초록 ▼

세포내에서 ATP를 생산하는 중요한 소기관인 미토콘드리아의 유전자 이상이 모계 유전성 당뇨병의 발생과 밀접하게 관련되어 있음은 잘 알려져 있다. 특히 인슐린을 생산하는 췌장의 β세포에서의 인슐린의 분비는 포도당 산화의 결과로 미토콘드리아에서 ATP이 생성되면ATP/ADP의 비에 의존적인 $K^+$ channel이 닫히고 뒤이어 세포막전압에 의존적인 calcium channel이 열리면서 calcium이 세포 내로 유입되면서 인슐린을 분비하는 것으로 알려져 있다. 따라서 미토콘드리아가 인슐린 분비에 있어서 중요한

세포내에서 ATP를 생산하는 중요한 소기관인 미토콘드리아의 유전자 이상이 모계 유전성 당뇨병의 발생과 밀접하게 관련되어 있음은 잘 알려져 있다. 특히 인슐린을 생산하는 췌장의 β세포에서의 인슐린의 분비는 포도당 산화의 결과로 미토콘드리아에서 ATP이 생성되면ATP/ADP의 비에 의존적인 $K^+$ channel이 닫히고 뒤이어 세포막전압에 의존적인 calcium channel이 열리면서 calcium이 세포 내로 유입되면서 인슐린을 분비하는 것으로 알려져 있다. 따라서 미토콘드리아가 인슐린 분비에 있어서 중요한 역할을 수행하는 것으로 가정되었고, 최근 췌장의 β세포에 선택적으로 미토콘드리아의 복제와 미토콘드리아 유전자 전사의 가장 중요한 인자인 mtTFA(mitochondrialtranscriptional factor A)를 결핍시킨 유전자 생쥐에서 당뇨병이 발생하는 것을 증명함으로써 확인되었다.
본 연구자들은 태생기 영양결핍이 당뇨병을 비롯한 인슐린저항성 증후군의 발생을 증가시키는 기전으로 인슐린 작용 부위인 간과 근육에서의 미토콘드리아 DNA양의 감소를 제시한 바 있다. 또한 태생기 단백영양결핍 백서 모델에서 간과 근육의 미토콘드리아 DNA의 양의 감소와 더불어미토콘드리아에 존재하는 항산화효소인 superoxide dismutase의 활성이 감소되어 있음을 관찰하였는데 이는 산화스트레스가 미토콘드리아DNA 양의 감소에 기여할 가능성을 암시한다고 할 수 있다.
미토콘드리아 DNA 양과 미토콘드리아의 기능간의 상관성을 규명하기 위하여 정상인에서 미토콘드리아의 산소 호흡 능력의 한 지표인 최대산소호흡능력(VO₂max)과 미토콘드리아 DNA양과의 상관관계를 연구하고 당뇨병에서 흔히 동반되는 대사이상인 고지방산, 고포도당, 고인슐린 상태가 골격근 세포에서 미토콘드리아의 형태 변화와 함께 DNA의 양을 변화시키는지를 연구하며, 또한 근육세포에서 대사이상상태에 의한 산화스트레스의 발생을 유리산소기의 정량적 측정을 통해 관찰하고자 하였다.

Abstract ▼

This study included 16 healthy young women aged 24.8±6.2 years and 14 healthy older women aged 66.7±5.8 years. The exercise program consisted of three sessions a week for ten weeks, for one hour a session aiming for 60-80% of V02max. The mtDNA content in peripheral blood was measured by competitive

This study included 16 healthy young women aged 24.8±6.2 years and 14 healthy older women aged 66.7±5.8 years. The exercise program consisted of three sessions a week for ten weeks, for one hour a session aiming for 60-80% of V02max. The mtDNA content in peripheral blood was measured by competitive PCR. The V02max significantly increased following the exercise (from 33.1 ± 3.4 to 35.2±3.4 mL/kg/min in young; from 24.3±5.3 to 30.3±7.3 in old, both P<0.05). Exercise improved systolic blood pressure, triglyceride, LDL -cholesterol, glucose and insulin in young and total cholesterol, LDL -cholesterol and glucose in old. High density lipoprotein-cholesterol (HDL-C) in the young women was increased by exercise. The mtDNA content significantly increased following the exercise in both groups (from 27.1±17.9 to 52.7±44.6 amoV5ng genomic DNA in young; from 15.3± 10.2 to 32.1±30.0 in old, both P<0.05). There was a significant positive correlation between the change of mtDNA content and the change of V02max (r=0.74 in young; r=0.71 in old, both P<0.01).
When we treated skeletal muscle cells with high glucose, high fat, high insulin solution, we observed that mitochondrial DNA content and expression of mtTF A were increased in skeletal muscle cells in high fat solution. High glucose solution had no significant effect on mitochondria. In high insulin solution, we observed more mitochondrial phagocytosis by lysosome and increased mitochondrial DNA content.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...6
• CONTENTS ...9
• 목차 ...10
• 제 1 장. 서론...11
• 제 1 절. 미토콘드리아 DNA의 양적 및 질적 이상과 대사질환 ...11
• 제 2 절. 미토콘드리아와 산화스트레스 ...12
• 제 3 절. 미토콘드리아의 uncoupling protein (UCP)과 적응성 발열반응 (adaptive thermogenesis) ...12
• 제 4 절. 미토콘드리아의 수와 기능 조절 기전 ...13
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황...14
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과...15
• 제 1 절. 미토콘드리아 DNA 양과 기능 VO2max (최대산소섭취량)간의 상관관계 분석 ...15
• 제 2 절. 대사이상이 근육세포에서 미토콘드리아의 수 및 형태와 기능에 미치는 영향 ...17
• 제 3 절. 대사 이상과 산화스트레스와의 관계에 대한 연구 ...18
• 제 4 장. 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...31
• 제 1 절. 연구 개발 목표 달성도 ...31
• 제 2 절. 대외기여도 ...31
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획...33
• 제 6 장. 참고문헌...34