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문제 정의
- 또한, 대상자의 트레이닝 수준의 상이성, 운동형태와 강도 및 산화적 스트레스 측정방법 등에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있어[54] 보다 세분화된 연구를 통해 과학적이고 올바른 운동방법이 제시되어야 할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구에서는 규칙적인 수영이 조직손상이나 세포의 노화 등과 관련있는 지질과산화 생성 반응과 이의 방어체계인 항산화효소 작용 중 SOD 효소 활성을 파악하고, 이들 항산화시스템이 규칙적인 수영의 운동 강도로 인하여 어떠한 영향을 받는가를 논하고자 한다.
제안 방법
- 수영은 그룹별로 6주 동안 실시하였고, 운동시간은 Kawanaka 등[28]과 Hayes와 Williams [15]의 방법에 따라 1회 30～60분으로 설정하였으며, 운동빈도는 주당 6일 실시하였다. 1일 운동횟수는 두 그룹 모두 1회씩으로 하였다. 운동군의 수영 프로그램은 Table 2와 같다.
- 6주간의 수영이 끝난 실험동물을 CO2 gas로 가볍게 마취시킨 후 복부정중선을 따라 개복한 후 복부 대동맥으로부터 혈액을 채취한 후 0.9% 생리식염수로 간장을 관류시켜 조직내 혈액을 제거하고 혈액 및 기타 부착물질을 평량한 다음, 간조직 1 g당 4배량의 0.1 M 인산칼륨 완충액(potassium phosphate buffer) (pH 7.5)을 가하여 빙냉하에서 glass teflon homogenizer로 마쇄하였다. 이 마쇄액을 600× g에서 10분간 원심분리하여 지질과산화 함량을 측정하기 위한 효소원으로 사용하였으며, 채취한 혈액은 원심분리하여 얻어진 상징액인 혈청을 얻어 이것으로 혈액 중 SOD 효소 활성도 분석을 위한 효소원으로 사용하였다.
- 1 mM EDTA-2Na] 200 μl를 넣고 vortex에서 잘 혼합한 다음, 37℃ 수조에서 40분간 정치한다. 반응액에 시약 C (300 mg of sulfanilic acid/5.0 mg N-1-naphthyl-ethylenediamine in 500 ml of 16.7% acetic acid) 2.0 ml를 넣어 잘 혼합하여 실온에서 20분 동안 정치한 다음 550 nm에서 흡광도를 측정하여 표준검량선에 준하여 혈청 중의 superoxide dismutase 활성을 측정하였다.
- 본 연구의 실험은 실험동물의 콜레스테롤 식이를 통한 고지혈증 유도 후 통제군과 운동군으로 분류하여 6주간의 수영(운동강도별) 및 그룹별 혈액채취와 간조직 채취 및 간조직(항산화효소) 분석 등의 순서로 진행되었다.
- 수영 방법으로 본 실험에서는 흰쥐들을 1주일간 실험환경에 적응시킨 후, 다시 1주일간 수영에 적응을 시킨 후 실험에 사용하였다. 수영군의 흰쥐들에게 적용된 수영 부하는 자체 제작한 깊이 70 cm의 실험동물용 수조(70×70×60 cm) 내에 섭씨 24～26℃ 물을 70% 정도 넣고, Leichtweise 등[33]의 방법을 참고하여 운동강도에 따라 흰쥐 체중의 3%, 5%, 7%에 해당하는 중량을 쥐의 미근부에 매달아 유영하게 하였다.
- 수영군의 흰쥐들에게 적용된 수영 부하는 자체 제작한 깊이 70 cm의 실험동물용 수조(70×70×60 cm) 내에 섭씨 24～26℃ 물을 70% 정도 넣고, Leichtweise 등[33]의 방법을 참고하여 운동강도에 따라 흰쥐 체중의 3%, 5%, 7%에 해당하는 중량을 쥐의 미근부에 매달아 유영하게 하였다.
- 무부하 수영군의 흰쥐들에게는 부하를 매달지 않은 상태에서 부하 수영군과 동일한 방법으로 실시하였다. 수영은 그룹별로 6주 동안 실시하였고, 운동시간은 Kawanaka 등[28]과 Hayes와 Williams [15]의 방법에 따라 1회 30～60분으로 설정하였으며, 운동빈도는 주당 6일 실시하였다. 1일 운동횟수는 두 그룹 모두 1회씩으로 하였다.
- 전 실험기간을 통하여 동일한 고형 사료(콜레스테롤 식이)와 물이 충분하게 공급되고 온도와 습도가 자동조절 되는 동일한 실험 환경에서 일정한 조건(온도: 22±1℃, 습도: 55±3%, 명암: 12시간 light/dark cycle)으로 사육 cage (45×30×20 cm)에 5마리씩 넣어 사육하였다. 운동군의 흰쥐들에게는 유산소성 운동형태로서 수영이 처방되었으나 통제군의 흰쥐들은 운동부하 없이 사육되었으며, 고지혈증 유도 후 6주간의 수영이 종료될 때까지 실험동물 모두에게 콜레스테롤 식이(Casein 20.0%, DL-Methionine 0.3%, Corn Starch 15.0%, Sucrose 48.5%, Fiber 5.0%, Corn Oil 5.0%, AIN-mineral mixture 3.5%, AIN-vitamin mixture 1.0%, Choline bitartrate 0.2%, Cholesterol 1.0%, Na-cholate 0.5%)를 제공하였다. 실험동물의 그룹별 특성은 Table 1과 같다.
- 전 실험기간을 통하여 동일한 고형 사료(콜레스테롤 식이)와 물이 충분하게 공급되고 온도와 습도가 자동조절 되는 동일한 실험 환경에서 일정한 조건(온도: 22±1℃, 습도: 55±3%, 명암: 12시간 light/dark cycle)으로 사육 cage (45×30×20 cm)에 5마리씩 넣어 사육하였다.
- 흰쥐의 고지혈증 유발을 위해 생후 6주령된 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐 25마리를 고형사료로 1주간 적응시킨 후, 1% cholesterol과 0.5% Na-cholate를 첨가 조제한 콜레스테롤 식이로 4주간 사육하여 고지혈증을 유도하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 실험동물은 생후 6주령의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 대상으로 하였다. DH 실험동물센터로부터 분양 후, 5마리씩 분류하여 1주일간의 실험환경에 대한 적응기와 1주일간의 운동적응기를 거쳐 25마리의 흰쥐를 실험용 동물로 선정하였다. 전 실험기간을 통하여 동일한 고형 사료(콜레스테롤 식이)와 물이 충분하게 공급되고 온도와 습도가 자동조절 되는 동일한 실험 환경에서 일정한 조건(온도: 22±1℃, 습도: 55±3%, 명암: 12시간 light/dark cycle)으로 사육 cage (45×30×20 cm)에 5마리씩 넣어 사육하였다.
- 본 연구에서 사용한 실험동물은 생후 6주령의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 대상으로 하였다. DH 실험동물센터로부터 분양 후, 5마리씩 분류하여 1주일간의 실험환경에 대한 적응기와 1주일간의 운동적응기를 거쳐 25마리의 흰쥐를 실험용 동물로 선정하였다.
데이터처리
- 본 실험의 자료는 SPSS/PC+ package를 이용하여 처리하였으며, 각 측정 변인의 평균과 표준편차를 구하고, 집단간·운동강도별 차이를 알아보기 위하여 one-way ANOVA를 이용하였고, 사후 검정으로 Duncan's multiple range test를 이용하였다.
이론/모형
- 혈청 lipid peroxide의 함량은 Yagi [59]의 방법에 따라 혈청에 1/12N H2SO4와 10% 인텅스텐산(phosphotungstic acid)을 가하여 25℃에서 5분간 사전배양(preincubation)한 후 원심분리하여 침전물인 혈청단백질만 취하여 다시 1/12N H2SO4와 10% 인텅스텐산을 가하여 원심분리한 후 침전물만을 취하여 증류수 1 ml와 0.67% 티오바르비투르산(thiobarbituric acid)과 50% 아세트산을 가하여 95℃에서 50분간 반응시켜 실온에서 냉각 후 n-BuOH을 5 ml를 첨가하여 10분간 원심분리하여 생성된 홍색의 n-BuOH층을 취하여 분광형광계를 사용하여(Ex: 515 nm, Em:553 nm) 흡광도를 측정하여 표준곡선에서 그 함량을 혈청 1 ml당 malondialdehyde nmole로 표시하였다.
- 혈청 슈퍼옥사이드 디스무타제(SOD) 활성의 측정은 Oyanagui [40]의 방법에 따라 정량하였다. 혈청을 인산칼륨 완충액으로써 100배 희석하여 그 중의 100 μl를 시험관에 넣고 여기에 증류수 500 μl, 시약 A (3 mM hydroxylamine/3 mM hypoxanthine) 200 μl 및 시약 B [7.
성능/효과
- Table 3에서 보는 바와 같이, 6주간 수영 후 지질과산화의 지표인 MDA (malondialdehyde) 함량은, 통제군(A)이 평균 48.92±3.90 nmole/ml, 무부하수영군(B)이 평균 37.77±4.50 nmole/ml, 저부하수영군(C)이 평균 32.31±2.29 nmole/ml, 중부하수영군(D)이 평균 26.82±3.05 nmole/ml, 고부하수영군(E)이 평균 35.32±3.06 nmole/ml로 나타났으며, 통제군(A)에 비해 수영군 모두가 유의하게(p<0.001) 나타났고, 수영군간의 비교에서는 중부하수영군(D)이 나머지 3 수영군에 비해 유의하게(p<0.001) 낮게 나타났다.
- Table 4에서 보는 바와 같이, 6주간의 수영 후 항산화효소인 superoxide dismutase (SOD) 활성은 통제군(A)이 평균 2.80±0.38 unit/mg protein/min, 무부하수영군(B)이 평균 4.34±0.92 unit/mg protein/min, 저부하수영군(C)이 평균 3.70±0.67 unit/mg protein/min, 중부하수영군(D)이 평균 4.59±0.78 unit/mg protein/min, 고부하수영군(E)이 평균 5.10±1.14 unit/mg protein/min으로 나타났으며, 통제군(A)에 비해 수영군 모두가 유의하게(p<0.001) 높게 나타났고, 수영군간의 비교에서는 고부하수영군(E)이 나머지 3 수영군에 비해 유의하게(p<0.001) 낮게 나타났다.
- 많은 연구자들은 장기간의 지속적 유산소성 운동이 활성산소에 대한 신체 방어 능력을 개선시켜 운동에 의해서 증가된 지질 과산화를 감소시키며, 이러한 결과는 산화 제거 효소 체계의 활성 증대를 의미하며, 적응의 결과로 생각된다고 하였다[46]. 결과적으로 운동강도별 MDA의 변화를 살펴본 결과, 지질과산화의 생성이 운동강도와 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났으며, 그 정도는 매우 약한 강도와 고강도 운동에서보다 적당한 강도의 운동에서 오히려 더 감소하는 경향을 살펴볼 수 있었다. 따라서 산화적 손상을 줄일 수 있으며 건강 및 체력을 증진시킬 수 있는 운동강도로 중강도의 운동이 권장되고 지속적이고 점증적인 운동 적용이 활성산소 생성을 억제하여 인체를 보호할 수 있다고 생각된다.
- 본 연구의 결과, SOD는 수영군 4그룹 모두가 통제군에 비해 6주간 수영 후에 유의하게 높게 나타났으며, 수영군간의 비교에서는 저부하수영군에 비해 무부하와 중부하, 고부하수영군이 통계적으로 유의하게 높게 나타나 운동으로 인해 SOD 활성이 증가한 선행연구들[11,14,22,31,38]과 유사한 결과를 나타내었지만, 운동 후 SOD 활성이 억제되거나 감소 또는 변화가 없었다는 연구결과들[1,8,39]과는 상반된 결과를 나타내었는데, 이러한 결과는 선행연구들과 본 연구의 운동형태에 다소 차이가 있는 결과라고 생각된다. 본 연구에서는 고강도와 중간 정도 강도에서 오히려 저강도의 운동에서보다 항산화효소 활성이 높게 나타나 운동강도가 강한 과다한 운동은 체내 SOD를 비롯한 항산화효소의 활성이 오히려 억제된다는 것을 반증하고 있다.
- 본 연구의 결과, MDA는 비수영군인 통제군에 비해 수영군 모두에서 통계적으로 유의하게 낮게 나타났으며, 수영운동군 간의 비교에서는 중부하수영군이 나머지 수영운동군에 비해 유의하게 낮게 나타난 것으로 보아, 고강도의 운동은 오히려 지질과산화의 생성을 촉진하지만, 규칙적인 운동은 비정상적인 상태에서의 MDA 농도를 낮춰주고 운동 중에서도 적당한 강도의 운동이 지질과산화 생성을 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 생각된다.
- 본 연구의 결과, SOD는 수영군 4그룹 모두가 통제군에 비해 6주간 수영 후에 유의하게 높게 나타났으며, 수영군간의 비교에서는 저부하수영군에 비해 무부하와 중부하, 고부하수영군이 통계적으로 유의하게 높게 나타나 운동으로 인해 SOD 활성이 증가한 선행연구들[11,14,22,31,38]과 유사한 결과를 나타내었지만, 운동 후 SOD 활성이 억제되거나 감소 또는 변화가 없었다는 연구결과들[1,8,39]과는 상반된 결과를 나타내었는데, 이러한 결과는 선행연구들과 본 연구의 운동형태에 다소 차이가 있는 결과라고 생각된다. 본 연구에서는 고강도와 중간 정도 강도에서 오히려 저강도의 운동에서보다 항산화효소 활성이 높게 나타나 운동강도가 강한 과다한 운동은 체내 SOD를 비롯한 항산화효소의 활성이 오히려 억제된다는 것을 반증하고 있다.
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