일부 지역 초등학생의 혈중 렙틴 수준과 비만예측지표, 2005-2006

Serum leptin levels and the prediction of obesity in elementary school children

     
질병관리본부 국립보건연구원 생명의과학센터 대사영양질환과        
인제대학교 서울백병원 가정의학과     
 

Ⅰ. 들어가는 말
  전 세계적으로 소아, 청소년의 과체중 및 비만 유병률이 증가하고 있다[1]. 미국의 경우 2003-2004년 2-19세 소아, 청소년의 과체중 및 비만 유병률이 50.7%로 보고되었고, 우리나라 소아 청소년의 과체중 및 비만 유병률도 지속적으로 증가하는 추세이다. 질병관리본부와 대한소아과학회가 1997년과 2005년에 전국적 규모로 조사한 자료를 ‘2007 소아 청소년 성장도표’의 연령별 체질량지수 85 백분위수 이상을 기준으로 과체중 및 비만을 분류하여 보고한 바에 따르면, 2005년 소아 청소년(2-12세) 유병률은 1997년에 비해 1.5배(1997년 13%, 2005년 19.0%) 증가하였다[2]. 한편 서울특별시 학교보건진흥원은 신장별 표준체중치 20% 이상을 비만으로 분류한 1998년의 기준을 적용했을 때 2005년 초등학생 비만율이 11.8%라고 발표하였다[3]. 소아 비만의 경우, 각 나라의 연구들마다 기준이 다를 뿐 아니라 국내의 연구들도 위에 기술한 바와 같이 비만기준을 달리하여 분석한 경우가 많아 유병률이 매우 다르게 보고되고 있어 비만 유병률을 발표 혹은 분석할 때는 사용하는 표준치와 과체중 및 비만기준을 명확히 제시하여야 할 것이다. 
  소아비만은 성인비만과 유사하게 인슐린 저항성을 야기할 수 있으며, 고혈당, 고지혈, 고혈압 등의  대사증후군 및 당뇨, 심혈관질환으로의 이환을 증가시켜 생활습관성 질환의 발생 및 이로 인한 사망률을 증가시킬 수 있다[4]. 만약 비만의 위험이 있는 소아를 미리 예측할 수 있다면, 이들을 조기에 관리하여 비만 및 이와 관련하여 나타날 수 있는 질환을 예방할 수 있다. 성장속도가 매우 빠른 소아기에는 연령증가에 따른 성장발달을 고려한 비만도의 변화를 관찰하여야 정확한 비만 발생 및 그 위험도를 판단할 수 있다. 
  비만은 에너지 과잉으로 인해, 지방조직이 증가된 상태인데, 증가된 지방조직은 인슐린 저항성을 증가시키는 여러 물질(렙틴, TNF-alpha, 유리지방산, 레지스틴, 아디포넥틴 등)의 분비를 증가시킨다. 지방조직의 크기가 증가하면 렙틴을 분비하여 시상하부의 식욕중추에 신호를 보내 에너지 섭취를 감소시키며, 인슐린 민감성을 증가시켜 체중증가에 대응한다고 알려져 있으나, 극소수 비만인에서는 렙틴 생성이  정상적으로 이루어지지 못해 체중조절이 되지 않는다고 하며, 렙틴 결핍이 비만의 주요원인으로 간주되어 렙틴을 투여하여 비만을 치료하기도 한다[5]. 이와 달리 렙틴 수치가 높을수록 대사증후군의 요소인 체질량지수, 공복시 인슐린 수치, 혈압 등이 높아지는 등 비만지수와 렙틴 수치가 양의 상관관계를 보인다는 보고와 함께 렙틴이 주요 비만 예측인자로 제시되고 있어[6] 체중변화에 대한 렙틴의 영향에 대해 보고된 결과들이 서로 상반되고 있다. 또한, 시간경과에 따른 체중변화와 이에 동반되는 렙틴 수준의 변화를  관찰한 연구는 매우 적다. 대부분의 연구에서 과체중인 사람들이 장기적으로 렙틴 수치가 높게 지속되는데 이는 렙틴저항증으로 인한 것으로 추정되나 이에 대한 연구는 대상자 수가 적거나 연구방법이 각각 달라 결론을 내리기 어렵다. 특히 정상 어린이를 포함하는 어린이 집단에서 체중상태 변화와 렙틴 수준과의 관계에 대한 연구는 거의 없는 실정이다.
  현재 소아의 비만 및 비만 동반 대사이상 질환의 위험인자를 발굴하고 위험인자의 위험도 변화양상을 분석하고자 2005년부터 경기도 과천시 소재의 초등학생들을 대상으로 소아 코호트를 구축하여 추적관찰하고 있는데 현재 4차년도 조사를 완료한 상태이다. 본 연구는 초등학교 2학년 학생의 렙틴 수준에 따른 당해 연도와 전년도의 체중, 신체 조성성분 변화, 비만도 변화와의 관계를 관찰하여 렙틴 수준이 초등학교 저학년 학생의 비만도와 어떤 연관성이 있는가를 관찰하여 비만도를 예측하는 지표로서의   가능성을 관찰하였다.

Ⅱ. 몸 말

  1. 연구대상 및 방법

  연구지역인 과천시는 4개의 초등학교가 있으며, 1차년도에는 2005년 5월에 초등학교 1학년생 약 860명중 683명, 2차년도 연구에는 2006년 6-7월에 초등학교 2학년 전체 아동 841명 중 467명이   연구에 참여하였다. 2006년의 2차년도 조사 당시, 2005년과 2006년 2년 연속 연구에 참여했던 아동은 375명(남아: 195명, 여아: 180명)이었으며 이들의 신체계측치와 생화학적 지표들 그리고 식이섭취자료를 분석하였다.
  신체계측은 아침식사를 하지 않은 상태에서 신발을 벗은 가벼운 옷차림으로 실시하도록 하였고, 모든 측정수치는 반올림하지 않고 소수점 첫째 자리까지 측정하였다. 신장은 자동신장측정기(DS-102, Jenix, Seoul, Korea)를 이용하였고, 체중, 체지방량 및 제지방량은 임피던스 측정방식에 의한 체성분 분석기(BC-418, Tanita, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 체질량지수(body mass index ; 이하 BMI)는 체중(kg)을 키(m)의 제곱으로 나누어 구하였다. 허리둘레는 줄자를 이용하여 가볍게 숨을 내쉰 상태에서 12번째 늑골 하단부와 장골능 최상단부의 중간 부위를 측정하였다.
  그동안 우리나라에서 보고된 연구들은 대부분 1998년 대한소아과학회에서 제시한 한국 소아 및 청소년 신체발육 표준치를 기준으로 성별, 신장별 표준체중을 이용하여 산출한 비만도를 이용하여 비만을 진단하거나 성별, 연령별 BMI 백분위수를 구하여 85 백분위수와 95 백분위수 이상인 경우를 과체중과 비만으로 진단하는 방법을 사용하기도 하였다. 표준체중으로 산출된 비만도를 이용한 비만 진단방법은 BMI 백분위수를 이용한 방법보다 체지방량을 더 잘 반영하고 각 개인의 비만도의 변화를 정량화하는데 용이하기 때문에 본 연구에서는 성별, 신장별 표준체중을 이용하여 산출한 비만도를 이용하여 비만을 진단하였다. 이때 표준체중은 2007년 소아청소년 성장도표‘와 ‘1998년도 성장도표’를 사용하였으며, 비만지수(obesity index; OI)는 다음의 공식을 통해 구하여 각각 OI-1과 OI-2로 표시하였으며, 비만지수 -20% 미만을 저체중으로, -20-19%를 정상, 20-29%를 경도비만, 30-49%를 중등도, 50% 이상을 고도비만으로 진단하였다.

비만지수(%) = (실측-신장별 표준체중)/표준체중 × 100

  대상 아동들이 12시간 이상 금식한 상태에서 1회용 주사기를 이용하여 상완정맥에서 채혈한 후, 혈액분석기관으로 운반하여 방사면역측정법(Linco Research Inc., St Charles, Mo, USA)으로 혈중 렙틴  농도를 측정하였다. 혈중 렙틴 수준은 2005년과 2006년 2년 연속 연구에 참여하였던 375명을 대상으로 2006년에만 측정하였다.
  식사기록법을 이용하여 대상자들의 식이섭취 내용을 조사하였으며 평일 중 2일과 주말 중 하루에 걸쳐 섭취한 모든 음식에 대하여 섭취량과 재료를 끼니별로 기록하게 하였다. 조사된 식이섭취량은 한국영양학회 부설 영양정보센터에서 개발한 영양평가 프로그램인 CAN-Pro 2.0을 이용하여 개인별 1일 섭취량 및 영양소 구성에 대해 분석하였다. 유병률은 빈도수와 함께 백분위(%)로 표시하였고, 검사 결과는   평균과 표준편차를 표시하였다. 신체계측 변수 간의 상관계수를 구하였고, 신체계측 변수들과 대사성   위험인자들의 상관계수들을 비교하였다. 각 군 간의 유의성 검정은 SAS(Statistical Analysis System version 9.1, SAS Institute, Cary, NC)를 이용하여 두 군 간의 평균 비교는 독립 t-test를, 세군 간의 평균 비교는 Duncan's multiple range test로, 각 군 간의 빈도 비교는 χ2-test로 검정하였다.

  2. 연구 결과

  조사대상자 375명의 1차년도와 2차년도의 신장, 체중, BMI, 허리둘레 등의 신체계측치는 Table 1과 같다. 총 375명 중 남아는 197명(52.5%), 여아는 178명(47.5%)이었고, 신장과 체중은 1차년도와 2차년도 모두 여학생에 비해 남학생이 높은 수치를 보였다. 2차년도에 신장은 남녀 모두 6%씩 증가하였고, 체중은 남녀 각각 15%와 13%씩 증가하였다. BMI는 남학생이 여학생보다 유의하게 높은 것으로 나타났으나, 시간 경과에 따른 남녀간 BMI의 변화는 통계적으로 유의하지 않았다. 2차년도에만 측정한 소아의 체지방률과 혈중 렙틴의 수준은 여학생이 남학생 보다 높게 나타났으나, 유의한 차이는 아니었다(Table 1).

  2007년도에 제시된 표준체중을 이용하여 비만을 판정한 결과, 1차년도 남학생의 비만 유병률은 경도비만 6.1%, 중등도 비만 3.1%로 나타났다. 여학생은 경도비만이 0.6%로 관찰되어 남학생보다 비만   유병률이 낮았다. 2차년도의 경우 남학생은 경도와 중등도 비만이 각각 7.6%와 2.0%로 관찰되어 경도 비만 이상의 비만 유병률이 전년도에 비해 통계적으로 유의한 증가를 보이지는 않았다. 여학생의 경우에도 비만 유병률에서 1차년도에 비해 2차년도에 통계적으로 유의한 증가를 보이지는 않았다. 1998년 표준체중을 이용하여 비만을 판정하였을 때는, 남학생의 경우 1차년도 12.2%, 2차년도 11.7%의 비만 유병률을 보였고, 여학생은 1, 2차년도 모두 1.7%의 유병률을 나타내었다.
  1, 2차년도의 비만지수, BMI, 허리둘레 수치와 2차년도 렙틴, 체지방률, 체지방량 수치들 상호간의  관계는 Table 2와 같다. 남학생의 경우 혈중 렙틴 수준과 2차년도의 신체지수와의 관계는 체지방률,  BMI, 허리둘레의 순으로 양의 상관관계를 보였다(r=0.82, r=0.81, r=0.77). 여학생의 경우에는 남학생과 유사한 상관관계를 보였으나 상관계수는 낮았다(r=0.75, r=0.74, r=0.69). 혈중 렙틴 수준과 비만지수와의 상관관계도 남학생에서는 0.77, 여학생에서 0.71로 나타나 상당히 밀접한 상관관계가 있음을 관찰할 수 있었다. 남녀 학생의 현재 렙틴 수준은 현재의 BMI 수치, 허리둘레 뿐만 아니라 전년도의 BMI, 비만지수와도 상관관계가 높았다(남아 r=0.72,  r=0.63 vs 여아 r=0.65, r=0.59). 남녀 학생의 현재 렙틴   수준은 전년도 비만지수와도 상관관계가 높았다(남아 r=0.69, 여아 r=0.63).

  조사대상자의 평균 열량섭취량은 남학생 1,739kcal, 여학생 1,630 kcal로 남학생이 여학생에 비해  열량 섭취량이 더 많았다(Table 3). 총 열량 섭취에서 차지하는 단백질, 지방, 탄수화물 섭취량을 비교해 보면 탄수화물, 지방 섭취량이 남학생에서 더 많았다. 그러나 혈중 렙틴수준과 지방 및 탄수화물 섭취량과의 관계는 통계적으로 유의하지 않았다.

  혈중 렙틴의 삼분위 수와 BMI, 비만지수 분포 변화는 Table 4와 같다. 남학생 중 혈중 렙틴 최하위군(T1)과 중간군(T2)의 경우 ‘1998년도 성장도표’의 기준을 적용한 1차년도 비만판정(OI-2) 시 중간군(T2)에서만 1명의 경도 비만이 있었던 것을 제외하고는 비만으로 분류된 경우는 없었다. ‘2007년 소아청소년 성장도표’를 사용한 기준(OI-1)에 의하면 1, 2차년도 모두 혈중 렙틴 최상위군(T3)에서만 비만이 관찰되었고, 그 유병률이 27.3-28.8% 정도로 나타났다. 여학생 역시 1, 2차년도 모두에서 혈중 렙틴 최상위군(L3)에서만 비만이 관찰되었고, ‘2007년 소아청소년 성장도표’를 사용한 기준(OI-1)에 의하면 비만 유병률은 경도 및 중등도 비만 모두 1.7%로 관찰되었다. 남학생 중 경도 비만 이상의 비만 유병률은 혈중 렙틴 최상위군의 약 30% 정도로 여학생보다 8배 이상 높게 나타났다.

Ⅲ. 맺는 말

  신장별 표준체중의 20% 이상인 경우를 비만기준으로 한 ‘1998년도 성장도표’를 사용한 서울 지역 조사 결과에 의하면 2005년 7-12세 초등학생의 경우 11.8%가 비만으로, 만 7세 초등학생 5.4%가 비만으로 보고되었다[3]. 본 연구에서는 1998년도 표준체중을 사용하면 약 7%(남학생 12.2%, 여학생 1.7%)를 보여 동 연령대의 서울지역보다 높은 유병률을 보였다. 2007년에 제시된 표준체중치를 사용한 경우,  서울시 교육청 학교보건진흥원의 비만기준치보다는 표준체중치가 높게 책정되어 1차년도에 약 5%(남학생 9.2%, 여학생 0.6%)의 비만 유병률을 보였다(Table 1). 그러나 전국조사를 토대로 체질량지수 85 백분위수, 95 백분위수를 근거로 한 7-12세의 과체중, 비만 유병률 12.3%, 8.6%와 비교하면, 1차년도의  과체중 유병률은 16.3%로 더 높았고, 비만 유병률은 7.7%로 더 낮게 나타났다. 이처럼 여러 연구 결과에서 비만 유병률이 매우 다르게 보고되고 있는데, 이는 조사대상자의 거주지, 성별, 연령 구성의 차이로 인한 것으로 판단된다[1-3]. 소아기는 성장이 매우 빠르게 이루어지는 시기이므로, 연령 증가에 따른 성장발달이 고려된 비만도의 변화를 관찰하려면 거주지, 성별 뿐만 아니라, 연령 구성이 명확하게 밝혀진 집단에서 연차적인 변동을 관찰하는 것이 더 용이할 것이다.
  본 연구에서는 2005년 만 7세인 과천 남학생 집단에서 경도 비만 이상의 비만 유병률은 9.2%이었으며, 동일 아동들을 1년간 추적조사한 비만 유병률은 9.6%로 관찰되었다. 여학생의 경우 1차년도의 비만  유병률은 1.7%로 서울지역 보다 낮게 관찰되었다. 2차년도의 비만 유병률은 1.2%로 전년도에 비해   크게 증가하지는 않았으나 1명의 중등도 비만이 추가되었다. 따라서 과천 지역 초등학생의 경우, 1년 추적 후 비만 유병률이 증가하였으며 남학생이 여학생보다 8배 이상으로 높은 것을 알 수 있었다.
  지방조직 분비 호르몬과 비만간의 연관성은 성인에서 보고되고 있으나 소아를 대상으로 한 연구는 매우 한정적이다[7]. 또한 국내에서 현재까지 지역사회를 근거로 한 초등학교 저학년 학생의 혈중 렙틴 수준을 관찰한 연구는 없었다. 
  본 연구에서 소아의 혈중 렙틴은 0.5-35.0 ng/ml 수준으로 관찰되었고, BMI가 증가할수록 렙틴 수준이 증가함을 관찰할 수 있었다. 이는 소아와 성인집단에서 렙틴과 BMI 수치가 유의한 상관관계를 보인다는 다른 보고와 일치하였다[6]. 렙틴 수준이 높을수록 BMI 뿐만 아니라, 허리둘레, 체지방률 등도 유의적인 상관관계가 있었다. 고지방 식이를 섭취하거나, 과잉 열량을 섭취하면 혈중 렙틴 수준이 증가하여 궁극적으로 렙틴 저항증 결과를 초래하거나, 과잉열량으로 인한 비만에 의해 혈중 렙틴이 증가하여 뇌에서 렙틴 반응이 저해되며 이로 인해 식품 섭취 억제 능력이 저하된다는 보고 등 렙틴과 열량 섭취량과의 관계를 기술한 연구가 있었으나[8] 본 연구 결과에 의하면 혈중 렙틴 수준과 열량섭취량, 혹은 지방섭취량과는 유의한 상관관계를 발견할 수 없었다.
  렙틴의 수준과 BMI의 관계는 당해 년도의 BMI 뿐만 아니라 전년도의 BMI와도 밀접한 관계가 있음을 관찰할 수 있어 렙틴 수준으로 전년도의 비만상태를 가늠할 수 있었고, 소아의 향후 비만상태도 예측이 가능할 것으로 판단된다. 혈중 렙틴과 비만 유병률이 밀접한 관계가 있음을 고려하여 렙틴 수준에 따라 대상자를 세 집단으로 구분하였을 때, 렙틴 수준이 높은 군에 속하는 남학생 집단에서 1/3 이상이 비만으로 판정되었고, 이 중 1/3 이상이 중등도 비만이었다. 전년도에도 렙틴 최상위집단에서 유사한 비만 유병률을 관찰할 수 있었다. 여학생의 경우도 렙틴 수준이 높을수록 비만 유병률이 높아 최상위군은 3.4%로 관찰되었고, 전년도는 1.7%로 관찰되었다. 전년도에 비해 남·녀 모두 렙틴 수치가 높은 집단에서 비만의 정도가 높아짐을 관찰하였으며 렙틴 수치가 낮은 학생집단은 비만의 정도가 계속 낮음을 관찰 할 수 있었다.  
  본 연구에서는 1차년도에 혈중 렙틴 측정이 이루어지지 못해 2차년도의 렙틴 수준을 기준으로 당해연도와 전년도의 비만도와의 관계를 관찰한 제한점을 가지므로 앞으로의 비만정도를 예측하기 위해서는 향후 연구가 추가적으로 필요하다. 연구대상인 과천지역 초등학생집단의 비만 유병률이 낮은 수준이어서 비만아 수가 적고 새로이 발생하는 비만건수도 적으나 비만상태가 거의 대부분 지속되는 것을 관찰할 수  있었다. 이것은 비만이 조기에 발생되며 비만 상태가 지속될 수 있음을 시사하며, 따라서 초등학교 신입생부터 비만상태를 파악하여 체중을 관리하도록 교육시키는 것이 필요하다. 
  이상의 결과로 볼 때 렙틴 수준과 비만도와의 관계에 대해 연차별 변화를 관찰한 연구결과 렙틴 수준이 현재의 비만도를 예측할 수도 있을 뿐 아니라, 전년도 비만과도 밀접한 관련성이 있다는 정보를 제공할 수 있었다. 현재까지의 유사한 연구로는 비만위험도가 높은 소아 중 혈중 렙틴 수준이 높은 경우 소아기에 체중과 체지방의 증가폭이 더 크다는 보고가 있으나 인종에 따라 증가폭이 다를 것으로 보고하고 있어 우리나라의 소아에 대한 연구가 필요하였다. 본 연구를 통해 렙틴이 높은 집단은 꾸준히 비만상태를 유지하며 악화될 수도 있음을 알 수 있었으며 이들은 집중적인 체중관리를 통해 비만과 관련된 대사이상 질환으로 악화되는 것을 조기에 예방할 수 있을 것이다. 한국인 소아집단에서 동일인에 대해 연령 증가에 따른 렙틴 및 비만도의 변화를 장기간 관찰함으로써, 렙틴이 체중증가, 비만 이환 여부 등을 예측할 수 있는 지를 확인한다면 혈중 렙틴을 비만의 예측 지표로 사용할 수 있을 것이다.

Ⅳ. 참고문헌

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 2. Oh K, Jang MJ, Lee NY, Moon JS, Lee CG, Yoo MH, Kim YT. Prevalence and trends in obesity among korean children and adolescents in 1997 and
     2005.  Korean J Pediatr 2008; 51(9):950-955
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 5. Montague CT, Farooqi IS, Whitehead JP, Soos MA, Rau H. Nature 1997; 387:903-908
 6. Wannamethee SG, Tchernova J, Whincup P, Lowe GD, Kelly A, Rumley A, Wallace AM, Sattar N. Plasma leptin: associations with metabolic,
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 7. Silha JV, Krsek M, Skrha JV, Sucharda P, Nyomba BL, Murphy LJ. Plasma resistin, adiponectin and leptin levels in lean and obese subjects:
     correlations with insulin resistance. Eur J Endocrinol 2003; 149(4):331-335
 8. Yang R, Barouch LA. Leptin signaling and obesity. Circ Res 2007; 101;545-559

                                   ※ 이 논문의 일부 내용은 『2007년 한국영양학회지』 vol 40(8)736-744에서 발췌하였고 일부 내용은 재분석한 것으로(Table 1, 4
    재분석 내용 삽입; Table 2, 3발췌), ‘한국영양학회지 편집위원회’의 허가에 따라 『주간건강과질병』에 게재하였습니다.