[논문]유산균 섭취와 강도별 유산소 운동이 성장기 운동학습과 체중에 미치는 영향의 융합연구

박기준; 김준철

doi:10.15207/jkcs.2020.11.9.297

유산균 섭취와 강도별 유산소 운동이 성장기 운동학습과 체중에 미치는 영향의 융합연구
Convergence Study for Effect of Probiotics Ingestion and Aerobic Exercise with Different Intensities on Motor Learning and Bodyweight in Adolescence 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.9, 2020년, pp.297 - 303

박기준 (단국대학교 특수교육과) , 김준철 (텍사스 A&M 대학교)

초록
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본 연구의 목적은 청소년기에서 성인기에 해당하는 암컷 생쥐를 대상으로 유산소 운동과 유산균 섭취가 운동 학습능력과 체중에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 실험대상을 비운동, 중강도, 고강도 운동과 유산균 섭취, 비섭취 변인의 6집단으로 나누고 4주간 운동강도별 트레드밀과 유산균으로 처치하였다. 처치 전 후로 버티컬그리드 테스트를 수행하여 운동학습능력과 체중을 평가하였다. 버티컬그리드 테스트에서는 유산균을 섭취하고, 고강도 운동을 수행한 집단의 상행·회전·하행 속도가 가장 빨랐으며 운동을 하지 않은 비유산균집단과 유의한 차이를 보였다(p<.001). 운동을 하지 않은 비유산균집단이 가장 느린 수행 속도를 기록했다. 또한, 운동 수행과 유산균 섭취를 함께한 집단이 운동만 수행한 집단에 비해 빠른 수행 속도를 기록하는 경향을 보였다. 체중 변화를 비교한 결과 중강도 운동만 수행한 집단의 체중 증가는 운동을 수행하지 않은 비유산균집단의 체중 증가에 비해 유의하게 높았다(p=.032). 종합하면, 성장기의 유산소 운동은 운동학습 향상에 도움을 줄 수 있으며, 유산균 섭취와 병행하면 보다 효율적인 운동학습이 이루어질 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to investigate the effects of aerobic exercise and probiotics ingestion on motor learning and body weight in female mice during adolescence. The subjects were divided into six groups of variables, such as non-exercise, moderate, high-intensity exercise, probiotics ingestion, and non-probiotics, and then treated for four weeks. The vertical grid test was conducted before and after the treatment to evaluate motor learning and bodyweight. The high-intensity exercise and probiotics ingestion group showed fastest up, rotation, and down rate than the non-exercise group (p<.001). Also, a group that treated exercise and probiotics tended to record speedier performance than those that performed the only exercise. Comparing weight changes, the weight gain of a group that performed only moderate-intensity exercise was higher than that of a non-probiotics and non-exercise group (p=.032). Taken together, aerobic exercise during adolescence can help improve motor learning, and more efficient motor learning can be achieved when combined with probiotics ingestion.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Experimental timeline and schematic illustration
표 Table 1. Treadmill intensity
표 Table 2. Effect of exercise and probiotics ingestion on vertical grid performance.
그림 Fig. 2. Comparison of vertical grid performance. Significant difference by Independent T-test, *; P<.05, **; P<.01,
표 Table 3. Change of bodyweight

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

또한, 유산소 운동과 유산균 섭취를 병행하였을 때, 불안 감소와 운동학습 증진에 미치는 효과가 증대될 수도 있다. 따라서 본 연구에서는 청소년기에 해당하는 생쥐를 대상으로 강도별 유산소 운동과 유산균의 섭취가 운동학습 능력과 체중에 미치는 영향을 파악하고자 하였다.
그 후 3일 간의 트레이닝을 통해 생쥐들이 그리드를 올라가서 돌아 내려오면 케이지로 돌아갈 수 있다는 학습을 하게 된다. 이 트레이닝의 주요 목적은 시간을 측정하는 것이 아니라 마우스가 그리드를 잡고 올라가서 돌아 내려오는 과정을 잘 인지할 수 있도록 운동학습을 시키는 것이다. 이후 테스트를 실시하여 시간을 측정한다.

제안 방법

생쥐용 트레드밀(JD-A-09, 정도비앤피, 서울, 대한민국)을 사용하였고 속도 조절을 통해 운동 강도를 설정하였다. 생쥐는 운동강도 3-4m/m일 때 54-58%, 10m/m일 때 약 70%의 운동강도를 보인다고 보고되었는데[28], 본 연구에서는 중강도 운동을 위해 1 주차에 2-3m/m의 속도로 트레이닝을 하였으며 2-4 주차엔 10m/m로 유지하였다. 고강도 운동의 경우, 2m/m으로 시작하여 2분이 경과 할 때마다 1m/m만큼 속도를 증가시켰으며 30분간 최대 18m/m에 이르는 속도에 도달하여 한계에 이르도록 설정하였다.
이 트레이닝의 주요 목적은 시간을 측정하는 것이 아니라 마우스가 그리드를 잡고 올라가서 돌아 내려오는 과정을 잘 인지할 수 있도록 운동학습을 시키는 것이다. 이후 테스트를 실시하여 시간을 측정한다.

대상 데이터

생쥐용 트레드밀(JD-A-09, 정도비앤피, 서울, 대한민국)을 사용하였고 속도 조절을 통해 운동 강도를 설정하였다. 생쥐는 운동강도 3-4m/m일 때 54-58%, 10m/m일 때 약 70%의 운동강도를 보인다고 보고되었는데[28], 본 연구에서는 중강도 운동을 위해 1 주차에 2-3m/m의 속도로 트레이닝을 하였으며 2-4 주차엔 10m/m로 유지하였다.
인간의 나이로 유소년부터 성인기에 해당하는 시기의 C57BL/6J 암컷 생쥐(n=140)를 유산균(섭취, 비섭취)과 운동 강도(고강도, 중강도, 비운동)의 변인으로 나누고 한 케이지당 5마리씩 사육하였다. 사육실 내 환경은 온도 23-25℃, 습도 70-80%로 유지되었으며, 명암은 12시간을 주기로 조절되었다.

데이터처리

Tukey’s multiple comparisons test was used for post-hoc test.
본 연구의 자료처리는 Graphpad Prism ver. 8.4.3 통계프로그램을 이용하였다. 운동학습 능력과 체중은 일원 분산분석(One-way ANOVA)을 시행한 후 사후검정으로 Tukey‘s test(multiple comparisons test)를 실시하였으며, 프로바이오틱스 섭취 유무에 따른 차이를 분석하기 위해 Independent t-test를 사용하였다.
운동학습 능력과 체중은 일원 분산분석(One-way ANOVA)을 시행한 후 사후검정으로 Tukey‘s test(multiple comparisons test)를 실시하였으며, 프로바이오틱스 섭취 유무에 따른 차이를 분석하기 위해 Independent t-test를 사용하였다.

성능/효과

체중의 분석 결과, P25에서는 유의한 차이가 없었으며 P60에서 유의한 차이가 발견되었다. XN은 MN(p=.032), MP(p=.026)에 비해 유의하게 낮은 체중을 보였고, XP도 MN(p=.027), MP(p=.021)에 비해 유의하게 낮은 체중을 보였다(Table 3 참고).
버티컬그리드 Down 테스트에서 운동강도별 차이를 보면 XN에 비해 MN(p=.001), HN(p=.007)이 더 빨랐고, XP에 비해 MP(p=.037), HP(p=.019)가 빠른 하행 시간을 보였다(Table 2 참고). 유산균 섭취별로 보면 MP는 MN(p<.
버티컬그리드 Turn 테스트에서 운동강도별 차이를 보면 HP가 XP보다 빠르게 회전했고(p=.005) (Table 2 참고). 유산균 섭취별로 보면 HP가 HN(p=.
버티컬그리드 Up 테스트의 분석 결과, P31에서는 Up, Turn, Down 모두 차이가 없었으나 P60에서는 유의한 차이가 발견되었다. 운동강도별 차이를 보면, XN에 비해 MN(p<.
본 연구에서 4주에서 8주까지의 생쥐 한 마리당 하루 평균 섭취한 유산균 양(마리)은 Lactobacillus plantarum의 경우 8.4×10⁷, Bifidobacterium longum의 경우 9.1×10⁷ 로 총합1.75×10⁸ 마리로 계산되었다[27].
본 연구의 결과를 통해 알 수 있듯이, 발달 시기의 유산소 운동은 운동학습 능력 증진에 긍정적 영향을 줄 수 있으며, 유산균 섭취와 유산소 운동을 병행한다면 보다 효율적인 운동학습이 이루어질 수 있다. 이러한 효과는 고강도 운동에서 더욱 시너지를 발휘할 수 있을 것으로 사료된다.
유산균 섭취별로 보면 MP는 MN(p<.001)에 비해 빨랐고, HP는 HN(p=.014)에 비해 빠른 결과를 보였다(Fig. 2 참고).
001)가 빠르게 올라갔다(Table 2 참고). 유산균 섭취별로 보면, MP가 MN(p=.018)에 비해 HP가 HN(p=.005)에 비해 빠른 결과를 보였다(Fig. 2 참고).
유산균과 운동을 처치하지 않은 집단보다 운동만 수행한 집단의 속도가 빨랐으며 그보다는 운동과 유산균 섭취를 병행한 집단의 속도가 더 빠른 것으로 보아 운동과 유산균의 더블링 효과가 있었다. 즉, 유산균 섭취의 이점[17, 18]은 운동의 이점[2, 3]과 시너지를 낸 것으로 해석할 수 있다.
체중 변화의 경우 중강도나 고강도의 유산소 운동을 수행한 집단이 운동을 하지 않은 집단보다 유의하게 높은 체중이 확인되었다. 이러한 결과는 근육량의 증가에 따른 것일 수도 있으며[34] 운동이 성장호르몬에 영향을 미친 것[35]일 수도 있지만 체중의 결과만으로는 결론 내리기 쉽지 않다.

후속연구

이러한 결과는 근육량의 증가에 따른 것일 수도 있으며[34] 운동이 성장호르몬에 영향을 미친 것[35]일 수도 있지만 체중의 결과만으로는 결론 내리기 쉽지 않다. 따라서 후속 연구에서 집단 간 상대 근육량 비교 및 각 집단의 근육 내 미토콘드리아 관련 인자의 발현량을 분석하여 확인해 볼 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유산균에 대한 연구가 활발히 진행되면서 보고된 사항은?	최근 유산균에 대한 연구가 활발히 진행되면서 유산균은 성장과 운동능력 및 인지 기능에도 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. Lactobacillus Reuteri 6475는 칼슘의 흡수를 높이고 뼈와 근육에 도움이 된다고 보고되어[16] 성장에 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.
	청소년기의 성장발달에 운동의 영향은?	청소년기의 성장발달을 위한 운동은 매우 중요하다[1]. 이 시기의 신체활동은 인지능력 향상을 가져올 수 있고[2, 3] 특히, 유산소 운동은 선택적 주의 집중력과 기억력에 도움을 준다[4, 5].
	유산균 섭취가 뇌의 운동과 인지기능에 영향을 미치는 과정은?	또한, 유산균 섭취가 뇌에서 운동과 인지기능에 관여하는 주요 신경전달물질의 변화를 유발하여 뇌 기능과 행동을 조절할 수 있다는 가능성이 보고되었으며[19, 20], 유산균을 급여 받은 생쥐 군이 학습 및 기억 능력과 운동능력 테스트에서 대조군과 비교해 유의하게 뛰어난 결과도 보고되었다[21]. Lactobacillus plantarum은 뇌의 해마 부위에서 Brain Derived Nerutrophic Factor(BDNF)의 증가를 촉진시킬 수 있다고 보고되었고[22], Lactobacillus를 생쥐 장내에 주입하여 신경전달물질의 수용체 발현을 조절하고 불안이나 스트레스로 인한 행동 장애를 완화 시킬 수 있으며[23, 24] Lactobacillus와 Bifidobacterium 균종의 섭취가 불안감을 감소시킨다는 연구도 보고되었다[25, 26].

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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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