Sarcopenia의 최신지견: 근감소증

Clinical and Physiopathological Mechanism of Sarcopenia

Article information

Korean J Med. 2012;83(4):444-454

Publication date (electronic) : 2012 October 1

doi : https://doi.org/10.3904/kjm.2012.83.4.444

Sangmo Hong, Woong Hwan Choi

Department of Internal Medicine, Hanyang University College of Medicine, Seoul, Korea

홍상모, 최웅환

한양대학교 의과대학 내과학교실

Correspondence to Woong Hwan Choi, M.D. Department of Internal Medicine, Hanyang University College of Medicine, 17 Hangdang-dong, Seongdong-gu, Seoul 133-792, Korea Tel: +82-2-2290-8327, Fax: +82-2-2298-9183, E-mail: choiwh@hanyang.ac.kr

Trans Abstract

Sarcopenia is defined the loss of muscle mass and strength with aging. Although the etiology and the pathogenesis, the diagnosis of sarcopenia are obscure, the sequel of sarcopenia, i.e. morbidity and mortality, metabolic complications, are a major public health problem. Particularly, aged people in Korea are increasing rapidly more than expected; therefore the interest of sarcopenia is also increasing rapidly. This article provides an overview of the pathogenesis, and diagnosis, epidemiology, clinical results. (Korean J Med 2012;83:444-454)

Keywords: 노령; 체성분; 근육 약화; 근감소증

Keywords: Aged; Body Composition; Muscle weakness; Sarcopenia

서 론

우리 몸을 구성하는 기관 중 외모적으로나 대사적으로 중요한 기관들은 지방, 근육 및 골격계이다. 노령화에 따라 가장 보편적인 신체변화는 근골격계의 약화 및 지방량의 증가이다. 현재 보편적으로 노인에서의 지방량의 증가 결과 표현되는 생리현상은 대사성 질환의 유병률 위험성의 증가로 나타나고 골격계 감소의 결과는 골다공증 및 골절 위험율 증가로 나타난다. 하지만 노령화 진행에 따르는 근육량의 감소에 대한 특이적인 생리 표현 현상에 대해서는 아직 의학적으로 주목받지 못하고 있다. 이런 현상은 근감소증에 대한 과학적 이해 부족은 물론 마땅한 기준 및 치료방법 부재에 따르는 원인이라고 생각된다. 현재 우리 사회에 처한 현실로 총 인구 중에 65세 고령자가 차지하는 비율이 점차 높아지고 있다는 것은 주지의 사실이다. 2010년 인구주택총조사에 따르면 65세 이상 고령 인구가 5년 만에 24%나 급증하였고 전체 인구의 11.3%가 고령 인구였다. 고령자가 전체 인구 증가율(2.8%)보다 8배 이상으로 급속하게 증가함에 따라 사회적으로 노인 문제에 대한 관심이 증가하고 있고 또한 경제적으로도 의료 비용의 급증이 문제시 되고, 사회적 정치적으로 복지문제라는 큰 테두리에서 매우 큰 화두임에는 분명한 현실이다[1,2]. 많은 추적 연구를 통해서 노인에서는 발생하는 생리적 변화는 다양하다고 알려져 있으며 연령이 증가함에 따라 근육량과 골밀도가 감소하고, 골밀도가 감소되면서 발생하는 골다공증과 골절에 대한 연구는 많이 있으나 근육량이 감소되면서 발생하는 근감소증(sarcopenia)에 대한 인용이 50년 전 골다공증의 인용 정도와 비슷한 정도로 매우 적다 [3]. 근감소증에 대한 연구는 아직 미비하지만 현실적으로 지출되는 사회적 비용이 미국에서 2000년도 기준으로 185억 달러에 이르고 있어 이에 대한 이해와 대책이 매우 필요한 상황이라고 보고했다[4].

근감소증 정의는 나이가 증가함에 따라 동반되는 근육의 양과 동시에 근력의 감소로 정의되고 있다. 근감소증의 개념은 1989년 Irwin Rosenberg가 'sarcopenia'라는 말을 도입하면서 시작되었고[5] 근감소증의 임상적 진단 방법의 발달과 그 임상 결과가 알려지면서 다행이 근감소증에 대한 관심이 증가하고 있다. 하지만 보편적으로 이용되고 있는 골다 공증 및 비만과 다르게 아직 표준화된 진단 기준이 없다. 최초 Baumgartner 등이 근감소증진단 기준을 제시한 이후[6], 다양한 연구가 이루어지고 있고 근감소증도 생리적 표현양상이 임상적으로 근력과 근육 단백질 동역학, 대사율, 산화 능력 등에 악영향을 미치며 체지방량을 증가시키고 일상 생활 능력에 장애를 유발한다고 알려져 있다. 이 리뷰에서는 근감소증의 정의와 진단 방법, 병태생리를 알아보고 지금까지 진행되어온 역학 연구를 통해 그 의의를 기술하고자 한다.

병인론(Mechanisms of sarcopenia)

팔다리의 골격근(가로무늬근 또는 횡문근)은 근섬유(근세포)의 다발로 구성 되어 있고 근섬유는 크게 느리게 수축하는 type I과 빠르게 수축하는 type II로 나뉜다. 노인에서의 근감소증에서 관찰되는 근육의 위축과 손실은 type II 근섬유의 감소와 연관 있다고 알려져 있으나, 비록 근감소증의 병리 생태는 아직 확실하게 밝혀져 있지 못하지만, 최근 많은 연구들이 발표되고 있고 여러 가지 원인과 기전이 잘 설명되어 가고 있다(Fig. 1). 이 글에서는 그림 1에서처럼 근감소증의 병태생리를 생활습관부터 세포 수준까지 살펴보겠다.

Figure 1.

Pathogenesis of sarcopenia.

단백질 섭취와 근육량

노인의 근육량 감소는 부적절한 영양 섭취와 필수 아미노산과 같은 영양에 대한 근육의 적응 실패가 한 원인으로 의심되고 있다[5,7]. 한 단면 연구에서 70세 이상의 노인에서 단백질 섭취량이 단백질 섭취 권장량(0.8 g/kg/day) 미만으로 섭취하는 비율이 거의 40%였다고 보고되었으며[8], 또한 이러한 단백질 섭취량이 권장량 미만 노인에서는 근육량과 근력이 유의한 감소가 있었고[9], 심지어 노인에서는 근육량 감소를 막기 위해서는 단백질 섭취율을 권장량 이상으로 섭취할 필요가 있다는 보고도 있다[10]. 우리나라에서도 2009년 국민영양통계에 따르면 65세 이상 남자, 여자 모두 50%가 2010년 한국인 영양섭취기준 미만으로 섭취하고 있다. 단백질의 근간인 아미노산에 대한 근육의 반응은 아미노산의 종류와 관계 없이, 나이와 관계 없이 보존된다. 즉 아미노산을 정맥 투여하였을 때 나이와 관계없이 근육에서 단백질 합성을 증가된다고 근조직 검사로 입증하였으며[11], 다른 비슷한 연구에서도 아미노산의 경구 투여 시 연령과 관계없이 근육으로의 아미노산의 물질수송과 근육 단백질 합성이 증가하였고 이러한 변화는 균형 잡힌 아미노산 또는 필수 아미노산 투여군 모두에서 관찰되었다[12]. 반면에 앞서 언급한 아미노산 단독만 투여한 연구와 달리 다양한 영양분의 혼합물을 투여 한 여러 연구들에서는 근육량을 증가시키는데 실패하였다[13]. 단백질만의 섭취가 근감소증에서 중요하지만 최근에는 같이 섭취하는 영양분도 중요하다고 여겨지고 있다. 실제로 포도당과 아미노산 혼합물을 같이 경구 투여하였을 때에는 젊은이와 노인 모두에서 근육의 분해의 감소와 근육으로의 아미노산 이동은 차이가 없었으나 근육의 합성은 젊은이에서만 유지되고 노인에서는 변화가 없었다[14]. 따라서 젊은이와 달리 노인에서 나타나는 고인슐린 혈증에 대한 근육의 동화작용의 차이가 근감소증의 주요 원인으로 여겨지고 있다.

호르몬의 영향

노화는 성장호르몬/IGF-과 코티졸(cortisol), 남성호르몬(Testosterone), 여성호르몬(estrogen) 생산과 감수성의 변화와 연관있다고 알려져 있다. 이러한 호르몬은 근육 단백질 대사의 동화 작용뿐만 아니라 이화작용에 영향을 미친다고 알려져 있다. 노인에서 흔히 관찰되는 성장호르몬/IGF-I의 감소[15]는 내장 지방의 증가와 근육량 감소, 골밀도 감소와 연관 있다고 잘 알려 있다[16]. 그러므로 성장호르몬 치료는 근감소증 환자에서 매력적인 치료법일 수 있으나 많은 연구에서 근육량이 증가하여도 실망스럽게 근력의 증가는 보고된 바가 없다[17,18]. 코티졸의 혈중 농도가 증가된 전형적인 고코티솔 혈증의 대표질환인 쿠싱 증후군 환자에서도 역시 성장호르몬/IGF-I 결핍 환자에서 관찰되는 근육량의 감소가 특징적으로 관찰된다. 과거 연구에 따르면 노인에서는 아침 코티졸 농도에는 변화가 없으나 저녁 혈중 코티졸 농도가 증가가 된다는 사실이 보고되었고 이러한 증가는 시상하부-뇌하수체-부신축(hypothalamo-pituitary-adrenal axis, HPA axis)의 회복력의 감소와 연관 있다고 여겨지고 있다. 이러한 노인에서 상대적 고코티졸혈증이 근감소증의 요인 중의 하나로 여겨지고 있다[19]. 남성 호르몬의 대표적인 테스토스테론은 단백질 이화/동화 경로의 활성뿐만 아니라 중배엽 줄기 세포가 지방 전구 세포로 분화되는 것을 방해하고 위성 세포(satellite cells)로 분화 촉진한다고 알려져 있다[20]. 남성에서 남성호르몬의 분비는 30세 이후부터 매년 1%씩 감소하며 이러한 변화와 근육량의 감소와 상대적으로 낮지만 근력의 감소와 평행한다고 알려져 있고 또 다른 연구에서는 저용량 테스토스테론 치료에서 근육량이 증가하고 고용량 테스토스테론에서는 근력이 증가한다고 보고된 바 있다[21]. 비타민 D는 골대사에서 중요한 역할을 하지만 근육 대사에서도 중요한 역할을 한다고 여겨지고 있다. 여러 기전이 제시되고 있는데 비타민 D는 근육 세포 내 비타민 D의 수용체와 결합하여 단백질 합성을 촉진시키고 세포막을 통한 칼슘 이동을 자극한다[22]. 임상적으로도 비타민 D 결핍환자에서 흔히 근위부 근력 약화가 보고되고 있으며 조직 소견으로 type II 근섬유에서 주로 위축 소견이 관찰된다[23]. 하지만 비타민 D가 직접적으로 근력을 상승시키는지는 불명확하지만 몇몇 연구에서 약간의 하지 근력 상승을 보고한 연구가 있고 23-53%의 넘어짐의 호전을 보고한 연구도 있었다[24-26]. 이상과 같이 노인의 근 감소증에 관여되는 일반적인 호르몬은 테스토스테론, 코티솔, 비타민D가 관여한다.

염증 유발 사이토카인

In vitro, in vivo연구들에서 염증 유발 사이토카인(proinflammatory cytokines; TNF-α, IL1 and IL6)은 근원섬유단백질(myofibrillar protein)의 분해를 촉진하고 단백질 합성을 감소시켜 직접적으로 근육 소모를 유발한다[27,28]. TNF-α는 여러 세포 내 인자를 활성화하여 유비퀴틴 의존적 단백질 분해가 촉진 되도록 유도하고 세포 자멸사를 유도한다고 알려져 있다. 동물 실험에서 TNF-α 주입은 근육 위축을 유발하였고 TNF-α 수용체 유전자 제거된 형질변환 생쥐에 TNF-α 분비하는 악액질 암을 심으면 정상 쥐에 비하여 근위축이 감소 되었다. 세포 안에서는 TNF-α가 근아세포(myoblasts)에 작용하여 초기에는 유비퀴틴 의존적 단백질 분해가 유도되도록 작용하나 NF-κB를 활성화시켜 근아세포의 세포자멸사를 방지하지만 이후 지속적으로 TNF-α에 노출되면 NF-κB도 비활성화 되어 세포 자멸사도 결국 활성화 된다. 하지만 악액질(cachexia)을 보여 주었던 TNF-α의 역할 만큼 노화에서의 TNF-α의 역할은 뚜렷하지 않았다. 하지만 나이가 증가함에 따라 세포 자멸사를 촉진하는 TNF-α 신호 전달체계의 변화가 근감소증과 연관 있다고 알려져 있다. 특히 이러한 TNF-α 신호 전달체계의 변화는 근섬유의 종류에 따라 다르게 나타나는데 특히 type II 섬유에서 보다 두드러지게 나타난다고 보고되고 있다[29]. 또한 IL1와 IL6 등 다른 염증 유발 사이토카인 역시 TNF-α와 같은 기전으로 동일한 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 근감소증에서는 나이가 증가함에 따라 증가하는 내장 지방과 이와 동반되어 염증 유발 사이토카인이 증가하는 만성적인 낮은 염증(chronic low-grade inflammation)이 근감소증의 원인으로 의심되고 있어 노인에서의 지방의 재 분포에 따르는 복부비만과 근감소증 간의 상호관계를 설명할 수도 있다.

세포 수준의 근감소증

분자 구조에서의 근육량 감소 기전은 서로 다른 조건에 따라 그에 맞은 세포 내 신호 전달 체계가 활성화 되면서 그 결과로 일어나는 1) 세포자멸사나 2) 단백질의 이화 작용 촉진 3) 근육 재생에 중요한 위성세포의 활성 저하에 있다고 알려져 있다(Fig. 2).

Figure 2.

Schematic overview of sarcopenia signaling pathways. AIF, apoptosis-inducing factor; Apaf-1, apoptotic protease-activating factor-1; Bcl-2, B-cell lymphoma-2; Bax, Bcl-2-associated X protein; CAD, caspase-activated DNase; Cyto c, cytochrome c; EndoG, endonuclease G; FADD, Fas-associated death domain; TRADD, TNF-receptor-associated death domain; TRAF, TNF-receptor-associated factor; E1, an ubiquitin-activating enzyme; E2, an ubiquitin-conjugating enzyme; E3, an ubiquitin ligase; Ub, ubiquitin.

근세포의 감소

세포 자멸사는 다세포 생물에서 성장 및 조직 항상성을 유지하기 위해 중요한 생리 과정이다. 하지만 노년에 근육세포의 세포자멸사가 가속화 되는 과정에 대한 분자 메커니즘은 아직 명확하지 않으나 산화 스트레스와 만성 염증, 운동저하, 인슐린 저항성이 주요한 요인으로 여겨지고 있다. 세포자멸사에 관여하는 요소는 크게 조절단백질(regulatory proteins)과 내부가수분해효소(endonucleases), 단백질분해효소억제제(protease inhibitors), caspases로 알려진 단백질분해효소 (proteolytic enzymes)로 구성되어 있다. Caspases는 세포자멸사 과정에 가장 중요한 효소로 크게 내적 또는 외적인 경로에 의해서 활성화 된다. 외적 경로는 세포막에 있는 수용체(i.e. TNF 수용체, Fas 수용체)에 리간드(e.g. TNF-α)가 결합하면서 촉발되며 내적 경로는 미토콘드리아(mitochondria)와 세포질세망(endoplasmic reticulum)이 연관되어 있다. 근육은 다핵 세포이기 때문에 세포자멸사의 과정이 매우 독특하여 세포가 사망하지 않은 상태에서 근육세포 핵들이 응축되고, 그 수가 감소하는 것을 특징으로 하는 ‘근핵 세포자멸사(myonuclear apoptosis)’가 특징적으로 일어난다[30]. 앞서 언급되었듯이 염증 유발 사이토카인과 호르몬 등이 외적 경로로 세포 자멸사를 유도한다고 알려져 있지만 이런 내적경로 역시 노인에서의 근감소증과 매우 밀접한 연관이 있다. 동물 실험에서 늙은 설치류의 근섬유에서 세포자멸사의 대표적 분자인 Bax/Bcl-2의 비율이 어린 설치류에 비하여 증가하였고 이러한 변화는 type II 근섬유에서 특히 두드러지게 나타났다[30,31]. 또한 나이가 증가함에 따라 근핵내의 내부가수분해효소[32]와 세포자멸사 유도 인자(AIF)의 발현이[33] 증가하였다는 보고도 있다. 이상과 같은 세포자멸사를 촉진시키는 근육세포물질의 변화가 노령의 근감소증의 중요한 요인임을 입증한다.

근육 단백질 분해

근감소증은 각 요소의 정확한 기여는 연구 모델에 따라 다르지만 단백질 분해 및 합성 사이의 불균형의 결과이다. 단백질 분해 시스템 중 1) 자가포식현상(autophagy)과 2) 칼슘 활성화 프로테아제(calcium activated proteases; e.g. calpain와caspases), 3) 유비퀴틴 단백질 분해 시스템(ubiquitin proteasome system) 등이 근감소증과 연관 있다고 알려져 있다. 자가포식현상은 극도의 영양 부족 기간 동안 세포 생존을 위해 세포 자체 소비를 허용하는 아주 오래된 메커니즘으로 용해소체(lysosome)가 세포질과 세포 장기를 둘러 싸고 용해소체 내의 가수분해효소가 작용하여 일어난다. 아미노산을 제한하여 근육 세포를 배양한 실험에서 관찰되는 단백질의 이화 작용은 주로 자가포식현상에 의한다는 보고가 있었다[34]. 칼슘 활성화 프로테아제인 calpain 역시 근감소증과 연관 있다고 알려져 있다. 비록 calpain이 근육 수축에 관련된 단백질을 직접 분해시키지 못하나 액틴과 마이오신을 고정하는 단백질을 쪼개어 근육원섬유마디의 단백질이 다른 단백질분해시스템에 의해서 분해되도록 도와준다. calpain 경로의 활성은 오랜 기간의 활동의 제약 시 발생하는 근 위축에서 관찰되고[35] 최근 연구에서는 늙은 쥐에서 활성화 된다는 보고도 있다[36].

유비퀴틴 단백질 분해 시스템

유비퀴틴 단백질 분해 시스템은 발달과 분화, 증식, 세포자멸사, 신호 전달, 그리고 면역 및 염증 반응 등 세포의 기본적인 과정에 필요한 단백질의 분해 작용한다. 최근 들어 유비퀴틴 단백질 분해 시스템은 근감소증과 연관된 단백질 분해 경로로 그 중요성이 인지되고 있다. 유비퀴틴은 76개 아미노산으로 이루어진 작은 단백질로, 주요한 역할은 분해되어야 할 단백질을 표지하고 단백질 분해 효소에 의한 분해를 유도하는 것이다. 유비퀴틴은 대상 단백질에 결합하기전에 연속적인 세 가지 효소에 의해서 활성화 된다: E1, an ubiquitin-activating enzyme; E2, an ubiquitin-conjugating enzyme; and E3, an ubiquitin ligase. 이후 유비퀴틴은 표적 단백질과 결합한 후 단백질 분해 효소복합체(20S 또는 26S)의해서 표적 단백질이 분해되도록 한다. 여러 연구에서 근 위축에서 단백질 분해 효소복합체와 유비퀴틴 효소의 발현이 증가되어 있다고 흔하게 보고되고 있고, 특히 염증 사이토카인이나 염증 유발 사이토 카인이 증가와 연관되어 단백질 분해 효소복합체와 E3와 연관된 두 가지 MAF-bx (muscle atrophy F-box) and MuRF-1 (Muscle Ring Finger-1) 단백질의 증가가 근위축과 연관되어 있는 것으로 알려져 있다[37,38].

위성세포의 활성 저하

위성 세포의 활성 저하도 중요한 근감소증의 원인 기전으로 생각되고 있다. 위성세포는 바닥판(basal lamina)과 근육속막(sarcolemma) 사이에 존재하면서 근육이 손상되었을 때 근육모세포로 분화하고 융합하여 근육대롱(myotube)을 형성하여 근육을 재생 가능하게 하는 근육세포 항상성에 매우 중요한 세포이다. 나이가 증가함에 따라 이런 위성 세포의 수가 감소되고[39], 분화능력이 떨어지고 분화능력이 떨어지고 mRNA의 발현이 감소된다는 보고가 일반적이지만[40] 근감소증의 병리생태에서 위성세포의 역할은 아직 불분명하다.

Akt 신호와 myostatin

골격근 비대의 주요한 조절인자로 여겨지는 Akt/protein kinase B에 의해서 활성화 되는 mTOR signaling kinase가 최근 근감소증의 원인으로 주목 받고 있다. 여러 연구에서 Akt/mTOR/p70S6K signaling이 발현이 노인의 type II 근섬유에서 선택적으로 감소되어 있으며, 근육에 발현되는 Myostatin은 transforming growth factor-b (TGF-b) family로 Akt/mTOR/p70S6K signaling을 낮추어 골격근 비대를 억제 시키는 근육 세포 특이적으로 발현 억제 물질이다. 역으로 최근 동물 실험에 의하면 테스토스테론이 myostatin의 발현을 감소와 연관되어 근육량을 증가시켰다[41]. Myostatin 유전자 억제 생쥐의 생리 표현형은 근육량이 증가되고 상대적으로 지방양이 감소되는 표현형으로 근육자체의 발달이 지방에 의한 대사성 질환을 개선시킨다. 이런 실험동물의 결과는 노령에서 근감소증의 개선이 대사성 질환의 예방 및 치료의 단서가 될 수 있음을 시사해 준다.

근감소증 진단

근육량의 측정

과거 근육량의 변화를 측정하는 데 기술적으로 제한이 많았고 그 결과 임상 연구 시 진단평가 과정에 제한이 있어 이에 대한 연구가 지지부진 하였다. 하지만 지난 20년간 근육량의 변화를 측정 할 수 있는 매우 정확한 방법(Table 1)들이 도입되었고 다양한 진단 방법과 정의가 제시되어 왔다.

Table 1.

Measuring techniques for sarcopenia

현재 가장 정확하게 근육량을 측정하는 방법은 자기 공명 영상(magnetic resonance imaging, MRI)이다. 하지만 실험동물에서는 매우 유용하지만 실제 임상적으로는 경제적으로 매우 비현실적이다. 최근 이중에너지 방사선흡수법(dual energy X-ray absorptiometry, DXA)에 의한 근육량 측정은 MRI로 측정한 값과 높은 상관관계가 있다고 알려져 있고 또한 임상적으로도 낮은 방사선 조사량과 검사 편의성으로 근감소증의 진단 방법으로 각광 받고 있다. 하지만 DXA 측정은 근육의 부종이나 근육 내 지방 침착 시 근육량을 최대 8% 과대 평가되는 제한점도 있다. 다른 근육량 측정 방법으로 전기저항측정법(bioelectrical impedance analysis, BIA)은 역시 빠르고 손쉽게 근육량을 측정할 수 있는 방법이지만 나이와 인종, 탈수 정도에 따라 근육량 값이 크게 영향을 받기 때문에 신뢰성이 매우 부족한 제한점이 있다.

근감소증의 진단기준은 Baumgartner가 1998년 New Mexico Elder Health Survey (NMEHS) 연구 결과를 제시하면서 근감소증의 진단 기준을 처음으로 제시하였다. 이 연구에서 Baumgartner는 DXA로 측정된 값 중 사지의 뼈와 지방을 제외한 값을 사지 근육량(appendicular skeletal muscle mass, ASM)이라고 정의하였고 체질량지수(body mass index, BMI)와 같이 신장의 제곱으로 나누어 신장이 증가할수록 사지근육량이 증가하는 것을 보정하였다[6]. 이렇게 나온 ASM/height²의 값을 골다공증의 진단 기준과 마찬가지로 젊은 기준 집단의 평균값보다 2SD 미만으로 감소된 것을 근감소증으로 정의하였다. 그러나 ASM/height²은 비만에 의해서 영향을 받아 과체중 환자에서는 근감소증의 유병률이 8.9%인 반면에 비만인 환자에서는 그 값이 0%인 제한점이 있어 비만한 환자에서 근감소증을 진단하는 데 적합하지 않은 한계점을 안고있다[42].

Janssen 등은 전기저항측정법(bioelectrical impedance analysis, BIA)으로 측정된 값과 신장 제곱, 성별, 나이를 이용하여 근육량([(height²/bioelectrical impedance analysis resistance × 0.401) + (gender × 3.825) + (age × -0.071)] + 5.102]을 추정하였다. 그리고 신장과 근육을 제외한 체구성 성분을 보정하기 위하여 체중에 대한 백분율 값을 변환하여 이 값이 골다공증의 진단 기준과 마찬가지로 젊은 기준 집단의 평균값보다 1SD-2SD 사이를 class I 근감소증이라고 정의하였고 2SD 미만로 감소된 경우를 class II 근감소증이라고 정의하였다[43]. 하지만 체중에 대한 근육량의 비는 지방양에 따라 크게 영향을 받는 잠재적인 단점이 있다고 알려져 있다. 세번째 정의는 몸 골격근 전체량(BIA으로 측정으로 추정된 값)을 신장의 제곱으로 나눈 값(skeletal muscle index, SMI)이 신체장애의 유무를 결정하는 최적의 값을 receiver operating characteristic curves를 이용하여 정의하였고 미국 국민보건영양조사(NHANES) III 자료를 이용하여 골격근 전체량에 따라 높은 장애 위험(남자 8.50 kg/m², 여자; ≤ 5.75 kg/m²)과 중증도 장애 위험(남자 8.51-10.75 kg/m², 여자; 5.76-6.75 kg/m²)으로 분류 하였다[44]. 네 번째 정의는 DXA로 측정된 사지 근육량과 신장과 지방량을 고려한 상대적인 사지 근육량(남자; -22.48 + 24.14 × height (m) + 0.21 × total fat mass (kg), 여자; -13.19 + 14.75 × height (m) + 0.23 × total fat mass (kg)) 사이의 잔차 값이 20 백분위수 미만인 경우를 근감소증으로 정의하였다[45].

근력의 측정

근력의 측정은 근감소증의 진단의 중요한 요소이다. 손과 아래팔의 등척성 수축력(isometric strength)을 힘측정계(dynamometer)로 측정하거나 다리 힘과 회전력의 복합 등속 운동력 측정 방법 등 여러 근력을 측정하는 방법이 있다. 신체한 부위의 근력은 다른 부위의 근력과 밀접한 연관이 있어 손의 힘 측정기로 측정된 악력은 하지 근력을 측정을 대용할 수 있고 다리 근력과 비슷하게 예후를 예측한다[46,47]. 그러나 노인에서는 손과 손목에 관절염이 흔히 있기 때문에 악력을 측정하는 데 제한점이 있다.

신체기능평가

근감소증의 진단에는 직접 근력을 측정하기보다는 표준화된 신체기능평가 방법을 이용되고 있고 신체기능평가 값은 근육량과 연관이 있고 질병 유병과 사망 등 건강과 연관된 예후인자를 예측한다[46]. Short physical performance battery (SPPB)와 보행 속도 측정, 400 m 보행 검사, 6분 보행 검사 등이 가정 널리 사용되는 신체기능평가 방법이다. 여러 측정 방법 중 최근에는 SPPB와 보행속도 측정이 권장되고 있다. SPPB는 다기관 연구에서 고안된 측정법으로 기존에 알려진 신체기능평가 방법들 중 객관적인 기능평가 세 가지, 즉 보행 속도, 의자에서 일어나기, 균형 등의 항목을 묶어서 만든 평가 항목으로[48] European Working Group에서는 8점 미만을 근감소증으로 제시하고 있다. 보행속도측정은 평소 때의 속도로 걸으라고 지시하고 4 m 또는 6 m를 몇 초 만에 걸어가느냐로 평가하는데 European Working Group에서는 4 m의 경우는 < 0.8 m/s, 6 m의 경우 < 1 m/s일 때 근감소증으로 제시되고 있다.

역학과 임상적의의

유병률과 신체 장애

근감소증의 진단 기준이 정립되어 있지 않아 연구 마다 다른 진단 기준을 사용하였기 때문에 연구 마다 근감소증의 유병률이 다르다. 우리나라 국민건강영양조사(IV) 결과에 따르면 ASM/height² 근육량은 남자의 경우 40세 전후로 감소되기 시작하였고 여자는 55세 이후로 감소하였다[49]. 65세이상에서 근감소증을 ASM/height²로 정의하였을 때 유병률은 남자(< 6.84 kg/m²)는 31.2%이고 여자(< 4.91 kg/m²)는 8.8%였다. 미국에서 New Mexico 지역의 노인들에게 시행된 New Mexico Elder Health Survey (NMEHS) 연구에 따르면 dual energy X-ray absorptiometry (DXA)를 이용하여 측정된 ASM/height²이 나이가 증가됨에 따라 감소하였다. 같은 연구에서 젊은 기준 집단의 평균값보다 2SD 이하로 ASM/height²이 감소된 것을 근감소증으로 정의 하면 유병률은 70세 미만에서는 15-25%였고 80세 이후에는 남자에서 50%, 여자에서는 40% 이상으로 증가되었고 근감소증은 나이, 동반질환, 비만, 소득 등을 보정하여도 신체 장애와 연관이 있었다[6]. 미국국민보건영양조사(NHANES) III의 전기저항측정법(bioelectrical impedance analysis, BIA)으로 조사된 근육량을 공식에 의해서 SMI로 변환하여 시행한 연구에 따르면 근감소증과 신체 장애와 연관이 있었고 근감소증의 유병률은 60세 이상 성인에서 남자는 7%, 여자는 10%였다[43]. 유럽에서 시행된 EPIDOS 연구(1,458명의 프랑스 노인 여성을 대상으로 함)에서는 ASM/height²으로 측정된 근감소증의 유병률은 76-80세에서는 8.9%였고 86-95세에서는 10.9%였다. 1,030명의 지역사회 주거 이탈리아인을 대상으로 한 다른 연구에서는 근감소증의 정의를 CT 검사를 통해 종아리 근육의 단면적이 젊은 기준 집단의 평균값보다 2SD 이하로 정의하였고 근감소증의 유병률이 65세(남자; 20%, 여자; 5%)에서 85세(남자; 70%, 여자; 15%)로 증가하면서 증가하였다. 같은 연구에서 근육량의 감소는 피로와 낮은 신체 활동, 낮은 걷는 속도와 연관이 있었고 다른 인자를 보정하였을 때 낮은 신체 활동만 연관이 있었다. 하지만 모든 연구에서 근육량의 감소와 신체 장애가 연관 있지 않았다. Framingham Heart Study의 노인(72-95세) 753명을 대상으로 한 연구에서는 DXA로 조사된 신체 근육량 또는 하지근육량이 신체 장애(9개 문항의 설문지로 조사된)와는 연관이 없었으며 1,655명의 지역사회 노인을 대상으로 한 코호트 연구에서도 나이와 지방량, 키, 만성질환, 신체 활동, 흡연을 보정하면 전기저항측정법(bioelectrical impedance analysis, BIA)으로 조사된 근육량과 신체 장애와 연관이 없었다[50,51]. 또한 다른 전향적 연구에서도 낮은 근육량과 신체 활동 장애 간의 연관성이 없다는 보고가 있었다[52,53]. 65-100세의 1,489명의 남성과 1,785명의 여성을 대상으로 한 Cardiovascular Health Study 연구 결과에 따르면 SMI와 3년간 신체 장애의 발생과 연관이 없었다. 반면에 근력의 저하와 신체 기능 저하와의 관계는 많은 관찰 연구를 통해 알려져 있다. 최근에 발표된 미국 국민보건영양조사 (NHANES) 자료를 이용한 단면 연구에 따르면 낮은 다리의 근력은 나이와 성별, 음주, 만성질환, 신체 활동 정도, 흡연을 보정하여도 신체 장애의 정도와 연관이 있었고[54] 다른 종단연구에서는 무릎의 신근력(extensor strength)이 가장 낮은 사분위군은 그것이 가장 높은 사분위군에 비하여 신체 장애의 발생 위험이 남자는 2.64배(95% CI, 1.83-3.80), 여자는 2.15 (95% CI, 1.61-2.87)배 증가하였다[53]. 같은 연구에서 컴퓨터 촬영으로 측정된 근육양 역시 신체 장애와 연관이 있었으나 무릎의 신근력을 보정하면 그 연관 관계가 사라졌다. 다른 관찰 연구에서도 신체 기능 장애는 근육량 보다는 근력이 강한 연관이 있다고 보고되었다[55,56]. 이를 통해 근력이 근육량보다 더 신체 장애를 잘 예측하다고 할 수 있으며 비록 처음에는 근육양의 중요성이 연구되었으나 최근 연구에는 근력의 약화에 그 중요성의 패러다임이 옮겨지고있다.

넘어짐

근감소증은 넘어짐의 주요 위험인자로 알려져 있으나 근육량과 넘어짐 간의 연관 관계를 연구한 역학 연구는 많지 않다. 그 중 883명의 노인을 대상으로 한 연구에 따르면 ASM/height²으로 정의된 근감소증 환자는 넘어짐의 위험이 남자에서만 2.58배(95% CI, 1.42-4.73) 증가하였다(여자; OR = 1.28, 95% CI: 0.60-2.67) [6]. 다른 50-85세 796명을 대상으로 한 MINOS 연구에서는 ASM/height²이 가장 높은 사분의군의 넘어짐 위험이 가장 낮은 군에 비하여 34% [95% CI, 0.44-0.99] 0.66 [95% CI, 0.44-0.99] 감소하였다. 근육량에 대한 연구에 비하여 근력과 넘어짐 간의 연관 연구는 광범위하게 이루어 졌다. 30개 코호트 연구 결과를 분석한 메타 분석에 의하면 하지 근력 약화는 넘어짐의 위험이 1.76배(95% CI, 2.37-51.31) 증가하였고, 반복적인 넘어짐 위험은 3.06배 [95% CI, 1.86-5.04], 손상성 넘어짐은 1.52배(95% CI, 2.20-51.05) 증가하였다[57]. 노인의 넘어짐의 중요한 임상 결과는 골절이다. 따라서 골절의 위험률이 노인에서 골다공증 못지않게 근감소증 예방이 더 중요하다.

대사적 영향

근육량은 기초대사량의 30% 정도 영향을 미친다고 알려져있어 기초대사량을 결정하는 가장 중요한 인자이다[58]. 40세이후 지방제외체중은 매년 3%씩 감소하는데 그 결과로 기초대사량 역시 동시에 감소 한다. 또한 나이의 증가에 따른 근육량과 강도, 지구력의 감소는 신체 활동의 감소를 일으키는 가능성이 있다. 따라서 노인에서의 근육량의 감소와 신체 활동의 감소는 에너지 소비를 감소시키고 그 결과로 비만과 내장 비만을 유발한다고 여겨지고 있다. 이러한 변화는 노인에서 흔히 관찰되는 인슐린 저항성과 2형 당뇨병, 고지혈증, 고혈압과 연관 있다고 알려져 있다. 또한 근육량의 감소는 골밀도 연관 있다고 알려져 있다. 2010년 국민 건강영양자료에 따르면 ASM/height²은 나이, 운동량, 칼슘을 포함한 영양분 섭취 등을 보정하여도 남자(B = 0.027, p < 0.001)와 여자 (B = 0.016, p = 0.002) 모두에서 골밀도와 양의 상관 관계가 있었다.

사망

과거 다수의 역학 연구에서 팔 근육의 단면적 또는 팔의 둘레를 이용한 근육량과 사망률 간의 연관 관계를 연구하였다. 1,396명의 70세 이상의 노인을 대상으로 한 연구에서는 연관 인자(연령과 성별, 결혼 상태, 흡연, 자기 평가 건강 상태, 일상 생활 능력, 동반질환, 인지 기능, 우울증 활동을 실시 능력 및 우울증)를 보정하여도 낮은 근육량은 사망과 연관이 있었다(hazard ratio [HR] 1.95; 95% CI, 1.25-2.00) [59]. 2년간 추적 후 236명이 사망한 일본인 957명의 65-102세 노인을 대상으로 한 연구에서도 역시 낮은 근육량은 사망과 연관이 있었다(HR 3.83; 95% CI, 1.97-7.47) [60]. 최근에는 보다 체성분을 정확하게 분석하는 DXA를 이용한 근육량과 사망간의 연관관계를 연구한 논문들이 보고되고 있으나 기존 연구와 다른 결과를 보여주고 있다. 2,292명의 70-79세 노인을 대상으로 한 The Health, Aging and Body composition study (4.9명 추적 286명 사망)에 따르면 DXA로 측정된 다리의 근육량은 잠재적인 혼돈 요인을 보정하였을 때 사망과 연관이 없었다[61]. 다른 프랑스 50-85세 남자 715명을 대상으로 한 연구(10년 추적 137명 사망)에서도 DXA로 측정된 사지 근육량과 사망률간의 연관 관계는 없었다(OR 1.08; 99% CI, 0.54-2.15) [62]. 근육량의 변화와 사망 간의 연관관계를 본 연구는 드물다. The Framingham Heart Study의 398명의 72-92세 노인을 대상으로 한 연구에서는 2년간의 근육량(SMI)이 1 kg/m²씩 감소할 때마다 사망 위험이 2배 증가하였다(HR = 1.9; 95% CI, 1.3-2.6) [63]. 715명의 노인을 7.5년 추적관찰한 the MINOS study 연구에서는 사지근육량(DXA로 측정)의 감소 속도가 1 표준 편차 증가할 때마다 사망의 위험이 1.61배 증가하였다(99% CI, 1.28-2.01). 과거 많은 연구에서 근력의 감소와 사망 간의 연관 관계는 근육량과 사망간의 관계보다 보다 확고한 결과를 보여 주었다. 65-101세 이상의 노인 여성 919명을 대상으로 한 연구에서는 악력이 가장 낮은 삼분위 군은 가장 높은 삼분위 군에 비하여 심혈관 질환에 의한 사망이 교란 인자를 보정하여도 2.17배(95% CI, 1.26-3.73) 증가하였고[64] 2,292명의 70-79세 노인을 대상으로 한 연구에서는 근육량(by DXA)을 포함한 교란 인자를 보정하여도 악력이 1SD 감소할 때 마다 사망 위험이 증가하였다(남자 HR = 1.36; 95% CI, 1.10-1.60/여자 HR = 1.67; 95% CI, 1.08- 2.58) [65].

결 론

근감소증은 나이가 증가함에 따라 동반 되는 근육의 양과 동시에 근력의 감소로 정의되고, 그 결과로 다양한 동반 질환과 사망을 유발하는 질환이다. 근감소증은 운동량의 감소와 단백질 섭취 감소가 원인이 될 수 있으며 테스토스테론과 성장호르몬, 염증 유발 사이토카인의 변화가 원인이 된다. 조직학적으로는 근섬유 중 type II 근섬유에서 특이적으로 감소한다고 알려져 있고 분자 생물학적으로도 다양한 경로가 연관되어 있으나 아직 그 병태 생리는 명확하지 않다. 또한 European Working Group에서는 근육량의 감소가 있고 근력 또는 신체기능의 저하 둘 중 하나 더 있으면 근감소증으로 진단한다고 제시되는 등, 여러 연구에서 다양한 진단 기준이 제시되고 있지만 아직은 세계적으로 표준화된 근감소증의 진단 기준은 없다. 이렇게 근감소증에 대하여 명확하지 않은 부분이 많지만 우리나라는 물론 미국과 유럽의 여러 역학 연구를 통해 근감소증이 노인에 미치는 건강상의 영향은 매우 명확하다. 따라서 향후 및 현재 매우 빠르게 노령화가 진행되고 있는 우리사회에서 근감소증에 대한 기준 및 평가는 물론이며, 사회적 경제적 비용을 줄일수 있는 근감소증의 예방을 위한 프로그램 및 치료에 대한 관심이 시급한 상황이고 근감소증의 치료에 대한 우리 의료인들의 컨센서스 또한 매우 필요한 시점이라 사료된다.

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Technique	Measurements	Comments
Circumferences	Calf and mid arm circumferences as measures of muscle size	Frequent estimation errors
Bioelectrical Impedance	Alternating electrical current through body tissue	Loss of accuracy and reliability
DXA	Attenuation of 2 X-ray energies	Fairly accurate and reliable, minimal radiation exposure
CT	Cross-sectional muscle size quantification	Expensive and radiation exposure
MRI	Cross-sectional muscle size quantification	Expensive and time consuming
Short Physical Performance Battery	Lower extremity function	Validated tool for older people