단발성 유산소 운동이 골격근의 면역반응에 미치는 영향

Abstract

본 연구의 목적은 고강도 단발성 유산소 운동이 골격근의 면역반응에 미치는 영향에 대해 알아보는 것이다. 실험 대상은 7주령 Balb/c 수컷 쥐(mouse) 13마리를 무선 배정하여 실험집단과 통제집단으로 나누었으며, 실험집단은 트레드밀 경사 10˚에서 17cm/sec 10분, 33cm/sec 10분, 50cm/sec의 속도로 탈진 시까지 운동을 실시하였다. 운동을 마친 시점에서부터 24시간 후에 쥐 해부를 통해 양쪽 하퇴 가자미근(soleus)과 족저근(plantaris)을 적출하였고, 조직 프로세싱 과정을 거친 후 TLR4, IL-6, TNF-α, SOCS3, MyoD, Myogenin, 엔드로젠 수용체의 유전자 발현을 정량 실시간 연쇄반응(real-time quantitative PCR) 실험기법을 이용하여 측정하였다. 그 결과 고강도 단발성 유산소 운동을 실시한 쥐의 가자미근에서 면역 반응을 조절하는 TLR4 mRNA 발현이 유의하게 증가하였으며, 족저근에서는 변화가 나타나지 않았다. 사이토카인 IL-6와 TNF-α mRNA 발현 및 사이토카인의 발현에 의한 조절 기전이 있다고 알려진 SOCS3 mRNA 발현 또한 가자미근에서 유의하게 증가하였으며, 족저근에서는 이러한 유전자들의 변화가 나타나지 않았다. 반면 골격근 형성과 근 비대에 있어서 필수적인 역할을 하는 유전자인 MyoD, Myogenin, 엔드로젠 수용체의 mRNA 발현은 면역반응에 관여하는 유전자들과는 달리 가자미근과 족저근 모두에서 고강도 단발성 유산소 운동에 의한 변화가 나타나지 않았다. 따라서 본 연구를 통해서 고강도 단발성 유산소 운동이 면역반응을 조절하는 TLR4의 발현을 증가시키고 TLR4의 활성화에 따라 하부신호전달체계를 통하여 영향을 미친다고 알려진 염증 사이토카인 IL-6와 TNF-α의 발현을 쥐의 가자미근에서 유의하게 증가시켰으며, 또한 염증 사이토카인에 의해 활성화 되는 SOCS3의 유전자 발현도 증가시켰으며 이러한 결과는 고강도 단발성 유산소 운동에 의한 근육의 면역반응은 운동의 형태에 동원되는 근육에 특이적으로 반응한다는 것을 밝혔다. 본 연구의 결과는 적절한 강도의 규칙적인 운동을 통해 염증반응을 일으키는 염증 사이토카인의 발현이 감소된다는 선행연구 결과와 달리 고강도 단발성 유산소 운동은 면역반응과 염증반응을 조절하는 유전자의 발현을 증가시키며, 결론적으로 면역관련 유전자의 발현은 운동 형태, 강도 및 지속시간에 따라 매우 민감하게 반응하는 것으로 사료된다. ;The purpose of this study was to determine the effects of a single bout of high intense aerobic exercise on an immune reaction in hindlimb muscles of 7 weeks old Balb/c mouse. Thirteen Balb/c male mouses were randomly assigned to experimental group or control group. The exercise protocol consists of single bout of high-intensity treadmill exercise(inclination 10˚, speed 17cm/sec 10min, 33cm/sec 10min, 50cm/sec). Mouses were killed 24 hours after the exhaustion protocol. The level of mRNA expression in TLR4, adjusting an immune reaction on soleus muscle with a single bout of aerobic exercise, was significantly increased but it is also unable to detect any changes in plantaris muscle. Additionally, the level of expressions of mRNA in SOC3, IL-6, and TNF-α were significantly elevated soleus muscle compared with control. It also reveals that there are any changes in plantaris muscle. However there is no significant effect of single bout of treadmill exercise on the expression level of MyoD, myogenin, and androgen receptor and mRNA in both soleus and plantaris muscle. In conclusion, TLR4 and cytokines gene expression is differently requested by exercise based on type, intensity and duration. Acute treadmill exercise can increase TLR4, IL-6, TNF-α and SOCS3 mRNA in soleus muscle and the induction of three gene expression is specific for muscle types mainly recruited.