초록 ▼

I. 연구의 목적 및 필요성
다양한 손상이나 질병, 노화로 골격근 근육양의 감소 및 근육 기능 저하가 나타나는데, 이는 근력 약화로 인한 장애 뿐 아니라 치료 및 입원 기간의 연장, 수술 후 회복 지연 등 다양한 문제를 일으킨다. 최근 여러 분자생물학적 수준에서 근위축을 이해하고 치료하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 근위축의 대표적 모델 중 하나인 탈신경 손상에 의한 근위축에서 근육을 구성하는 근절 단백질의 변화를 관찰하고, 또한 근위축에 대한 치료로서 트레드밀 운동을 적용하여 운동이 근절 단백질의 변화에

I. 연구의 목적 및 필요성
다양한 손상이나 질병, 노화로 골격근 근육양의 감소 및 근육 기능 저하가 나타나는데, 이는 근력 약화로 인한 장애 뿐 아니라 치료 및 입원 기간의 연장, 수술 후 회복 지연 등 다양한 문제를 일으킨다. 최근 여러 분자생물학적 수준에서 근위축을 이해하고 치료하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 근위축의 대표적 모델 중 하나인 탈신경 손상에 의한 근위축에서 근육을 구성하는 근절 단백질의 변화를 관찰하고, 또한 근위축에 대한 치료로서 트레드밀 운동을 적용하여 운동이 근절 단백질의 변화에 미치는 영향을 확인하고자 하였다.
II. 연구 방법
3개월령의 수컷 흰쥐 35마리를 대상으로 하여 완전탈신경군 15마리, 부분탈신경군 15마리 및 대조군 5마리로 배정하였다. 탈신경 손상은 우측 좌골 신경을 좌골 극 원위 10 mm 부위에서 절단 또는 압궤 손상을 통하여 만들었다. 각 탈신경군에서는 2주 뒤 5마리, 4주 뒤 10마리를 희생하여 검사하였고, 4주 뒤 희생한 흰쥐 중 5마리씩은 손상 후 2주에서 4주까지 주 5회, 매일 1시간씩 10 m/min의 속도로 트레드밀 운동을 시행하였다. 운동기능을 검사하기 위해 매주 extensor postural thrust test를 평가하였다. 희생 후 비복근과 가자미근을 절제하여 무게를 측정하고, 근 절편을 H&E 염색한 뒤 이미지 분석을 통해 근단면적을 측정하였으며, 근조직에서 단백질을 추출하여 4-12% step gradient gel에서 SDS-PAGE를 시행하여 titin-MHC의 광학 용적 비율을 계산하고, 6% SDS-PAGE를 통해 MHC isoform의 비율을 계산하였다. 또한 single muscle fiber를 분리하여 각 단일근섬유에서의 MHC isoform의 type을 확인하여 hybrid 근섬유의 비율을 계산하였다.
III. 연구 결과
1. 완전 및 부분탈신경 손상 후 행동검사 상 운동기능의 감소가 나타나고, 근육무게가 감소하며, 근섬유 단면적이 감소하였다. 트레드밀 운동을 한 군에서 운동기능과 근육무게에 유의한 차이는 관찰되지 않았으나, 근섬유 단면적이 유의하게 증가하였다.
2. 완전 및 부분탈신경 손상 후 titin은 MHC에 비해 상대적으로 많이 감소하였다. 트레드밀 운동을 한 군에서 titin의 상대적 감소 증가가 완화되지는 않았으며, 이는 MHC가 증가하면서 나타난 현상으로 해석된다.
3. 완전 및 부분탈신경 손상 후 MHC isoform type의 변화가 나타났는데, 가자미근의 MHC type 1과 비복근의 MHC type 2b가 감소하고, MHC type 1/2a 또는 MHC type 2b/2x 등의 hybrid 근섬유의 비율이 증가하는 방향으로 나타났다. 트레드밀 운동을 한 군에서는 가자미근에서의 MHC type 1 감소가 회복되고 hybrid 근섬유의 비율이 감소하는 결과가 나타났으며, 이는 트레드밀 운동이 탈신경 손상으로 인한 근섬유의 변화를 조기에 안정화시키는 것으로 생각할 수 있겠다.
IV. 결론
완전탈신경 및 부분탈신경 손상 시에 MHC에 비해 titin이 상대적으로 많이 감소하였다. 트레드밀 운동은 탈신경 손상 후 근섬유 단면적을 증가시키고, 탈신경 손상에 의한 MHC isoform비율의 변화를 정상 비율쪽으로 회복시켰으나, titin에는 상대적으로 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 트레드밀 운동이 탈신경 손상에 의한 MHC의 변화에 좀더 관여하는 것을 시사하며, 탈신경에 의한 titin의 변화 과정에는 직접적인 관계가 없는 것으로 생각된다.

Abstract ▼

I. Background and Purpose
Muscle atrophy is due to various injuries, diseases or aging, which results in not only physical disability, but also longer hospital stay or delayed recovery after operation. Recently many researches focused on the mechanism and treatment of muscle atrophy through molec

I. Background and Purpose
Muscle atrophy is due to various injuries, diseases or aging, which results in not only physical disability, but also longer hospital stay or delayed recovery after operation. Recently many researches focused on the mechanism and treatment of muscle atrophy through molecular biologic studies. This study aimed to identify the change of muscle sarcomeric proteins in atrophy induced by denervation injury, one of well-known models of muscle atrophy. In addition, we aimed to find out the effect of treadmill exercise, as intervention to prevent or treat muscle atrophy, to the denervation-induced change of sarcomeric proteins.
II. Materials and Methods
Thirty-five 12-week-old male Spraugue-Dawley rats (350-400 g) were allocated to complete denervation (n=15), partial denervation (n=15), and control (n=5). The right sciatic nerve trunk was either transected or crushed 10 mm distal to the sciatic notch to induce complete or partial denervation model. In each denervation group, 5 rats were sacrificed 2 weeks after injury and 10 rats were sacrificed 4 weeks after injury. Five rats of 10 rats sacrificed 4 weeks after injury in each denervation group were trained in the treadmill in 10 m/min for 1 hr, 5/wk, from 2 weeks to 4 weeks after injury. Extensor postural thrust test was examined every week to monitor muscle function. Both gastrocnemius and soleus muscle was resected and weighed, and the muscle fiber cross-sectional area was measured in the muscle section stained with H&E. After protein was extracted from each muscle, titin-MHC optical density ratio was evaluated through 4-12% step gradient gel. MHC isoform proportion was calculated after seperation in 6% SDS-PAGE. In addition, single muscle fiber was isolated and the MHC isoform type of each single muscle fiber was identified so that the proportion of hybrid muscle fibers was calculated.
III. Results
1. After complete or partial denervation, muscle function identified with behavior test decreased, muscle weight was decreased, and the cross-sectional areas of muscle fibers were decreased. Treadmill training did not affect the muscle function or muscle weight, but the cross-sectional areas of muscle fibers were significantly increased after treadmill exercise.
2. Preferntial loss of titin compared to MHC was found in both complete and partial denervation injury. This preferential loss of titin was not reversed by treadmill exercise, probably due to increased MHC after treadmill exercise.
3. Proportion of MHC isoform type was changed after denervation injury; the proportion of MHC type 1 in soleus and that of MHC type 2b in gastrocnemius decreased, and the proportion of hybrid fiber such as MHC type 1/2a or MHC type 2b/2x was increased. Treadmill exercise reduced the decrement of MHC type 1 proportion in soleus and the increment of hybrid muscle fiber proportion, suggesting that treadmill exercise brought early stabilization of the change of muscle fibers induced by denervation injury.
IV. Conclusion
Preferential loss of titin compared to MHC was found after complete and partial denervation injury. Treadmill exercise increased muscle fiber cross-sectional area after denervation injury, recovered the change of MHC isoform proportion induced by denervation inury, but did not make significant change to titin. These results suggests that treadmill exercise is more related with the change of MHC induced by denervation injury, and relatively not related with the change of titin.

목차 Contents

• 1. 겉표지 ...1
• 2. 제출문 ...3
• 3. 보고서 요약서 ...4
• 4. 요약문 (한글) ...5
• 5. 요약문 (영문) ...6
• 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ...8
• 6.1 총괄연구개발과제의 연구성과 실적 및 향후 계획 ...8
• 6.2 연구성과 유형별 세부 내역 ...9
• 7. 참여연구원 현황표 ...12
• II. 총괄연구과제 연구결과 ...13
• 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ...14
• 2. 국내외 기술개발 현황 ...16
• 3. 연구개발과제의 추진체계 ...16
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ...17
• 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ...28
• 6. 향후 연구성과 추진 계획 ...28
• 7. 연구개발결과의 파급효과 ...28
• 7.1. 기술적 파급효과 ...28
• 7.2. 경제.산업적 파급효과 ...28
• 7.3. 사회적 파급효과 ...28
• 8. 연구개발결과의 활용계획 ...28
• 8.1. 연구개발결과의 활용계획 및 추가연구의 필요성 ...28
• 8.2. 사업화(기업화) 목표 달성도 및 계획 ...28
• 8.3. 사업화 수준(계획 및 완료 포함) ...28
• 9. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...28
• 10. 참고문헌 ...29