일주기 리듬이 무너지면 생물학적 나이도 높아질까?

기본 정보

제목: CosinorAge: Circadian Rhythm Analysis Using Wearable-Based Accelerometry as a Digital Biomarker of Aging and Healthspan
저자: Li, P. et al.
저널: npj Digital Medicine
출판연도: 2024
DOI: 10.1038/s41746-024-01111-x
근거 수준: 코호트 연구 (대규모 관찰 코호트, N>80,000)

이 연구는 8만 명 이상의 중장년 및 고령층 참가자의 웨어러블 가속도계 데이터에서 일주기 리듬 특성을 추출하여 생물학적 나이(CosinorAge)를 추정했다. 신체 활동량만으로는 포착할 수 없는 일주기 리듬의 교란이 노화와 밀접하게 연관됨을 발견했으며, 혈액 바이오마커 기반 생물학적 나이와 비견되는 예측력을 웨어러블 데이터만으로 달성한 의미 있는 결과를 보여주었다.

1. 이 연구는 왜 필요했을까

인간의 생리 기능은 약 24시간 주기의 일주기 리듬(circadian rhythm)에 의해 조절된다. 노화가 진행되면 이 리듬의 진폭이 감소하고, 위상이 변하며, 리듬의 안정성이 떨어진다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 이러한 일주기 리듬 변화를 정량적으로 측정하여 생물학적 나이 추정에 활용한 연구는 거의 없었다.

기존의 웨어러블 기반 노화 연구는 주로 총 활동량이나 걸음 수 같은 단순 지표에 의존해 왔다. 하지만 같은 양의 활동을 하더라도 규칙적인 패턴으로 하는 사람과 불규칙한 패턴으로 하는 사람 사이에는 건강 차이가 있을 수 있다. 연구진은 활동의 양이 아닌 시간적 패턴, 특히 일주기 리듬의 특성이 노화의 더 정교한 지표가 될 수 있다고 가설을 세웠다.

2. 어떻게 연구했을까

연구진은 8만 명 이상의 중장년 및 고령층 참가자로부터 수집한 웨어러블 가속도계 데이터를 분석했다. Cosinor 분석이라는 고전적 일주기 리듬 분석 방법을 적용하여, 각 참가자의 리듬 진폭(amplitude), 중앙선(mesor), 정점 시각(acrophase) 등의 파라미터를 추출했다.

추출된 일주기 리듬 파라미터를 머신러닝 모델의 입력으로 사용하여 생물학적 나이를 예측하도록 학습시켰다. 이 모델의 성능을 신체 활동량만으로 나이를 예측하는 모델과 비교하여 일주기 리듬의 추가적 정보 가치를 평가했다. CosinorAge의 타당성 검증을 위해 기존 혈액 바이오마커 기반 생물학적 나이(KDM biological age, PhenoAge)와의 상관관계도 분석했다.

3. 무엇을 발견했을까

일주기 리듬을 통합한 CosinorAge 모델은 신체 활동량 단독 모델에 비해 유의하게 높은 나이 예측 성능을 보였다. 이는 활동의 양뿐 아니라 시간적 패턴이 노화에 대한 독립적 정보를 담고 있음을 의미한다.

"CosinorAge 1세 증가당 전체 사망 위험 8-12% 상승, 노화 관련 질환 발생률 3-14% 증가가 관찰되었다."

특히 인상적인 것은 혈액 바이오마커 기반 생물학적 나이와의 상관관계였다. KDM biological age와 r=0.81-0.89, PhenoAge와도 유사한 수준의 상관을 보여, 웨어러블 가속도계 데이터만으로도 채혈 기반 생물학적 나이 추정기에 근접하는 정확도를 달성할 수 있음을 입증했다. 이는 비용 효율적이고 확장 가능한 디지털 노화 바이오마커의 가능성을 열어준다.

4. 우리 서비스에 어떻게 쓸까

제품 기능

FastingWorks 앱에서 이미 수집하고 있는 활동 데이터의 시간적 패턴을 분석하여 일주기 리듬 안정성 점수를 산출할 수 있다. 단식이 일주기 리듬에 미치는 영향은 잘 알려져 있으므로, 시간제한 식이(TRE) 실천과 일주기 리듬 안정성 변화를 연계하여 보여주면 강력한 동기 부여 요소가 된다. 예를 들어 규칙적인 식사 시간을 유지하는 사용자의 일주기 리듬 점수가 향상되는 추세를 시각화할 수 있다.

콘텐츠 활용

"당신의 생체 리듬이 말하는 진짜 나이: 일주기 리듬과 노화의 과학"
"단식이 생체시계를 되돌린다? 8만 명 연구가 보여주는 리듬의 힘"
"활동량보다 중요한 것: 규칙적인 생활 패턴이 노화를 늦추는 이유"

적용 시 주의사항

코호트 연구이므로 "일주기 리듬의 안정성이 건강한 노화와 관련이 있는 것으로 보인다"는 표현이 적절하다. "일주기 리듬을 개선하면 노화가 늦춰진다"와 같은 인과적 주장은 피해야 한다. CosinorAge는 공개된 방법론이므로 기술적 재현이 상대적으로 용이하나, 정확한 구현을 위해 원 논문의 파라미터와 전처리 과정을 충실히 따라야 한다.

5. 한계점

이 연구는 주로 중장년 및 고령층을 대상으로 수행되었으므로, 젊은 성인에서의 타당성은 별도로 검증되어야 한다. FastingWorks 사용자 중 젊은 층에게 CosinorAge 기반 지표를 제공할 때는 해석에 주의가 필요하다.

또한 웨어러블 가속도계의 착용 순응도가 결과에 영향을 미칠 수 있다. 기기를 벗는 시간이 길면 일주기 리듬 추출의 정확도가 떨어지므로, 앱에서 충분한 착용 시간이 확보된 경우에만 리듬 분석 결과를 제공하는 것이 바람직하다. 교대 근무자처럼 비전형적 생활 패턴을 가진 사용자에서는 별도의 해석 기준이 필요할 수 있다.

마무리

CosinorAge는 웨어러블 가속도계 데이터만으로 혈액 검사에 준하는 생물학적 나이 추정이 가능함을 8만 명 규모로 입증했다. 활동의 양이 아닌 시간적 패턴에 주목한 이 접근법은 시간제한 식이와의 자연스러운 연계가 가능하여, FastingWorks의 핵심 가치 제안을 과학적으로 뒷받침하는 중요한 근거가 된다.