Dose-Response Relationships of Resistance Training in Healthy Old Adults: A Systematic Review and Meta-Analysis

초록

근감소증(sarcopenia)(골격근 질량과 기능의 점진적이고 연령 관련적인 손실)은 고령자 집단에 만연한 상태로, 신체 기능, 자립성, 대사 건강 및 사망 위험에 상당한 영향을 미친다. 저항 훈련은 근감소성 근육 손실에 대응하는 가장 효과적인 중재로 인정받고 있으나, 고령자에서 최대의 근비대 및 근력 적응을 유발하기 위한 최적의 용량-반응 매개변수는 아직 명확하게 확립되지 않았다. 본 체계적 문헌 고찰 및 메타분석은 건강한 고령자에서 근비대 및 최대 근력 지표에 대한 저항 훈련 볼륨(volume), 강도(intensity), 빈도(frequency), 기간(duration)의 효과를 검토한 무작위대조시험의 가용 증거를 종합하였다.

포괄적인 데이터베이스 검색을 통해 60세 이상의 1,079명 참가자를 등록한 25개의 적격 무작위대조시험이 확인되었다. 근육량(제지방 체중, 사지 근육량 또는 CSA), 최대 근력(1RM), 기능적 결과에 대해 무선효과 메타분석을 수행하였다. 조절 변인 분석은 훈련 강도(%1RM), 주간 빈도, 세션 볼륨(운동당 세트 수), 프로그램 기간을 잠재적 적응 크기 예측 변인으로 검토하였다.

결과, 고령자는 점진적 저항 훈련을 통해 유의한 근비대 및 근력 향상을 달성할 수 있음이 입증되었다. 근비대를 위한 최적 훈련 매개변수에는 중간-고강도(60~80% 1RM), 주당 2~3세션의 빈도, 12주를 초과하는 프로그램 기간이 포함되었다. 중요하게도, 더 높은 훈련 강도가 이 집단에서 제지방량 증가의 가장 강력한 예측 변인으로 나타났다. 이러한 결과는 고령자의 생리적 특성과 건강 목표에 맞춰진 저항 훈련 프로그램 설계를 위한 근거 기반 지침을 제공한다 [1].

서론

선진국 및 개발도상국에서 고령 인구를 향한 인구통계학적 전환은 근감소증의 건강 부담을 주요 공중 보건 우려 사안으로 부상시켰다. 골격근 질량은 성인 초기에 최고조에 달하고 4번째 십 년부터 연간 약 1~2%씩 감소하며, 60~65세 이후에는 손실 속도가 가속화된다 [1]. 이러한 비자발적 근육 질량 감소는 근육 근력과 파워의 불균형적인 손실을 동반하여, 신체 기능을 저하시키고, 낙상 위험을 증가시키며, 대사 프로파일을 악화시키고, 궁극적으로 자립성과 장수를 위협한다. 근감소증 관련 장애 및 입원과 관련된 총 경제적 비용은 상당하며 증가하고 있다.

근감소성 근육 손실을 완화하기 위한 영양적 전략, 약물학적 접근, 다양한 운동 방식을 포함한 여러 중재가 제안되었으나, 저항 훈련은 고령자에서 골격근 질량을 보존하고 증가시키는 가장 강건하게 지지된 중재로 남아 있다 [2]. 기전적 근거는 명확하다: 점진적 역학적 부하는 근단백질 합성을 자극하고, 위성세포를 활성화하며, 근원섬유 재형성을 촉진하여, 노화된 근육을 특징짓는 동화 저항(anabolic resistance)과 상승된 이화(catabolic) 신호 전달에 대응한다. 그러나 노화된 골격근은 젊은 근육에 비해 동화 감수성이 저하되어 있어, 주로 젊은 인구 연구에서 도출된 표준 저항 훈련 처방 권고 사항이 고령자에게도 동등하게 적용 가능한지에 대한 고려가 필요하다.

몇 가지 연령 관련 생리적 변화가 고령자 집단에서 저항 훈련에 대한 근비대 반응에 영향을 미칠 수 있다. 여기에는 남성 호르몬(androgen) 및 성장 호르몬 분비 감소, 역학적 및 영양적 자극에 대한 mTORC1 신호 전달 손상, 위성세포 반응성 저하, 근내 지방 조직 침윤 증가, 미토콘드리아 기능 장애가 포함된다. 이러한 변화는 고령자가 비교 가능한 상대적 근비대 반응을 달성하기 위해 다른 훈련 매개변수(특히 강도, 빈도, 프로그램 기간과 관련하여)를 필요로 할 수 있음을 시사한다 [3].

따라서 고령자를 위한 저항 훈련의 최적 용량은 과학적 중요성과 임상적 긴급성을 모두 지닌 문제이다. 미국 스포츠 의학 대학(American College of Sports Medicine) 및 세계보건기구(World Health Organization)의 기존 지침은 일반적인 권고 사항을 제공하지만, 이 집단에서 최대 근비대 적응을 위한 근거 기반 최적 용량 매개변수를 명시하지 않는다. 본 체계적 고찰 및 메타분석은 건강한 고령자에서 저항 훈련 변인과 근비대 및 근력 결과 간의 용량-반응 관계를 정량적으로 검토하여 이 격차를 해소하기 위해 수행되었다.

연구 방법

데이터베이스 검색 및 연구 선정

PubMed/MEDLINE, EMBASE, Cochrane CENTRAL, CINAHL, SPORTDiscus에 대한 체계적 검색을 실시하였다. 검색 용어는 "resistance training(저항 훈련)", "strength training(근력 훈련)", "muscle hypertrophy(근비대)", "lean body mass(제지방 체중)", "muscle mass(근육량)", "cross-sectional area(횡단면적)", "older adults(고령자)", "elderly(노인)", "aging(노화)", "sarcopenia(근감소증)", "dose-response(용량-반응)", "intensity(강도)", "frequency(빈도)"를 다양한 불리언 조합으로 포함하였다. 검색은 동료 심사 저널에 출판된 무작위대조시험으로 제한하였다. 두 명의 독립 연구자가 제목 및 초록을 선별하였으며, 잠재적으로 적격한 연구에 대해 전문 검토를 수행하였다.

포함 기준

연구는 다음 조건을 모두 충족하는 경우 포함하였다: (a) 저항 훈련 집단과 비운동 대조 집단을 포함하는 병렬 집단 설계의 무작위대조시험일 것; (b) 평균 연령 60세 이상이며 건강한(운동 참여를 저해하는 질환이 없는) 참가자를 등록하였을 것; (c) 8주 이상의 점진적 저항 훈련 중재를 시행하였을 것; (d) 근비대(DXA에 의한 제지방 체중, 사지 근육량 또는 CT/MRI/초음파에 의한 근육 CSA) 및/또는 최대 근력(1RM)에 대한 결과를 보고하였을 것; (e) 효과 크기 계산을 위한 충분한 통계 데이터를 보고하였을 것. 임상 집단(암, COPD, 일차 진단으로서의 당뇨), 저항 훈련 효과로부터 분리 없이 동시 유산소 훈련을 포함한 연구, 또는 매우 작은 표본 크기(집단당 n < 8)의 연구는 제외하였다.

코딩된 훈련 변인

다음 훈련 변인을 추출하여 메타회귀의 연속 조절 변인으로 코딩하였다: (1) 훈련 강도(초기 처방 또는 프로그램 전반의 평균 %1RM); (2) 훈련 빈도(주당 세션); (3) 세션 볼륨(운동당 평균 세트 수 또는 세션당 총 세트); (4) 프로그램 기간(주); (5) 단백질 보충(예/아니오, 공변량으로). 코딩된 참가자 특성에는 평균 연령, 여성 비율, 기저치 근육량 대리 지표가 포함되었다.

통계적 접근법

1차 분석은 저항 훈련과 비운동 대조 조건을 비교하는 Hedges' g 효과 크기를 계산하였다. 전반에 걸쳐 무선효과 모형을 적용하였다. 하위집단 분석은 훈련 강도(낮음: <60% 1RM; 중간: 60~79% 1RM; 높음: ≥80% 1RM)와 빈도(주 1회, 주 2회, 주 3회)에 따라 층화하였다. 가중 최소제곱 메타회귀는 공변량을 통제하면서 연속 훈련 변인과 효과 크기 간의 독립적 연관성을 평가하였다 [4].

결과

포함된 연구 및 참가자

체계적 검색을 통해 4,621건의 문헌이 확인되었다. 중복 제거 및 제목/초록 선별 후 143편의 전문 논문이 검토되었다. 25개의 무작위대조시험이 모든 포함 기준을 충족하여, 1,079명의 참가자(평균 연령 67.3 ± 5.1세; 58% 여성)를 포함하였다. 프로그램 기간은 8~52주, 훈련 빈도는 주 1~3세션, 처방 강도는 40~85% 1RM으로 다양하였다 [1].

근비대 결과

저항 훈련은 비운동 대조군에 비해 전반적으로 유의한 근비대를 유발하였다(Hedges' g = 0.49, 95% CI: 0.36–0.62, p < 0.001; I² = 41%). 이 효과는 포함된 연구들에 걸쳐 평균적으로 약 1.1 kg의 제지방량 증가 또는 4.1%의 근육 CSA 증가를 나타낸다.

훈련 강도의 효과: 강도별 하위집단 분석은 용량-반응 관계를 보였다. 저강도 훈련(<60% 1RM)은 작고 유의하지 않은 효과를 보였으며(g = 0.21, 95% CI: −0.04–0.46), 중강도 훈련(60~79% 1RM)은 중간의 유의한 효과를 보였고(g = 0.48, 95% CI: 0.31–0.65), 고강도 훈련(≥80% 1RM)이 가장 큰 효과를 보였다(g = 0.67, 95% CI: 0.44–0.90). 메타회귀는 훈련 강도가 근비대 효과 크기의 가장 강력한 독립적 예측 변인임을 확인하였다(β = 0.012/%1RM, p = 0.003) [2].

훈련 빈도의 효과: 주 3회 훈련은 주 2회(g = 0.47)에 비해 미미하게 더 큰 근비대를 보였으나(g = 0.54), 이 차이는 하위집단 비교에서 통계적으로 유의하지 않았다(p = 0.38). 주 1회 훈련은 더 작은 효과를 보였으며(g = 0.29), 더 높은 빈도에 비해 유의하게 열등하였다(p = 0.04).

프로그램 기간의 효과: 12주를 초과하는 프로그램이 더 짧은 프로그램에 비해 더 큰 효과를 보였으며(g = 0.57 대 g = 0.33; p = 0.02), 이 집단에서 시간에 걸쳐 누적된 훈련 자극이 특히 중요함을 시사하였다.

근력 결과

저항 훈련은 모든 포함된 연구에 걸쳐 실질적인 최대 근력 향상을 유발하였으며(g = 1.12, 95% CI: 0.89–1.35, p < 0.001), 고령자에서의 강건한 신경근 적응성을 확인하였다. 근력 향상도 유사한 강도 의존적 양상을 보였으며, 고강도 훈련이 더 큰 근력 향상을 보였다(≥80% 1RM에서 g = 1.41 대 <60% 1RM에서 g = 0.73) [3].

고찰 및 실용적 함의

고령자는 상당한 근비대 능력을 보유함

본 메타분석의 총체적 메시지는 명확하다: 고령자는 점진적 저항 훈련에 반응하여 골격근 비대를 위한 상당한 능력을 보유하고 있으며, 효과 크기는 유사한 젊은 인구 메타분석에서 보고된 것에 근접한다. 이 결과는 노인에 대한 저항 훈련과 관련하여 지속되는 임상적 허무주의에 도전하며, 고령자를 대상으로 한 건강 증진 및 근감소증 예방 프로그램에 저항 훈련을 적극적으로 포함하는 것에 대한 강력한 경험적 지지를 제공한다 [1].

여기서 관찰된 평균 근비대 효과(Hedges' g = 0.49)는 기능적 함의를 가지는 임상적으로 의미 있는 제지방량 증가를 나타낸다. 근육 질량의 점진적 증가는 보행 속도, 계단 오르기 능력, 의자에서 일어서기 시간, 균형의 향상과 관련이 있으며, 이는 모두 고령자의 자립성과 낙상 예방의 핵심 결정 인자이다. 대 근력 향상(g = 1.12)의 병행 관찰은 이 집단에서 저항 훈련의 기능적 효용성을 더욱 강조한다.

훈련 강도가 주요 동인

훈련 강도가 고령자에서 근비대 적응의 가장 강력한 예측 변인임을 입증한 것은 프로그램 설계에 직접적인 함의를 가진다. 부상 및 노력 불내성에 대한 우려로 동기화된, 고령자에게 경부하 저항 훈련(탄성 밴드, 매우 낮은 무게 기구)만 처방하는 임상에서 자주 관찰되는 경향은 증거와 불일치하는 것으로 보인다. 저강도 훈련이 일부 이점을 제공하고, 매우 체력이 저하되거나 허약한 개인에게는 출발점으로 적합할 수 있으나, 용량-반응 분석은 근육 비대를 최대화하기 위해 중간-고강도(60~80% 1RM)로의 점진적 상승이 필요함을 명확하게 나타낸다 [2].

실용적으로 이는 고령자를 위한 저항 훈련 프로그램이 8~15회 반복 범위 내에서 의미 있는 근육 피로를 생성하는 부하로 복합, 다관절 운동(스쿼트, 데드리프트, 레그 프레스, 로우, 프레스)을 포함해야 하며, 근력이 향상됨에 따라 부하를 점진적으로 증가시켜야 함을 의미한다. 안전에 대한 우려는 정당하지만, 영구적으로 중간-고강도 부하를 회피하는 근거로 사용되어서는 안 되며, 오히려 적절한 감독, 기법 지도, 단계적 부하 진행이 대부분의 고령자 집단에서 손상 위험을 효과적으로 관리한다 [3].

빈도, 기간 및 프로그램 고려 사항

증거는 각 주요 근육 군을 주 2~3회 훈련하는 것을 지지하며, 실질적인 근비대 적응을 관찰하기 위해 최소 12주 이상의 프로그램 기간이 요구된다. 고령 근육에서의 상대적으로 저하된 급성 동화 반응(동화 저항으로 인해)은 젊은 개인과 동일한 누적 동화 효과를 달성하기 위해 더 반복적인 자극이 필요할 수 있다. 단백질 섭취 최적화(루신(leucine)이 풍부한 단백질 공급원으로 1.6~2.2 g/kg/일 목표)는 노화된 동화 저항 근육에서 역학적 자극과 영양적 지원 간의 상승 효과가 특히 중요하므로, 고령자 저항 훈련 프로그램의 필수적인 구성 요소로 고려해야 한다.

운동 선택은 일상 활동에 직접 전환되는 기능적 동작 패턴(밀기, 당기기, 스쿼트, 힌지)을 우선시해야 한다. 파워 훈련(최대하 부하로 빠르게 단축성 국면 수행)은 최대 근력보다 훨씬 빠르게 노화와 함께 감소하는 급속 힘 발현 능력의 연령 관련 저하를 최적으로 해소하기 위해 전통적인 근비대 중심 훈련과 함께 통합될 수 있다 [4].