[논문]트레드밀 운동이 고지혈증 흰쥐의 혈액 성분과 항산화효소 및 활성산소에 미치는 영향

정병옥; 장상훈; 방현수

doi:10.13066/kspm.2013.8.1.071

[국내논문] 트레드밀 운동이 고지혈증 흰쥐의 혈액 성분과 항산화효소 및 활성산소에 미치는 영향
The Effects of Treadmill Exercise on Blood components, Antioxidant enzymes and Reactive Oxygen in Hyperlipidemic Rats 원문보기

대한물리의학회지 = Journal of the korean society of physical medicine, v.8 no.1, 2013년, pp.71 - 78

정병옥 (김천대학교 물리치료학과) , 장상훈 (대구대학교 물리치료과) , 방현수 (김천대학교 물리치료학과)

Abstract ▼ AI-Helper

PURPOSE: The purpose of this study was to investigate the effects of treadmill exercise on blood components and antioxidant system in hyperlipidemic rats. METHODS: Three weeks old male rats were randomly assigned into General diet(GD, n=10), High fat Diet(HD, n=10), and High fat diet+Treadmill exercise(HDT, n=10) groups. Treadmill exercise consisted of the treadmill running 5 times per week during 6 weeks(30 min/time for first 3 weeks and 60 min/time the other 3 weeks). RESULTS: The levels of triglyceride and total cholesterol were increased in HD group compared with GD group, and recovered to level of GD group by treadmill exercise(p<.05). Plasma glucose and insulin concentrations were increased in HD group compared with GD group, and recovered to level of GD group by treadmill exercise(p<.05). Glutathione(GSH) and glutathione reductase(GRD) concentrations were decreased in HD group compared with GD group, and these decreases returned to the level of GD group by treadmill exercise(p<.05). Xanthine oxidase(XO) and malondialdehyyde (MDA) concentrations were increased in HD group compared with GD group, and these increases retuned to the level of GD group by treadmill exercise(p<.05). CONCLUSION: This study showed that treadmill exercise application were effective treatment strategy on hyperlipidemia. Therefore, it could be considered as a treatment method in the patients with hyperlipidemia disease. Treadmill exercise, Hyperlipidemia, Blood components.

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문제 정의

기존의 많은 선행 연구들에서 고지혈증 환자를 위한 운동과 이에 따른 혈액 성분의 변화, 항산화 효소 및 활성 산소에 미치는 효과와 운동에 따른 변화를 보고하였지만, 선행 연구들에 대한 이론적 정리와 함께 고지혈증이 유발된 흰쥐를 대상으로 한 트레드밀 운동 적용이 고지혈증 관련 혈액 성분, 항산화 효소와 활성 산소에 어떠한 영향을 미치는지를 관찰하여 트레드밀 운동의 고지혈증 개선효과에 대한 기전을 설명하는데 보다 명확한 기초자료를 제공하고자 연구를 실시하였다.
본 연구는 흰쥐를 대상으로 고지방식이를 통해 고지 혈증을 유발시킨 후 트레드밀 운동을 적용하여 혈액 성분과 항산화효소 및 활성산소의 변화에 미치는 영향을 확인하였다.
본 연구에서는 규칙적인 6주간의 트레드밀 운동이 고지혈증과 관련된 혈액 성분과 항산화효소 및 활성산소의 반응에 미치는 영향을 규명하고자 실험을 실시한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

실험을 위해 일반 고형사료를 섭취하는 정상식이군(General diet; GD, n=10), 전체 칼로리의 51%를 차지하는 고지방식이를 만든 후, 고지방식이군(High fat Diet; HD, n=10)과 고지방식이군+트레드밀 운동군(High fat diet+Treadmill exercise; HDT, n=10)의 3군으로 나누어 실험을 실시하 였다.
사육기간 동안 매일 충분한 양의 물과 식이를 무제한 공급하였고, 사육실의 온도는 25±2℃, 습도는 65±5%로 유지하고 표준 사육장 내에서, 일정한 조도와 광주기 및 암주기를 12시간으로 조절하여 흰쥐의 생활 주기에 맞추어 주었다.
실험동물에 적용된 운동은 소동물용 treadmill (JD-A-09 type, JEUNGDO Bio & Plant Co., Ltd., 한국)을 이용하였고, HDT군의 경우 처음 3주간은 트레드밀 상에서 경사도 0%로 초기 10분간 10m/min 속도로 달리게 하였고, 그 후 20m/min 속도로 20분간 총 30분 동안의 트레드밀 운동을 실시하였다.
그리고 마지막 3주간은 트레드밀 상에서 경사도 0%로 초기 10분간 10m/min 속도로 달리게 하였고, 그 후 20m/min 속도로 50분간 총 60분 동안의 트레드밀 운동을 실시하였다.
GD군과 HD군의 경우에는 HDT군의 트레드밀 운동 시간대에 동일한 트레드밀 위해서 트레드밀의 작동 없이 자유롭게 활동하도록 두었다.
글루타티온 리덕테이즈(glutathione reductase, GRD) 활성의 측정은 반응액 중 0.1M 인산칼륨 완충액(pH 7.5)에 0.94mM EDTA, 4.6mM 산화형 글루타티온(oxidized glutathine), 0.16mM NADPH 및 효소액을 가한 후 37℃에서 10분 동안 반응시켜 감소되는 NADPH의 양을 34nm에서 흡광도를 측정하고 표준검 량선에서 산정하였고, 효소활성의 단위는 1분당 1mg 단백질이 생성하는 환원형 글루타티온(reduced glutathione) 의 양을 nmole로 표시하였으며, 간조직 중 글루타티온(glutathione, GSH) 함량 측정은 간조직 균등액(homogenate) 0.5mℓ에 4% 설포살리실산(sulfosalicylic acid) 0.5mℓ를 가하고 2500rpm에서 10분간 원심분리한 후 상징액 0.3mℓ 를 취하여 이황산염시약(disulfide reagent) 2.7mℓ를 넣고 20분간 방치한 후 412nm에서 흡광도를 측정하고 표준 검량선에 준하여 산정하였다(Ko, 2002).

대상 데이터

본 실험에 사용한 실험동물은 생후 3주, 체중 50g의 Spraque-Dawley계 웅성 흰쥐를 사용하였다.

데이터처리

본 실험의 자료에 대한 통계처리는 PASW statics windows (ver 18.0)를 이용하였고, 각 군의 측정 변인별 평균과 표준편차를 산출하였다.
그리고 각 군 간의 유의성 검증을 위해 일원배치 분산분석(one-way ANOVA) 을 실시하였고, 각 군간에 유의한 경우 사후검정으로 Duncan’s multiple range test를 실시하였다.

이론/모형

혈당, 유리지방산, 중성지방 및 콜레스테롤은 효소법을 이용한 kit (Sigma Chemical Co, MO, 미국)를 사용하였으며, 인슐린 농도는 Enzyme immuno-assay ELISA 분석용 kit (Mercodia AB, Uppsala, 스웨덴)으로 측정하였다.

성능/효과

고지혈증 관련 혈액 성분 분석 결과, 혈장 중성지방 농도는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 높게 나타나 고중성지방혈증의 유도가 확인되었고(p<.05), 트레드밀 운동에 의하여 정상식이군의 수준까지 개선되었다(p<.05).
혈장 총콜레스테롤 농도에서는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 높은 수치를 나타내어 고콜레스테롤혈증의 유도가 확인되었고(p<.05) 트레드밀 운동에 의해 정상식이군에 비해서는 높은 수치지만 정상 식이군에 가까운 수준까지 고콜레스테롤혈증이 개선되었다(p<.05).
혈장 포도당 농도에서는 고지방식이군이 정상식이 군에 비해 높은 수치를 나타내었고(p<.05) 트레드밀 운동에 의하여 정상식이군의 수준까지 개선되었다(p<.05).
혈장 인슐린 농도는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 높은 수치를 나타내었고(p<.05) 트레드밀 운동에 의해 정상식이군에 비해서는 높은 수치지만 정상 식이군에 가까운 수준까지 개선되었다(p<.05).
항산화효소와 활선산소 분석 결과, 항산화효소의 반응과 관련된 GSH와 GRD의 변화에서 GSH는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 낮은 수치를 나타내었고 (p<.05), 트레드밀 운동에 의하여 정상식이군의 수준까 지 개선되었다(p<.05).
지질과산화 및 활성산소의 반응과 관련된 XO와 MDA의 변화에서는, XO의 경우 고지방식이군이 정상식이군에 비해 높은 수치를 나타내었고(p<.05) 트레드밀 운동에 의하여 정상식이군보다 낮은 수준까지 개선되었다(p<.05).
그리고 이렇게 장기간 고지방식이로 인해 유도된 고중성지방혈증과 고콜레스테롤혈증은 트레드밀 운동에 의해 정상군과 비슷한 수준으로 개선되었는데 이는 수영 운동 등의 규칙적인 운동 적용이 고지혈증 개선에 효과적이라고 보고한 Ko 등(1998)과 Lee 등(1998)의 연구와 유사한 결과로서 트레드밀 운동이 고지혈증 흰쥐의 혈액 성분 개선에 효과적임을 확인할 수 있었다.
그리고 규칙적인신체적 운동의 반복이 항산화 능력의 증가를 가져오고 활성산소의 유해 반응을 감소시킨다고 보고한 Sen 등(1992)의 연구와 유사한 결과로서 본 연구 역시 고지방식이를 통해 유발된 고지혈증 흰쥐는 신체의 항산화효소의 감소가 발생하였지만, 트레드밀을 통한 지속적인 운동이 항산화효소의 반응을 유의하게 증가시켜 이를 통해 활성산소의 감소가 나타남을 알 수 있었다.
항산화효소와 관련된 연구 결과에서 GSH와 GRD는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 낮은 수치를 나타내었지만 트레드밀 운동을 통해 정상식이군의 수준까지 개선됨을 확인할 수 있었는데, 이는 암컷 개를 대상으로 트레드밀 운동을 55주 동안 실시한 결과, 간과 장딴지근에서 총 글루타티온이 증가하였고 GRD가 모든 다리 근육에서 유의하게 증가한 결과와 유사한 결과라 할 수 있다.
본 연구에서는 고지방식이군이 정상식이군에 비해 MDA의 높은 수치를 나타내어 고지혈증 유발 흰쥐가 정상 흰쥐에 비해 활성산소에 의한 유해 작용이 높게 나타남을 알 수 있었다.
그러나 트레드밀 운동을 적용한 결과, 고지방식 이군의 높은 MDA 수치는 정상식이군까지 개선됨을 확인하여 트레드밀을 이용한 규칙적인 운동이 활성 산소에 의한 유해 작용 억제에 긍정적으로 작용함을 알 수 있었다.
고지방식이는 혈장에서의 중성지방, 총콜레스테롤, 포도당 및 인슐린의 농도를 증가시켰지만, 트레드밀 운동은 중성지방, 총콜레스테롤, 포도당 및 인슐린의 농도를 정상식이 수준까지 개선시켰고, 이러한 결과는 다른 선행연구와도 같은 결과로서 트레드밀 운동과 같은 규칙적인 저강도의 운동은 혈장 혈액성분의 개선에 효과적임을 알 수 있었다.
트레드밀 운동과 같은 규칙적인 저강도의 운동은 항산화효소의 활성화 증진 및 활성 산소 반응 억제에 효과적임을 알 수 있었다. 이에 트레드밀을 이용한 규칙적인 운동은 고지혈증 흰쥐의 혈액 성분 변화와 항산화 작용의 증진 및 증가된 활성 산소의 억제를 위해 효과적인 운동이라 생각된다.
그리고 고지방식이는 정상식이에 비해 항산화효소와 관련된 GSH와 GRD의 감소, 활성산소의 반응과 관련된 XO와 MDA의 증가를 나타내었지만 트레드밀 운동은 고지방식이로 인해 감소된 GSH와 GRD를 정상식이 수준까지 상승시켰고, 또한 증가된 XO와 MDA를 정상식이 수준까지 낮추어 주는 개선효과를 나타내었고, 이러한 결과는 다른 선행연구와도 같은 결과로서 흰쥐의 MDA 감소에 효과적임을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고지혈증을 예방하기 위한 가장 중요한 부분으로 무엇이 제시되고 있는가?	고지혈증은 말초조직의 인슐린 저항성을 증가시키고 각종 대사성 질환 및 혈관의 합병증을 유발시키는 요인으로 고지혈증을 예방하기 위한 가장 중요한 부분으로 식이조절과 운동이 제시되고 있다. 특히 운동은 고지혈증과 비만치료를 위한 효과적인 치료방안으로 제시되고 있는데, 고지혈증 예방 및 치료를 위한 다양한 방법은 운동 적용은 혈중 지질성분을 유의하게 감소시킬 뿐만 아니라 규칙적인 운동은 골격근 대사 능력과 미토콘드리아의 수 및 산화적 기능의 증가를 통해 근육 대사촉진을 유도하여 대사 장애를 효과적으로 개선한다고 보고하였다(Lee 등, 2002; Davis 등, 2008; Hulver와 Hournard, 2003; Lee 등, 2002).
	고지혈증 예방 및 치료를 위한 방법 중 운동 적용의 문제점은 무엇인가?	그러나 강도 높은 운동을 실시할 경우 발생하는 활성 산소는 세포의 항산화 기전에 큰 영향을 미치게 되고, 이러한 변화는 신체에 장기간 스트레스를 유발시키고, 지속적인 적응 현상을 유발시키게 된다. 이때 항산화 효소의 적응 현상은 골격근 운동을 지속적으로 유발시키게 해주고 미토콘드리아의 산화 효소 적응에 중요한 역할을 담당하게 된다.
	고지혈증에 대한 조기 관리가 중점적으로 이뤄지지 않는 이유는 무엇인가?	고지혈증은 동맥경화증을 유발시키는 위험요인 중의 하나로서 혈중 콜레스테롤의 농도 증가는 관상동맥질환의 발병률을 증가시키고 이로 인해 심부전 등의 심장질환으로 인한 사망률도 증가시키고 있다. 특히 고지혈증은 성인병 중 심 장질환의 중요한 원인임에도 불구하고 다른 성인병에 비해 특별한 사전 증상이 나타나지 않기 때문에 일반적으로 고지혈증에 대한 위험성을 크게 걱정하지 않게 되고, 고지혈증에 대한 진단 역시 혈액검사를 통해서만 진단이 가능하기 때문에 고지혈증에 대한 조기 관리는 중점적으로 이루어지지 않고있는 것이 현실이다. 때문에 고지혈증의 예방과 함께 이미 고지혈증의 진단은 받은 환자의 합병증을 예방하기 위해서는 주기적인 혈중 콜레스테롤 검사와 저지방 식이, 그리고 규칙적인 운동은 필수적이라고 할 수 있다(Moon, 2006; Pathan 등, 2008; Turner 등, 2007).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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