Association between obesity and COVID-19

Soo Lim

doi:10.5124/jkma.2022.65.7.423

J Korean Med Assoc > Volume 65(7); 2022 > Article

비만과 코로나19의 연관성

Focused Issue of This Month

Current advances in obesity treatment

J Korean Med Assoc 2022; 65(7): 423-429.

Published online: July 10, 2022

DOI: http://dx.doi.org/10.5124/jkma.2022.65.7.423

비만과 코로나19의 연관성

임수

서울대학교 의과대학 분당서울대학교병원 내과

Association between obesity and COVID-19

Soo Lim

Department of Internal Medicine, Seoul National University Bundang Hospital, Seoul National University College of Medicine, Seongnam, Korea

Corresponding author: Soo Lim E-mail: limsoo@snu.ac.kr

Received May 26, 2022 Accepted July 20, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Background: Since December 2019, most countries have struggled with the novel coronavirus, severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 (SARS-CoV-2). During the coronavirus disease-2019 (COVID-19) pandemic, weight gain became prevalent because the preventive measures against the spread of SARS-CoV-2 infection resulted in decreased physical activity and increased consumption of unhealthy food among the general public.
Current Concepts: Several mechanisms have been proposed for the association between obesity and COVID-19. SARS-CoV-2 infection aggravates inflammation and hypoxia in obese people, which can lead to severe COVID-19 disease. COVID-19 affects the immune system, resulting in various complications. Several cytokines, including interleukin-6, are integral to the progression of COVID-19. Thus, COVID-19-associated inflammation and immune dysfunction predispose patients to the complications of obesity, such as cardiovascular diseases and diabetes mellitus.
Discussion and Conclusion: Obese patients are commonly prescribed antidiabetic agents, blood pressure lowering medications, and lipid-lowering medications such as statins. The routine intake of these drugs is a protective factor against all-cause mortality. During the COVID-19 pandemic, preventive measures, such as minimizing team sports and closing public exercise facilities, might have contributed to the weight gain in obese individuals. Thus, an active lifestyle with regular home exercise and a healthy diet should be advised for obese patients.

Key Words: COVID-19; Obesity; Diabetes mellitus; Cardiovascular diseases

찾아보기말: 코로나19; 비만; 당뇨병; 심혈관질환

서론

2019년 12월부터 2022년 6월 현재까지, 세계 각국은 코로나바이러스감염증-19 (coronavirus disease 2019, COVID-19)로 힘든 시기를 겪고 있다. COVID-19은 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)에 감염되어 생기는 신종 감염병으로, 박쥐에서 유래되었다고 생각되고 있고 인간 사이의 중간 숙주는 정확히 알려져 있지 않다. COVID-19는 감염 후 증상이 발생하기까지는 평균 5-6일이 걸리며 최근의 연구에 의하면 사망률은 5% 에 이른다. 전 세계에서 최근까지 보고된 자료를 검토한 결과, 고령일수록, 당뇨병(diabetes mellitus) 또는 심혈관질환(cardiovascular disease)의 기왕력이 있을수록 SARS-CoV-2에 잘 감염되고, COVID-19 진행도 더 중증으로 진행한다고 알려져 있다. 하지만 비만이 COVID-19 감염에 취약하게 하고 감염 후에도 중증도를 높이는 독립적인 위험요인 인자로 보고되는 연구들도 있지만, 그 정확한 인과관계는 아직 규명되지 않은 상태이다.

SARS-CoV-2는 양성가닥 RNA 바이러스로 인간 SARS-CoV와 82%의 상동성을 갖는다. 게놈 분석 결과는 박쥐 SARS-유사-CoVZXC21과 89% 뉴클레오티드 동일성을 나타내며 SARS-CoV-2가 박쥐에서 진화했음을 시사한 다. 박쥐와 인간 사이의 중간 포유동물 숙주에서 증폭 가능성은 알려져 있지 않았다. SARS-CoV-2는 주로 폐포 세포, 심장 근육 세포, 혈관 내피 및 기타 세포에서 발현되는 안지오텐신전환효소 2 (angiotensin converting enzyme-2, ACE2)에 결합하여 사람의 체내에 침투한다[1]. 이 질병은 초기에는 경미한 증상을 유발하지만 전신 염증 반응 증후군, 급성호흡기질환증후군, 다기관 침범, 쇼크 등의 중증 질환을 유발할 수 있다[2]. 특징적으로 고령 인구 및 심혈관질환 및 당뇨병과 같은 기저 건강 문제가 있는 사람들과 같은 특정 그룹에서 높은 사망률이 관찰되었다[3]. 몇몇 초기 연구에서 비만이 COVID-19의 중증도와 관련이 있다고 보고했다[4-6]. 그러나 비만한 사람에서 COVID-19의 특징이 규명되지 않았고 비만이 SARS-CoV-2 감염에 대한 감수성 또는 COVID-19의 중증도에 대한 독립적인 위험인자인지 여부가 결정되지 않다.

비만과 COVID-19의 연관성

한국에서 처음으로 확인된 28명의 COVID-19 환자를 대상으로 한 연구에서, 환자 중 18%가 체질량지수(body mass index) 30 kg/m² 이상이었다[7]. 미국에서 행해진 초창기 연구에서도 COVID-19로 입원한 103명의 환자에 대해 얻은 후향적 데이터를 사용하여 중증 비만(체질량지수 ≥35 kg/m²)과 중환자실 입원 사이의 연관성을 보고하였다[6]. 해당 연구에서는 심장질환과 비만 환자가 침습적 기계 환기 치료가 유의하게 더 필요하였다.

이러한 상관성에 대한 원인을 생각해보면 생활 패턴의 변화에 대해서 먼저 고려할 수 있다[8]. COVID-19 대유행 동안 식이 패턴은 배달 음식에 대한 의존도가 증가하였고, 건강식에 대한 접근성이 감소했다[9]. 배달 음식은 대부분 피자, 햄버거, 프라이드 치킨, 설탕이 첨가된 음료와 같은 패스트푸드이다[10]. 이러한 품목은 집에서 조리한 건강한 식품보다 더 비만을 유발할 수 있다[11,12]. 이러한 식품의 섭취 증가는 비만 및 당뇨병의 위험 증가와 관련이 있는 것으로 보고되었다[13,14]. COVID-19 대유행 동안 지역사회 보건 센터, 체육관, 수영장 및 공원 등 공공 시설 등은 검역 강화로 인해 휴관하거나 사용이 금지되었다. 이러한 음식 섭취의 변화와 사회적 환경의 변화는 일반 인구뿐만 아니라 비만인 사람들의 체중 증가에 기여했을 것으로 추정된다[8,15].

당뇨병 및 심혈관질환을 포함한 비만 관련 질병과 COVID-19 간의 연관성

포도당과 글루타민(glutamine)은 바이러스의 좋은 에너지원이다[16]. 고혈당 상태는 면역 기능에 영향을 미치며, 역으로 면역 조절 장애는 대혈관 합병증과 관련이 있다[17,18]. 특히 당뇨병이 잘 조절되지 않을 때 COVID-19로 인한 합병증의 위험과 사망 위험이 증가할 수 있다[19,20].

중국에서 확인된 44,672명의 COVID-19 환자에 대한 연구에서 전체 치사율은 2.3% (확진된 사례 44,672명 중 1,023명 사망)라고 보고했다[2]. 해당 연구에서 치사율은 70-79세 인구의 8.0%, 80세 이상에서 14.8%였다. 또한 사망한 사람들에서 기존의 동반 질환이 있는 사람들의 비율은 심혈관질환이 있었던 환자는 10.5%, 당뇨병이 있었던 사람은 7.3%, 고혈압이 있었던 환자는 6.0%였다[21]. 이탈리아에서 수행된 연구에서 COVID-19로 중환자실에 입원한 환자 중 가장 흔한 기저 질환은 고혈압(49%), 심혈 관질환(21%), 당뇨병(17%) 순이었다[20]. 2020년 3월 28일 미국 질병통제예방센터의 초기 데이터에 따르면 SARS-CoV-2에 감염된 사람들에게서 당뇨병이 10.9%로 가장 유병률이 높았다. 중환자실에 입원한 환자 중 당뇨병의 유병률은 32%였다[22]. 총 1,527명의 COVID-19 환자가 포함된 6건의 연구에 대한 메타분석에서 고혈압, 심혈관질환 및 당뇨병의 유병률은 각각 17.1%, 16.4% 및 9.7%로 보고되었다[23].

비만과 COVID-19 사이의 잠재적 연결

최근의 보고에 따르면, 비만은 COVID-19의 위험 요소로 간주된다. 몇 가지 요인이 COVID-19와 비만 사이의 관계에 영향을 미칠 수 있다. 연구에 따르면 비만인 사람들은 면역 체계가 자주 손상되고 COVID-19가 면역 체계에 영향을 미치며 이러한 연관성이 비만의 합병증을 악화시킬 수도 있다[24,25]. 특히 인터루킨 6 (IL-6) 및 COVID-19에 반응하여 방출되는 기타 사이토카인(cytokine)은 사이토카인 폭풍을 유발할 수 있으며, 이는 COVID-19의 치사율을 증가시키는 것으로 여겨진다.

1. 비만인 사람의 감염 및 염증 위험 증가

지방 조직은 염증성 사이토카인, 전환성장인자-b (transforming growth factor-b), 아디포카인, 단핵구 화학 유인 단백질 1 (monocyte chemoattractant protein-1), C-X-C motif chemokine ligand 5, 지혈 단백질, 혈압에 영향을 미치는 단백질과 같은 다양한 염증 생성물과 혈관신생 분자를 직접 분비한다[26,27]. 지방 조직에서 유래하는 주요 염증성 사이토카인은 종양괴사인자-a (tumor necrosis factor, TNF-a), IL-6 및 IL-1이다. 비만 환자의 증가된 TNF-a 수치는 비만 관련 염증, 특히 인슐린 저항성에서 이 사이토카인의 잠재적 역할을 반영한다. IL-1은 염증 신호 전달과 혈관 내피 성장인자의 과발현을 증가시키는 nuclear factor kappa-B와 같은 전사 인자를 활성화할 수 있다. 비만에서 증가된 IL-6은 Janus kinase 신호 변환기와 전사 신호 전달 경로의 활성자를 통해 염증 관련 발암에 중요한 역할을 한다[28].

만성 염증과 고사이토카인혈증은 특히 중증 COVID-19 환자에서 대식세포 활성 증후군을 통해 과염증 반응을 일으키는 것으로 보인다[29]. 염증은 이후 저산소증 및 허혈을 유발하여 산화 스트레스 상태를 초래한다. 그 결과, 백색 지방 세포에서 사이토카인 및 기타 염증성 단백질의 생성을 야기시켜 여러 대사 질환을 유발할 수 있다[30,31]. COVID-19 환자에서 이러한 사이토카인 폭증은 중증 환자의 다기관 부전의 원인으로 생각된다[32,33].

2. 비만인 사람의 면역 체계 약화

비만 환자는 선천 및 적응 면역 반응이 변화되며, 이는 만성 상태를 특징으로 한다. 낮은 등급의 염증과 높은 순환 농도의 전염증성 렙틴 및 낮은 농도의 항염증성 아디포넥틴이 있다. 이러한 불리한 호르몬 환경과 일관되게 비만은 단독으로 미생물 작용제에 대한 면역 반응을 손상시킬 수 있다(예: 대식세포 활성화 및 전염증성 사이토카인 생성). 항원에 노출된 후 감소된 대식세포 활성화는 비만인 사람에게서 관찰되는 낮은 백신 접종 성공률을 설명할 수 있다[34]. 또한 비만인 사람에게서 B 및 T세포 반응이 약화되며, 이는 감염에 대한 감수성을 증가시킬 수 있다. 동물실험에서 식이 유발 비만은 인플루엔자 바이러스 감염에 대한 CD8+ T세포 반응을 손상시켜 폐의 사망률과 바이러스 역가를 증가시키고 폐병리를 악화시키는 것으로 나타났다[35].

신체 활동 부족은 비만인 사람들의 또 다른 중요한 문제이다. 감소된 신체 활동 자체 또는 인슐린 내성에 의해 매개되는 대식세포 활성화 및 염증성 사이토카인 억제를 비롯한 여러 단계에서 미생물 제제에 대한 면역 반응을 손상시키는 것으로 보고되었다. 비만은 COVID-19 예후와 간접적으로 관련될 수 있는 가속화된 면역 조절 장애와 관련이 있다. 즉, 면역 기능에 대한 비만의 영향은 COVID-19 감수성과 중증도에 중요할 수 있다.

T helper-1의 염증성 사이토카인은 비만에서 인슐린 저항성을 촉진하는 것으로 알려져 있다. Sestan 등[36]은 바이러스 유도 인터페론-g가 근육 인슐린 저항성과 항바이러스 CD8+ T세포 반응을 증가시킨다고 보고했다. 고인슐린혈증은 CD8+ T세포 기능의 직접적인 자극을 통해 항바이러스 면역을 증가시킨다. 식이 유발 비만으로 유도된 간내 인슐린 저항성이 당뇨병 동물모델에서 감염은 혈당 상승을 유발했다[36]. 따라서, 병원체를 만나면 면역계는 일시적으로 골격근의 인슐린 감수성을 감소시켜 항바이러스성 면역을 촉진하고 고인슐린혈증을 유발하여 결과적으로 포도당 불내증을 야기한다. 종합하면, 이러한 발견은 비만이 가속화된 면역 체계 노화 및/또는 조절 장애와 관련이 있으며, 이러한 변화가 COVID-19 예후와 간접적으로 관련될 수 있음을 시사한다.

3. COVID-19 전염병 동안 비만과 관련된 레닌-안지오텐신 시스템의 변화의 의미

일반적으로 신장으로 가는 혈류가 감소하면 신장의 사구체 옆 세포에서 레닌을 방출하여 레닌-안지오텐신 시스템을 활성화한다[37]. 비만의 경우, 증가된 나트륨 섭취, 나트륨/수분 저류, 중심 혈액량 및 혈압과 관련하여 레닌-안지오텐신 시스템의 부적절한 활성화를 유도한다[38]. 이 대사 조절 장애는 내장 지방 조직 함량의 확장과 관련되어 안지오텐시노겐의 생성(순환 안지오텐시노겐의 최대 30%) 및 레닌 활성을 유도한다[38,39]. Massiera 등[40]은 안지오텐시노겐 결핍 마우스가 비만과 레닌-안지오텐신 시스템 사이의 연관성을 뒷받침한다고 제안하였다. 대량의 내장 지방 조직은 인슐린의 방출을 유도하여 안지오텐신 1형 수용체를 활성화하고 지방세포에서 TNF-a 및 IL-6의 방출에 영향을 미치므로 레닌-안지오텐신 시스템 경로가 활성화된다[41]. 또한 내분비 췌장에서 ACE2 발현의 국소화는 COVID-19가 ACE2를 수용체로 사용하여 췌도에 진입하고 췌도를 손상시켜 고혈당증을 유발함을 시사한다[42]. 이러한 결과들은 레닌-안지오텐신 시스템이 비만과 COVID-19 사이의 연관성에 관여할 수 있음을 시사한다.

실제적인 고려 사항

비만인 사람들은 병원이나 중환자실에 입원한 후 예후가 좋지 않은 것으로 보고되고 있으며, 여러 원인으로 인한 사망률의 증가에 기여할 수 있다. 고령, 심혈관질환 및 당뇨병과 같은 동반 질환은 COVID-19의 중증도를 심화시킬 수 있으며, 스테로이드 사용과 같은 다른 요인은 비만 환자의 체중 증가를 더 증폭시킬 수 있다.

현재까지 보고된 여러 감염 억제 방법 중에서, 적절한 마스크 착용은 SARS-CoV-2의 확산을 막는 중요한 전략으로 간주되고 있다[43]. 특히, 적절한 마스크의 사용이 중요하므로 N95 또는 KF94 마스크를 사용하여야 한다. 한편으로 병적 비만이 있는 사람들은 마스크 환기에 어려움을 겪을 수 있다[44].

COVID-19의 확산을 늦추는 가장 효과적인 방법으로 사회적 거리두기가 권장된다. 이러한 상황에서 비만인 사람들은 사회적 거리를 유지하는 것이 어려울 수 있으며, 이는 바이러스에 노출될 위험을 증가시킬 수 있다[45]. COVID-19 대유행시기에 야외 및 실내 스포츠 활동을 제한하는 것이 비만에 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 비만이 있는 사람들은 비만이 없는 사람들보다 운동, 레크리에이션 및 신체 활동에 더 적은 시간을 보내는 경향이 있다[46]. 음식 배달 서비스와 같은 배달 산업의 전례 없는 호황은 비만인 사람들에게 건강에 해로운 식단을 선택하는 쪽으로 기여할 수있다[45].

결론

COVID-19 대유행시기 동안 비만인 사람들은 건강한 생활 방식을 유지해야 하며, 이를 위해서 규칙적인 운동은 필수적이며, 이는 면역 증강에 도움이 된다[45]. 건강한 식생활 또한 면역 체계를 강화하고 염증을 줄이는 데 중요하다[45]. 기침, 가래, 발열 또는 혈당 수치의 급격한 상승과 같은 증상이 있는 비만 환자는 즉시 의사와 상담해야 한다. 의사는 비만 환자가 비만 치료제, 기존의 당뇨병 약제, ACE 억제제 또는 안지오텐신 수용체 차단제와 같은 고혈압 약제, 특히 스타틴과 같은 고지혈증 약제 등은 복용을 중단하지 않도록 해야 한다[47].

결론적으로, COVID-19는 세계적 대유행이며 특히 비만인 사람들에게 상당한 건강 위험을 초래할 수 있다. 사회적 거리두기 등의 방역 방침에 따라 건강한 신체 활동 및 건강한 식생활에 대한 제한으로 인해 비만이 더 심해질 수 있으 므로, 비만인 대한 면밀한 모니터링이 필요하다[47]. 종합하여 보면, 비만은 면역 체계에 대한 해로운 영향으로 인해 SARS-CoV-2 감염이 중증으로 진행할 수 있으며, 종국에는 사망으로 이어질 수 있다. 이를 방지하기 위해서는, COVID-19 대유행 기간 동안 비만인 사람들은 건강한 생활 방식, 즉 건강한 식단과 신체 활동을 늘릴 수 있도록 하는 것이 중요하다.

Notes

Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

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Peer Reviewers’ Commentary

이 논문은 2년 넘게 전 세계를 강타하고 있는 코로나19 감염증과 비만과의 과학적 연관성에 대해서 최신 문헌을 정리하여 설명해 주고 있다. 당뇨병, 심혈관질환 등 만성질환을 가진 경우 코로나 19로 인한 합병증 위험이 높은 것으로 알려져 있다. 비만의 경우도 전신적인 염증반응은 증가하나, 정상적인 면역반응은 저하되어 있기 때문에 코로나19 감염에 대한 감수성이 높고 중증도가 높다. 또한 내장지방이 증가하는 경우 부적절하게 항진되어 있는 레닌-안지오텐신 시스템도 비만이 감염증에 취약한 원인 기전 중 하나로 생각되고 있다. 이 논문은 언제 종식될지 모르는 코로나 19 팬데믹 시대에 보건학적으로 비만한 집단이 많은 사회가 코로나19로 인한 사회적 피해를 막기 위해 나아가야 할 방향을 과학적으로 제시해 주고 있어 임상 현장 및 보건정책 입안자에게 많은 도움이 될 것으로 판단된다.

[정리: 편집위원회]