심혈관 반응성(cardiovascular reactivity)이란 정신적, 생리학적 스트레스 자극으로 인해 심혈관계에 나타나는 반응을 일컫는다¹. 이는 일시적인 스트레스 상황에서 심박수 및 혈압 증가, 혈관의 확장 및 수축 등과 같은 생리적인 반응을 포함하며, 이러한 반응은 자율신경계의 조절하에 이루어진다². 일시적인 스트레스 자극으로 인해 교감신경이 과도하게 활성화되면 심혈관 반응성이 과도하게 증가하는데, 이는 향후 고혈압, 허혈성 심장 질환, 부정맥, 심부전 등과 같은 심혈관 질환 발생 위험 증가와 연관있는 것으로 제시되고 있다³. 따라서 교감신경의 과활성화로부터 나타나는 과도한 심혈관 반응성을 관리하는 것이 심혈관 질환 예방에 중요하다.

냉압박검사는 교감신경을 과도하게 활성화하여 심혈관 반응성을 평가하는 방법 중 하나이며⁴, 냉압박검사 중 과도한 관상동맥의 반응은 독립적으로 향후 심혈관 질환 발생을 예측한다고 제시하고 있다⁵. 그러나 관상동맥의 반응을 측정하기 위해 혈관조영술과 같은 침습적인 방법이 쓰이며⁶, 측정 관련 비용, 시간 및 안전성의 이유로도 잘 이용되지 않는다. 흥미롭게도 경동맥은 해부학적 구조나 기능이 관상동맥과 유사하며, 냉압박검사를 통한 경동맥 혈관 반응성도 관상동맥에서의 반응과 유사하다⁷. 경동맥 혈관 재반응은 초음파를 통하여 비침습적으로 측정할 수 있고 비교적 측정이 간단하다. 냉압박검사로 인한 급성 스트레스에 대한 반응으로 경동맥은 젊고 건강한 사람에서 혈관이 확장되지만 심혈관 질환자에서는 혈관의 수축이 발생한다⁸. 이러한 반응에 대한 기전은 명확하게 밝혀지진 않았지만, Peace 등⁶은 급성 스트레스 자극을 주면 세포 외피에 위치한 α1-수용체(α1-receptors)에 대한 노르에피네프린(norepinephrine) 방출의 혈관 수축 작용과 β-수용체(β-receptors)에 의한 혈관 확장 작용이 서로 상쇄하는데, 심혈관 질환 위험이 큰 사람은 이러한 상반된 효과에서 혈관 확장 반응이 저하될 수 있다고 제시하고 있다. 따라서 냉압박검사를 통한 경동맥 혈관 재반응 측정은 경동맥 내피세포 기능을 측정하는 지표로도 사용된다⁷.

등척성 악력운동은 심혈관 질환의 위험과 혈압을 낮추는 새로운 형태의 운동이며⁹, 시간적으로도 효율적인 운동방법으로 현재 부상하고 있다. 한 메타 분석 연구에 따르면, 등척성 악력운동이 정상 혈압과 고혈압을 가진 사람 모두에서 수축기와 이완기 혈압을 유의하게 감소시키는 것으로 나타났다¹⁰. 특히 일시적인 등척성 악력운동으로도 혈압이 감소한다고 제시하였다¹¹. 뿐만 아니라 악력운동이 자율신경계 개선에도 효과를 미친다는 연구가 보고되었다¹². 따라서 악력운동으로 인해 자율신경계의 개선은 스트레스에 대한 교감신경의 활성화를 억제할 수 있을 것으로 예상된다. 일부 서구에서 진행된 선행연구에서 등척성 악력운동 중재를 통하여 정신적 스트레스로 인한 심박수나 혈압과 같은 지표의 심혈관 반응성을 완화할 수 있다고 제시하였다^1,9. 그러나 이는 등척성 악력운동 중재에 의한 기저 혈압 감소의 영향으로 여겨진다¹³. Hamer 등¹⁴의 메타 분석에서, 만성운동뿐 아니라 일시적 운동도 스트레스에 대한 심혈관 반응성 완화에 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 교감신경 활성화에 대한 등척성 악력운동의 혈압 반응 완화 효과에 대한 연구는 여전히 부족하며, 특히 경동맥 기능을 평가한 연구는 없다. 이에 본 연구에서는 냉압박검사를 이용하여, 심혈관 반응성에 있어 일시적 등척성 악력운동이 경동맥 혈관 기능과 혈압 완화에 미치는 영향에 대해서 알아보고자 한다.

냉압박검사 중 등척성 악력운동 처치와 통제 처치 모두 상완동맥 혈압(수축기 및 이완기)과 심박수가 유의하게 증가하였으며, 회복기 120초에는 냉압박검사 전 상태 값으로 돌아오는 것을 관찰하였다(time effect p<0.001). 두 처치 간 상호작용 효과는 나타나지 않았다(interaction effect p=0.497, p=0.853, p=0.379) (Table 2, Fig. 2). 냉압박검사 중 등척성 악력운동 처치와 통제 처치 모두 경동맥 최대, 최소 직경 모두 유의하게 확장되었으며, 회복기에는 냉압박검사 전 상태 값으로 돌아오는 것을 관찰하였다(time effect p<0.001). 두 처치 간 상호작용 효과는 나타나지 않았다(interaction effect p=0.201, p=0.08) (Fig. 3). 냉압박검사 중 120초에서 등척성 악력운동 처치와 통제 처치 모두 경동맥 경직도 지수가 증가하였으며, 회복기 120초에서 감소하는 것을 관찰하였다(time effect p=0.025). 두 처치 간 상호작용 효과는 나타나지 않았다(interaction effect p=0.89) (Table 2). 경동맥탄성도는 냉압박검사 전, 냉압박검사 중 30초, 회복기 120초에 그룹 간 차이가 나타났다(trial effect p=0.012). 통제 처치는 냉압박검사 중 120초에 감소하여 회복기 120초에 다시 증가하는 것을 관찰하였으며, 등척성 악력운동 처치는 운동 후 냉압박검사 전에 증가하였다(time effect p<0.001). 두 처치 간 상호작용 효과가 나타났다(interaction effect p=0.02) (Table 2).

본 연구는 일시적 등척성 악력운동이 교감신경 활성화에 대한 경동맥 혈관과 심혈관 재반응에 미치는 영향에 대해서 알아보고자 하였다. 등척성 악력운동 처치와 통제 처지 모두 상완동맥 혈압, 경동맥 직경(최대, 최소)과 경직도 모두 교감신경 활성화를 위한 냉압박검사 중에 증가하였다가 회복기에 냉압박검사 전 상태값으로 돌아오는 것을 관찰하였다. 이는 선행연구들과 일치하며^1,17, 냉압박검사가 교감신경을 활성화하였다고 할 수 있다. 그러나 등척성 악력운동 처치와 통제 처치에서 상호작용 효과는 경동맥 탄성도를 제외한 모든 변인에서 나타나지 않았다. 이러한 연구 결과는, 일시적 등척성 악력운동이 경동맥 탄성도에 긍정적인 영향을 미칠 수 있지만 각 개인의 냉압박검사로 인한 교감신경 활성화에 대한 경동맥 직경, 경직도 및 상완동맥 혈압에는 영향을 미치지 않을 수 있다는 것을 제시한다.

이미 선행연구에서 유산소 운동 및 저항 운동은 교감신경 활성화에 대한 과도한 혈압 반응을 완화한다고 보고하고 있으나¹⁴, 교감신경 활성화에 사용된 측정 방법의 차이에 따라 다양한 결과들을 제시하고 있다¹⁸. Millar 등¹은 8주간 등척성 악력운동 개입에 대한 각 개인의 심혈관 반응성이 교감신경계 활성화 방법으로 사용한 연속빼기작업에서는 혈압 완화 효과가 있었지만, 냉압박검사에서는 효과가 없었다고 보고하였다. 마찬가지로 Badrov 등⁹의 연구에서도 10주간 등척성 악력운동 개입에 대한 심혈관 반응성이 연속빼기작업과 등척성 악력테스트에서는 혈압 완화 효과가 있었지만, 냉압박검사에서는 효과가 없었다고 보고하고 있다. 혈장 노르에피네프린 농도와 혈압 수준이 교감신경 활성화 정도와 상관관계가 있으며, 교감신경 활성화는 노르에피네프린의 분비를 증가시킨다¹⁹. 노르에피네프린은 혈관 평활근에서 α1-수용체를 활성화시켜 혈관 수축을 자극하여 이로 인해 총 말초 저항과 평균 동맥 압력을 증가시킨다²⁰. 반면에 운동은 교감신경 활성화로부터 보호적인 역할을 하며, 노르에피네프린의 감소와 β-수용체의 반응성 증가로 스트레스에 대한 혈역학적 반응을 완화하는 것으로 알려져 있다²¹. 본 연구에서는 교감신경 활성화 방법으로 냉압박검사를 사용했으며, 일시적 등척성 악력운동에 따른 효과를 관찰하지 못하였다. 따라서 선행연구들과 불일치한 연구 결과를 보이는 것으로 생각되며, 연속빼기작업과 같은 정신적 스트레스는 심장성 혈압 반응으로, 냉압박검사와 같은 신체적 스트레스는 혈관성 혈압 반응으로 분류할 수 있다¹. 각각 심혈관 반응성에 대한 기전은 명확하지는 않지만 선행연구에서 연속빼기작업과 같이 정신적 스트레스로 인한 증가된 혈압은 주로 심박수의 상승에 의해 발생하며, 이는 생리학적 반응이 심근성으로 주로 중추신경계의 베타 아드레날린계 조절에 의해 중재될 수 있다고 제시하고 있다^17,22. 또한 최근 연구에 따르면 등척성 악력운동의 운동 강도에 따라 혈압 감소의 정도가 달랐으며, 강도가 높을수록 혈압의 감소 효과가 크게 나타났다²³. 추후 연구에서는 다양한 스트레스 방법과 운동 강도를 이용하여 악력운동의 심혈관 재반응 효과를 검증하는 것이 필요할 것이다.

교감신경 과활성화로 인한 혈관 기능 장애는 관상동맥을 손상시키며, 관상동맥 손상은 심혈관 사건 증가와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다⁵. 그러나 관상동맥 기능을 직접적으로 평가하기에는 위험부담도 크고 측정이 쉽지 않기 때문에 이와 구조적∙기능적으로 유사한 경동맥에서 혈관 기능을 측정하는 것이 중요하다⁷. 경동맥 혈관 기능을 평가할 수 있는 지표로는 경동맥 탄성도와 경직도 지수, 그리고 직경이 있다. 이는 서로 관계가 있으며, 경동맥의 탄성도와 경직도는 경동맥 직경의 영향을 받는다¹⁶. 냉압박검사와 같은 급성 스트레스에 대한 반응으로 경동맥은 젊고 건강한 사람에서 혈관이 확장되지만 심혈관 질환자에서는 혈관의 수축이 발생한다⁸. 경동맥은 세포 외피에 위치한 α-수용체에 대한 노르에피네프린 방출의 혈관 수축 작용과 혈중의 카테콜아민(catecholamines)에 의한 혈관 확장 작용이 서로 상쇄되는데, 심혈관 질환 위험이 큰 사람들에서는 이러한 상반된 확장 효과가 덜하거나 없어서 확장 반응이 저하되거나 수축 반응으로 반전되기 때문이다⁶. 본 연구에서 냉압박검사 동안 통제 처치와 악력운동 처치 모두 유의하게 경동맥 직경이 증가했다. 그러나 통제 처치와 악력운동 처치 간 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 여러 선행연구에서 운동 후 산화질소(nitric oxide, NO)가 증가한다고 제시하였다^24,25. 악력운동은 국소적으로 혈류를 증가시켜 이로 인해 증가된 전단 응력은 NO의 방출을 자극한다²⁶. Sessa²⁷는 전단 응력의 증가가 아세틸콜린(acetylcholine)으로부터 자극된 NO의 방출로 이어지는 혈관 내피 산화질소 효소(endothelial NO synthase, eNOS) 유전자의 발현을 강화한다고 제시했다. Higashi와 Yoshizumi²⁵는 eNOS 단백질 수준의 증가는 NO 생성을 증가하여 이를 통해 내피 기능 개선에 기여할 수 있다고 보고하였다. 그러나 본 연구에서는 통제 처치와 등척성 악력운동 처치는 차이가 없었다. 첫 번째로 악력운동을 통해 증가된 NO는 국소적이며²⁶, 냉압박검사에 의한 교감신경 자극에 대한 경동맥 직경 반응을 개선하기에는 유산소 운동과 비교하여 부족했을 수 있다. 두 번째로 냉압박검사를 통한 혈관 수축력이 악력운동을 통한 혈관 확장력보다 더 컸을 수 있다. 추후에는 다른 형태의 운동이나 다른 방법의 교감신경 활성화 방법도 같이 비교해보는 것이 필요하다고 여겨진다.

경동맥 탄성도의 감소와 경직도 지수의 증가는 심혈관 사건 위험도를 증가시킬 수 있다²⁸. 따라서 경동맥 탄성도를 증가시키고 경직도 지수를 감소시키는 것이 중요하게 여겨진다. 급성 및 만성 스트레스로 인한 교감신경 활성화는 동맥 탄성도를 감소시키고 경직도 지수를 증가시킬 수 있다²⁹. 이에 반해 운동은 경동맥 탄성도를 증가시키고 경직도 지수를 감소시킨다고 제시되고 있다³⁰. 경동맥 경직도 지수는 경동맥 직경과 혈압의 영향을 받으며, 경동맥 직경과 혈압이 증가함에 따라 경동맥에서의 엘라스틴 섬유가 단단한 콜라겐 섬유로 바뀌어 혈관 경직도를 증가시킨다¹⁶. 본 연구에서 경동맥 경직도 지수는 운동 후 통제 처치에 비해 냉압박검사 중과 회복기에 낮은 경향이 나타났으나, 상호작용 효과는 나타나지 않았다. 이는 혈압과 경동맥 직경의 영향을 받은 것으로 생각되며, 혈압과 경동맥 직경 또한 통제 처치와 운동 처치 간의 상호작용 효과가 없었다. 그러나 경동맥 탄성도는 통제 처치와 등척성 악력운동 처치에서 상호작용 효과가 나타났고, 등척성 악력운동 처치에서 운동 후 냉압박검사 전에 경동맥 탄성도가 유의하게 증가하였으며, 냉압박검사 중 120초에 통제 처치는 기저 상태보다 탄성도가 떨어졌지만 등척성 악력운동 처치는 냉압박검사 중 120초에도 탄성도가 떨어지지 않았고, 냉압박검사 중 30초에 통제 처치와 그룹 간 차이가 나타났다. 이러한 결과는 일시적 등척성 악력운동의 운동 효과가 있는 상태로 유지되어 교감신경 과활성화로부터 운동이 어느 정도 보호 역할을 한 것으로 생각된다.

본 연구에는 몇 가지 제한점이 있다. 첫 번째로 건강한 성인을 대상으로 진행한 연구이기 때문에 다른 대상자들에게 적용하기 어려울 수 있다. 따라서 추후 연구에서 노인이나 기타 질환이 있는 실험 참여자를 대상으로 한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 두 번째로 일시적 등척성 악력운동이 교감신경 활성화에 따른 경동맥 혈관 기능과 심혈관 재반응 완화에 미치는 영향을 확인하였기 때문에 장기적인 등척성 악력운동 중재의 효과에 대해서도 확인할 필요가 있을 것으로 생각된다. 세 번째로 본 연구는 등척성 악력운동 처치와 통제 처치만 비교하였다. 따라서 추후 연구에서는 다른 형태의 운동을 추가하여 비교해볼 필요가 있다. 네 번째로 본 연구는 냉압박검사만을 이용한 신체적 스트레스 밖에 주지 못하였다. 따라서 추후에는 연속빼기작업이나 등척성 악력 테스트 등 다른 방법으로 스트레스를 주었을 때의 교감신경 활성화에 대한 심혈관 반응성에 대한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 마지막으로 일시적 악력운동의 효과를 회복기 120초까지만 확인하였다. 탄성도와 경직도 지수는 시간이 지남에 따라 조금 더 증가하거나 감소할 수 있는 것으로 보이므로 추후 연구가 필요하다.

본 연구는 일시적 등척성 악력운동이 교감신경 활성화에 대한 경동맥 직경, 경직도 및 상완동맥 혈압 반응 완화에 영향을 미치지 않았지만 경동맥 탄성도를 증가시켰으며, 심혈관 반응성을 경동맥 혈관 기능에서 평가했다는 연구라는 점에서 가치가 있다.