Corresponding author: Eun Sook Kim Division of Endocrinology and Metabolism, Department of Internal Medicine, The Catholic University of Korea, Incheon St. Mary's Hospital, 56 Dongsu-ro, Bupy-eong-gu, Incheon 21431, Korea, E-mail: 서론
당뇨병은 혈당조절 장애를 일으키는 만성 질환으로, 심혈관계 질환과 다양한 합병증의 위험을 증가시키는 요인이다. 현대 사회의 식습관 변화와 생활 방식의 변화는 전 세계적으로 당뇨병환자 수를 급격히 증가시키고 있다. 특히, 2형당뇨병은 인슐린저항성 증가와 대사 불균형이 원인으로, 대한민국 30세 이상 성인의 15.6%에서 진단될 정도로 성인들 사이에서 흔히 나타나는 질환이다[1].
당뇨병관리에서 운동은 중요한 역할을 한다. 운동은 근육의 포도당 흡수를 촉진하고, 혈당 수치를 낮추며, 지속적인 혈당조절을 도와주는 역할을 하고, 인슐린감수성을 개선해 당뇨병환자의 인슐린저항성을 줄여준다. 또한 당뇨병환자의 체중감소뿐만 아니라 심혈관질환 위험의 감소에도 도움이 된다[2-4]. 운동의 종류, 빈도, 시간, 강도는 환자에 맞춰 개별화해야 하지만, 일반적으로 유산소운동을 일주일에 150분 이상, 중강도 이상으로, 최소 3일 이상 하는 것을 권장하며, 주 2회 이상의 저항운동을 같이 시행하는 것을 권고한다[5]. 하지만 현실적으로 바쁜 현대 사회에서는 환자들이 규칙적이고 충분한 운동 시간의 확보가 어려운 경우가 많다.
이러한 이유로 전통적인 유산소운동과 더불어 고강도 간헐적 운동(high-intensity interval training)도 당뇨병 진료지침에서 제안하고 있다. 고강도 간헐적 운동은 고강도의 운동과 짧은 회복 시간을 반복하는 방식으로, 일반적인 유산소운동보다 짧은 시간 내에 큰 효과를 낼 수 있어 시간 효율적인 방식으로 주목 받고 있다[4,6]. 대한당뇨병학회 진료지침에서는 체력적으로 고강도운동을 수행할 수 있는 2형당뇨병 환자가 충분한 운동 시간을 확보할 수 없을 경우, 짧은 시간의 고강도 간헐적 운동을 하는 것을 권고하고 있다[5]. 미국당뇨병학회에서도 젊고 신체적으로 더 건강한 환자에서는 일주일에 최소 75분 정도의 간헐적 운동으로도 충분한 이점을 얻을 수 있으나, 이는 의학적 금기사항이 없는 최소 9.7 km/h의 속도를 낼 수 있는 운동 능력을 가진 성인을 대상으로 하기 때문에 대부분의 당뇨병환자는 해당하지 않는 일부 그룹에 한정된다[7].
본 원고에서는 고강도 간헐적 운동의 정의와 특징을 살펴보고, 당뇨병환자에 있어 이 운동 방식의 장단점에 대해 고찰하고자 한다.
본론
1. 고강도 간헐적 운동의 정의
고강도 간헐적 운동은 단기간의 ‘폭발적 운동(spurt) 구간’과 짧은 ‘회복(rest) 구간’을 반복하는 방식으로, 일반적인 유산소운동과 구별된다[8]. 고강도 간헐적 운동은 무산소와 유산소 대사를 혼합하여 단기간에 높은 강도로 에너지를 소비하는 것이 특징이다. ‘폭발적 운동 구간’에서는 최대한의 노력을 통해 주로 무산소 에너지를 사용하고, ‘회복 구간’에서는 유산소 및 무산소 대사를 결합하여 에너지를 소모한다[3,4]. 일반적으로 고강도 간헐적 운동은 10초에서 4분 동안 유산소 운동 능력으로 대표될 수 있는 최대 산소 섭취량(peak oxygen uptake, VO2peak)이 65∼90%, 또는 최대 심박수(peak heart rate)가 75∼95% 수준에서 수행된다. 이어서 12초에서 5분의 능동적 또는 수동적 회복 시간을 포함하는 방식을 반복하며 일반적으로 총 30분 미만의 짧은 시간이 소요된다[4]. 특히, 고강도 운동 후 회복 구간 동안 추가적으로 산소를 소비하게 되는 ‘초과 산소 소비량(excess post-exer-cise oxygen consumption)’이 발생하는데, 이는 운동 강도와 시간에 따라 달라지며 운동 후 6∼15%의 추가 에너지를 소모한다[9]. 이로 인해 체중조절 및 대사 기능 향상에 긍정적인 영향을 미친다. 이러한 특성으로 인해 고강도 간헐적 운동은 짧은 시간 동안 효율적으로 체지방을 감소시키고, 심폐 지구력과 대사 건강을 향상시키는 데 효과적이다[10].
2. 고강도 간헐적 운동의 장점
1) 체성분 개선과 최대 산소 섭취량 증가
고강도 간헐적 운동은 체성분 개선과 운동 능력 향상에 매우 효과적이다. 8주간의 감독하에 시행된 고강도 간헐적 운동 프로그램은 비만 2형당뇨병 환자 15명에서 제지방량(lean body mass)의 유의한 증가를 유도하였으며, 체지방 감소와 제지방량 증가를 통해 전반적인 건강 개선에 기여하였다[11]. 단기간의 고강도 간헐적 운동 후 근육의 모세혈관의 증가 및 근육 내 미토콘드리아의 밀도 증가의 관찰은 근육 내 산소 추출 능력을 향상시키는 데 중요한 역할을 하며, 이는 근육 세포의 에너지대사 효율을 높이는 주요 요인이다[12]. 이러한 변화는 산화적 인산화 과정을 통해 에너지 생산성을 증대시켜 운동 후 대사 기능의 개선에도 기여한다. 2형당뇨병 환자들을 대상으로 한 연구에서 고강도 간헐적 운동은 연속적인 중강도 운동(moderate-intensity continuous training)과 비교하여도 더 큰 VO2peak를 나타낸 바 있다. 이러한 결과는 고강도 간헐적 운동이 시간 효율적으로 VO2peak를 증가시키고 전반적인 운동 능력을 강화하는 데 매우 효과적임을 시사한다.
2) 인슐린감수성 및 혈당조절
고강도 간헐적 운동은 소모하는 시간에 비해 효율적으로 1형 및 2형당뇨병 환자에서 혈당 감소를 일으킬 수 있다[4,13,14]. 2형당뇨병 환자를 대상으로 고강도 간헐적 운동을 중강도 유산소 운동이나 운동을 하지 않은 대조군과 비교한 메타분석에서, 고강도 간헐적 운동을 진행한 경우 VO2peak 가 큰 폭으로 증가하여 더 큰 유산소 운동 능력 향상을 보여주었을 뿐만 아니라 당화혈색소 수치 또한 더 크게 감소하는 소견을 보였다[15]. 표준 식이를 진행한 2형당뇨병 환자를 대상으로 시행한 연구에서는 최대 심박수 90%를 유도하는 고정식 자전거 운동에서 한 세션(60초 동안 시행 후 60초 동안 휴식하는 것으로 구성)을 10번 시행하는 고강도 간헐적 운동 이후 24시간 동안 연속혈당측정(continuous glucose monitoring, CGM) 장치를 통하여 혈당을 비교했을 때, 운동을 시행한 아침 식후 혈당뿐만 아니라 하루 동안 지속적으로 낮은 혈당 수치를 유지하였다[6]. 또한 2주간 주 3회 같은 운동을 진행한 후 마지막 운동 이후 48시간에서 72시간까지의 24시간 CGM 결과에서도, 평균혈당의 감소뿐만 아니라 식후 3시간 동안의 포도당 곡선하면적(area under the curve, AUC) 또한 유의하게 감소하는 결과를 보였다[16]. 이는 고강도 간헐적 운동이 인슐린감수성 및 췌장 베타세포 기능을 향상시키고, 근육에 더 많은 포도당을 빠르게 흡수하도록 유도하여 운동 후에도 혈당 수치를 안정적으로 유지하게 할 수 있는 것과 연관성이 있다[16-18].
3) 심혈관 건강 개선 및 위험 감소
고강도 간헐적 운동은 심혈관 건강을 증진시켜 당뇨병환자에서 빈번히 발생하는 심혈관계 질환의 위험을 낮출 수 있다. 2형당뇨병을 동반한 비만 환자를 대상으로 저용량 고강도 간헐적 운동을 중강도 연속 운동이나 운동을 하지 않은 대조군과 비교한 무작위 대조 연구에서는 12분간 시행하는 고강도 간헐적 운동이 45분간 시행하는 중강도 연속 운동과 마찬가지로 대조군에 비하여 유의한 수축기혈압 감소 및 맥박파속도(pulse wave velocity) 감소 소견을 보여 중심 동맥 경직도 및 심혈관 건강의 호전에 도움이 되는 결과를 보여주었다[19]. 다른 무작위 대조 연구에서도 2형당뇨병 환자에서 고강도 간헐적 운동을 수행시킨 경우 안정 시 심박수 감소와 기립성 혈압 조절 및 심박수 변동성이 호전되는 결과를 보여주었다[20,21]. 또한 심혈관위험 대사 지표인 총콜레스테롤, 저밀도지단백질 콜레스테롤, 중성지방 수치의 개선에도 효과가 있음을 확인하였다[14,22].
4) 당뇨병합병증 예방 가능성
당뇨병의 합병증은 시력 상실, 신장질환, 신경 손상 등을 포함하며, 당뇨병환자의 삶의 질을 크게 저하시킨다. 고강도 간헐적 운동은 당뇨병합병증의 주요 원인 중 하나인 고혈당 상태를 줄이는 데 도움을 주며, 혈관 기능을 개선해 당뇨병자율신경병증과 같은 합병증의 발병을 억제할 수 있다[20,21]. 1형당뇨병 환자에서 저혈당무감지증(impaired awareness of hypoglycaemia)의 개선을 위한 새로운 스트레스 자극으로 고강도 간헐적 운동을 시행함으로써, 한 번의 운동만으로도 혈장 내 젖산 수치의 급격한 증가 및 아드레날린 반응의 증가를 야기할 수 있으며, 저혈당의 증상 및 인지 반응이 부분적으로 회복되는 것을 확인한 연구도 있다[23]. 또한 고강도 간헐적 운동을 규칙적으로 수행함으로써 체지방 감소와 근력 증가를 기대할 수 있어[14-16], 신체 전반의 대사 기능이 개선되고 당뇨병합병증의 위험 감소 가능성을 시사한다.
3. 고강도 간헐적 운동의 단점 및 주의점
1) 일시적인 고혈당 및 저혈당 위험성 증가
고강도 간헐적 운동은 운동 후 일시적인 고혈당 증가로 이어질 수 있기 때문에 2형당뇨병이 있는 개인은 시작할 때 혈당을 측정하는 것이 권장된다[4]. 또한 1형당뇨병에서도 폭발적인 운동 후 젖산 증가로 인한 인슐린전달 저해로 인하여 고혈당이 생길 수 있으며, 특히 아침 식사 전에 고강도 간헐적 운동을 수행하는 경우 즉각적인 고혈당을 유발할 수 있다고 알려져 있다[24]. 이러한 반응은 운동 직후 젖산 생산 증가 및 포도당 역조절 호르몬 증가, 주로 카테콜아민의 증가와 연관이 있다[25]. 하지만 운동 후 12∼24시간 동안 저혈당의 위험성이 높아지므로 빈번한 혈당 모니터링이 필요하며, 운동 직후 고혈당에 대하여 인슐린을 이용한 즉각적인 보정을 시행할 시 주의하여야 한다[13].
2) 근육과 관절의 부상 위험
고강도 간헐적 운동은 고강도 운동을 포함하고 있어 근육과 관절에 큰 부담이 될 수 있다. 특히 운동을 처음 시작하는 환자나 고령층에서는 부상의 위험이 높아질 수 있으며, 당뇨병환자들은 일반적으로 체력 수준이 낮고 일부는 신경 손상이나 근육 약화가 동반될 수 있어 이러한 고강도 운동을 할 때 부상 위험이 더욱 커진다[26]. 이러한 부상 위험은 환자가 운동을 지속하지 못하게 할 수 있으며, 이는 당뇨병관리에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
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