 보였다. 이러한 결과는 규칙적인 고강도의 유산소운동으로 인한 혈류역학 (hemodynamic)기능의 개선에 의한 것으로 생각되며 또한 복합운동은 유산소 운동의 장점과 더불어 근육과 골격 등의 제지방 조직을 발달시키기 때문에 기초대사량을 향상시켜 신체구성에 보다 긍정적인 효과를 나타냈다고 사료된다[21].
- 이 연구의 결과에서는 8주간의 운동 후, 혈중 CRP 농도가 조금씩 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았으며 운동 강도에 따른 차이 또한 유의한 결과를 나타내지 않았다. 그러나 동일한 고강도에서 운동의 형태에 따른 유의한 차이가 나타나, VARE의 CRP 농도가 VAE보다 유의하게 낮은 것으로 나타났고(p<.
- 이 연구의 결과에서는 모든 집단의 인슐린저항성이 4주차에는 모두 감소되는 경향을 나타내었으며 특히나 MARE와 VARE 집단에서는 유의하게 감소되는 경향을 나타내어 복합운동의 효과를 주장한 Davidson 등[26]의 결과와 일치하였다. 또한 집단 간에서도 통계적 유의수준에는 도달하지 못하였지만 복합운동을 실시한 MARE와 VARE 집단에서 보다 낮은 수준의 인슐린저항성으로 나타내었다.
- 이 연구의 결과에서도 MAE의 TNF-a 농도가 0주와 4주보다 8주에서 유의하게 감소하였으며 VARE에서는 오히려 0주보다 8주에서 유의하게 증가를 나타내어 모두 선행연구와 유사한 결과를 보였다(p<.05).
- ACSM[14]에서는 건강상의 이점을 얻기 위해 신체활동을 통한 체중감량을 시도하고자 할 때, 주당 150~250분의 지속시간과 누적적으로 총 2000kcal 이상의 에너지 소비량을 권장하고 있다. 이 연구의 결과에서도 마찬가지로 모든 집단에서 주당 150~250분의 운동 지속시간과 누적 총 2000kcal의 에너지 소비로 인해 체지방률 및 인슐린저항성, 염증반응 인자에 긍정적인 효과가 나타났 으며 특히 고강도의 VAE와 VARE에서는 다른 집단보다 짧은 운동시간에도 불구하고 비슷한 효과를 보여 시간적 효율성이 높은 것으로 사료된다.
- 이렇게 IL-6 개선에 대한 연구에서는 운동 전후 서로 상반된 의견이 도출되었으며, 이 연구에서는 VAE가 4주(p=.046) 8주(p=.025)에서 0주보다 유의하게 감소하였으며, 이외의 다른 집단에서는 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 보였지만 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 또한 운동 강도의 대부분 선행 연구에서는 중강도 운동이 유의하게 감소하였지만 이 연구에서는 고강도 운동이 유의하게 감소하여 선행연구와의 다른 결과를 나타냈다.
- 이상의 결과를 종합해 보면 체지방률은 운동의 강도와 형태에 관계없이 모두 영향을 받는 것으로 생각되며 CRP는 운동의 강도와 형태에 별다른 영향을 받지 않는 것으로 사료된다. 인슐린저항성과 TNF-a의 농도는 운동의 형태에 따라 일정 부분의 영향을 받는 것으로 생각되며 IL-6와 TNF-a, 운동시간은 운동 강도에 영향을 받는 것으로 나타났고 특히 운동시간의 변화에서는 운동 강도가 보다 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.
- 체지방률의 변화는 8주간의 운동프로그램 후, 모든 집단에서 통계적으로 유의한 감소를 나타내었으며, 특히 MAE집단을 제외한 세집단 (VAE, MARE, VARE)이 보다 큰 폭으로 감소한 것으로 나타났다. 인슐린 저항성의 변화는 4주차에 모두 감소되는 경향을 나타내었으며 특히 MARE와 VARE 집단에서는 유의 하게 감소되는 경향을 나타내었다. 또한 집단 간에서도 통계적 유의 수준에는 도달하지 못하였지만 복합운동을 실시한 MARE집단과 VARE 집단에서 보다 낮은 수준의 인슐린 저항성을 나타내었다.
- 이상의 결과를 종합해 보면 체지방률은 운동의 강도와 형태에 관계없이 모두 영향을 받는 것으로 생각되며 CRP는 운동의 강도와 형태에 별다른 영향을 받지 않는 것으로 사료된다. 인슐린저항성과 TNF-a의 농도는 운동의 형태에 따라 일정 부분의 영향을 받는 것으로 생각되며 IL-6와 TNF-a, 운동시간은 운동 강도에 영향을 받는 것으로 나타났고 특히 운동시간의 변화에서는 운동 강도가 보다 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다.
- VO2max 80%+저항성운동, n=8)가 비만에 의한 인슐린 저항성과 심혈관질환 및 시간적 효율성(time-effective) 에 어떠한 영향을 미치는 지를 구명하고자 실시되어 다음과 같은 결론을 얻었다. 체지방률의 변화는 8주간의 운동프로그램 후, 모든 집단에서 통계적으로 유의한 감소를 나타내었으며, 특히 MAE집단을 제외한 세집단 (VAE, MARE, VARE)이 보다 큰 폭으로 감소한 것으로 나타났다. 인슐린 저항성의 변화는 4주차에 모두 감소되는 경향을 나타내었으며 특히 MARE와 VARE 집단에서는 유의 하게 감소되는 경향을 나타내었다.
- 체지방률의 변화는 [Table 4]에서 보는 바와 같이 집단과 시기 간의 상호작용효과는 나타나지 않았으며 주효과를 검증한 결과, 시기 간에 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 모든 집단에서 기간이 경과할수록 체지방량은 감소하는 경향을 보였으며 0주와 8주에서는 유의한 차이를 보였고 특히 세 집단(VAE, p=.
후속연구
- 운동의 형태에서는 4주와 8주에서 VAE보다 나머지 집단의 혈중 TNF-a의 수준이 유의하게 낮은 것으로 나타나 고강도의 유산소성 운동보다는 낮은 강도의 유산소성 운동 또는 복합운동이 혈중 TNF-a의 수준을 개선하는데 보다 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과들은 혈중 TNF-a의 수준을 개선하기 위해서는 단지 고강도의 운동만을 제외한 운동의 효과가 매우 중요한 것을 의미하고 있으며 그러나 고강도의 운동에 보다 구체적이고 체계적인 추가연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 또한 대부분의 사람들이 운동 실천을 통해 얻을 수 있는 건강상의 이점에도 불구하고, 운동에 참여를 못하는 가장 큰 이유로 바쁜 생활로 인한 시간부족을 들고 있으며[12], 이와 함께 장시간 지속되는 운동프로그램을 꾸준하게 실천하는 것 또한 어려운 것이 사실이다[13]. 이러한 측면에서 강도 차이에 의한 유산소성 운동의 효과와 운동시간이 단축되는 고강도의 저항성 운동프로그램의 결합효과를 검증하여 보다 짧은 시간을 투자하지만 건강을 향상시키고 대사증후군의 위험성 감소와 예방을 할 수 있는 과학적인 운동프로그램의 작성을 위한 기초자료를 제시할 필요성이 있다하겠다. 따라서 이 연구에서는 동일한 운동량(일일 400kcal 소모)[14]을 전제로 하여, 유산소성 운동의 강도별 차이(VO2max 50% vs.
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