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문제 정의
- GLuT4는 인슐린 자극과 근수축에 의해 민감하게 작용하는 것으로 알려져 있는데, 이와 같은 자극에 의한 GLuT4의 세포막으로의 전위 (translocation) 는 soluble N-ethyl-maleimide attachment protein receptor (SNARE) 단백질인 v-SNARE (VAMP2), t-SNARE (syntaxin4), SN-AP23 등의 여러가지 결합 단백질이 관여하는 소체-막 융합 (vesicle-membrane fusion) 과정으로 설명할 수 있다.6,7) 몇몇 선행연구에서인슐린 저항성과 SNARE 단백질 발현 사이의 관련성에 대하여 보고를 하고 있지만 결과들이 일치하지 않고 아직까지 명확한 규명이 이뤄지지 못하고 있기 때문에 이 연구에서 비만 쥐를 대상으로 살펴보고자 하였으며, 또한 항비만 효과가 있는 것으로 알려지고 있는 홍경천 추출물의 섭취나 지구성 운동이 이들에 미치는 영향에 대해서 살펴보고자 하였다.
- 4"』>민간에서는 진정제,해열제, 수렴제로 쓰였으며 한의학에서는 강장약, 특히 노인성 심장쇠약, 음위 (陰痿)에 효과적이라고 알려져 있고 당뇨병, 폐결핵, 빈혈, 간 및 담낭질병에 가루약이나 탕제로 쓸 뿐 아u라 전신 및 육체피로, 신경쇠약, 산후 및 병후 허약, 건망증에 치료 약제로 사용되고 있다.切 홍경천은 당뇨병에 대한 적응소 (adaptogenic agents)로서 혈당조절의 효능을'I* 가지고 있는 것으로 보고되고 있기 때문에 본 연구에서는 이러한 홍경천의 혈당조절 기능을 GL-uT4 발현과 GLuT4 전위에 관여하는 SNARE 단백질 발현 측면에서 살펴보고자 하였다.
- GLuT4는 안정시와 공복시에는 세포내에 주로 존재하나 인슐린 분비 혹은 근수축 자극에 의해 빠르게 세포막 표면으로 이동되어 혈중 글루코스를 흡수함으로써 글루코스 항상성을 유지하도록 하는데 세포내에서 세포막으로의 GL-uT4 전위에는 부분적으로 SNARE 단백질들이 관여를 하는 것으로 보고되고 있고花-.汕 GLuT4 전위의 감소는 인슐린 저항성과 관련이 있는 것으로 보고되고 있기 때문에35~37) 이 연구에서는 정상집단과 비만집단에서의 SNARE 단백질발현을 비교해 보고 홍경천 섭취와 규칙적인 운동이 이들에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이 연구 결과에 의하면 GLuT4 단백질 발현과 마찬가지로 비만 비교집단의 세포질내 SNARE 단백질 발현은 정상집단과 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 가자미근 (84% type I fibers)'"은 대표적인 지근 섬유 (oxidative muscle fiber) 로써 미토콘드리아와 산화 효소가 많아 산화적 인산화반응이 활발하고 인슐린에 민감한 골격근 타입인 것에 반해, 장지신근 (38% type II d/x and 38% type Kb fibers)19)은 속근 (glycolytic muscle fiber) 으로서 무산소적인 에너지 체계에 관여하는 효소가 많아 강도 높은 운동 시 동원되는 골격근 타입으로 알려져 있다. 이 연구에서는 비만이 골격근의 인슐린 저항성과 밀접한 관련이 있기 때문에 두 골격근 타입 중에서 인슐린에 민감한 지근섬유에서의 변화가 유의할 것이라는 추측을 하였다. 일반적으로 지구성 운동이 골격근의 산화적 능력과 미토콘드리아 밀도를 높이는 것으로 알려져 있는데 이 연구결과 운동집단의 CS와 β~HAD 활성도가 가자미근에서는 모두 유의하게 증가되어 선행 연구들과 일치하였지만 장지신근에서는 이들의 활성도가 감소되는 결과가 나타났다.
제안 방법
- A) 로부터 공급받아 이용하였다. 2주일간의 적응기를 거친 후 40마리의 비만 쥐들은 다시 무작위로 비만 대조군 (obese control rats, n= 10, OB), 운동군 (exercise- trained obese rats, n = 10, EXE), 홍경천 투여군 (Rho- treated obese rats, n = 10, Rho), 운동-홍경천 집단 (exercise & Rho-treated obese rats, n=10, Rho-fiXE)으로 배정되었다. 모든 실험동물은 온도 (22 ± 2℃) 및 상대습도 (55 ± 5%)가 일정하게 유지되고, 12 : 12시간 lightdark cycle이 유지되는 동물 실험실에서 사육되었으며 섭취하는 고형사료 및 수분의 양은 제한하지 않았다.
- 4주에 걸쳐 경사도는 고정한 채 트레드밀 속도와 운동시간을 점진적으로 증가시켜 최종적으로 22 m/min, 90 min/day에 이르도록 하였고 이후 4주 동안 이것을 유지하여 8주 동안의 트레드밀 운동을 마치도록 하였다.
- 균질액을 액화질소에 담궈 냉각시키고 다시 37℃에서 해동시키는 과정을 세 번 반복한 후 원심분리하고 깨끗한 상층을 얻어 효소활성도 (CS activity, 3—HAD activity) 측정에 이용하였다. CS 활성도의 측정은 CoASH가 5, 5, -dithiobis—2 -nitrobenzoate (DTNB)와의 반응을 통해 생성되는 색의 변화를 spectrophotometer (412 nm)< 이용해 관찰함으로써 얻어졌다粕)-hydroxyacyl-Co A dehydrogenase (3-HAD) 의 활성도는 S-acetoacetyl-CoA를 기질로 사용하여 NADH의 흡광도변화를 spectrophotometer (340 nm) 를 이용해 관찰함으로써 얻어졌다.
- 175 M KC1; 2 mM EDTA) 을 넣고 얼음위에서 균질화시켰다. 균질액을 액화질소에 담궈 냉각시키고 다시 37℃에서 해동시키는 과정을 세 번 반복한 후 원심분리하고 깨끗한 상층을 얻어 효소활성도 (CS activity, 3—HAD activity) 측정에 이용하였다. CS 활성도의 측정은 CoASH가 5, 5, -dithiobis—2 -nitrobenzoate (DTNB)와의 반응을 통해 생성되는 색의 변화를 spectrophotometer (412 nm)< 이용해 관찰함으로써 얻어졌다粕)-hydroxyacyl-Co A dehydrogenase (3-HAD) 의 활성도는 S-acetoacetyl-CoA를 기질로 사용하여 NADH의 흡광도변화를 spectrophotometer (340 nm) 를 이용해 관찰함으로써 얻어졌다.
- 모든 골격근의 균질액 (homogenates)을 단백질 정량(BCA method, BioRad) 한 후 총 단백질량 (50 昭)이 같도록 하여 sodium dodecyl sulphate -polyacrylamide gel-electrophoresis (SDS-PAGE, 10-12% resolving gel; Bio-Rad Mini-Protein Electrophoresis System) 하였다. 전기영동 (120 V) 후 분리된 단백질들은 nitrocellulose membrane (Miilipore, uSA) 으로 증착(Bio-Rad mini transfer blotting system: 120 V, 2 hr) 되었고, 차례로 1, 2차 항체 (anti-GLuT4, anti-SNAP23, anti-syntaxin4, anti—VAMP2, anti-goat, anti-rabbit; Santa Cruz Bio-technology, u.
- 3 g을 얻었다. 실험동물에 투여한 투여량은 30 mg/100 g BW로써 2mL의 물에 녹여 1일 1회 경구투여 하였다.
- 모든 실험동물은 온도 (22 ± 2℃) 및 상대습도 (55 ± 5%)가 일정하게 유지되고, 12 : 12시간 lightdark cycle이 유지되는 동물 실험실에서 사육되었으며 섭취하는 고형사료 및 수분의 양은 제한하지 않았다. 실험에서 사용한 고형 사료의 주요 영양소 함유비율은 탄수화물 57.5% 지방 5%, 그리고 단백질 18% (Harlan, Co, u.S.A)이었으며, 모든 동물들의 체중은 주당 1회씩 측정하여 이상 유무를 확인하였다. 8주째 마지막 운동 후 48시간 지난 다음 sodium pentobarbital (60 ㎎/㎏ BW)을 복강에 주입시켜 마취시켰다.
- 안정 시 채집된 혈액을 EDTA가 처리된 진공 채혈관에 옮기고 곧바로 원심분리 (3000 rpm, 15분)하여 혈장을 분리한 후 인슐린 및 지질성분들을 측정하는데 사용하였다. 인슐린 농도는 enzyme immunoassay ELISA 분석용 kit(Mercodia AB, uppsala, Sweden) 을 이용하여 분석하였으며 유리지방산 농도는 효소적 반응을 통한 비색법 (colorimetric method) 을 이용한 NEFA C test kit (Wako, Japan)을 사용하여 분석하였다 혈중 지질 (TC, TG)은 자동혈액분석기인 COBAS MIRA (Roche)를 사용하여 분석하였다.
- 운동집단 (EXE, Rho-EXE) 에 속한 실험동물들은 1주일 동안의 트레드밀 적응기간을 거친 후 최초, 경사도 8%, 속도 10 m/min에서 10 min/day 운동을 하도록 하였다. 4주에 걸쳐 경사도는 고정한 채 트레드밀 속도와 운동시간을 점진적으로 증가시켜 최종적으로 22 m/min, 90 min/day에 이르도록 하였고 이후 4주 동안 이것을 유지하여 8주 동안의 트레드밀 운동을 마치도록 하였다.
- 이 연구에서는 효소활성도 및 단백질 발현을 두 골격근타입 (가자미근, 장지신근)에서 관찰하였다. 가자미근 (84% type I fibers)'"은 대표적인 지근 섬유 (oxidative muscle fiber) 로써 미토콘드리아와 산화 효소가 많아 산화적 인산화반응이 활발하고 인슐린에 민감한 골격근 타입인 것에 반해, 장지신근 (38% type II d/x and 38% type Kb fibers)19)은 속근 (glycolytic muscle fiber) 으로서 무산소적인 에너지 체계에 관여하는 효소가 많아 강도 높은 운동 시 동원되는 골격근 타입으로 알려져 있다.
- 이후 membranee en-hanced chemiluminescence solution (ECL, Amersham Pharmasia Biotech) 처리 후 X-ray film에 감광되도록 하였다. 현상된 film을 스켄한 후 이미지분석 프로그램을 이용하여 정량하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위해 7~8주령의 수컷 정상 Zucker rats (Had-Hlr: Zucker-lean, n = 10) 과 유전자변형 비만 Zucker rats (HadHlr: Zucker-fa, n = 40, LN) 을 Harlan 사 (Indianapolis, u.S.A) 로부터 공급받아 이용하였다. 2주일간의 적응기를 거친 후 40마리의 비만 쥐들은 다시 무작위로 비만 대조군 (obese control rats, n= 10, OB), 운동군 (exercise- trained obese rats, n = 10, EXE), 홍경천 투여군 (Rho- treated obese rats, n = 10, Rho), 운동-홍경천 집단 (exercise & Rho-treated obese rats, n=10, Rho-fiXE)으로 배정되었다.
- 대퇴동맥으로부터 혈액 (6 mL) 을 채집하고, 가자미근 (soleus, SOL) 과 장지신근 (extensor digitorum longus, EDL)을 적출해 즉시 액화 질소에 급속 냉동시킨 후 분석이 이뤄질 때까지 -80℃에서 보관하였다. 실험과정중 다섯 집단에서 각각 네 마리의 동물이 탈락 및 희생되어 최종적으로 집단별 6마리씩 남게 되었다.
- 실험에 사용된 약재는 경희대학교 한의과대학에서 정선한후 구입 사용하였고 처방은 中藥大辭典에 수록된 홍경천처방에 준하였다. 홍경천 488 g을 증류수 3000 mL와 함께 round flask에 담고 냉각기를 부착한 전탕기에서 2시간동안 전탕한 다음 1차 여과한 여과액을 rotatory evapora-tor로 감압농축한 후 완전 동결 건조시켜 건조 엑기스 68.
- 준하였다. 홍경천 488 g을 증류수 3000 mL와 함께 round flask에 담고 냉각기를 부착한 전탕기에서 2시간동안 전탕한 다음 1차 여과한 여과액을 rotatory evapora-tor로 감압농축한 후 완전 동결 건조시켜 건조 엑기스 68.3 g을 얻었다. 실험동물에 투여한 투여량은 30 mg/100 g BW로써 2mL의 물에 녹여 1일 1회 경구투여 하였다.
데이터처리
- Mean ± SE. ***: p < .001 of the ANOVA te아 The values with different superscripts in the same row are significantly different by Duncan's multiple range test. FER: (body welght gain, g)/(food intake, g).
- 모든 데이터는 means ± SE으로 표시되었다. 변인들의 집단 간 차이를 알아보기 위해 one-way ANOVA를 실시하였고 유의성이 있는 경우 Duncan's multiple range test로 사후검증을 하였다. 통계적 유의성은 P < , 05로 설정하였다.
이론/모형
- 이 실험에서는 인슐린 민감도를 알아보는 방법으로 HOMA를 이용하였다. 다섯 집단의 공복 시 글루코스 농도에서 집단 간 차이는 없었지만 공복 시 혈중 인슐린 농도는 집단 간에 유의한 차이를 나타내었고, 그 결과 HOMA에서도 집단 간 유의한 차이를 나타내게 되었다.
- 사용하였다. 인슐린 농도는 enzyme immunoassay ELISA 분석용 kit(Mercodia AB, uppsala, Sweden) 을 이용하여 분석하였으며 유리지방산 농도는 효소적 반응을 통한 비색법 (colorimetric method) 을 이용한 NEFA C test kit (Wako, Japan)을 사용하여 분석하였다 혈중 지질 (TC, TG)은 자동혈액분석기인 COBAS MIRA (Roche)를 사용하여 분석하였다.
성능/효과
- 8주 후 집단 간에 체중변화에서 유의한 차이가 발견되었다. 비만 네 집단은 정상집단에 비해 체중이 모두 증가되었지만 그 중 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 복합적으로 실시한 세 집단 모두에서 비만 비교집단에 비해 유의하게 체중이 감소되었다.
- GLuT4 단백질 발현에 있어서는 지구성 운동 수행이 GL-uT4 단백질 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타났다. 가자미근에서는 운동집단 (EXE, Rho-EXE) 모두에서 비만 비교집단에 비해 GLuT4 단백질 발현이 증가하였고 장지신근에서는 운동수행과 홍경천 섭취를 함께한 집단에서만 GLuT4 단백질 발현이 증가하였다.
- 나타났다. TC는 운동집단에서 가장 낮은 것으로 나타났고 TG와 FFA는 운동수행과 홍경천 섭취를 병행한 집단에서 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 복합적으로 실시한 집단에서 가장 많이 체중이 감소되었고 운동집단, 홍경천 섭취집단 순으로 체중이 감소되었다 (Table 1). Table 1에 나타난 자료에 의하면 이와 같은 체중 감소는 운동수행과 홍경천섭취에 따른 식이섭취량 감소와 식이효율의 감소에 기인한 것으로 나타났으며, 홍경천섭취와 운동수행을 단독으로 하였을 때보다 병행하였을 때 효과가 유의하게 증가된 것으로 나타났다.
- 나타났다. 가자미근에서는 운동집단 (EXE, Rho-EXE) 모두에서 비만 비교집단에 비해 GLuT4 단백질 발현이 증가하였고 장지신근에서는 운동수행과 홍경천 섭취를 함께한 집단에서만 GLuT4 단백질 발현이 증가하였다. 홍경천만을 섭취한 집단에서는 GLuT4 단백질 발현이 증가되는 경향은 보였으나 통계적 유의성은 없었다 (Table 4, Fig.
- 이는 GLuT4 전위와 관련된 인슐린저항성이 GLuT4나 SNARE 단백질들의 전체적 양적인 부분과는 별다른 관련이 없다는 것을 말해주는 것이라 할 수있겠다. 그럼에도 불구하고 운동 또는 운동과 홍경천 섭취를 병행한 집단의 SNARE 단백질 수준은 비만 비교집단에 비해 부분적으로 유의하게 증가되는 것이 발견되었다. 지구성 운동과 홍경천 섭취를 함께한 집단에서 syntaxin4 발현이 유의하게 증가하였고 운동수행집단에서 SNAP23 발현이 유의하게 증가된 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 세포막 수준에서의 단백질발현을 확인하지 못했기 때문에 이들의 연구와 명확하게 비교할 수 없으나 GLuT4 전위 결함과 관련된 인슐린 저항성은 세포 내 GLuT4와 SNARE 단백질의 전체 양과는 상관이 없는 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고 지구성 운동 수행 후 인슐린 저항성이 감소될 때 이들 단백질들의 전체 양은 부분적으로 증가하는 것으로 관찰되었다. 앞으로의 연구에서는 총 단백질 수준과 세포막 수준에서의 GLuT4와 SN-ARE 단백질뿐만 아u라 소체-막 융합에 관여하는 보조 단백질들 (Rabs, Muncl8, synip, VAP-33, pantophysin, etc)을 비롯해 세포내에서 GLuT4 전위에 관여하는 세포골격 (cytoskeleton) 단백질들의 작용까지 확인되어야 세포내 GLuT4 전위에 관한 기전과 비만에서의 문제점을 확인할 수 있을 것이라 사료된다.
- 이 실험에서는 인슐린 민감도를 알아보는 방법으로 HOMA를 이용하였다. 다섯 집단의 공복 시 글루코스 농도에서 집단 간 차이는 없었지만 공복 시 혈중 인슐린 농도는 집단 간에 유의한 차이를 나타내었고, 그 결과 HOMA에서도 집단 간 유의한 차이를 나타내게 되었다. 비만 비교집단에서 급격하게 증가된 HOMA 수치는 운동수행과 홍경천 섭취 후 유의하게 감소되었는데 이러한 연구결과는 운동 중재뿐만 아u라 홍경천 섭취도 인슐린 민감도를 높일수 있는 약물임을 확인시켜주는 것이라 사료된다.
- 지구성 운동 수행 시 미토콘드리아 효소 활성도와 GLuT4 단백질 발현이 증가된 반면 홍경천 섭취자체는 이들에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한, GLuT4와 SNARE 단백질의 양적인 변화와 인슐린 민감도와의 상관성은 절대적이지 않은 것으로 보여 진다.
- 미토콘드리아 효소인 CS와 B-HAD 활성도는 정상집단에 비해 비만 비교집단 (OB) 에서 모두 증가되는 경향을 보였고 특히 장지신근에서 유의한 증가가 관찰되었다. 지구성 운동을 수행한 운동집단 (RHo, Rho-EXE의 CS와 β-HAD 활성도는 비만 비교집단 (OB)에 비해 가자미근에서 유의하게 증가되었고 장지신근에서는 유의하게 감소되는 것으로 나타났다.
- 비만 네 집단은 정상집단에 비해 체중이 모두 증가되었지만 그 중 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 복합적으로 실시한 세 집단 모두에서 비만 비교집단에 비해 유의하게 체중이 감소되었다. 복합적으로 실시한 집단에서 가장 많이 체중이 감소되었고 운동집단, 홍경천 섭취집단 순으로 체중이 감소되었다 (Table 1). Table 1에 나타난 자료에 의하면 이와 같은 체중 감소는 운동수행과 홍경천섭취에 따른 식이섭취량 감소와 식이효율의 감소에 기인한 것으로 나타났으며, 홍경천섭취와 운동수행을 단독으로 하였을 때보다 병행하였을 때 효과가 유의하게 증가된 것으로 나타났다.
- 비만 네 집단은 정상집단에 비해 체중이 모두 증가되었지만 그 중 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 복합적으로 실시한 세 집단 모두에서 비만 비교집단에 비해 유의하게 체중이 감소되었다. 복합적으로 실시한 집단에서 가장 많이 체중이 감소되었고 운동집단, 홍경천 섭취집단 순으로 체중이 감소되었다 (Table 1).
- 다섯 집단의 공복 시 글루코스 농도에서 집단 간 차이는 없었지만 공복 시 혈중 인슐린 농도는 집단 간에 유의한 차이를 나타내었고, 그 결과 HOMA에서도 집단 간 유의한 차이를 나타내게 되었다. 비만 비교집단에서 급격하게 증가된 HOMA 수치는 운동수행과 홍경천 섭취 후 유의하게 감소되었는데 이러한 연구결과는 운동 중재뿐만 아u라 홍경천 섭취도 인슐린 민감도를 높일수 있는 약물임을 확인시켜주는 것이라 사료된다.
- 연구 결과, 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 병행한 집단에서 인슐린 민감도 또한 유의하게 증가된 것으로 나타났다. 이 실험에서는 인슐린 민감도를 알아보는 방법으로 HOMA를 이용하였다.
- 이 연구 결과 홍경천 섭취와 운동을 수행하는 것은 혈중중성 지방과 유리지방산을 유의하게 감소시켜 지질 개선의 효과가 있는 것으로 나타났다. 규칙적인 운동으로 혈중 지질이 개선되는 것은 잘 알려진 사실이지만 홍경천의 이러한 효과는 흥미로운 발견이라 할 수 있겠다.
- 汕 GLuT4 전위의 감소는 인슐린 저항성과 관련이 있는 것으로 보고되고 있기 때문에35~37) 이 연구에서는 정상집단과 비만집단에서의 SNARE 단백질발현을 비교해 보고 홍경천 섭취와 규칙적인 운동이 이들에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 이 연구 결과에 의하면 GLuT4 단백질 발현과 마찬가지로 비만 비교집단의 세포질내 SNARE 단백질 발현은 정상집단과 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 이는 GLuT4 전위와 관련된 인슐린저항성이 GLuT4나 SNARE 단백질들의 전체적 양적인 부분과는 별다른 관련이 없다는 것을 말해주는 것이라 할 수있겠다.
- 이 연구 결과에 의하면 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 병행하였을 경우 비만 쥐의 체중과 혈중 지질이 개선되고 인슐린 민감도가 증가되어 항비만의 효과가 있는 것으로 나타났다. 지구성 운동 수행 시 미토콘드리아 효소 활성도와 GLuT4 단백질 발현이 증가된 반면 홍경천 섭취자체는 이들에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
- 이 연구 결과에서, 규칙적인 운동 수행이 골격근내 GLuT4 단백질을 증가시키는 것으로 나타났고 홍경천 섭취를 함께한 집단에서 더욱 유의하게 증가되는 것이 관찰되었다. 비만 비교집단의 GLuT4는 두 골격근 타입 모두에서 정상집단과 유사한 것으로 나타났다.
- 빈면 김 등은 비만 Zucker-rat을 대상으로 운동과 카테킨 섭취를 실시한 후 세포막의 VAMP2와 syntaxin4를 살펴본 연구에서 비만집단에 비해운동과 카테킨 섭취가 단독 또는 복합적으로 오히려 VAMP2와 syntaxin4를 증가시키며 혈당을 조절한다는 상반된 결과를 보고하였다. 이 연구에서는 세포막 수준에서의 단백질발현을 확인하지 못했기 때문에 이들의 연구와 명확하게 비교할 수 없으나 GLuT4 전위 결함과 관련된 인슐린 저항성은 세포 내 GLuT4와 SNARE 단백질의 전체 양과는 상관이 없는 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고 지구성 운동 수행 후 인슐린 저항성이 감소될 때 이들 단백질들의 전체 양은 부분적으로 증가하는 것으로 관찰되었다.
- 인슐린은 정상집단에 비해 비만 네 집단 모두에서 유의하게 높게 나타났지만 운동수행과 홍경천 섭취가 이를 낮추는 효과를 나타내었다. 혈당과 혈중 인슐린의 곱으로 얻어지는 homeostasis model assesment (HOMA)는 인슐린 저항성을 나타내는데 비만 네 집단이 정상집단에 비해 HOMA 수치가 유의하게 높았지만 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 병행한 경우 유의하게 감소되는 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 비만이 골격근의 인슐린 저항성과 밀접한 관련이 있기 때문에 두 골격근 타입 중에서 인슐린에 민감한 지근섬유에서의 변화가 유의할 것이라는 추측을 하였다. 일반적으로 지구성 운동이 골격근의 산화적 능력과 미토콘드리아 밀도를 높이는 것으로 알려져 있는데 이 연구결과 운동집단의 CS와 β~HAD 활성도가 가자미근에서는 모두 유의하게 증가되어 선행 연구들과 일치하였지만 장지신근에서는 이들의 활성도가 감소되는 결과가 나타났다. 미토콘드리아내 산화 효소활성도가 지근섬유인 가자미근에서는 지구성 운동에 의해 향상되었지만 속근섬 유인 장지신근에서는 유의하게 감소하였다는 것인데 이러한 결과에 대한 기전적인 설명은 어렵지만 지구성 운동이 지근의 근섬유 조성 비율을 높이게 되고 지근에서의 산화적 효소 활성도가 현격히 증가되기 때문에 속근에서의 역할이 감소되었을 것이라 추측하며 앞으로 이에 관한 추가적인 연구가 필요할 것이라 사료된다.
- 나타났다. 지구성 운동 수행 시 미토콘드리아 효소 활성도와 GLuT4 단백질 발현이 증가된 반면 홍경천 섭취자체는 이들에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한, GLuT4와 SNARE 단백질의 양적인 변화와 인슐린 민감도와의 상관성은 절대적이지 않은 것으로 보여 진다.
- 그럼에도 불구하고 운동 또는 운동과 홍경천 섭취를 병행한 집단의 SNARE 단백질 수준은 비만 비교집단에 비해 부분적으로 유의하게 증가되는 것이 발견되었다. 지구성 운동과 홍경천 섭취를 함께한 집단에서 syntaxin4 발현이 유의하게 증가하였고 운동수행집단에서 SNAP23 발현이 유의하게 증가된 것으로 나타났다. 하지만 이러한 변화는 지근섬유에서만 발견되었고 더욱이 일관된 변화양상이 나타나지 않아서 운동수행과 홍경천 섭취가 SNARE 단백질 발현에 미치는 영향은 불분명해 보이며, 따라서 인슐린 민감도 개선과 SNARE 단백질의 양적 변화 사이의 상관성은 없는 것으로 사료된다.
- 특히 장지신근에서 유의한 증가가 관찰되었다. 지구성 운동을 수행한 운동집단 (RHo, Rho-EXE의 CS와 β-HAD 활성도는 비만 비교집단 (OB)에 비해 가자미근에서 유의하게 증가되었고 장지신근에서는 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 홍경천만을 섭취한 집단은 비만 비교집단과 별다른 차이를 보이지 않았다 (Table 3).
- 지구성 운동과 홍경천 섭취를 함께한 집단에서 syntaxin4 발현이 유의하게 증가하였고 운동수행집단에서 SNAP23 발현이 유의하게 증가된 것으로 나타났다. 하지만 이러한 변화는 지근섬유에서만 발견되었고 더욱이 일관된 변화양상이 나타나지 않아서 운동수행과 홍경천 섭취가 SNARE 단백질 발현에 미치는 영향은 불분명해 보이며, 따라서 인슐린 민감도 개선과 SNARE 단백질의 양적 변화 사이의 상관성은 없는 것으로 사료된다.
- 한편, syntaxin4 단백질 발현은 가자미근에서 운동과 홍경천 섭취를 복합적으로 수행한 집단에서 유의하게 증가되었지만 운동수행이나 홍경천 섭취가 단독적으로 영향을 주지 못한 것으로 나타났다. 장지신근에서도 유사한 경향을 보이기는 했지만 통계적 유의성은 없었다.
- 인슐린은 정상집단에 비해 비만 네 집단 모두에서 유의하게 높게 나타났지만 운동수행과 홍경천 섭취가 이를 낮추는 효과를 나타내었다. 혈당과 혈중 인슐린의 곱으로 얻어지는 homeostasis model assesment (HOMA)는 인슐린 저항성을 나타내는데 비만 네 집단이 정상집단에 비해 HOMA 수치가 유의하게 높았지만 운동수행과 홍경천 섭취를 단독 또는 병행한 경우 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 하지만 혈중 인슐린과 HOMA 수준에서 운동수행과 홍경천 섭취의 단독적인 차이는 나타나지 않았다.
후속연구
- 일반적으로 지구성 운동이 골격근의 산화적 능력과 미토콘드리아 밀도를 높이는 것으로 알려져 있는데 이 연구결과 운동집단의 CS와 β~HAD 활성도가 가자미근에서는 모두 유의하게 증가되어 선행 연구들과 일치하였지만 장지신근에서는 이들의 활성도가 감소되는 결과가 나타났다. 미토콘드리아내 산화 효소활성도가 지근섬유인 가자미근에서는 지구성 운동에 의해 향상되었지만 속근섬 유인 장지신근에서는 유의하게 감소하였다는 것인데 이러한 결과에 대한 기전적인 설명은 어렵지만 지구성 운동이 지근의 근섬유 조성 비율을 높이게 되고 지근에서의 산화적 효소 활성도가 현격히 증가되기 때문에 속근에서의 역할이 감소되었을 것이라 추측하며 앞으로 이에 관한 추가적인 연구가 필요할 것이라 사료된다. 한편, 홍경천 섭취는 미토콘드리아 효소 활성도에 유의한 영향을 주지 못한 것으로 나타났다.
- 그럼에도 불구하고 지구성 운동 수행 후 인슐린 저항성이 감소될 때 이들 단백질들의 전체 양은 부분적으로 증가하는 것으로 관찰되었다. 앞으로의 연구에서는 총 단백질 수준과 세포막 수준에서의 GLuT4와 SN-ARE 단백질뿐만 아u라 소체-막 융합에 관여하는 보조 단백질들 (Rabs, Muncl8, synip, VAP-33, pantophysin, etc)을 비롯해 세포내에서 GLuT4 전위에 관여하는 세포골격 (cytoskeleton) 단백질들의 작용까지 확인되어야 세포내 GLuT4 전위에 관한 기전과 비만에서의 문제점을 확인할 수 있을 것이라 사료된다. 인슐린 자극에 의해 GLuT4 전위와 세포막에서의 소체-막 융합이 일어나는 것은 잘 알려진 사실이지만 아직까지 기전 자체는 불분명하며 반응경로에 관여하는 보조인자들18과 액틴 같은 세포골격에 의한 글루코스 소체 이동38,39)에 대해 보고되고 있기 때문이다.
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