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갑숙 수
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1 Original Article 운동과학, 2015년, 제24권 제3호. Exercise Science, 2015, Vol.24, No.3. pissn eissn 유산소운동이 2형 당뇨쥐 골격근 미토콘드리아의 PGC-1α, AMPK 및 SOD 발현에 미치는 영향 김상배 1), 김종오 2), 윤진환 2), 김대성 3), 이상학 4)* 1) 강원대학교 스포츠과학부 2) 한남대학교 생활체육학과 3) 서남대학교 생활체육학과 4) 청주대학교 생명과학과 Sang-Bae Kim, Jong-Oh Kim, Jin-Hwan Yoon, Dae-Sung, Kim, Sang-Hak Lee (2015). Effects of Aerobic Exercise on PGC-1α, AMPK and SOD Expression of Skeletal Muscle in 2Type Diabetic Rats. Exercise Science, 24(3): PURPOSE: The purpose of this study was to investigate the effect of aerobic exercise on PGC-1α, AMPK and SOD expression of skeletal muscle in type diabetic rats. METHODS: Thirty male C57BL/KsJ-db/db of 7 weeks old, were used. Experimental groups were randomly divided into 3 groups: DM (diabetic control group, n=10), DM+Ex (diabetic exercise group, n=10), CON (control group, n=10). In the exercised groups, the mice exercise treadmill for 30 min/day (14-16 m/min), 5 days/week for 8 weeks. RESULTS: Data analysis was done by computer using SPSS (Ver.18.0) and one-way ANOVA; the results of this study are as follows: the DM+Ex group showed a significant increase in PGC-1α, AMPK and SOD activity of mitochondrial proteins compared to the control DM group (p<.05). CONCLUSIONS: In conclusion, regular mid-intensity exercise increases the activity of mitochondrial proteins (PGC-1α, AMPK and SOD) of skeletal muscle of 2 type diabetic rats. And than the exercise is considered a helpful way to improve mitochondrial function and insulin sensitivity. Key words: mitochondria, treadmill exercise, insulin resistance 주요어: 미토콘드리아, 트레드밀 달리기, 인슐린저항성 Ⅰ. 서론 제2형 당뇨의 특성은 대다수가 성인에서 발병하며, 유전적 성 향이 강하기 때문에 당뇨병의 유전적 원인을 규명하려는 연구가 일찍부터 진행되어 왔으나 원인은 잘 알려져 있지 않다 [2]. 이와 같은 유전적 원인을 규명하는데 중요한 위치를 차지하고 있는 것은 모계유전을 담당하고 있는 미토콘드리아의 역할이다. 미 토콘드리아 DNA가 당뇨병과 관련이 있으리라는 것은 미토콘드 리아 질환에서 당뇨병이 흔히 발견되고, 제2형 당뇨병 환자 중 모계유전이 더 우세한 사실로 추측되어 왔다 [22]. 미토콘드리아 의 세포호흡 속도는 상황에 따라 아주 민감하게 변하는데 호흡 에 갑작스런 상황변화가 일어나면 미토콘드리아는 분자수준에 서 그 변화에 적응해야 한다 [37]. 이러한 변화에 대한 반응은 예정된 세포죽음을 담당하는 caspase(cysteine-dependent aspartate-specific protease)를 활성화하여 미토콘드리아 단백질을 분해 하고 분해된 단백질 가운데 일부가 활성화 되어 DNA 같은 세포 의 다른 구성성분을 손상시킨다 [30]. 따라서 미토콘드리아 DNA 와 당뇨와의 관계를 연구함에 있어서 미토콘드리아 DNA의 발현 에 관여하는 당뇨관련 단백질들의 기능은 중요한 요인이다. PGC-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha)는 미토콘드리아의 생성과 세포호흡관련 유전 자의 발현에 관여하는 전사보조인자로서 미토콘드리아 생합성 의 마스터조절자이며, 운동에 대한 반응으로 골격근에서 빠르게 유도되어 지구성운동 수행능력을 증가시킨다 [26, 27]. 그러나 PGC-1α의 발현이 감소하면 운동 적응력이 감소하고, 급성염증, 미토콘드리아 근질환이 발생하기 쉽다 [7,8]. PGC-1ɑ는 본질적으 로 비만, 당뇨, 심근증 대사증후군 같은 장애와 관련이 있으며, 특히 지방대사 조절기능은 비만과 당뇨 치료에 있어서 병리학적 교신저자: 이상학, @gmail.com Tel: , Fax: 이 논문은 2012년 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2012S1A5B5A ) Received 30 Jun. 2015, Revised 21 Jul. 2015, Accepted 4 Aug. 2015

http://dx.doi.org/10.15857/ksep.2015.24.3.

2 운동과학, 2015년, 제24권 제3호, 조정을 위해 권유되는 목표 단백질이다 [21]. 산화성 세포는 에너 지요구나 세포분화 같은 자극에 반응하여 미토콘드리아의 양을 증가시킨다. 이런 가소성은 세포가 필요한 산화능력을 획득하 여 활발하게 적응할 수 있도록 해준다. PGC-1ɑ는 미토콘드리아 생합성을 포함한 척추동물 에너지대사의 여러 면에서 핵심조절 자로 여겨지고 있으나 [32], 미토콘드리아 생합성 유발에 관련된 경로는 아직 잘 밝혀져 있지 않다 [34,35]. AMPK(AMP-activated protein kinase)는 비만과 2형 당뇨를 포함 하는 대사질환의 잠재적 목표물질이며, 에너지 대사를 조절하는 키 플레이어로서 당뇨와 대사관련 질병연구의 중심에 있다. AMPK의 활성은 근육으로 글루코오스의 유입을 증가시키고 간 과 지방조직에서 지방산 산화를 감소시키며 미토콘드리아의 생 합성을 증가시킨다. Stride et al [31]은 AMPK의 활성이 쥐의 심근 에서 미토콘드리아의 정상기능과 산화를 위해 필수적이며 AMPK 활성 감소는 미토콘드리아 산화 감소로 이어져 에너지 상 태 변화를 유발한다고 하였다. 지금 까지 많은 연구들이 직간접 적으로 AMPK를 활성화하는 새로운 요인을 찾는데 주력하고 있 다 [38]. AMPK는 세포스트레스, 운동, 세포대사에 충격을 주는 호르몬에 대한 반응으로 활성화 된다. 유전이나 약리학적 연구 에서 AMPK는 글루코오스 항상성 유지에 필수적이며, 대사와 세 포의 에너지 상태를 모니터링하는 통합신호조절자 역할을 담당 한다 [39]. 최근 인슐린 저항성 설치류에서 AMPK의 약리학적 활 성이 혈당의 항상성을 개선하였다는 보고는 AMPK가 2형 당뇨의 치료에 있어 새로운 목표물이 될 수 있음을 암시하는 것이다. 이와 더불어 운동과 항당뇨성 약물이 최근 AMPK를 활성화 하는 것으로 보고되고 있다 [33]. SOD(superoxide dismutase)는 과산화물이온의 산화-환원반응 을 촉매하는 세포 내 주요 항산화제이다. 세포내 과산화물 생성 수준은 효소나 비효소계의 다양한 방어체계에 의해서 조절되나 [36], 당뇨병으로 인해 항산화 방어체계에 장애가 생기면 SOD나 CAT(catalase)와 같은 항산화효소의 발현 수준이 변하게 된다 [23]. 항산화물은 ROS 생성의 조절이상, 단백질 손상, DNA 나선 구조 파괴로부터 개체를 보호하고 골격근 인슐린 감수성에 중요 한 역할을 한다 [18]. 2형 당뇨와 관련하여 미토콘드리아의 에너지대사와 apoptosis 연구에 많은 관심이 집중되면서 인슐린 저항성과 감수성에 대한 미토콘드리아의 분자적 메커니즘에 관여하는 단백질 연구의 중 요성이 인식되고 있다. 그러나 2형 당뇨에서 미토콘드리아의 기 능이상을 초래하는 분자적 메커니즘은 거의 알려져 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구는 미토콘드리아 기능이상에 영향을 미치는 여러 요인 중 미토콘드리아의 생성과 세포호흡관련 유전자의 발 현에 관여하는 전사보조인자 PGC-1α, 골격근에서 미토콘드리아 생합성과 산화능력을 증가시키는 AMPK 그리고 과산화물 위험 수위로부터 세포를 보호하는 SOD의 활성을 2형 당뇨 쥐의 골격 근 조직세포에서 운동과 관련하여 측정하고자 하였다. Ⅱ. 연구 방법 1. 연구 대상 본 연구는 2형 당뇨 쥐(C57BL/KsJ-db/db, 7주령)를 실험동물로 하여 트레드밀에서 달리기 운동을 8주간 적용하였다. 실험 종료 후 골격근 조직을 적출한 후 조직세포의 미토콘드리아의 생성과 세포호흡관련 유전자의 발현에 관여하는 전사보조인자 PGC-1α, 골격근에서 미토콘드리아 생합성과 산화능력을 증가시키는 AMPK 및 superoxide 위험수위로부터 세포를 보호하는 SOD(superoxide dismutase)의 발현을 SDS-PAGE 및 ImmunoBlotting 법으 로 정량화하여 확인하였다. 2. 연구 방법 1) 실험동물 및 훈련방법 본 실험에 사용된 동물은 3일간의 환경(온도는 22-24, 습도 는 60%, 명암주기 12시간) 적응 기간을 거친 후에 적응 여부를 판단하여 무작위 표본 추출에 의해서 통제집단(n=10, 당뇨집단 (n=10), 당뇨운동집단(n=10)으로 선정하였다. 당뇨운동집단은 8 주간, 주당 5회, 매회 30분씩 Bedford et al [1]의 방법에 따라 중강 도(14-16 m/min; VO₂max 60-70%) 지구성 트레드밀 운동을 실시 하였다. 2) 혈당측정 첫 운동 시작 전부터 운동이 끝나는 8주차 까지 매주 8시간 공복을 유지한 다음 꼬리 정맥에서 혈액을 채취하여 혈당을 확 인하였다. 3) 조직시료의 준비 모든 동물은 훈련을 실시한 후 48시간 경과 후에 마취시킨 다 음 골격근을 적출하여 증류수로 혈액을 완전히 제거하고 M sucrose를 포함하는 5 mm potassium phosphate buffer(ph 6.5) 용액을 각 시료조직의 3배(w/v) 가한 후 Autohomogenizer (Rikakikai GTR-1000)로 파쇄 하였다. 파쇄한 시료액을 1,000g에 서 15분간 3회 원심분리 하여 핵을 제거하고, 다시 이 시료액을 298 김상배, 김종오, 윤진환, 김대성, 이상학

AMPK(AMP-activated protein kinase)는 비만과 2형 당뇨를 포함 하는 대사질환의 잠재적 목표물질이며, 에너지 대사를 조절하는 키 플레이어로서 당뇨와 대사관련 질병연구의 중심에 있다. AMPK의 활성은 근육으로 글루코오스의 유입을 증가시키고 간 과 지방조직에서 지방산 산화를 감소시키며 미토콘드리아의 생 합성을 증가시킨다.

10,000g에서 30분간 1회 원심분리 하였다. 상등액은 20,000 g에서 30분 간 1회 원심분리 하여 침전물은 미토콘드리아 분리를 위한 시료로 사용하고 상등액은 세포기질 용액으로 사용하였다. 4) 미토콘드리아 분리 미토콘드리아 분리는 4 에서 Cadenas et al [4]의 방법에 따라 실시하였다.

3 10,000g에서 30분간 1회 원심분리 하였다. 상등액은 20,000 g에서 30분 간 1회 원심분리 하여 침전물은 미토콘드리아 분리를 위한 시료로 사용하고 상등액은 세포기질 용액으로 사용하였다. 4) 미토콘드리아 분리 미토콘드리아 분리는 4 에서 Cadenas et al [4]의 방법에 따라 실시하였다. 실험동물은 마취 후에 경추 도살하여 조직을 적출 하였다. 적출한 조직은 CP-1(100 mm KCl; 50 mm Tris, 2 mm EGTA, ph 7.4) 용액에 담갔다. 담근 조직을 소량 잘라 다시 CP-1 용액으로 씻은 다음 4 CP-2용액(100 mm KCl, 50 mm Tris, 2 mm EGTA, 1 mm ATP, 5 mm MgCl2, 0.5% (w/v) BSA, 210 unit/100 ml protease (subtilsin) ph 7.4)에 담그고 4분 동안 저어주었다. 그런 다음 CP-2 용액으로 파쇄 하였다. 파쇄액은 4, CP-2용액 에 다시 담그고 6분 이상 저어준 후 원심분리를 이용하여 미토 콘드리아를 분리하였다. 시료액(crude)은 미토콘드리아 분획을 얻기 위하여 10,000 g(refrigerated centrifuge, Hitachi 20 PR-52D)에 서 15분간 3회 원심분리한 후 핵을 제거하고 상등액은 다시 20,000 g에서 30분간 원심분리 한 후 침전물을 취하여 175 mm NaCl 및 0.25M sucrose 포함하는 5 mm Tris-HCl buff(1:3, w/v)(ph 9.0)로 재현탁시켜 25,500 g에서 30분 원심분리 하여 순수한 미토 콘드리아 침전물을 얻었다. 5) 단백질 활성측정 단백질의 활성정도는 nitrocellulose membrane을 Bioprofile image analysis system(vilber Lourmat, France)으로 사진을 찍은 후 BIO-ID++ 소프트웨어를 이용하여 분석하였다. 7) 자료처리 방법 측정된 결과들은 SPSS program을 이용하여 각 항목에 대한 평 균(mean) 및 표준오차(standard error mean; S.E.M.)를 산출하였 다. PGC-1α, AMPK와 SOD 발현에 대한 집단 간 차이는 일원분산 분석(one-way analysis of variance; ANOVA)을 이용하였으며, 구체 적인 사후검정은 Duncan의 방법을 이용하였다. 유의수준은 p<.05로 설정하였다. Ⅲ. 연구 결과 1. PGC-1ɑ의 발현 <Fig. 1>은 근육세포의 미토콘드리아에서 발현하는 PGC-1ɑ 의 그룹 간 발현정도를 면역전기영동법을 통해서 확인하고 각 집단 간의 발현을 그래프로 나타낸 것이다. 본 실험에서 나타난 통제집단(CON)과 당뇨운동집단(D.M-Ex) 및 당뇨집단(D.M)의 PGC-1ɑ 발현정도는 그림에서 보는 것처럼 각 집단 간 유의한 발현 차이를 나타내고 있다[(2, 27)= , p=.000]. 통제집단과 비교했을 때 당뇨집단의 발현은 매우 낮게 나타났으며, 당뇨운 동집단 또한 통제집단에 비해 낮은 발현을 나타냈다. 반면 당뇨 운동집단은 당뇨집단과 비교했을 때 상대적으로 높은 발현을 보였다. 6) PGC-1ɑ, AMPK, SOD 를 위한 Immunoblotting Gel 상의 단백질을 semidry blotting system(trana-blot SD, Bio-rad)에서 15 mm Tris-glycine buffer를 사용하여 25V에서 30분 동안 nitrocellulose membrane에 transfer 시켰다. Membrane을 3% BSA/TBS에 넣고 1시간 동안 blocking 시킨 다음 TBS용액에서 10 분간씩 3회 세척하였다. 0.5% BSA/TBS를 사용하여 1:1000으로 희석한 1차 항체(PGC-1ɑ, AMPK, SOD에 대한 항체)용액에 membrane를 넣고 25 에서 1시간 동안 shacking 시킨 후 TBS용액으 로 10분간씩 2회 세척하여 membrane에 결합하지 않은 1차 항체 를 씻어주었다. Anti-rabbit IgG(2차항체)를 0.5% BSA/TBS를 사용 하여 1:2000으로 희석시킨 용액에 membrane를 넣고 1시간 동안 shacking 시킨 후 항원과 결합하지 않은 2차 항체를 TBS용액으로 10분간씩 3회 세척하였다. Chloronaphtol 및 H2O2의 혼합액으로 반응시킨 후 증류수로 세척하여 반응을 정지시켰다. Fig. 1. The comparison of activity of PGC-1α between the three groups after 8weeks exercise. CON, Control; D.M, Diabetes Mellitus; D.M-Ex, Diabetes Mellitus treated with treadmill exercise. a=con; b=d.m-ex; c=d.m. The data was represented as the mean ± SD. c: p<.05 vs. Con; b: p<.05 vs. DM by Duncan test. 유산소운동이 2형당뇨쥐 골격근 미토콘드리아의 PGC-1α, AMPK 및 SOD 발현에 미치는 영향 299

5% (w/v) BSA, 210 unit/100 ml protease (subtilsin) ph 7.4)에 담그고 4분 동안 저어주었다. 그런 다음 CP-2 용액으로 파쇄 하였다. 파쇄액은 4, CP-2용액 에 다시 담그고 6분 이상 저어준 후 원심분리를 이용하여 미토 콘드리아를 분리하였다.

운동과학, 2015년, 제24권 제3호, 297-303 2. AMPK의 발현 <Fig. 2>는 근육세포의 미토콘드리아에서 발현하는 AMPK의 그룹 간 발현정도를 면역전기영동법을 통해서 확인하고 각 그 룹 간의 발현을 그래프로 나타낸 것이다. 본 실험에서 나타난 통제집단(CON)과 당뇨운동집단(D.M-Ex) 및 당뇨집단(D.

4 운동과학, 2015년, 제24권 제3호, AMPK의 발현 <Fig. 2>는 근육세포의 미토콘드리아에서 발현하는 AMPK의 그룹 간 발현정도를 면역전기영동법을 통해서 확인하고 각 그 룹 간의 발현을 그래프로 나타낸 것이다. 본 실험에서 나타난 통제집단(CON)과 당뇨운동집단(D.M-Ex) 및 당뇨집단(D.M)의 AMPK 발현정도는 그림에서 보는 것처럼 각 집단 간 유의한 발현 차이를 나타내고 있다[(2, 27)= , p=.000]. 통제집단 과 비교했을 때 당뇨집단의 발현은 낮게 나타났으며, 당뇨운동 집단 또한 통제집단에 비해 낮은 발현을 나타냈다. 반면 당뇨 운동집단은 당뇨집단과 비교했을 때 상대적으로 높은 발현을 보였다. Fig. 3. The comparison of activity of SOD between the three groups after 8weeks exercise. CON, Control; D.M, Diabetes Mellitus; D.M-Ex, Diabetes Mellitus treated with treadmill exercise. a=con; b=d.m-ex; c=d.m. The data was represented as the mean ± SD. c: p<.05 vs. Con; b: p<.05 vs. DM by Duncan test. Ⅳ. 논의 2형 당뇨는 골격근과 지방조직의 인슐린저항성, 간의 당신생 Fig. 2. The comparison of activity of Ampk between the three groups after 8weeks exercise. CON, Control; D.M, Diabetes Mellitus; D.M-Ex, Diabetes Mellitus treated with treadmill exercise. a=con; b=d.m-ex; c=d.m. The data was represented as the mean ± SD. c: p<.05 vs. Con; b: p<.05 vs. DM by Duncan test. 3. SOD의 발현 <Fig. 3>은 근육세포의 미토콘드리아에서 발현하는 SOD의 그룹 간 발현정도를 면역전기영동법을 통해서 확인하고 각 집 단 간의 발현을 그래프로 나타낸 것이다. 본 실험에서 나타난 통제집단(CON)과 당뇨운동집단(D.M-Ex) 및 당뇨집단(D.M)의 SOD 발현정도는 그림에서 보는 것처럼 각 집단 간 유의한 발 현 차이를 나타내고 있다[(2, 27)= , p=.000]. 통제집단과 비교했을 때 당뇨집단의 발현은 낮게 나타났으며, 당뇨운동집 단 또한 통제집단에 비해 낮은 발현을 나타냈다. 반면 당뇨운 동집단은 당뇨집단과 비교했을 때 상대적으로 높은 발현을 보 였다. 조절의 결함, 인슐린감수성에 대한 인슐린 분비조절의 결함 등 으로 특징 지워진다 [14]. 2형 당뇨에서 인슐린 저항성의 원인은 골격근과 지방조직에서 인슐린 신호전달체계의 결함이나 개인 의 식습관, 운동습관과 관련된 유전적 결함 등이 있다. 2형 당뇨 환자의 골격근에서는 인슐린저항성 환자 뿐 아니라 세포 밖의 당을 세포 내로 운반하는 GLUT4(glucose transporter 4)의 발현수 준 또한 현저히 낮다 [15]. 최근에 골격근 미토콘드리아의 가능 이상과 인슐린 저항성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으나 이를 지지할 뚜렷한 연구결과는 아직까지 드문 실정이다 [3,6]. 유산소운동이 심근경색유발 흰쥐의 심근 미토콘드리아 기능 에 미치는 연구에서 운동수행 후에 심근 미토콘드리아의 기능이 개선되었으며, 이때 운동수행 후에 핵산의 PGC-1ɑ 발현 증가가 병리적 대사를 억제함으로써 미토콘드리아 기능의 회복에 영향 을 미쳤을 것으로 생각 한다 [12]. 특히 산화스트레스의 연속반응 에 대한 최근의 연구에 따르면 PGC-1ɑ는 미토콘드리아의 활성 단백질들을 조절하는 key 조절자로서 유산소운동 후에 PGC-1ɑ 의 발현이 유의하게 증가하였다 [13,39]. 본 연구에서 트레드밀운 동 후 근육세포의 미토콘드리아에서 발현하는 PGC-1ɑ의 발현 정 도는 통제집단(CON)과 당뇨집단(D.M) 및 당뇨운동집단(D.M-Ex) 사이에 집단 간 유의한 차이를 나타내며[(2, 27)= , p=.000], 당뇨집단에 비해 당뇨운동집단의 발현이 유의하게 증가하여 선 행연구와 유사한 결과를 나타냈다(p<.05). 300 김상배, 김종오, 윤진환, 김대성, 이상학

The comparison of activity of SOD between the three groups after 8weeks exercise. CON, Control; D.M, Diabetes Mellitus; D.M-Ex, Diabetes Mellitus treated with treadmill exercise. a=con; b=d.m-ex; c=d.

5 AMPK는 모든 진핵세포에서 발견되는 고도로 잘 발달된 세포 의 에너지 감지기로서 세포의 낮은 ATP 에너지 준위에 반응하는 세포의 주요 조절자이다 [28]. AMPK는 세포스트레스, 운동 및 세 포대사에 영향을 주는 호르몬과 같은 다양한 자극에 반응하여 활성화 된다 [39]. 세포의 성장과 생합성 과정을 억제하는 에너지 스트레스에 반응하는 AMPK는 골격근에서 세포의 연료감지기로 작용하며 [29], 운동이나 다른 대사자극에 대한 반응으로 나타나 는 AMP 변화에 의해 활성화 된다 [20]. Lee-Young et al [19]은 일회 성 고강도 운동이 사람의 골격근섬유의 특정 형태에서 AMPK의 활성을 다르게 발현시킨다고 하였고, Jessen et al [11]과 Kristensen et al [16]은 운동이 AMPK의 강력한 활성인자로서 운동기와 운동 후에 단백질 turnover를 조절하는 조절인자로서 작용할 뿐만 아 니라 운동 시 세포내 에너지상태를 조절하는 중요한 조절자로서 작용하며, 운동시 AMPK의 발현이 높아진다고 하였다. 본 실험 결과 또한 트레드밀 운동수행 후에 통제집단(CON), 당뇨집단 (D.M), 당뇨운동집단(D.M-Ex) 사이의 AMPK 발현정도가 유의한 차이를 나타냈으며[(2, 27)= , p=.000], 당뇨운동집단의 AMPK 발현 정도가 당뇨집단에 비하여 유의하게 높게 나타났다 (p<.05). 2형 당뇨환자에게 운동처방을 실시한 결과 운동을 실시하지 않은 집단에 비하여 세포내 미토콘드리아의 SOD 방출이 유의 하게 늘어 운동이 골격근 미토콘드리아의 내적 기능 변화에 긍 정적인 영향을 미치며 특히 이러한 변화는 골격근의 건강한 대 사에 중요한 요인이다 [9]. 말(horse)을 대상으로 한 염증 및 항 산화 상태의 생체지표에 대한 고강도 트레드밀 탈진운동 및 외 인성 SOD 보충제의 효과를 측정한 결과 SOD 보충제의 투여가 염증 및 항산화상태의 생체지표에 긍정적인 변화가 있음을 확 인하였다 [17]. Hey-Mogensen et al [9]은 10주간의 지구성운동이 미토콘드리 아 기능과 인슐린감수성 개선에 영향을 미쳤다고 하였으며, 지 구성운동과 저항성운동을 동시에 수행한 다른 연구에서도 이들 과 유사한 결과를 나타냈다 [10]. 본 연구결과 트레드밀 운동 후 에 통제집단(CON), 당뇨집단(D.M), 당뇨운동집단(D.M-Ex) 사이 의 SOD 발현 또한 유의한 차이를 나타냈으며[(2, 27)= , p=.000], 당뇨집단(D.M)에 비해 당뇨운동집단(D.M-Ex)의 SOD 발 현이 유의하게 증가함을 알 수 있었다(p<.05). 이러한 결과는 운 동이 세포의 산화스트레스를 낮추어 당뇨병환자의 골격근과 심 근증 환자의 심근세포 SOD 발현수준을 높이고 당뇨병환자의 심 기능을 개선하였다는 선행연구와 유사한 결과를 나타냈다 [5,24,25]. Ⅳ. 결론 본 연구는 2형 당뇨 쥐를 실험동물로 하여 트레드밀 달리기 운동을 8주간 적용하였다. 실험 종료 후 골격근 조직을 적출하 여 조직세포의 PGC-1α, AMPK 및 SOD의 발현을 면역전기영동법 으로 정량화하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 트레드밀운동 처치 후에 2형당뇨쥐의 골격근 PGC-1α, AMPK 및 SOD의 발현이 당뇨집단(D.M)에 비하여 당뇨운동집단 (D.M-Ex)에서 유의하게 높게 나타났다. 본 연구를 종합해볼 때. 트레드밀 운동이 미토콘드리아 DNA의 발현에 관여하는 당뇨관 련 단백질들의 기능 개선에 효과적이라고 할 수 있다. 뇌졸중을 비롯한 당뇨와 각종 성인병의 합병증으로 나타나는 병소의 원초 적인 핵심문제가 미토콘드리아의 기능과 관련되어 있다는 점에 서 미토콘드리아 연구에 많은 관심이 집중되고 있다. 따라서 향 후 연구는 미토콘드리아 단백질의 에너지대사와 미토콘드리아 apoptosis에 관한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 사료 된다. References [1] Bedford JM (1976). Adaptations of the male reproductive tract and the fate of spermatozoa following vasectomy in the rabbit, rhesus monkey, hamster and rat. Biology of reproduction, 14(2): [2] Bonnefond A, Froguel P, & Vaxillaire M (2010). The emerging genetics of type 2 diabetes. Trends in molecular medicine, 16(9): [3] Bueno CR.Jr, Ferreira JC, Pereira MG, Bacurau AV, & Brum PC (2010). Aerobic exercise training improves skeletal muscle function and Ca2+ handling-related protein expression in sympathetic hyperactivity-induced heart failure. Journal of applied physiology (Bethesda, Md.: 1985), 109(3): [4] Cadenas S, & Brand M (2000). Effects of magnesium and nucleotides on the proton conductance of rat skeletal-muscle mitochondria. Biochem.J, 348: [5] Call JA, Chain KH, Martin KS, Lira VA, Okutsu M et al (2015). Enhanced skeletal muscle expression of extracellular superoxide dismutase mitigates streptozotocin-induced diabetic cardiomyopathy by reducing oxidative stress and aberrant cell signaling. Circulation.Heart failure, 8(1): [6] CantC C, & Auwerx J (2010). Clking on PGC-1α to Inhibit Gluconeogenesis. Cell Metabolism, 11(1): 6-7. [7] Handschin C, & Spiegelman BM (2013). Peroxisome proliferator -activated receptor γ coactivator 1 coactivators, energy homeostasis, and metabolism. The Endocrine Society, 27(7): 유산소운동이 2형당뇨쥐 골격근 미토콘드리아의 PGC-1α, AMPK 및 SOD 발현에 미치는 영향 301

Lee-Young et al [19]은 일회 성 고강도 운동이 사람의 골격근섬유의 특정 형태에서 AMPK의 활성을 다르게 발현시킨다고 하였고, Jessen et al [11]과 Kristensen et al [16]은 운동이 AMPK의 강력한 활성인자로서 운동기와 운동 후에 단백질 turnover를 조절하는 조절인자로서 작용할 뿐만 아 니라 운동 시

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