고령화사회의 구제책으로서의 “운동노화과학”

Gero-Exercise Science: A Remedy for Rapid Aging

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Exerc Sci. 2019;28(4):311-316
Publication date (electronic) : 2019 November 30
doi : https://doi.org/10.15857/ksep.2019.28.4.311
박현태orcid_icon
동아대학교 건강관리학과, 일본국립장수의료연구센터 예방노년학 연구부
Corresponding author: Hyuntae Park Tel +82-51-200-7517 Fax +82-51-200-7517 E-mail htpark@dau.ac.kr
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This work was supported by Dong-A University research fund.

Received 2019 July 5; Revised 2019 July 25; Accepted 2019 August 1.

운동노화과학의 시대

1970년 62세이던 평균수명은 2015년 82세로 무려 20년이 증가하였다. 인구증가 추이 및 출산율의 측면을 보자면, 총인구는 2030년 5,216만 명을 정점으로 감소세로 돌아설 것으로 보이나 노인인구는 금년 686만 명에서 2030년에는 두 배로, 2050년에는 세 배 이상 늘어날 것으로 전망된다. 이러한 초고령화의 트랜드 속에 탄생한 학문분야가 노화과학(Geoscience)[1]이다. 2007년 미국의 Buck Institute for Research on Aging의 연구자들에 의해 처음 언급되기 시작한 이래, 2009년 즈음 노화과학은 미국정부로부터 하나의 연구분야로 인정받으며 연구비를 지원받기 시작하였다. 이러한 노화과학의 목표는 노화와 관련된 노인성 질환(치매, 파킨슨, 악성종양 등)과의 관계를 규명하고, 궁극적으로는 이를 치료하고 예방하고자 하는 것이다. 기존의 전통적 노화(senesence) 연구에서 주로 이루어진 단일질환의 기전연구의 입장에서 탈피하여, 분자생물, 단백질과학, 신경과학, 내분비, 의학, 통계분석학 등 다학제적 연구자의 융합적 사고를 통하여 노화의 단계를 이해하고 노인병의 기전을 파악하며 노화를 되돌리는 중재가 치료 및 예방에 미치는 영향을 규명[1, 2]하고자 하는 노력이 중요하다. 특히 노화과학에 있어 운동과학과의 융합적 연구가 매우 중요한 학문영역(Fig. 1)이라 말 할 수 있다[2].

Fig. 1.

Physiological geroscience and exercise science: a translational approach for optimizing functional change with aging (modified diagram [2]).

노화과학연구의 몇몇 흥미로운 연구결과 중 하나인 Elizabeth Blackburn (2009년 노벨생리의학상 수상자)과 P Loprinzi 교수와의 공동연구에서는 노화의 대표지표인 텔로미어 길이와 운동이 가지는 상관계수를 분석하는 연구논문이 발표[3]되었다. 6,500명의 빅데이터를 분석한 결과 일정 형태의 운동습관을 가진 사람의 경우 그리고 운동을 보다 많이 하는 경우에 텔로미어 길이가 짧아질 가능성이 줄어든다는 운동의 효과성을 시사하기도 하였다. 최근 10년 동안 PubMed나 Google scholar을 통해 쉽게 검색할 수 있는 운동의 심혈관계, 근골격계, 뇌 기능과 인지기능과의 상호관련성에 관한 연구 뿐 아니라 세포 노화표지인 텔로미어의 길이에 까지도 운동이 건강노화에 미치는 영향은 매우 중요하다.

한편, 고령화시대에 가장 우려되는 노인성질환 중 하나는 치매이며, 우리나라의 향후 치매 유병률의 급증은 후기 고령인구가 증가하는 약 10년후로 예측할 수 있을 것이며, 이미, 치매예방에 관련한 국가정책적 연구를 수행하고 있는 영국, 일본, 미국 등의 나라들과 더불어 우리나라도 치매예방에 여러가지 정책과 예방 전략을 수립하고 있다. 치매예방에 가장 중요한 전략 중 하나는 신체활동의 습관화이며, 운동과 인지잔존기능(cognitive reserve) 혹은 뇌 가소성에 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근 발표된 Neurology저널의 경도인지장에의 예방 가이드라인[4]을 살펴보면, “규칙적인 운동을 권장하여야 한다”는 항목은 주요 Level 2의 권고안으로 인지 트레이닝 혹은 바이오마커 연구에 대한 Level 3의 권고보다 높은 수준의 권고 예방법으로 보고되었다. 그럼에도 여러 미디어, 인용문, 인스타 혹은 학술대회 등을 통해서도 가장 많이 들을 수 있는 운동법에 대한 결론은 “주 150분간의 중강도 운동을 권장한다” 라는 운동역학적(Exercise epidemiology)연구 기반의 근거가 주류를 이룬다. 과연 이것은 운동학자로서 만족할 만한 솔루션일까 늘 생각하곤 한다.

앞으로의 건강장수를 중시하는 시대에는 예방중심의 헬스케어 사회로 패러다임이 전환될 것이며, 사용자 중심의 운동과학적 근거중심의 맞춤형 치료야 말로 예방중심의 헬스케어 시대의 건강장수를 실현할 주요한 블루오션이 아닐까 생각한다. 다만, 이것을 위해서는 대상자 및 질환기반의 신체활동, 생리학적 지표, 운동패턴 등과, 생애주기별 운동학적 기준에 관련한 근거수립을 위한 운동과학적 연구가 동반되어야 할 것이다. 일상 신체활동습관과 운동부족이 점점 심각해지고 있는 현 고령화시대에 있어 건강장수를 위한 여러가지 직면한 사회적 문제를 해결 할 수 있을 운동 과학자들의 운동노화과학 분야에서의 역할이 클 것으로 기대된다.

노화와 운동과학

운동을 포함한 신체활동은 치매, 근감소증 등의 노인성 질병의 보호 요인이며, 적극적이고 규칙적인 운동수행은 사망률 감소 뿐 아니라 생활 습관병 및 관련 위험인자의 개선을 가능하게 한다(McArdle 등, 1996)(Table 1)[5]. 노인은 연령증가에 따라 점차 감소하는 신체활동으로 인해 운동생리학적 기능 저하가 나타난다. 특히 심폐 지구력에 해당하는 최대산소 섭취량, 최대심박출량, 1회심박출량과 함께, 근력, 근량과 같은 근기능의 저하의 주된 요인은 연령증가와 더불어 신체활동 부족과 매우 관련이 높다고 보고되고 있다. 바꾸어 말하자면 이러한 신체기능의 퇴행 개선을 위해서는 적극적 운동 및 신체활동의 습관화만으로도 개선이 가능하다. 한편 최대 심박수, 근섬유수, 신경전달속도는 연령증가에 따라 저하하지만 신체활동에 상대적으로 영향을 받지않는 것으로 보고되어 있다(Pu et al., 1999)(Table 2)[6]. 따라서 이러한 근신경계의 증진 및 최대기능의 증진 및 운동기술의 증대를 위해서는 단순히 신체활동의 증가만이 아니라 운동 전문가의 도움아래의 전문적, 중-고강도의 과학적 기반의 운동중재가 필요하다. 따라서, 인간의 질병예방 및 신체기능의 유지와 건강 증진을 위해서는 일상에서의 생활체육 습관화를 통한 운동참여 및 신체활동의 증대는 유익하지만, 환자집단, 대상자 및 기능 맞춤 등의 고위험군과 인구집단을 대상으로하는 건강증진에 관련한 운동과학 기초연구와, 실증연구, 노화운동과학기반의 다양한 근거중심의 연구들의 수행이 향후 중요할 것으로 생각된다.

Relationship between exercise and disease

The relationship aging, physical inactivity, exercise and physical function

신체활동 부족시대의 운동과학자의 역할

1964년 네이처 지에 손을 쓰는 사람이란 뜻의 고 인류 호모 하빌리스(Homo habilis)에 대한 연구[7]가 발표된 지 12년후인, 1976년에는 Mandal [8] 박사가 의자에 앉아서 생활하는 인간에 대한 연구논문 호모 세덴스(Homo Seden)를 발표하며, 의자에 앉아 생활하는 습관이 인류의 건강을 해칠 수 있다는 위험을 경고하였다. 이는 좌업생활이 평균 7.5시간을 초과하고 신체활동의 저하가 급증한 현대사회건강위험을 미리 예견한 매우 흥미로운 연구결과라 하겠다. 하지만 시대적으로 학계의 반응은 냉랭하였고, 그의 이론을 황당하게 생각하거나 비난하기도 했다. 그렇게 세상에 묻힐 뻔했던 Mandal 박사의 연구결과는 몇 년 뒤 그의 측근이었던 피터 옵스빅(Peter Opsvik)의 베리어블 밸런스(Variable Balance)라는, 인체공학적으로 올바른 자세를 제공하도록 디자인된 의자에 의해 다시 빛을 보게 된다. 지금까지도 이는 척추 건강과 자세 교정을 위한 대표적인 인체공학적 의자로서 전 세계에서 사용되고 있을 뿐 아니라, 당시 비웃음거리로 취급되었던 Mandal 박사의 연구는 발표된 지 50여년이 지난 지금에는 서구를 중심으로 유명가구회사와 기업들에 의해 스탠딩 데스크, 데스크 트레드밀, 워킹 테이블 등의 보급화를 통하여 움직임이 부족한 인류를 움직이게 하려는 사회문제해결 트랜드로 새롭게 조명받고 있기도 하다.

문명의 발달과 편리함의 역설로 신체활동부족에 부딪친 4차혁명 시대에 건강기술분야의 주요과제는 인간의 행복한 삶과 직결된 건강과 운동을 개별적으로 접근하기보다는, 어떻게 하면 인간을 활동하도록, 운동하도록, 건강하도록 만들 것인가 하는 과제와 함께 신체활동의 습관화를 통한 인간의 행복 증진에 대해 어떤 방식으로 접근해야 할 것인가를 고민하고 있는 것이다.

우리나라의 경우 신체활동은 2005년부터 지속적으로 감소 추세에 있으며, 특히 중강도 신체활동 실천율은 2005년에서 2013년 사이 9.4%의 감소 추세를 나타내어, 이러한 통계수치는 생활습관병과 노인성질환의 주 원인으로 작용한다. 이렇듯 신체활동이 절대적으로 부족한 현대사회에 필요한 것 중 하나가 올바른 방법의 신체활동 및 운동 습관화가 아닐까 한다. 특히 우리나라의 기대수명은 이미 80세을 넘어 가까운 시일 내 90세를 향하게 된다. 누구나 건강한 몸으로 활력 있는 생활을 영위하길 원하지만, 현실적으로는 급속한 고령화와 관련한 인지 기능의 저하, 각종 노인성 질환 등의 제반문제들과 함께 노화로 인해 치료나 도움이 없이는 생활자체가 어려운 노인들의 수가 계속 증가하는 추세이다. 많은 연구결과에서 보듯, 노년기에 치료 또는 장기요양을 필요로 하게 되는 주원인은 뇌혈관 질환, 치매 및 근골격계의 기능감소 등으로 인한 노인성 증후군이다. 하지만, 인지기능의 저하, 노화로 인한 심신 허약 등은 운동을 포함한 생활습관의 개선 및 적절한 중재를 통해 충분히 개선이 가능하다. 즉, 연령 증가에 따른 기능 퇴행의 모든 이유를 나이 탓으로만 돌리기보다 대상에게 알맞은 운동목표를 설정, 꾸준히 습관화시켜 나가는 것이 중요하다는 것이다. 이러한 예방의 성공적 실현을 위해서는 과학적 운동 효과와 운동방법, 그리고 운동과 관련된 운동/병태 생리학적 이론과 건강관련 체력 및 질병과 운동의 관련성 등에 대해 체계적으로 공부한 운동전문인력의 양성과 함께 운동을 지속적 그리고 실현성을 높일 수 있는 운동 지도방법에 전문인력을 배출하고, 그들이 운동을 포함한 포괄적인 지역예방에 관련한 액션플랜을 실현할 수 있는 기회와 보호받을 수 있는 정책적 거버넌스의 구축이 무엇보다도 중요하다. 또한 이러한 노력들과 함께 운동과 노화과학의 융합적 탐색을 통한 효과와 실현가능성을 뒷받침할 과학적 근거마련에 관한 노력이 중요하다고 생각한다. 그러기에 운동과학자들의 책임감 있는 논문 투고와 함께 냉정하고 논리적인 논의와 비평, 근거기반의 효과성 평가 등을 통하여 과학적 근거를 확립하고 그것을 공표해 나가는 것이야 말로 신체활동부족의 현대사회의 성공적 노화를 실현 할 수 있는 우리 운동과학자들의 재능기부가 아닐까 생각하며 이를 통해 고령화시대의 사회문제 해결을 이끄는 운동과학자들의 역할을 기대해본다.

노화과학기반의 효과적 신체활동(운동)법

신체활동이란 단순히 움직이면 되는 것으로 생각하지만, 이 또한 어떤방법으로 지도하고 접근하는가에 따라 다양한 결과를 나타내기에, 운동과학적 근거기반의 전문지식이 필요하다. 예를 들어 일상적인 신체활동 강도에 대해 설명하자면, 일반적으로 신체활동의 상대적 강도는 연령수준에 따라 달리 결정된다. 노인의 경우 전형적인 일상에서 수행하는 신체활동의 강도는 크게 저강도(< 3METs), 중강도(3–6METs), 그리고 고강도(> 6METs)의 3단계로 나눌 수 있지만, 보통의 생활수준을 유지하는 노인의 경우 일반적으로 고강도의 활동은 거의 나타나지 않으며, 또한 심신기능이 떨어지는 노인의 경우 무리한 강도의 활동은 오히려 상해의 위험을 높일 수 있다. 또한, 신체활동의 변화는 평상시의 심적 상태와 같은 내적 요인뿐 아니라 외부적 영향, 특히 강수량, 일조량, 그리고 기온의 높낮이 등과 관련이 있다. 일반적으로 심혈관계 질환의 발생률과 그로 인한 사망률이 최고점을 찍는 동절기에는 일상 신체활동의 양도, 질도 모두 낮게 나타난다. 여기에는 추위 등에서 오는 신체적 불편함이나 노면동결에 의한 낙상에 대한 두려움 등 환경적 요인도 포함된다. 하절기 신체활동을 보면(중강도에 비해) 저강도의 활동량이 상대적으로 증가하는 경향을 보였지만, 이것은 중강도의 활동이 감소함으로써 나타나는 특성으로 여겨진다. 이러한 계절의 변화에 따른 신체활동의 양과 질의 차이는, 체내 대사에 의한 열 생산을 억제하고 열 평형(열의 생산과 방출의 균형)을 유지하기 위해(즉, 체온유지를 위해) 중강도의 운동이 선택적으로 감소한 것으로 생각된다. 따라서 치매와 같은 노인성질환의 예방뿐 아니라 건강 증진을 위해서는 나이와 성별은 물론 계절이나 지역에 따라서도 신체활동 권고 지침(기준, 목표, 처방 등)을 환경의 변화에 따라 적절히 수정하고, 지속적으로 적절한 신체활동 수준을 유지하도록 하는 등의 운동과학적 접근이 매우 중요하다.

앞서 말한 것처럼 일반적으로 건강노화를 위한 신체활동은 1주일 간 150분의 중강도 수준을 권장하고 있지만, 신체활동 습관과 질환과의 관련성에 관한 종단적 연구를 살펴보면 우울증[9], 삶의 질[10]과 같은 정신적 심리사회적 건강증진은 약 4,000보에서 5,000보의 신체활동과 중강도의 운동습관 5–10분 이상의 외출, 가벼운 신체 활동습관만을 유지하는 것으로도 도움이 될 수 있다. 그러나, 골다공증, 근육감소증, 체력(주로 다리 근력 및 보행속도)과 같은 근골격계 등의 건강체력 유지를 위해서는 보다 정신건강의 역치수준 보다 높은 운동강도의 활동이 요구되며, 1일에 대략 7,000–8,000보를 그중 중강도 활동(3METs 이상)을 1일에 15–20분 유지하는 것이 효과적이다. 즉, 신체적 건강체력의 유지를 위해서는 정신적 건강유지보다 조금 더 많은 그리고 조금 더 높은 운동강도, 즉 15–20분 정도의(시속 약 5 km 상당의) 중강도의 신체활동이 필요[11-15] (Fig. 2)하다. 또한 운동강도에 있어서도 이러한 중등도의 활동습관을 지속적으로 유지하는 것은 기억중추인 해마영역 뇌가소성[16]에 도움이 된다. 더불어, 운동노화과학적 접근의 연구와 함께 운동의 효과성을 알면서도 수행하지 않는 대상과 운동중재 종료 후 운동을 지속할 수 있도록 어떠한 접근방법을 통하여 신체활동의 지속성(adherence) 및 실현성(feasibility) 등을 높일 수 있는가에 대한 운동행동과학적 연구에 대한 근거도출이 병행되는것 또한 지속적으로 신체활동(운동) 습관화를 도출하기위하여 필요한 중요한 연구과제로 생각된다.

Fig. 2.

Modified schematic diagram showing categories of habitual physical activity in elderly and relationships between such activity and health [17,18].

4차산업시대의 운동노화과학

급속한 고령화와 더불어 우리나라의 특징 중 하나는 바로 국민의 95%가 스마트폰을 사용한다는 것이다. 즉, 세계에서 디지털 스피드가 가장 빠른 나라로 알려진 우리나라에서는 4차산업혁명의 디지털 기술이야말로 고령화 이슈에 있어 선도적으로 중요한 위치를 점하며, 고령화문제를 어떠한 헬스케어 전략으로 돌파할지에 있어 가장 선도적 경험을 주도하게 된다는 것이다. 이미 노인인구집단에서도 일상생활 속에서 다양한 헬스케어(Health Care) 서비스 이용률이 증가하는 추세이다. 과거에는 질병에 걸렸을 때, 질병을 치료하기 위한 목적으로만 헬스케어 서비스가 주로 이용되었으나, 최근에는 사전에 질병 이환 여부를 알아보기 위한 건강검진 등 과거에 비해서 보다 포괄적이고 선제적인 헬스케어 서비스가 이용되고 있다. 더불어 4차산업 혁명시대를 맞이하여 의료산업 패러다임의 변화와 함께 신개념의 헬스케어 디바이스들이 쏟아져 나오고 있는 국제적 트랜드 속에서 가장 특징적이며 비약적으로 발전하고 있는 R&BD의 동향 중 하나는 웨어러블 센서 및 헬스케어 디지털 기술의 개발을 통한 데이터 수집, 그리고 이러한 빅데이터의 시대의 도래이다. 하지만 이러한 결과들이 실제로 헬스케어를 위해 실제로 잘 이용되지 못하는 문제 중 하나는 신체활동, 생체신호, 생리심리적 바이오마커, 운동습관 등과 같은 운동기반의 데이터를 정확하게 이해하고 그것이 질환과 어떠한 연관이 있는지에 대한 실데이터에 대한 근거기반의 해석부족 및 사용자에 대한 이해 부족을 지적할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 운동과학자 들과 현장 운동 전문가들의 실데이터 및 사용자에 대한 이해 기반의 전문적 접근과 공학적 기술개발을 통한 융합적 콘텐츠의 개발이 함께 진행되어야하며, 이를통해 보다 효과적인 사용자 중심 헬스케어의 제공이 가능 할것으로 전망된다. 예를 들어 신체활동 및 행동패턴을 분석하기위한 다양한 생체신호, 활동, 수면, 바이오 마커의 수집 및 예측에 관련한 빅데이터 기반의 운동과학적 근거 생성과 그를 기반으로 한 공학적 기술을 통한 융합콘텐츠의 개발이 필요하다.

기존의 치료 중심에서 벗어나 본격적인 “예방” 및 “건강관리”로 헬스케어 패러다임이 변화하고 있는 작금에 건강수명연장을 위한 운동 노화과학적 근거의 확립은 매우 중요한 이슈라고 생각되며, 이와 관련된 운동노화과학자들과 운동현장전문가들의 실데이터 기반의 의견과 전문지식과 그리고 실증기반의 연구의 수행은 새로운 패러다임의 헬스케어를 위한 중요한 아젠다라고 생각된다. 4차산업혁명시대를 맞이하여, 운동과학적 스마트헬스케어 이슈에 관련한 연구 수행과 우수한 근거의 발표는 사용자 기반의 맞춤 운동케어를 통한 건강수명의 연장과 건강사회의 발전에 매우 주요한 과제이며, 본지를 통하여 발표될 여러 동료 과학자들의 과학적 재능기여는 고령화시대의 운동노화과학과 관련한 다양한 사회문제 해결과 더불어, 운동과학지의 위상 강화에도 크게 기여할 것이다. 마지막으로 “Lack of activity destroys the good condition of every human being, while movement and methodical physical exercise save it and preserve it.”

모든 인간은 신체활동이 부족하면 건강상태를 잃게 되나, 신체활동이 부족하지 않으면 좋은 건강상태를 유지할 수 있다. 라고 말한 플라톤(Plato)의 가르침을 떠올리며, 운동부족의 고령화시대에 왕성한 연구활동을 통한 운동과학자들의 활약을 기대해본다.

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Article information Continued

Fig. 1.

Physiological geroscience and exercise science: a translational approach for optimizing functional change with aging (modified diagram [2]).

Fig. 2.

Modified schematic diagram showing categories of habitual physical activity in elderly and relationships between such activity and health [17,18].

Table 1.

Relationship between exercise and disease

Disease Changes by physical activity
All-cause mortality ↓↓↓
Coronary artery disease ↓↓↓
Hypertension ↓↓
Obesity ↓↓
Cerebrovascular disorder
Peripheral vascular disorders
Colon Cancer ↓↓
Rectal Cancer
Stomach Cancer
Breast Cancer
Prostate Cancer
Lung Cancer
Pancreatic Cancer
Diabetes mellitus type 2 ↓↓
Osteoarthritis
Osteoporosis ↓↓

Table 2.

The relationship aging, physical inactivity, exercise and physical function

Physical Function Aging Physical Inactivity Exercise
Cardiorespiratory function
Maximum oxygen intake
Maximum heart rate
Stroke volume
Muscular function
Muscular strength
Muscle fiber number
Muscle mass
Neural Function
Neuro-transfer function