단발성 트레드밀 운동이 NF-κB 및 사이토카인 유전자 발현에 미치는 영향에 있어 MyD88의 역할

Abstract

The purpose of the present study was investigate the role of MyD88 on the expression level of NF-κB and cytokines in hindlimb muscles of female mice with a single bout of acute exercise. Eight balb/c(wild type) female mice was randomly assigned to experimental group or control group. And eight MyD88 knockout female mice was also randomly assigned to experimental group or control group. The exercise protocol consists of a single bout of high-intensity treadmill exercise. (inclination 10˚, speed 17cm/sec 10min, 33cm/sec 10min, 50cm/sec). Mice was killed 1-2 hours after the exhaustion protocol. The level of mRNA expression in RelB, adjusting a role of MyD88 on plantaris muscle in MyD88 KO mice with a single bout of aerobic exercise, was significantly increased, but it is also unable to detect any changes in soleus muscle. Additionally, the level of expressions of TNF-α mRNA was significantly suppressed in WT soleus muscle compared with control. It also reveals that there is a significant difference in TNF-α mRNA basal level between WT control and MyD88 KO control. However there is no significant effect of a single bout of treadmill exercise on the expression level of NF-κB subunit, P50, P52, P65, RelB mRNA in both soleus and plantaris muscle, except RelB in MyD88 KO mice. And there is no significant change of a single bout of treadmill exercise on the expression level of IL-6 in both soleus and plantaris. In conclusion, NF-κB and cytokines gene expression are differently requested by exercise based on type, intensity and duration.;본 연구의 목적은 MyD88(myeloid differentiation primary response gene 88)이 단발성 트레드밀 운동에 의한 NF-κB(Nuclear factor kappa B) 및 사이토카인 유전자 발현에 어떠한 영향을 미치는가에 대하여 알아보는 것이다. 실험대상으로는 유전자 조작이 없는 Wild type(WT)집단과 MyD88 유전자를 조작한 MyD88 Knockout(MyD88 KO)집단을 사용 하였으며, 각 집단 별 통제군(CON)과 운동군(EX)으로 무선배정 하여 4 집단으로 구성하였다. 본 실험에 앞서 1주 동안 사전 적응훈련(10분 동안 경사 0°에서 10m/min)을 오전에 시행하였다. 본 운동 강도는 경사 10°에서 10m/min(17cm/sec)에서 10분, 20m/min(33cm/sec)로 10분, 탈진 시까지 30m/min(50cm/sec)속도로 달리도록 설계되었다. 운동은 RT(room temperature, 21℃)에서 진행되었고, 탈진 시간은 쥐(mouse)에게 0.1mA의 전기 충격(electric shock)과 쥐의 엉덩이를 몇 번 쳐도 지속적으로 뛰지 않는 시점으로 하였다. 운동군(EX)의 근육 분리는 운동이 끝나는 시점에서 NF-kB의 활성화가 가장 극에 달하는 시간인 1-2시간 이내에 선행논문을 참고하여 시행하였다. 본 실험에서 사용한 근육은 가자미근(Soleus)와 족저근(Plantaris)이다. 단발성 트레드밀 운동이 NF-κB mRNA 발현에 미치는 영향을 알아보기 위하여 Real-time PCR을 시행하기 전에 가자미근(Soleus)와 족저근(Plantaris)의 cDNA합성을 동시에 실시하여 실험을 통제하였다. NF-κB의 subfamily중 P50, P52, P65(RelA), RelB의 mRNA발현량을 Real-time PCR을 통해 알아보았다. 그리고 운동에 의한 NF-κB활성에 따른 목표 유전자 중 사이토카인인 IL-6와 TNF-α의 mRNA 발현량을 알아보기 위해 Real-time PCR을 시행하였다. 따라서 본 연구는 단발성 트레드밀 운동에 의한 NF-κB의 subfamily살펴보면, 가자미근(Soleus)은 P50, P52, P65, RelB의 mRNA 발현량은 Wild type(WT)집단과 MyD88 Knockout(MyD88 KO) 집단에서 통제군(CON)에 비해 운동군(EX)군이 통계적으로 유의한 차이가 나지 않았다. 오직 MyD88 Knockout(MyD88 KO)집단에서 운동에 의해 RelB mRNA 발현량만이 유의한 증가를 보였다(p<.05). 그리고 P52 mRNA 발현량은 p값이 0.36, P65 mRNa 발현량은 p값이 0.93으로 증가하는 경향을 보였다. 가자미근에서 사이토카인 중 IL-6는 차이가 나타나지 않았고, TNF-α mRNA 발현량에 있어 Wild type(WT)집단의 운동군(EX)이 통제군(CON)에 비해 유의한 감소를 하였고, Wild type(WT)집단과 MyD88 Knockout(MyD88 KO) 집단의 통제군(CON)의 기저수준(basal level)은 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p<.05). 본 연구결과에 의하면, 쥐(mouse) 모델에서 단발성 트레드밀 운동에 의한 NF-κB 유전자 발현에 있어 MyD88이 족저근에서 P52, P65, RelB mRNA 발현량에 있어 영향을 미친다고 생각된다. 그리고 MyD88이 가자미근에서 TNF-α 기저수준의 유의한 차이를 보이기 때문에, TNF-α mRNA 발현량에 있어 MyD88이 영향을 미친다고 생각된다. 운동은 하나의 스트레스적 요소가 될 수 있고, 그로인해 총체적이고 다양한 변화가 일어날 수 있는 신경전달경로가 무수히 많기 때문에 다양한 측면에서 필수적 어댑터 단백질인 MyD88의 역할을 연구해볼 수 있다. 예를 들어, 운동과 연관이 깊고, TLRs의 리간드가 될 수 있는 HSPs에 대한 내용을 실험설계에 추가하여 연구가 이루어진 다면, 좀 더 재미있는 연구 결과를 기대할 수 있을 것이다.