건강한 남성흡연자의 자율신경조절에 단기간의 흡연중단과 유산소운동이 미치는 영향

김춘섭

담배흡연과 신체적 비활동은 자율신경조절의 기능장해와 함께 각각 사망률과 관련한다(Kaczynski, 2008). 심박변이도 즉 heart rate variability(이하 HRV)는 자율신경조절을 평가하는 방법으로 심혈관계 사고의 위험을 예측하는 데 유용한 지표이다(Hayano, 1990). 이에 따라 본 연구에서는 HRV 검사를 이용하여 건강한 남성 흡연자에 있어서 단기간의 흡연중단과 유산소운동이 자율신경시스템에 미치는 영향을 조사하고자 한다.
연구대상은 D도시에 소재한 K대학에 재학 중인 젊고 건강한 남성흡연자 7명(age: 23 ± 0.7 years; duration of smoking: 58.71 ± 10.01 months; number of cigarettes/day: 10.71 ± 0.47; mean ± SEM)으로 무작위 교차설계(randomized crossover design)를 통해 흡연지속 + 유산소운동(session A), 흡연중단(session B), 흡연중단 + 유산소운동(session C)을 각각 3일간 수행했다. 운동프로토콜은 여유심박수(heart rate reserve)의 60% 강도로 50분간 트레드밀 달리기를 실시했다. 흡연정도와 흡연의존도를 평가하기 위하여 CDS-12(cigarette dependence scale-12) 설문지를 이용하였다. 최소 8시간 금식 후 혈압을 측정하여 수축기 및 이완기 혈압과 평균심박수 변화를 각 session별로 측정하였다. 동일한 조건으로 HRV를 측정하고 컴퓨터화된 산출시스템을 이용하여 각종 parameter를 산출하였다. 추가적으로 흡연 정도를 파악하기 위하여 호기 내 carbon monoxide (CO)와 carboxyhemoglobin (COHb)을 각 session 전후에 측정하였다. 폐 기능 상태를 평가하기 위해 강제폐활량(forced vital capacity, FVC)이 측정되었다.
연구 결과에서, 중등도의 흡연의존도(CDS-12 score: 31.86 ± 1.98)가 나타났다. session A에서 평균심박수가 유의하게 감소(p = 0.01)하였으나 HRV 시간영역과 빈도 영역의 parameter에서는 유의한 변화가 나타나지 않았다. session B에서는 평균심박수 및 HRV parameter 양쪽 모두에서 유의한 변화가 없었다. 그러나 session C에서는 평균심박수 11.51% 감소(p = 0.027)와 동시에 빈도영역의 total frequency power(p = 0.005)와 high frequency power(p = 0.012)가 증가하였고, 시간영역의 SDNN(p = 0.035), pNN50(p = 0.03), RMSSD(p = 0.043), SDSD(p = 0.043)가 유의하게 증가하였다. 호기 내 CO는 흡연중단을 수행한 session B(p = 0.004), C(p = 0.006)에서 감소하였고, COHb 역시 session B(p = 0.005), C(p = 0.009)에서 각각 감소하였다. 뿐만 아니라, 흡연을 지속한 session A에서도 CO(p = 0.01)와 COHb(p = 0.009)가 감소하였다. FVC는 session A(p = 0.662), session B(p = 0.429), session C(p = 0.14) 각각 유의한 변화가 없었다.
흡연의존도가 낮은 젊고 건강한 남성흡연자에 있어서 흡연중단 및 운동트레이닝을 각각 독립적으로 수행했을 경우 HRV에 유의한 변화를 관찰할 수 없었으나, 단기간의 흡연중단과 운동트레이닝을 병행한 경우 HRV를 통해 부교감신경활성화와 전체적인 심박변이도에 긍정적인 영향을 미쳤다. 이러한 연구결과에 비추어 볼 때, 흡연자들에 있어서 단기간의 자율신경시스템 향상을 위해서는 유산소운동을 동반한 금연프로그램을 실시하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

Effects of short-term exercise and/or smoking cessation on autonomic nerve regulation in healthy male smokersA thesis submitted to the Council of the Graduate School of Kyungpook National University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Physical Education in Feb. 2013.


Chounsub KIM
Sports Medicine Lab, Dept. of Physical Education, Kyungpook National University, Korea.

Background: Cigarette smoking and lower physical activity has been reported lower heart rate variability(HRV) related with the risk of acute cardiac events, resulting in increased risk mortality with cardiac dysfunction. However, it remains an unsettled question whether effects of physical activity and/or smoking cessation on HRV in smokers.
Purpose: This study was designed to investigate the effects of 3-day smoking cessation(SC) and/or aerobic exercise(AE) on the HRV parameters in healthy male smokers.
Methods: Each 7 subject participated in an aerobic exercise training(AE, session A), smoking cessation(SC), and SC + AE(session C) through randomized crossover design, consisting of 60% of heart rate reserve, 60 min/day during 3-day as exercise training, in healthy male smokers (23 ± 0.7 years; duration of smoking: 58.71 ± 10.01 months; number of cigarettes per day: 10.71 ± 0.47; mean ± SEM). After overnight fasting, with measurement of heart rate and blood pressure, the ANS activities was assessed using power spectral analysis of HRV at resting condition and post period. Exhaled carbon monoxide(CO) to confirm smoking status and forced vital capacity(FVC) to test pulmonary function were measured before and after the session also.
Results: Although 3-session not affected FVC, exhaled CO was significantly reduced in sessions B(p = 0.004) and C(p = 0.006), respectively. Mean HR significantly decreased in the session A(p = 0.01) and session C(p = 0.027), but HRV parameters not changed in session A and session B. During session C, HRV parameters showed decreased total frequency(p = 0.005) and high frequency(p = 0.12) in frequency domains and significantly increased SDNN(p = 0.035), pNN50(p = 0.03), RMSSD(p = 0.043) in time domains, respectively.
Conclusions: Short-term aerobic exercise with smoking cessation led to a significant increase in the parasympathetic nerve system over a 3-day period among smokers. Thus, in terms of HRV aerobic exercise and smoking cession will be an effective intervention for young smokers.