Corresponding author: Yun-A Shin Tel +82-10-2836-2541 Fax +82-41-550-3837 E-mail 서 론
노화는 본질적이고 복잡한 생물학적 과정이다. 분자수준에서 노화는 게놈 불안정성(genomic instability), 단백질 항상성 상실(loss of pro-teostasis), 후성유전학적 변화(epigenetic alterations), 미토콘드리아 기능장애(mitochondrial dysfunction), 세포 노화(cellular senescence), 줄기세포고갈(stem cell exhaustion), 세포 간 통신 변화(altered intercellular communication), 영양소 감지 조절 이상(deregulated nutrient-sensing), 텔로미어 감손(telomere attrition) 등 다양한 기전으로 설명되며[1], 이 중 특히 텔로미어 감손과 유지 기전은 생물학적 연령을 반영하는 중요한 분자적 지표로 주목받고 있다[2].
노화와 텔로미어 길이 감소의 연관성은 여러 연구에서 보고되었다. 텔로미어는 염색체 말단에 위치한 TTAGGG 반복 서열로 구성되어 있으며, 세포 분열 시 염색체의 손상을 방지하여 유전체의 안정성을 유지하는 역할을 한다[3]. 그러나 DNA 복제 과정에서 말단은 완전히 복제되지 않아 세포 분열 시마다 텔로미어는 약 50–200 bp씩 짧아진다. 일정 수준 이하로 짧아지면 세포는 더 이상 분열할 수 없게 되어 세포 노화가 유도된다[4]. 텔로미어 길이는 유년기부터 성인 초기까지는 비교적 안정적으로 유지되나, 이후 점차 감소하는 경향을 보인다[4,5]. 짧아진 텔로미어는 염색체 분해(degradation), 말단 간 융합(end-to-end chromosome fusions), 재조합 이상과 관련되며, 이는 노화와 연령 관련 질환을 촉진하고 조기 사망 위험과도 연관된다고 보고되었다[6,7].
텔로미어 길이에 영향을 미치는 다양한 요인 중 흡연이나 비만과 같은 부정적인 생활습관은 텔로미어를 단축시키는 반면[8], 신체활동과 같은 활발한 생활습관은 텔로미어 길이 유지 또는 연장과 관련되는 것으로 나타난다[9]. 신체활동은 만성질환의 발생 위험을 감소시켜 노화를 지연시키는 데 기여하며[10], 이는 운동이 운동기능, 내피세포 기능, 인슐린 민감도, 자율신경 기능, 혈압 조절, 복부지방 감소, 지질대사 및 염증지표 개선 등 건강에 긍정적인 영향을 미치기 때문이다[11]. 운동 유형별로는 지구력 운동과 저항 운동의 단독 또는 병행 훈련이 심혈관질환 예방에 효과적인 것으로 알려져 있으며[12], 고강도 인터벌 훈련은 전통적인 유산소 운동에 비해 심폐기능 향상에 효과적이며 시간 효율적인 방법으로 제시된다[13].
텔로미어 길이와 장기간 신체활동 간의 관련성은 주로 운동선수들을 대상으로 연구되어 왔다. 일부 연구에서는 장기간의 신체활동 참여가 텔로미어 길이와 긍정적인 관련성이 있다고 보고되었으나[14–16], 젊은 엘리트 수영선수의 텔로미어 길이는 동일 연령대의 활동적인 개인보다 8.1% 더 짧다는 결과도 보고된 바 있다[17]. 이러한 상반된 결과는 종목별 훈련 특성, 과훈련(overtraining), 성별·연령에 따른 생리적 반응 차이 등으로 설명될 수 있지만, 젊은 엘리트 운동선수 집단을 대상으로 한 체계적인 분석은 여전히 제한적이다[18].
중년 또는 노년층을 대상으로 한 기존 연구에서는 활동적인 개인이 비활동적인 개인보다 더 긴 텔로미어를 가진 것으로 보고되었으나[19,20], 젊은 성인층에서는 운동 수준 · 운동량·신체구성에 따라 텔로미어 길이에 대해 일관되지 않은 결과를 나타낸다[16,17]. 최근 연구에서는 신체활동의 텔로미어 유지 효과가 청소년기 및 청년기부터 시작될 수 있다는 보고도 있다[21,22]. 특히 Nickels et al. [17]의 연구 대상자 평균 연령이 20세인 점을 고려할 때, 엘리트 선수와 같이 높은 운동량을 가진 젊은 개인들은 레크리에이션 수준의 활동을 하는 동일 연령대와 텔로미어 반응이 다를 가능성이 있다. 또한, 텔로미어 길이가 신체활동 수준과 U자형 또는 역 U자형 관계를 나타내며, 중강도 운동은 긍정적인 영향을 미치지만, 저강도 또는 고강도 운동은 효과가 없거나 오히려 해로울 수 있다는 연구도 보고되었다[16]. 따라서 고강도 훈련을 장기간 지속한 젊은 엘리트 운동선수 집단에 대한 분석이 필요하다. 즉, 고강도·고빈도 훈련을 장기간 수행하는 젊은 운동선수들은 레크리에이션 활동자와는 다른 텔로미어 생물학적 반응을 보일 가능성이 있으며, 이는 단순 활동량이 아닌 신체구성(근육량·체지방률), 운동강도, 심폐체력 수준의 차이로부터 기인할 수 있다. 또한 선행연구들은 주로 단일 종목 또는 단일 체력요인을 중심으로 분석되었으며, 여러 운동종목을 비교하고 신체활동 강도·패턴과 신체구성을 통합적으로 고려하여 텔로미어 길이를 예측한 모델은 거의 없다.
이와 함께, 운동 강도 외에도 운동 종목에 따라 심폐체력 수준의 차이가 나타날 수 있으며, 심폐체력은 텔로미어 길이와도 관련이 있다. 높은 심폐체력을 가진 개인일수록 더 긴 텔로미어를 가진 것으로 보고되었다[23]. 그러나 이러한 관련성은 중년층에서는 일관되게 보고된 반면, 젊은 성인에서는 일관되지 않은 결과들이 보고되어[23–25], 운동 종목에 따른 심폐체력 차이와 텔로미어 간의 관련성을 규명할 필요가 있다. 또한, 운동 종목, 훈련 특성, 신체구성(근육 ·지방 조성), 체력 요인을 포함한 통합적 모델로 분석한 연구는 매우 부족한 실정이다.
이 연구에서 다룬 운동 종목의 생리학적 특성을 살펴보면, 야구는 낮은 유산소성 요구와 간헐적 고강도 움직임을 포함한 기술 및 순발력 중심의 종목이며[25], 태권도는 짧은 경기시간 동안 최대 출력을 요구하지만 훈련 자체는 근력과 지구력을 동시에 요구하는 복합형 종목이다[26]. 럭비는 고강도 신체 접촉과 반복적 스프린트가 요구되는 고강도 지구력성 종목이며[27], 농구는 다방향 이동, 급격한 가속 ·감속 및 짧은 간격의 방향 전환을 반복하는 운동 특성을 지닌 종목이고[28], 축구는 지속적인 달리기, 가속 ·감속, 방향 전환 등이 결합된 전형적인 간헐적 인터벌 지구성 종목이다[29]. 한편, 체육전공 학생들은 특정 종목에 대한 전문 훈련 없이 자발적으로 다양한 운동을 수행하는 집단으로 볼 수 있다. 이들을 비교 기준으로 할 때, 럭비·농구· 축구는 고강도 지구력 운동, 야구 ·태권도는 간헐적 고강도 파워/순발력 운동으로 분류할 수 있다.
따라서 본 연구의 목적은 다양한 운동 종목에 참여하는 젊은 엘리트 선수들을 대상으로 종목 특성에 따라 지구력 운동군(농구, 축구, 럭비)과 파워· 순발력 운동군(야구, 태권도)을 분류하고, 이러한 운동 특성의 차이가 신체구성, 운동강도 및 운동량, 심폐체력, 그리고 텔로미어 길이에 어떠한 영향을 미치는지를 규명하는 데 있다.
이를 위하여 본 연구는 다음의 세 가지 구체적인 목표를 설정하여 분석하고자 하였다. 첫째, 지구력 운동군과 파워· 순발력 운동군 간 텔로미어 길이에 차이가 존재하는지를 확인한다. 둘째, 동일 연령대의 체육전공 남학생(활동군)과 운동선수군 간 텔로미어 길이 차이를 비교하여 장기간의 고강도 훈련(신체활동)이 텔로미어에 미치는 영향을 규명한다. 셋째, 신체구성, 심폐체력, 신체활동 수준이 텔로미어 길이에 독립적으로 또는 상호적으로 어떠한 영향을 미치는지를 분석한다.
연구 방법
1. 연구 대상
본 연구는 경기 및 충청남도 지역에 거주하며, 대학스포츠연맹에 소속된 대학 운동선수와 시·도 체육회에 소속된 20대 남성 실업선수 145명, 그리고 대조군으로 동일 연령대의 활동적인 체육전공 남학생 32명으로 구성된 총 177명을 대상으로 하였다. 연구 대상자는 2021년 12월부터 2022년 12월까지 온라인 웹사이트, 교내 홍보 게시판, 스포츠 동호회 등을 통해 모집하였다. 연구에 참여하기 전 모든 대상자에게 연구 목적과 절차에 대해 충분히 설명하였으며, 자발적인 참여 의사를 확인한 후 동의서를 받아 연구를 진행하였다(연구윤리 승인번호: DKU-2021-11-006).
2. 연구절차
1) 신체구성
연구대상자의 신장(cm), 체중(kg), 체질량지수(BMI, kg/m2), 체지방률(%), 골격근량(kg)은 다중 주파수 생체전기 임피던스 분석기(InBody 770, Biospace Co., Ltd., Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였다.
2) 심폐체력 측정
심폐체력 평가를 위한 최대산소섭취량(VO2max) 검사는 가스분석기(Vmax ST 1.0, Sensor Medics, Metamax, Yorba Linda, CA, USA)를 이용하여 Bruce 프로토콜[30]에 따라 실시하였다. 모든 대상자는 검사를 시작하기 전 안정 시 심박수와 호흡교환율(RER)을 측정하여 안정된 생리적 상태임을 확인한 후 검사를 진행하였다. 운동 강도는 점진적으로 증가시키되, 산소 섭취량 또는 심박수가 더 이상 증가하지 않고 항정 상태(plateau)를 보이거나, 피로로 인해 운동 수행을 지속할 수 없는 경우를 최대 운동능력 도달의 기준으로 설정하였다[31].
3) 신체활동량 조사
본 연구에서는 자기기입식 설문 방식인 국제 신체활동 질문지(International Physical Activity Questionnaire, IPAQ)를 사용하여 대상자의 신체활동량을 측정하였다. IPAQ는 여가 시간, 실내 및 야외 활동, 직업 관련 활동, 교통 수단 이용 등 다양한 영역에서의 신체활동을 측정하며, 지난 7일 동안 수행한 10분 이상의 고강도 활동(>6 METs), 중강도 활동(3−6 METs), 저강도 활동 및 걷기(<3 METs)에 대한 평균 수행 시간과 빈도를 기록하도록 구성되어 있다[32]. 수집된 설문 자료를 바탕으로 활동 강도별 시간과 빈도를 곱하여 에너지 소비량(kcal)을 산출하였으며, 총 에너지 소비량은 고강도, 중강도, 저강도 활동에 대해 각각 8, 4, 3.3 METs의 값을 적용하여 계산하였다[33].
신체활동량은 총 에너지 소비량(kcal/week)에 대해 산출된 백분위 수(P10, P20, …, P90)를 기준으로 10개의 집단으로 구분하였다. 분석 결과, 주당 1,384.8 kcal 미만은 하위 10%, 1,384.8−2,384.4 kcal는 10−20%, 2,384.4−4,077.0 kcal는 20−30%, 4,077.0−6,066.0 kcal는 30−40%, 6,066.0−7,599.0 kcal는 40−50%, 7,599.0−8,884.2 kcal는 50−60%, 8,884.2−10,671.6 kcal는 60−70%, 10,671.6−14,439.6 kcal는 70−80%, 14,439.6−19,308.6 kcal는 80−90%, 19,308.6 kcal 이상은 상위 10%로 분류하였다.
4) 텔로미어 길이 분석
텔로미어 길이 분석은 전완정맥에서 10 mL의 혈액을 채혈한 후 QIA wave Plasmid Miniprep Kit (QIAprep 2.0 Spin Columns, Qiagen, Hilden, Germany) 프로토콜을 사용하여 말초혈액 백혈구로부터 DNA 를 추출하여, DNA 주형을 DNA 중합효소를 사용하여 반복적으로 복제하는 원리를 이용하여 분석하였다. 텔로미어 길이는 Real-Time PCR (QuantStudio™ 5 Real-Time PCR System, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)을 이용하여 Cawthon et al. [34]이 기술한 방법에 따라 분석하였다. 정량분석을 위하여 DNA에 형광물질(fluorescence)을 처리하여 single copy gene number에 대한 상대적인 DNA repeat copy number (Ct)값을 구하여 DNA 길이를 산출하는 방법을 이용하였다. 텔로미어 길이 분석은 다음과 같이 실시하였다. 텔로미어 primer (5'→3')는 tel 1, GGTTTTTGAGGGTGAGGG TGAGGGTGAGGGTGAGGGT; tel 2, TCCCGACTATCCCTATCCCTATCCCTATCCCTATCCCTA를 사용하였다. 단일 유전자 primer는 36b4u, CAGCAAGTGGGAAGG TGTAATCC; 36B4d, CCCATTCTATCATCAAC-GGGTACAA를 사용하였다. 중합 효소 연쇄 반응을 위한 텔로미어 primer는 tel 1, 270 nM; tel 2, 900 nM를 혼합하였고, 단일 유전자 primer로 사용된 36B4 primer 농도는 36B4u, 300 nM; 36B4d, 500 nM를 혼합하였다. 중합 효소 연쇄 반응을 수행하기 위해 94°C에서 3분 동안 변성을 시작했고, 다음과 같은 조건으로 35회 반복하였다: 94°C에서 30초 동안 변성, 56 °C 에서 25초 동안 primer 가열냉각, 그리고 72°C에서 30초 동안 연장 단계로 프로그램화 하였다. 증폭 주기의 마지막 단계는 72°C에서 7분으로 설정했다. 증폭 곡선(melt curve)과 표준곡선 그래프를 그린 후, 희석농도에 따른 DNA의 mean terminal restriction fragment lengths의 상관계수를 구하여 reference DNA에 대한 길이(T/S ratio)로 분석하였다.
3. 자료처리방법
본 연구의 자료 분석은 Windows용 IBM SPSS Statistics (Version 23; IBM Corp., Armonk, NY, USA)를 사용하여 수행하였다. 측정된 모든 변수에 대해 평균과 표준편차를 산출하였으며, 운동 집단에 따른 대상자의 특성, 신체활동량, 텔로미어 길이의 차이는 일원분산분석(One-way ANOVA)을 통해 분석하였다. 사후검증은 집단 간 표본 수가 동일하지 않은 경우에 적합한 Games-Howell 검정을 사용하였다.
운동 종목에 따른 신체활동량 수준의 차이는 교차분석(Pearson Chi-Square)을 이용하였다. 신체구성, 심폐체력, 신체활동량 및 텔로미어 길이 간의 관련성은 피어슨 상관분석(Pearson correlation)을 통해 분석하였으며, 텔로미어 길이에 영향을 미치는 요인 분석은 선형 회귀분석(Linear regression analysis)을 이용하여 실시하였다. 모든 통계적 유의수준(α)은 0.05로 설정하였다.
연구 결과
1. 운동 종목에 따른 대상자 특성 및 텔로미어 길이와의 관련성
운동 종목에 따른 대상자 특성의 차이를 분석한 결과, 나이, BMI, 체지방률 및 심폐체력은 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 1). 반면, 신장은 집단 간 유의한 차이를 보였으며(F=4.005, p =.020), HIETG가 CON보다 유의하게 더 컸다(p<.01). 체중에서도 집단 간 유의한 차이가 나타났으며(F=3.064, p =.049), HIETG가 CON보다 유의하게 높은 체중을 보였다(p<.05). 골격근량도 집단 간 유의한 차이가 나타났으며(F=12.878, p<.001), HIETG (p<.001)와 IHPETG (p<.01) 모두 CON 보다 유의하게 높은 값을 나타냈다. 텔로미어 길이도 집단 간 유의한 차이가 나타났으며(F=12.639, p<.001), HIETG (p<.01)와 IHPETG (p<.05) 모두 CON보다 유의하게 더 긴 텔로미어 길이를 보였다.
Table 1.
Differences in subject characteristics according to sport type
대상자들의 특성과 텔로미어 길이의 관련성은 신장(r=0.293, p <.001), 체중(r=0.200, p =.006), 골격근량(r=0.514, p <.001), 심폐체력(r=0.275, p <.001)과 양의 상관을 보였고, 나이(r=-0.303, p <.001) 및 체지방률(r=-0.299, p <.001)과는 음의 상관을 보였다(Fig. 1).
2. 운동종목에 따른 신체활동량 및 텔로미어 길이와의 관련성
운동종목에 따른 신체활동 수준을 비교한 결과는 Table 2와 같다. 고강도 신체활동 빈도는 집단 간 유의한 차이가 나타났고(F=6.603, p =.002), HIETG는 CON보다 높은 경향을 보였으며(p =.056), IHPETG (p <.01)는 CON보다 유의하게 높은 고강도 활동 빈도를 보였다. 그러나 고강도 신체활동 시간은 집단 간 유의한 차이를 보이지 않았다. 고강도 신체활동량은 유의수준에 근접하는 경향을 보였으며(F=2.996, p =.053), 사후분석에서 IHPETG가 CON보다 유의하게 높은 고강도 신체활동량을 나타냈다(p <.01).
Table 2.
Differences in physical activity levels by sports type
HIETG, high-intensity endurance training group; IHPETG, intermittent high-intensity power/explosive training group; CON, control group; HPA-F, high-intensity physical activity-frequency; HPA-T, high-intensity physical activity-time; HPA-V, high-intensity physical activity-volume; MPA-F, moderate-intensity physical activity-frequency; MPA-T, moderate-intensity physical activity-time; MPA-V, moderate-intensity physical activity-volume; LPA-F, low-intensity physical activity-frequency; LPA-T, low-intensity physical activity-time; LPA-V, low-intensity physical activity-volume; TPA-V, total physical activity-volume.
중강도 신체활동 빈도는 집단 간 유의한 차이가 있었으며(F=10.602, p <.001), IHPETG가 HIETG (p <.05)와 CON (p <.01)보다 높았다. 중강도 신체활동 시간도 유의한 차이가 나타났고(F=3.411, p =.036), IHPETG가 CON보다 유의하게 높은 값을 보였다(p <.01). 중강도 신체활동량은 집단 간 유의한 차이를 보였으며(F=4.408, p =.014), IHPETG가 CON보다 유의하게 높은 활동량을 나타냈다(p <.001).
저강도 신체활동 빈도, 시간 및 신체활동량은 집단 간 차이가 유의하지 않았다.
총 신체활동량은 집단 간 유의한 차이가 있었으며(F=8.768, p<.001), IHPETG가 CON보다 유의하게 높은 총 신체활동량을 나타냈다(p <.001).
텔로미어 길이는 저강도 신체활동 빈도와 유의한 양의 상관을 보였으며(r=0.200, p =.010), 저강도 활동을 자주 수행할수록 텔로미어 길이가 길게 나타나는 경향을 나타냈다(Fig. 2).
3. 운동 종목에 따른 신체활동량과 텔로미어 길이의 차이
운동종목에 따른 운동량 그룹의 분포 차이를 확인하기 위해 카이제곱 분석을 실시한 결과(Fig. 3), 세 집단 간 운동량 분포는 통계적으로 유의한 차이를 보였다(χ2 (18, N=177)=44.170, p =.001). HIETG는 중 ·고 운동량 구간이 높은 비율로 분포한 반면, IHPETG는 저·중 ·고 운동량에 폭넓게 분포하였다. 반면, CON은 주로 저·중 운동량 구간에 집중되어 있었으며, 상위 운동량 구간에는 거의 포함되지 않아 참여 종목의 훈련 특성이 운동량 패턴에 뚜렷한 차이가 있음을 나타냈다.
Fig. 3.
Fig. 3.Distribution of physical activity levels across sports type groups. The frequency distribution of physical activity level (1.0–10.0) across the three sports type groups. (1=high-intensity endurance training group; 2=intermittent high-intensity power/explosive training group; 3=control group).
그러나 신체활동량에 따른 텔로미어 길이의 차이는 집단 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 3).
Table 3.
Differences in telomere length according to physical activity level
<10%: <1,384.8 kcal/week, 10−20%: 1,384.8–2,384.3 kcal/week, 20–30%: 2,384.4–4,076.9 kcal/week, 30–40%: 4,077.0–6,065.9 kcal/week, 40–50%: 6,066.0–7,598.9 kcal/week, 50–60%: 7,599.0–8,884.1 kcal/week, 60–70%: 8,884.2–10,671.5 kcal/week, 70–80%: 10,671.6–14,439.5 kcal/week, 80–90%: 14,439.6–19,308.5 kcal/week, ≥90%: ≥19,308.6.
4. 텔로미어 길이에 영향을 주는 요인들의 분석
텔로미어 길이와 유의한 상관관계를 보인 변수들이 텔로미어 길이에 미치는 영향을 분석한 결과는 Table 4에 제시되어 있다. Model 1에서 나이 단독모형은 전체 변량의 12.3%를 설명하였으며(R2=0.123), 이는 기본적인 나이 효과가 텔로미어 길이에 일정 수준의 설명력을 갖고 있음을 나타낸 결과이다.
Table 4.
Linear regression analysis showing the effects of body composition and physical activity on telomere length
Model 2와 Model 3에서 신장과 체중을 추가하였을 때 R2는 각각 0.138, 0.194로 증가하였으나, 설명력의 향상은 제한적이었고, adjusted R2 값(예: Model 2=0.056, Model 3=0.081)을 고려할 때 예측모형의 값이 크게 상승하지는 않았다.
그러나 Model 4에서 근육량을 투입한 이후 설명력이 증가하여(R2=0.391, adj. R2=0.362), 텔로미어 길이의 약 36.2%를 설명하는 것으로 나타났다. 이는 근육량이 텔로미어의 중요한 예측요인임을 보여주는 결과이다. Model 5에서 체지방률을 추가한 결과, 모형 설명력은 더욱 향상되어 R2=0.466, adj. R2=0.436을 나타냈으며, 이는 신체조성 중 근육량과 체지방률이 텔로미어 길이를 설명하는 핵심 요인임을 나타낸 결과이다.
Model 6에서 심폐지구력이 추가되었을 때 R2는 0.497로 증가했으나(adj. R2=0.460), 예측모형의 값 향상은 제한적으로 나타났다. Model 7에서 중강도 신체활동빈도를 추가하였을 때 설명력은 R2=0.660으로 크게 상승하였으며(adj. R2=0.511), 전체 모형의 약 51%를 설명하였다.
논 의
1. 운동종목에 따른 신체특성 차이와 텔로미어 길이의 관련성
본 연구에서 20대 남성 운동선수를 종목 특성에 따라 고강도 지구력 운동집단(HIETG)과 간헐적 고강도 파워 · 순발력 운동집단(IHPETG)으로 구분하여 체육전공 남학생(CON)과 비교한 결과, 신장, 체중, 골격근량 및 텔로미어 길이에서 유의한 차이가 나타났다. 특히 골격근량은 운동선수 집단에서 유의하게 높게 나타났으며, 이는 종목별로 요구되는 신체조건과 훈련량이 신체구성에 직접적으로 반영된 결과로 해석된다. 선행연구에서도 종목의 특성에 따라 신장, 체중, 제지방량 등 신체구성의 차이가 보고되며[35], 이는 근력· 순발력 또는 체격이 경기력에 중요한 종목(예: 럭비, 농구)에서는 더 큰 근육량과 체중이 선수 선발 및 경기력 유지에 필수적이라는 점을 반영한다[36]. 또한, 상관분석 결과에서도 신장, 체중, 골격근량, 심폐체력은 텔로미어 길이와 양의 상관을 나타내고, 나이와 체지방률은 텔로미어 길이와 음의 상관을 나타냈다.
이는 규칙적인 운동 참여와 높은 신체활동 수준이 텔로미어 유지와 세포 노화 지연에 긍정적인 영향을 미친다는 실험연구 및 체계적 문헌고찰과 일치한다[4–7]. 또한 지구성 운동선수가 비활동가보다 더 긴 텔로미어를 보이며, 일란성 쌍둥이 연구에서도 활동적인 생활습관을 가진 쌍둥이가 유의하게 더 긴 텔로미어를 보인다는 보고는[18], 본 연구에서 운동선수 집단이 CON보다 더 긴 텔로미어를 보인 결과와 동일한 방향성을 제시한다.
운동을 통한 골격근량 증가는 항산화 효소(SOD, GPx, catalase)의 활성 증가와 ROS 제거능력 향상을 통해 telomeric DNA를 산화스트레스로부터 보호하며, 근육에서 분비되는 마이오카인(myokine)은 전신 염증을 감소시켜 텔로미어 구조 안정성을 높이는 데 기여한다. 또한 근육량 증가와 연계된 PGC-1α (peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator-1 alpha) 활성은 미토콘드리아 생합성 및 전자전달계 효율을 향상시키며, 이는 산화스트레스 감소를 통해 노화 관련 분자 손상을 완화하는 중요한 경로로 작용한다[37]. 반면 체지방률 증가는 염증성 사이토카인(IL-6, TNF-α, CRP)을 증가시키고 NADPH oxidase 활성화를 통해 ROS 생성을 가속하여 telomeric DNA 손상과 텔로머라아제(telomerase) 기능 저하를 초래함으로써 텔로미어 단축을 촉진하는 것으로 알려져 있다[14].
Sellami et al. [38]은 젊은 운동선수를 운동 강도 특성에 따라 분류한 연구에서, 고강도 지구성 종목 선수들이 기술·파워 기반 종목 선수보다 더 긴 텔로미어를 보였으며, 이는 항염증 사이토카인 유지와 만성 염증 억제가 생물학적 노화 지연에 영향을 미쳤다고 보고하였다. 지구성 운동은 백혈구 텔로머라아제 활성 증가[39]와 텔로미어 보호 단백질인 TRF2 발현 증가[15]를 유도하여 텔로미어 안정성 유지에 관여하는 것으로 알려져 있으며, AMPK (AMP-activated protein kinase)– SIRT1 (Sirtuin 1)–PGC-1α 축 활성화를 통해 미토콘드리아 기능 회복, 항산화 방어 강화, DNA 복구 기전 촉진 등 세포 수준의 보호 효과를 제공한다[37]. 실제로 장기간 지구성 훈련을 수행한 젊은 선수와 고령 선수 사이에서 텔로미어 길이 차이가 크지 않았다는 연구 결과는[39], 지구성 운동의 장기적 항노화 효과를 간접적으로 뒷받침한다. 반면 저강도 또는 간헐적 운동은 이러한 보호기전을 충분히 활성화하지 못해 상대적으로 짧은 텔로미어와 관련될 수 있다는 보고도 있다[40]. 또한 저항운동 역시 텔로미어 유지에 긍정적 영향을 미치며, 약 4,800명의 성인을 분석한 대규모 연구에서는 주당 90분 이상 근력운동을 수행한 집단이 비활동군보다 생물학적 연령이 3.9년 낮고 텔로미어가 유의하게 길었다[41].
종합하면, 지구성·고강도 종목과 근력 기반 운동 모두 텔로미어 유지에 긍정적 영향을 줄 수 있으며, 본 연구에서 HIETG와 IHPETG가 CON보다 더 긴 텔로미어를 보인 것은 운동 강도, 훈련량, 신체구성(높은 근육량과 낮은 체지방) 등 누적된 생리적 자극이 텔로미어 보호 기전에 작용했기 때문으로 해석된다. 또한 본 연구에서 심폐체력 자체는 집단 간 유의한 차이가 없었으나 텔로미어 차이가 유의하게 나타난 결과는 젊은 성인에서는 VO2max보다 장기적 훈련 경험에 따른 신체구성의 조성이 텔로미어 길이에 더 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 선행보고[42]와도 일치한다.
2. 운동 종목에 따른 신체활동과 텔로미어 길이의 관련성
운동종목에 따른 신체활동 수준을 비교한 결과, HIETG와 IHPETG 는 CON에 비해 고강도 신체활동 빈도와 활동량이 모두 높았으며, 특히 IHPETG의 고·중강도 신체활동량 및 총 신체활동량이 가장 높았다. 또한 운동종목 특성에 따른 운동량 분포를 분석한 카이제곱 결과에서도 세 집단 간 운동량 그룹의 빈도가 유의하게 다르게 나타나(χ2 (18,177)=44.170, p =.001), 각 종목의 훈련 방식이 실제 신체활동 수준을 명확히 구분하는 요인임을 확인할 수 있었다. HIETG는 높은 훈련 강도로 인해 중 ·고 운동량 구간에 고르게 분포하였고, IHPETG는 기술·전술 중심 훈련 특성상 저·중 ·고 운동량 전반에 걸쳐 넓게 분포하였다. 반면 CON은 대부분 낮은 운동량 구간에 집중되어 있어 스포츠 종목 참여 여부가 신체활동량의 구조적 차이를 만드는 주요 요인임을 보여준다. 이러한 차이는 지구력 종목의 지속적 유산소 부하와 파워·순발력 종목의 반복적 고강도 훈련이 실제 에너지 소비량과 활동 패턴에 반영된다는 선행연구[43,44]와도 일치한다.
그럼에도 불구하고, 텔로미어 길이는 고강도·중강도 활동이나 총 신체활동량과는 유의한 연관성을 보이지 않았고, 오직 저강도 신체활동 빈도와만 양의 상관이 나타났다. 이는 신체활동량이 증가할수록 텔로미어 길이가 단순히 선형적으로 증가하는 것이 아니라, 일정 수준 이상에서 효과가 둔화되거나 정체되는 비선형적 패턴을 보일 수 있다는 점을 나타낸다. Hayashi et al. [45]은 생쥐 모델에서 운동량을 단계적으로 증가시켰을 때, eNOS 인산화와 미토콘드리아 생합성 증가 효과가 일정 수준까지는 비례적으로 상승하지만, 그 이상의 고부하 조건에서는 더 이상 증가하지 않고 정체현상에 도달한다고 보고하였다. Baliou et al. [37]도 운동–텔로미어 기전 분석을 통해 중등도 운동은 텔로머라아제 활성, 항산화 효소 활성, 쉘터린(shelterin) 단백질 발현 증가 등 텔로미어 보호 기전을 촉진하지만, 지나치게 높은 강도의 훈련이 누적될 경우 오히려 산화스트레스와 염증 반응이 증가하여 텔로미어 보호 효과가 정체되거나 감소할 수 있다고 보고하였다. 본 연구에서 고활동 그룹이 반드시 더 긴 텔로미어를 보이지 않은 결과는 이러한 비선형적 모델과 부분적으로 일치한다.
Shadyab et al. [46]의 연구도 유사한 패턴을 제시하였다. 고령 여성을 대상으로 한 분석에서 신체활동이 텔로미어 길이에 긍정적 영향을 주었으나, 최상위 활동군이 추가적인 생물학적 이득을 보이지 않아 효과가 평형 상태에 도달하는 현상을 보고하였다. 더불어 본 연구의 대상자들은 대부분 WHO의 신체활동 권장량(주당 150–300분 중강도 또는 75–150분 고강도 운동)[47]을 상회하는 고활동 집단이었기 때문에, 전체 표본에서 활동량의 분산이 제한되고, 이는 운동량–텔로미어 간 관계를 약화시켰을 가능성이 있다.
이러한 맥락에서 볼 때, 운동량과 텔로미어 간의 관계는 단순히 운동량이 많을수록 텔로미어가 길다는 직선적 형태보다는, 중등도 수준에서 가장 큰 이점을 보이고, 매우 낮거나 매우 높은 수준에서는 오히려 효과가 감소하는 역-U자형 또는 U자형 모델로 설명될 가능성이 크다. 실제로 Mundstock et al. [48]의 메타분석 연구에서도 중등도 활동이 텔로미어 유지 효과가 가장 크며, 지나친 활동은 그 효과가 감소할 수 있다고 보고하였다. 또한 최근의 우산형(umbrella) 리뷰에서도 운동의 텔로미어 보호 효과는 강도뿐 아니라 ‘누적 부하–회복–스트레스 균형’에 의해 영향을 받으며, 회복이 부족한 고강도 훈련은 텔로머라아제 활성이나 산화스트레스 조절 측면에서 충분한 적응을 유도하지 못할 수 있음이 제시되었다[49,50].
3. 신체구성, 심폐체력, 신체활동이 텔로미어에 미치는 영향
선형 회귀분석 결과, 나이 단독모형(Model 1)은 텔로미어 길이의 약 12.3%만을 설명하였다. 이후 신장과 체중을 추가한 Model 2·3에서 설명력은 소폭 증가하였지만, 조정 R2 (adjusted R2) 관점에서 볼 때 모형의 질은 크게 개선되지 않았다. 반면, Model 4에서 골격근량을 포함한 이후 R2는 0.391, adj. R2는 0.362로 크게 상승하였고, Model 5에서 체지방률을 추가하였을 때 설명력은 R2=0.466, adj. R2=0.436으로 더 향상되었다. 이는 골격근량 증가와 체지방률 감소가 텔로미어 길이에 가장 큰 독립적·설명적 기여를 한다는 것을 의미한다.
이러한 결과는 근육량과 근기능이 더 긴 텔로미어와 관련된다는 보고[49]와, 체지방률 및 비만도가 높을수록 텔로미어가 짧고, 생물학적 노화가 가속된다는 여러 연구들과 일관된다[11–13]. Marques et al. [52]의 체계적 고찰은 근력·근지구력이 우수한 집단에서 더 긴 텔로미어가 관찰된다고 보고하였고, Kadi et al. [53]은 장기간 근력훈련을 수행한 사람의 골격근에서 텔로미어 길이가 비훈련자와 비교해 생리적 범위 내에서 잘 유지된다고 보고하였다. 또한 비만과 내장지방 증가가 염증 · 산화스트레스·인슐린 저항성 증가와 함께 텔로미어 단축과 조기 노화를 촉진한다는 사실은 이미 여러 역학 및 유전학 연구를 통해 반복적으로 확인되고 있다[54–56].
Model 6에서 심폐체력을 추가하였을 때 R2는 약간 증가하였으나, adj. R2 관점에서는 기여가 제한적이었고, 심폐체력 자체는 텔로미어의 독립적 예측변수로 나타나지 않았다. 이러한 결과는 심폐체력이 운동 종목에 따른 유의한 차이가 없었고 심폐체력과 텔로미어 간 양의 관련성이 중년·노년층에서는 뚜렷하지만, 젊은 성인에서는 일관되지 않다는 선행연구의 결과와 유사하다[42,56]. 본 연구 대상이 20대 전후의 젊은 남성이며, 심폐체력 수준이 전반적으로 높은 집단이라는 점을 고려할 때, 심폐체력의 분산이 제한되어 독립적 효과가 모형에서 두드러지지 않았을 가능성, 그리고 심폐체력 효과의 상당 부분이 이미 골격근량·체지방률과 같은 신체구성 변수에 의해 매개 또는 공변되어 있을 가능성을 함께 고려할 필요가 있다.
Model 7에서 저강도 신체활동 빈도를 포함했을 때 R2가 0.660까지 상승한 것은, 신체활동 패턴이 신체구성과 함께 텔로미어 길이 설명에 일정 부분 기여할 수 있음을 나타내지만, 회귀계수 수준에서 저강도 신체활동 빈도가 독립적으로 유의하지 않은 결과는, 실질적으로는 근육량과 체지방률이 텔로미어 예측에 가장 결정적인 요인임을 나타낸 결과이다. 즉, 본 연구에서 텔로미어 길이는 운동량보다는 높은 근육량과 적은 지방량에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다[57,58].
본 연구가 가지는 제한점은 다음과 같다. 이 연구는 단면적(cross-sectional) 설계로 수행되었기 때문에, 신체구성·신체활동 ·텔로미어 길이 간 인과관계를 직접적으로 규명하기에는 한계가 있다[57]. 또한 대상자가 모두 남성, 그리고 상대적으로 연령 범위가 좁은 젊은 집단이라는 점에서, 결과를 여성 선수나 중 ·노년층에게 일반화하는 데는 주의가 필요하다. 향후 연구에서는 장기 추적 코호트나 운동중재 연구를 통해, 근육량·체지방률 및 신체활동 패턴의 변화가 텔로미어 동역학(단축 속도, 회복 가능성 등)에 미치는 영향을 종단적으로 검증할 필요가 있다.
또한 본 연구에서는 신체활동을 주당 빈도·시간· 총 에너지 소비량 중심으로 평가하였으나, 향후에는 고강도·저강도 활동의 세부 패턴, 회복일, 수면, 스트레스, 영양 등과 텔로미어의 상호작용을 통합적으로 분석하는 연구가 필요하다.
결 론
본 연구는 다양한 운동종목에 참여하는 젊은 남성 운동선수들을 대상으로 운동 특성, 신체구성, 심폐체력, 신체활동 수준이 텔로미어 길이에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, HIETG와 IHPETG는 CON에 비해 더 큰 신장과 체중, 높은 골격근량을 보였으며, 텔로미어 길이 역시 두 선수군에서 유의하게 더 길게 나타났다. 이는 장기간의 체계적이고 높은 강도의 훈련이 젊은 연령층에서도 생물학적 노화 지표에 긍정적 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 신체활동 특성에서는 고강도 및 중강도 활동량이 선수군에서 높았으나, 텔로미어 길이와 유의한 관련을 보인 변수는 저강도 신체활동 빈도였다. 이는 과도한 고강도 훈련보다 충분한 회복과 저강도 활동 병행이 텔로미어 유지에 기여할 수 있음을 의미한다. 선형 회귀분석 결과, 골격근량 증가와 체지방률 감소는 텔로미어 길이를 예측하는 가장 강력한 독립적 요인으로 나타났으며, 이는 신체구성의 질(근육 ·지방 비율)이 젊은 성인의 세포 노화와 밀접하게 관련됨을 보여준다. 반면, 심폐체력과 신체활동량은 텔로미어 길이에 독립적으로 유의한 영향을 미치지 않았다. 종합하면, 젊은 엘리트 선수들의 텔로미어 길이는 운동 종목 특성뿐 아니라 높은 근육량과 낮은 체지방률을 유지하는 신체구성 관리, 그리고 적절한 회복을 포함한 균형 잡힌 활동 패턴과 밀접하게 관련된 것으로 나타났다.
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