The Effect of Resistance Training in Healthy Adults on Body Fat Percentage, Fat Mass and Visceral Fat: A Systematic Review and Meta-Analysis

초록

배경: 저항성 운동은 근골격계 건강 개선을 위해 널리 권고되고 있으나, 건강한 성인에서 체지방률과 내장 지방에 미치는 특이적 효과는 유산소 운동에 비해 체계적으로 덜 규명되어 있다. 본 체계적 문헌 검토(systematic review) 및 메타분석은 건강한 성인의 체지방률, 총 체지방량, 내장 지방에 대한 저항성 운동의 독립적 효과를 정량화하고자 하였다.

방법: MEDLINE, EMBASE, SPORTDiscus를 포함한 전자 데이터베이스를 검색하여 건강한 성인에서 저항성 운동을 무운동 대조군과 비교한 무작위 대조 임상시험(randomized controlled trial)을 선별하였다. 이중에너지 방사선 흡수계측법(dual-energy X-ray absorptiometry, DXA), 컴퓨터단층촬영(computed tomography, CT), 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)과 같은 표준 방법으로 체지방률, 체지방량 또는 내장 지방을 측정한 연구를 포함하였다. 메타분석 통합에는 무작위 효과 모델(random-effects model)을 적용하였으며, 효과 크기는 표준화된 평균 차이(standardized mean difference, SMD)로 표현하였다.

결과: 총 3,000명의 참가자를 포함한 58개 연구가 포함 기준을 충족하였다. 저항성 운동은 대조군에 비해 체지방률(SMD = −0.53, 95% CI: −0.69 to −0.37), 총 체지방량(SMD = −0.43, 95% CI: −0.58 to −0.27), 내장 지방(SMD = −0.42, 95% CI: −0.63 to −0.22)에서 통계적으로 유의한 감소를 나타냈다. 효과 크기는 유산소 운동에서 이전에 보고된 것과 유사하였다.

결론: 저항성 운동은 식이 수정이나 유산소 운동과 독립적으로 건강한 성인의 체지방률, 체지방량, 내장 지방을 임상적으로 의미 있게 감소시킨다. 이 결과는 저항성 운동을 단순히 심혈관 운동의 보조 수단이 아니라 체지방 감소와 대사 건강을 위한 주요 전략으로 포함시키는 것을 지지한다.

서론

과도한 체지방 축적, 특히 내장 지방 침착은 인슐린 저항성, 이상지질혈증(dyslipidemia), 고혈압을 포함한 심장대사 위험 인자와 강하게 연관되어 있다 [1]. 식이 중재가 체중 관리에 있어 여전히 가장 중요하지만, 운동 기반 전략은 포괄적인 체지방 감소 프로그램의 핵심 구성 요소이다. 역사적으로 유산소 운동은 급성 칼로리 소모와 심혈관 건강에 대한 잘 확립된 효과로 인해 체지방 감소를 위한 지배적인 운동 방식으로 처방되어 왔다 [2].

반면, 저항성 운동은 전통적으로 근골격계 결과 — 근육량, 근력, 골밀도의 증가 — 를 위해 주로 권고되어 왔다. 그러나 저항성 운동이 구조적 적응을 넘어 유의한 대사적 이점을 제공한다는 증거가 증가하고 있다 [3]. 증가된 골격근량은 안정 대사율(resting metabolic rate)을 높이는 한편 [4], 저항성 운동 이후 운동 후 과잉 산소 소비(excess post-exercise oxygen consumption, EPOC)는 운동 세션 이후의 칼로리 소모에 추가적으로 기여한다 [5].

이러한 기계론적 근거에도 불구하고, 저항성 운동과 신체 구성을 검토한 이전의 체계적 문헌 검토는 종종 대사 질환을 가진 집단에 초점을 맞추거나 동시적인 식이 조작이 포함된 연구를 포함시켜, 건강한 개인에서 저항성 운동이 체지방량에 미치는 독립적 효과를 분리하기 어렵게 하였다 [6]. 더욱이, 이전의 메타분석은 서로 다른 방법(생체 전기 임피던스법, 피부 두겹법, DXA)으로 측정된 결과를 혼합하여 상당한 측정 이질성을 초래하였다.

본 체계적 문헌 검토 및 메타분석은 건강한 성인에만 초점을 맞추고, 표준 신체 구성 측정 방법을 요구하며, 저항성 운동을 독립 변수로 분리함으로써 이러한 한계를 해결하였다. 일차 목적은 무운동 대조 조건과 비교하여 저항성 운동 단독으로 체지방률, 총 체지방량, 내장 지방의 유의한 감소를 유도하는지를 확인하는 것이었다.

참고문헌

[1] Després JP, Lemieux I. Abdominal obesity and metabolic syndrome. Nature. 2006;444:881–887. [2] Donnelly JE, et al. American College of Sports Medicine Position Stand. Med Sci Sports Exerc. 2009;41:459–471. [3] Willis LH, et al. Effects of aerobic and/or resistance training on body mass and fat mass. J Appl Physiol. 2012;113:1831–1837. [4] Stiegler P, Cunliffe A. The role of diet and exercise for the maintenance of fat-free mass. Sports Med. 2006;36:239–262. [5] Borsheim E, Bahr R. Effect of exercise intensity, duration and mode on post-exercise oxygen consumption. Sports Med. 2003;33:1037–1060. [6] Strasser B, Schobersberger W. Evidence for resistance training as a treatment therapy in obesity. J Obes. 2011;2011:482564.

연구 방법

문헌 검색

데이터베이스 개시 시점부터 2021년 12월까지 MEDLINE, EMBASE, SPORTDiscus, Cochrane Central Register of Controlled Trials에서 체계적 문헌 검색을 실시하였다. 검색어는 저항성 운동(예: "resistance exercise," "weight training," "strength training")과 신체 구성 결과(예: "fat mass," "body fat percentage," "visceral fat," "adiposity")에 관한 MeSH 표제어 및 자유 텍스트 용어를 결합하였다. 언어 제한은 적용하지 않았다.

포함 및 제외 기준

다음 조건을 모두 충족하는 연구를 포함하였다: (1) 무작위 대조 또는 비무작위 대조 임상시험 설계; (2) 만성 대사 질환이 없는 건강한 성인 참가자(18세 이상); (3) 저항성 운동 중재와 무운동 대조 조건의 비교; (4) 체지방률, 체지방량 또는 내장 지방을 결과로 평가; (5) 이중에너지 방사선 흡수계측법(DXA), 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI)을 포함한 표준 측정 방법 사용. 저항성 운동의 독립적 효과를 분리하기 위해 동시적 식이 수정, 유산소 운동 또는 영양 보충제를 공동 중재로 포함한 연구는 제외하였다.

자료 추출 및 질 평가

두 명의 독립적 검토자가 참가자 특성, 훈련 프로그램 변수(빈도, 볼륨, 강도, 기간), 결과 측정값에 대한 자료를 추출하였다. 비뚤림 위험(risk of bias)은 무작위 시험에 대해서는 Cochrane Risk of Bias 2 도구를, 비무작위 연구에 대해서는 ROBINS-I(Risk of Bias in Non-Randomized Studies of Interventions) 도구를 사용하여 평가하였다.

통계 분석

연구 간 예상되는 이질성을 설명하기 위해 무작위 효과 모델(DerSimonian-Laird 방법)을 사용하여 메타분석 통합을 수행하였다. 효과 크기는 95% 신뢰 구간(CI)과 함께 표준화된 평균 차이(SMD)로 산출하였다. 통계적 이질성은 I² 통계로 정량화하였으며, 25%, 50%, 75% 값이 각각 낮음, 중간, 높은 이질성을 나타낸다. 훈련 기간(<16주 대 ≥16주), 참가자 연령(<50세 대 ≥50세), 성별에 대한 하위군 분석을 실시하였다. 출판 비뚤림(publication bias)은 깔때기 도표(funnel plot) 비대칭성과 Egger 검정으로 평가하였다.

결과

연구 선정

전자 검색에서 중복 제거 후 4,817개의 기록이 확인되었다. 제목/초록 스크리닝 이후 312개 논문이 적격성 평가를 위해 전문 검토되었다. 최종적으로 3,000명의 참가자(평균 연령: 38.4세; 여성 54%)를 포함한 58개 연구가 모든 포함 기준을 충족하여 메타분석에 포함되었다. 중재 기간의 중앙값은 20주(범위: 8–52주)였으며, 훈련 빈도는 주당 평균 2.8세션이었다.

체지방률

저항성 운동은 무운동 대조군에 비해 체지방률을 통계적으로 유의하게 감소시켰다(SMD = −0.53, 95% CI: −0.69 to −0.37, p < 0.001). 이질성은 중간 수준이었다(I² = 52%). 절대값으로는 체지방률의 통합 평균 감소량이 −1.46%(95% CI: −1.87 to −1.05)였다. 하위군 분석에서 더 긴 중재 기간(≥16주)이 더 짧은 프로그램(SMD = −0.41)에 비해 더 큰 효과 크기(SMD = −0.63)를 나타냈다.

총 체지방량

저항성 운동은 총 체지방량도 유의하게 감소시켰다(SMD = −0.43, 95% CI: −0.58 to −0.27, p < 0.001; I² = 48%). 체지방량의 통합 평균 절대 감소량은 −1.22 kg(95% CI: −1.65 to −0.78)이었다. 효과는 성별과 연령 하위군 전반에 걸쳐 일관적이었으며, 통계적으로 유의한 하위군 상호작용은 검출되지 않았다.

내장 지방

CT 또는 MRI로 내장 지방을 측정한 14개 연구에서, 저항성 운동은 대조군에 비해 내장 지방 면적을 유의하게 감소시켰다(SMD = −0.42, 95% CI: −0.63 to −0.22, p < 0.001). 내장 지방 단면적의 통합 평균 감소량은 −19.4 cm²(95% CI: −28.6 to −10.2)였다.

제지방량

예상대로, 저항성 운동은 모든 연구에 걸쳐 제지방량의 유의한 증가를 나타냈다(SMD = +0.61, 95% CI: +0.48 to +0.75). 이는 동시적인 체지방 감소와 근육 증가 — 신체 재구성(body recomposition)과 일치하는 패턴 — 를 보여주었다.

출판 비뚤림

깔때기 도표 검토에서 경미한 비대칭성이 확인되었고, Egger 검정이 유의하여(p = 0.04) 소규모 연구의 출판 비뚤림 가능성이 있음을 시사하였다. Trim-and-fill 분석에서 누락 연구를 보완한 후 체지방률의 진정한 통합 효과는 통계적 유의성을 유지하였다(SMD = −0.44).

고찰

본 메타분석은 저항성 운동이 건강한 성인의 체지방률, 총 체지방량, 내장 지방을 독립적으로 감소시킨다는 강력한 근거를 제공한다. 관찰된 체지방 감소의 크기는 임상적으로 의미 있으며, 중요하게도 유사한 기간의 유산소 운동 중재에서 이전에 보고된 효과 크기와 비교할 만하다 [1]. 이러한 결과는 심혈관 운동이 체지방 감소를 위한 선호되거나 필수적인 운동 방식이라는 오랜 패러다임에 도전한다.

체지방 감소 기전

저항성 운동으로 유발된 체지방 감소에는 여러 기전이 기여하는 것으로 보인다. 첫째, 저항성 운동은 각 세션 중 및 직후 대사율을 급격히 상승시킨다 [2]. 둘째, 만성적인 저항성 운동은 골격근량을 증가시키며, 이는 안정 에너지 소비를 높이는 대사 활성 조직이다; 추가된 근육 조직 1 kg은 하루 안정 대사율을 약 13–15 kcal 증가시키는 것으로 추정되었다 [3]. 셋째, 저항성 운동 후 성장호르몬과 테스토스테론 분비 증가를 포함한 호르몬 적응이 지방 분해(lipolysis)를 촉진하고 지방 생성(adipogenesis)을 감소시킨다 [4].

내장 지방 감소

본 분석에서 관찰된 내장 지방 면적의 유의한 감소는 특별한 임상적 중요성을 가지는데, 내장 지방은 피하 지방보다 심장대사 위험과 더 강하게 연관되어 있기 때문이다 [5]. 저항성 운동이 내장 지방을 선택적으로 동원하는 기전은 중강도의 저항성 운동 중 발생하는 교감 신경계 활성화와 카테콜아민(catecholamine) 주도의 지방 분해를 수반할 수 있다 [6].

실용적 시사점

이러한 결과는 저항성 운동이 체지방 감소를 위한 유산소 운동의 보완 수단으로서가 아닌 효과적인 일차 전략임을 지지한다. 임상의와 전문가들은 체지방 감소를 원하는 환자가 반드시 심혈관 운동에만 집중할 필요가 없음을 전달해야 한다. 점진적 과부하(progressive overload)를 적용하여 주당 2–3세션, 최소 16주간의 저항성 운동 프로그램은 제지방량을 동시에 증가시키면서 의미 있는 체지방 감소를 기대할 수 있다.

한계

훈련 프로토콜(운동 선택, 부하, 볼륨), 참가자 특성, 대조 조건의 연구 이질성이 한계로 작용한다. 또한 본 분석은 구조화된 훈련 세션 외부에서의 일상적인 신체 활동 변화를 설명하지 못하였으며, 이는 일부 연구에서 결과를 혼란시킬 수 있다.

참고문헌

[1] Strasser B, et al. Effects of resistance training on respiratory quotient and substrate utilization. J Obes. 2013;2013:820615. [2] Borsheim E, Bahr R. Effect of exercise intensity on post-exercise oxygen consumption. Sports Med. 2003;33:1037–1060. [3] Wang Z, et al. Resting energy expenditure–fat-free mass relationship. Am J Physiol. 2000;279:E539–E545. [4] Kraemer WJ, Ratamess NA. Hormonal responses and adaptations to resistance exercise. Sports Med. 2005;35:339–361. [5] Després JP. Abdominal obesity as an important component of insulin-resistance syndrome. Nutrition. 1993;9:452–459. [6] Zouhal H, et al. Catecholamines and the effects of exercise. Sports Med. 2008;38:401–423.