Effect of improvement of cardiorespiratory fitness by regular exercise training on vascular function in obese adolescents

Soo-Hyun Park, 제세영, Eunsun-Yoon
2012 Exercise Science  
Park, S. H., Yoon, E. S., Jae, S. Y. Effect of improvement of cardiorespiratory fitness by regular exercise training on vascular function in obese adolescents. Exercise Science. 21(4): [485][486][487][488][489][490][491][492][493][494] 2012. Vascular endothelial dysfunction and increased arterial stiffness are associated with early atherosclerosis in obese adolescents. High cardiorespiratory fitness (CRF) is associated with diminished cardiovascular risk factors and improved vascular
more » ... vascular endothelial function in children. The purpose of the study was to examine effects of the improvement of cardiorespiratory fitness by regular exercise training on vascular function in obese adolescents. Twenty one obese adolescents (Schoolboy, Mean age:13-14 yr) were randomly assigned to an exercise training (ET)(12 weeks, 40 minutes, 5 days/week) group (n=11) and a non exercise control (CON) group (n=10). Cardiorespiratory fitness was measured using maximal oxygen uptake with metabolic gas analysis and body composition was determined by bioelectrical impedance. We measured carotid-femoral pulse wave velocity and reactive hyperemia index as indices of vascular function. Waist girth was significantly decreased in ET group than in CON group (ET 94.41±6.17 to 92.62±6.13 vs. CON 92.62±7.80 to 94.27±9.23 ㎝, p <.05). Cardiorespiratory fitness was significantly increased in ET group than CON group(ET 32.35±6.49 to 39.24±6.63 vs. CON 34.59±5.47 to 38.36±6.54 ㎖/㎏/min, p <.05). Body mass index and selected CVD risk factors were not improved in ET group. Reactive hyperemia index was significantly increased in ET group (ET 1.60±0.45 to 1.87±0.58 vs. CON 1.73±0.39 to 1.43±0.26%, p =<.05) but carotid-femoral pulse wave velocity did not significantly decrease in ET group (ET 5.77±5.40 to 5.40±0.53 vs. CON 5.12±0.53 to 5.05±0.54 m/s, NS). Change in cardiorespiratory fitness was associated with change in reactive hyperemia index after adjusted for changes in waist (r=.457, p <.037). These results show that regular exercise training improved endothelial function, and this was associated with improved cardiorespiratory fitness independent of changes in body weight in obese adolescents. Key words:obesity adolescent, vascular endothelial function, arterial stiffness, change in cardiorespiratory fitness 초 록 박수현, 윤은선, 제세영. 규칙적인 운동을 통한 심폐체력 향상이 비만 청소년의 혈관 기능에 미치는 영향. 운동과학, 제21권 제4호. 485-494, 2012. 혈관내피세포 장애 및 동맥경직도의 증가는 비만 청소년에서 조기 관상동맥질환과 관련이 있다. 반면 높은 심폐체력 수준은 비만 청소년에서 심혈관계 위험 및 혈관기능을 낮추는 것과 관련이 있다. 이에 본 연구는 규칙적인 운동을 통한 심폐체력 향상이 비만 청소년의 혈관 기능에 미치는 영향에 대해 알아보는 데 그 목적이 있다. 본 연구는 비만 청소년 21명(남학 생, 평균나이 13-14세)을 운동집단(11명)(12주, 40분, 주 5일)과 통제집단(10명)으로 무선 배정하였다. 심폐체력은 대사적 가스 분 석기를 이용하여 최대산소섭취량을 측정하였으며, 신체조성은 전기저항법을 이용하여 측정하였다. 혈관 기능의 지표로써 경동맥 -대퇴동맥 전파맥파 속도와 맥 증폭지수를 측정하였다. 본 연구에서, 허리둘레는 운동 집단에서 통제집단에서 보다 유의하게 감소되었다(ET 94.41±6.17 to 92.62±6.13 vs. CON 92.62±7.80 to 94.27±9.23 ㎝, p <.05). 심폐체력은 운동 집단에서 통제집단 보다 유의하게 증가되었다(ET 32.35±6.49 to 39.24±6.63 vs. CON 34.59±5.47 to 38.36±6.54 ㎖/㎏/min, p <.05). 체질량지수와 심혈관 위험 인자는 운동 집단에서 향상되지 않았다. 맥 증폭지수는 운동 집단에서 유의하게 증가하였으나(ET 1.60±0.45 to 1.87±0.58 vs. CON 1.73±0.39 to 1.43±0.26%, p =<.05), 경동맥-대퇴동맥 맥파전파 속도는 유의하게 감소되지 않았다(ET 5.77±5.40 to 5.40±0.53 vs. CON 5.12±0.53 to 5.05±0.54 m/s, NS). 허리둘레 변화를 보정한 심폐체력의 변화는 맥증폭지수의 변화와 관련이 있었다(r=.457, p <.037). 이상의 결과를 종합해 보면 규칙적인 운동은 비만 청소년들의 혈관의 내피세포 기능을 향상시키며, 향상된 심폐체력은 체중의 감소와는 독립적으로 혈관 내피세포 기능과 관련이 있었다. 주요어 비만 청소년, 혈관 내피세포 기능, 동맥경직도, 심폐체력의 향상 486 규칙적인 운동을 통한 심폐체력의 향상이 비만 청소년의 혈관기능에 미치는 영향 Ⅰ. 서론 최근 청소년 비만은 전 세계적으로 빠르게 증가하고 있으 며(Strauss and Pollack, 2001) 이에 따라 비만 청소년의 이상 지질혈증, 고혈압, 인슐린저항성 및 동맥경화성 위험인자의 조기 발생율이 증가하고 있는 실정이다(Ogden et al., 2002). 특히, 소아 및 청소년기의 비만은 성인비만으로의 이환률이 80% 이상으로 매우 높고(Guo et al., 2000), 성인에 비해 동맥 경화성 혈관의 변화가 더욱 가속화되기 때문에 예방 및 조 기 치료가 무엇보다 중요하다(Freedman et al, 2001; Franks et al, 2010). 비만은 염증과 산화성 스트레스를 유발시켜 혈관의 내피 세포 기능을 저하시키고(McGill et al., 2002), 나아가 허혈 및 심혈관 질환을 유도하는 것으로 알려져 있다(Sundell 2005). 선행연구들을 살펴보면, 비만 청소년은 정상 체중 청소년에 비해 심혈관 질환의 독립적인 예측인자인 상완동맥 혈관 내 피세포 이완능이 저하되어 있으며, 동맥경직도는 증가되어 있다고 보고하고 있다(Kelly Meyer et al., 2006 Watts et al., 2004 Woo et al., 2004 ). 뿐만 아니라 심혈관 질환 을 일으키는 발생기전으로 제시되고 있는 미세혈관의 내피 세포 기능 또한 비만 청소년에서 유의하게 감소되어 있는 것으로 나타났다(Mahmud et al., 2009). 동맥경화성 혈관의 변화는 큰 동맥 보다는 소동맥에서부터 발생되어 점차적으 로 구조적 변화가 초래된다는 것을 살펴봤을 때(Cohn et al., 2005), 비만 청소년의 조기 동맥경화성 혈관 변화의 관찰은 상완의 동맥뿐만 아니라 미세혈관의 내피세포 기능을 살펴 보는 것이 중요하다 할 수 있다. 한편, 규칙적인 운동은 에너지 소비를 통해 체중의 감소 를 유도하고, 혈관 내 shear stress를 유발하여 내피세포 내 산화질소 분비를 촉진시켜 혈관의 이완능을 증가시키는 것 으로 잘 알려져 있다(Green et al., 2004; Mestek et al., 2010). 이에 근거하여, 대부분의 연구들은 비만자의 심혈관계 질환 의 위험요인 및 혈관기능 장애를 감소시키기 위해 규칙적인 운동을 권고하고 있다. 선행연구를 살펴보면, 8주간의 유산 소성 운동을 통하여 비만 소아 및 청소년의 상완동맥 혈류 의존성 확장능이 개선된 것을 볼 수 있었으며(Kelly et al., 2004, Watts et al., 2004), 또한 69명의 비만 청소년을 대상으 본 연구의 결과를 종합해 보면, 규칙적인 운동에 참여한 집단은 통제 집단에 비해 허리둘레, 심폐체력과 혈관 내피 세포 기능이 유의하게 개선되었으며, 두 집단 모두 체중의 감소는 나타나지 않았다. 또한 본 연구에서 규칙적인 운동 참여 후, 체질량 지수와 허리둘레를 보정하여 심폐체력의 변화와 혈관 내피세포 기능의 변화를 살펴본 결과 유의한 양의 상관관계가 나타나, 비만지표와는 독립적으로 심폐체 력과 혈관 내피세포 기능에 관련이 있음을 증명하였다. 이 에 따라 본 연구에서는 청소년의 건강을 위협할 정도로 신 체활동량의 감소되는 현시대의 학습 환경에서 심폐체력은 비만한 청소년에서 흔히 나타날 수 있는 심혈관계 위험 요 492 규칙적인 운동을 통한 심폐체력의 향상이 비만 청소년의 혈관기능에 미치는 영향 인의 증가 및 혈관의 변화를 조기에 예방하고 개선하는 데 큰 역할을 할 것이라고 사료된다.
doi:10.15857/ksep.2012.21.4.485 fatcat:cz5j4zrcinh4ngyuzb6d2ggiii