지구성 운동이 파킨슨 유도 모델 쥐의 PI3K/AKT/mTOR 신호전달에 미치는 영향

장용철 ( Yongchul Jang ) 한국체육대학교 체육과학연구소 2020 스포츠사이언스 Vol.38 No.1

운동은 파킨슨 질환(Parkinson’s Disease; PD)의 효과적인 비 약물 치료법으로 알려져 있으나, 아직까지 그 메카니즘과 관련한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 MPTP로 유발된 파킨슨 질환 생쥐를 대상으로 지구성 운동이 PI3K/AKT/mTOR 신호전달에 미치는 영향을 확인 하였다. 파킨슨 질환 동물모델은 생후 8주령 된 C57BL/6 수컷마우스를 대상으로 복강 내 25mg/kg의 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6 tetrahydropyridine (MPTP)와 250mg/kg의 probenecid를 주 2회 5주간 10회 투여하였다. 집단은 Saline 집단 (CON, n=6), MPTP 집단 (MPTP, n=6) 및 MPTP+운동 집단 (MPTP+EXE, n=6)으로 구분하였으며, 지구성 운동은 운동 강도(10m/min for 60min/day, 5days/week)로 8주간 실시하였다. 지구성 운동은 CON 집단과 MPTP 집단에 비해 mTOR 단백질의 발현을 증가시켰다. 게다가, MPTP 집단은 mTOR의 upstream인 PI3K와 AKT수준을 감소시켰고, 운동은 CON집단과 비슷한 수준으로 증가시켰다. 또한 지구성 운동은 tyrosine hydroxylase와 dopamine transpotor 수준을 증가시켰다. 결론적으로, 운동을 통한 mTOR의 증가는 파킨슨 질환의 도파민 신경세포를 보호하는데 긍정적 역할을 하는 것으로 생각된다. Endurance exercise has been reported to exerts neuroprotective effects against Parkinson’s disease (PD). However, the underlying mechanisms of protection have not been elucidated. In this study, we examined the whether exercise-induced neuroprotection is associated with PI3K/AKT/mTOR signaling cascade using a mouse model of PD induced by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP). C57BL/6 male mice (8 weeks old) were randomly divided into three group: Saline group (CON, n=6), MPTP group (MPTP, n=6) and MPTP plus endurance exercise group (MPTP+EXE, n=6). MPTP+EXE group performed the treadmill running at 10m/min for 60min/day, 5days/week for 8 weeks. Our data showed that MPTP+EXE group increased expression of mTOR and PI3K/AKT signaling cascade in the substantia nigra (SN). Moreover, MPTP+EXE group restores tyrosine hydroxylase and dopamine transpotor levels similar to CON group. Taken together, this study provides novel evidence that endurance exercise-mediated PI3K/AKT/mTOR signaling activation may be a key dopaminergic neurons protective mechanism against MPTP-induced PD animal model.

에너지다양성 및 수급안정도

장용철(Yongchul Jang),허남욱(Namwook Heo),방기열(Ki-Yual Bang),김경남(Kyung-Nam Kim) 한국신재생에너지학회 2013 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.05

운동이 파킨슨 질환 치료 및 예방에 미치는 영향

장용철 ( Yongchul Jang ),조준용 ( Cho Jun-yong ) 한국체육대학교 체육과학연구소 2020 스포츠사이언스 Vol.38 No.1

파킨슨 질환은 중뇌의 흑질(substantia nigra pars compactra) 부위의 도파민성 신경세포의 사멸로 인한 선조체(striatum)내 도파민 수준의 감소가 나타나는 신경퇴행성 질환으로 떨림, 경직 및 자세불안정 등의 운동장애 특징이 나타난다. 현재, 파킨슨 질환의 치료방법으로 도파민 수준을 증가 시켜주는 레보도파(levodopa)라는 약물적 치료방법이 실행되고 있으나, 여러 가지 부작용을 보고하고 있다. 운동은 파킨슨 질환자의 우울증, 인지능력 및 운동기능을 향상시켜 효과적인 비 약물 치료방법으로 제안하고 있으나, 아직까지 그 기전(mechanism)에 관한 연구는 부족한 실정이다. 파킨슨 환자를 대상으로 운동에 기전에 대한 연구를 수행하는데 제한이 있기 때문에 대부분의 연구들은 동물모델을 대상으로 이뤄지고 있다. 다양한 운동 방법(빈도, 시간 및 횟수)은 파킨슨 동물모델을 대상으로 도파민 신경세포를 보호하고 운동기능을 향상 시킨다고 보고하고 있다. 파킨슨 질환은 흑질내 도파민성 신경세포의 사멸로 인한 미세아교세포의 활성을 증가시켜 만성적인 신경염증상태가 나타나고, 미토콘드리아와 자가포식(autophagy) 기능이상이 파킨슨 질환의 주요원인으로 제시하고 있다. 본 고찰은 운동이 파킨슨 질환을 치료 및 예방에 미치는 주요기전에 대한 근거를 제공할 것이다. Parkinson’s disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder after Alzheimer’s disease and is pathologically characterized by the selective degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc), resulting in motor impairments including bradykinesia, tremor, rigidity and postural instability. Currently, Levodopa, a dopamine precursor, is a potent medication for PD. It mitigates PD symptoms by increasing striatum dopamine levels. Also, it has side effects of hypotension, arrhythmia, hallucination and dizziness in long-term administration. Regular exercise has been reported to improve brain function and mitigate motor impairment in PD. However, the cellular and molecular mechanisms underlying the exercise-induced neuroprotection remain unknown. There are growing evidence indicates that chronic neuroinflammation, mitochondrial and autophagy dysfunction involved in the pathogenesis and progression of neurodegenerative disease in PD. In this review, we focused on the potential mechanism of neuroprotection induced by exercise in PD.

운동이 알츠하이머 질환의 인지기능에 미치는 영향

장용철 ( Jang Yongchul ),조준용 ( Cho Joon-yong ) 한국체육대학교 체육과학연구소 2020 스포츠사이언스 Vol.38 No.2

알츠하이머 질환은 뇌의 해마(hippocampus)와 대뇌 피질(cerebral cortex) 부위의 아밀로이드 베타(amyloid beta)가 축적되어 아밀로이드 반(amyloid plaque)을 형성하며, tau 단백질의 과인산화(hyperphosphorylated tau)로 인해 신경섬유엉킴(neurofibrillary tangles)의 특징이 나타나는 신경퇴행성 질환으로 인지기능의 감소가 나타난다. 현재, 알츠하이머 질환의 근본적인 치료방법은 개발되지 않았으며, 아세틸콜린 증가시키는 약물을 통해 질환의 진전을 완화시키지만, 여러 가지 부작용을 보고하고 있다. 운동은 알츠하이머 질환자의 우울증, 인지기능 및 삶의 질을 향상시켜 효과적인 비 약물 치료방법으로 보고하고 있으나, 아직까지 그 기전(mechanism)에 관한 연구는 부족한 실정이다. 다양한 운동 방법(유산소운동, 저항성운동, 복합운동)은 알츠하이머 질환 동물모델을 대상으로 아밀로이드 베타와 tau의 과인산화를 감소시켜, 신경세포를 보호하고 인지능력을 향상 시킨다고 보고하고 있다. 알츠하이머 질환은 신경영양인자(neurotrophic factor)의 감소와 산화스트레스의 증가가 나타나고, 미토콘드리아의 기능 이상이 알츠하이머 질환의 주요원인으로 제시하고 있다. 본 고찰은 운동을 통한 알츠하이머 질환의 치료 및 예방에 미치는 주요기전에 대한 근거를 제공할 것이다. Alzheimer’s disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder and affects millions of people worldwide. It is characterized by the accumulation of the extracellular amyloid beta deposits and intracellular tau-containing neurofibrillary tangles in the hippocampus and cerebral cortex, resulting in memory impairment and cognitive decline. Currently, cholinesterase inhibitor is a potent medication for AD treatment. However, it has side effects of nausea, vomiting, and diarrhea in older adults at high risk of developing AD. Regular exercise has been suggested to confer brain function and improve cognitive impairment in AD. However, the underlying cellular and molecular mechanisms responsible for exercise-induced cognitive improvement remain largely unknown. There is growing evidence indicates that neurotropic factors, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction involved in the pathogenesis and progression in AD. In this review, we focused on the potential mechanism of restoring cognitive function mediated by exercise in AD.

PET병 Bottle to Bottle 재활용에 따른 순환성 연구

이청희 ( Chonghee Lee ),장용철 ( Yongchul-jang ),최경훈 ( Kyounghoon Choi ),송하균 ( Hakgyun Song ),박리나 ( Rina Park ),조해인 ( Haein Cho ),강현아 ( Hyeona Kang ) 한국폐기물자원순환학회 2023 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2023 No.0

하수처리시설에서의 미세플라스틱 거동 특성 평가

정지현(Jihyun Jeong),장용철(Yongchul Jang) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.11

12주간 복합운동이 노인 여성의 노인체력, 신체구성 및 백혈구 텔로미어 길이에 미치는 영향

신윤철 ( Yun-cheol Shin ),장용철 ( Yongchul Jang ),조준용 ( Joon-yong Cho ) 한국운동생리학회(구 한국운동과학회) 2020 운동과학 Vol.29 No.3

PURPOSE: This study is to investigate the effects of combined exercise on body composition, physical fitness and leukocyte telomere length in elderly women. METHODS: Twenty-six elderly women were randomly divided into two group: combined exercise group (EXE, n=14) and control group (CON, n=12). EXE group performed combined exercise for 60 mintues per day, 2days/week for 12 weeks. RESULTS: There was significant interaction between groups and time points in body composition (e.g., skeletal muscle mass, visceral fat area, and Inbody score). EXE group was no significant changes in skeletal muscle mass, visceral fat area and Inbody score, but the CON group showed significant decrease in skeletal muscle mass and Inbody score. Furthermore, increased in visceral fat area. Among the measurement variable of physical fitness, there was significant interaction between group and time in 6 minutes walking test, chair sit test, and knee flexion muscle endurance. In EXE group, 6 minutes walking test and chair test was significantly increased, and there were no significant differences in knee flexion muscle endurance, whereas CON group, the 6 minutes walking test and knee flexion muscle endurance significantly decreased, and there was no significant difference in chair test. In addition, there was significant interaction between groups and time points in leukocyte telomere length. EXE group was no significant changes, but CON group significantly decreased. CONCLUSIONS: Our study suggest that combined exercise-induced improvement of body composition and physical fitness may have had a positive effect on leukocyte telomere length in elderly women.

운동 후 전신냉각요법 처치가 염증, 산화스트레스 및 혈액 구성에 미치는 영향

김태경 ( Tae-kyung Kim ),장용철 ( Yongchul Jang ) 한국체육대학교 체육과학연구소 2023 스포츠사이언스 Vol.41 No.3

고강도 운동은 미세한 근육 손상과 통증을 유발할 수 있으며, 운동 후 손상된 근육을 회복하기 위해 다양한 방법들이 사용되고 있다. 냉각요법(Cryotherapy)은 부종, 통증, 근육 경련 및 다양한 질병의 증상을 완화 시키는 것으로 보고되고 있으며, 조직의 온도, 혈류량, 세포의 부종 및 신진대사를 낮추고, 신경 전도 속도를 조절하여 진통의 효과를 나타낸다. 특히, 전신냉각요법(whole-body cryotherapy)은 온도 조절 챔버를 통해 차가운 공기를 이용하여 약 -110℃에서 -190℃로 유지되는 저온 환경에서 2~3분 동안 전신을 급성 노출시켜 체온을 낮추는 방법으로 최근 여러 스포츠 분야에서 많이 활용되고 있다. 선행 연구에 통해 전신냉각요법은 운동 후 회복에 효과적인 방법으로 제시하고 있다. 하지만 아직까지 대상자에 따른 구체적인 프로토콜은 정해져 있지 않으며, 그 기전에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 고찰은 전신냉각요법이 운동 후 염증, 산화스트레스 및 혈액 구성 개선을 통해 운동 후 회복에 미치는 주요기전에 대한 근거를 제공할 것이다. High-intensity exercise can cause microscopic muscle damage and pain. Therefore, a number of different methods have been used to help repair damaged muscles after exercise. Cryotherapy has been reported to relieve oedema, pain, muscle spasms and symptoms of various diseases. Cryotherapy produces analgesic effects by reducing tissue temperature, blood flow, cell swelling and metabolism, and modulating nerve conduction velocity. In particular, whole-body cryotherapy is a method of reducing body temperature by acutely exposing the whole body to a low-temperature environment maintained at approximately -110℃ to -190℃ for two to three minutes using cold air, and has recently been used in various sports field. Many studies have shown that whole-body cryotherapy is an effective method of post-exercise recovery. However, the mechanism underlying whole-body cryotherapy-induced muscle recovery and the appropriate protocols remain unclear. This review will provide evidence for the main mechanisms by which whole-body cryotherapy affects post-exercise recovery by ameliorating post-exercise inflammation, oxidative stress and hematology parameters.

유해화학물질 배출량 변화에 관한 연구 : 배출저감계획서 작성 대상물질 중심으로

임지영(JiYoung Im),이명지(MyeongJi Lee),김현지(HyunJi Kim),류지성(JiSung Ryu),윤대식(DaeSik Yun),장용철(YongChul Jang),이청수(ChungSoo Lee) 한국환경보건학회 2020 한국환경보건학회지 Vol.46 No.2

Objectives: The purpose of this study was to investigate changes among the nine kinds of reduction chemical substances in Korea over the period of 2008-2017. We will define basic data for improving the management methods for reducing chemical substances. Methods: A survey of hazardous pollutant emissions for 2008-2017 was conducted through the pollutant Release and Transfer Register homepage. Nine kinds of designated reduction chemical substances (Benzene, Vinyl chloride, Trichloro ethylene, 1,3-butadiene, Dichloro methane, Tetrachloro ethylene, N,N-dimethylformamide, Acrylo nitrile, and Chloroform) provided the study subjects. The emission of hazardous chemicals and health effects used the National Health Statistics and Integrated Chemicals Information System (ICIS) as a reference. Results: Hazardous pollutant emissions increased by 1.2 times over the past decade, and nine types of reduction chemical substances increased by 1.6 times. By region, the emissions of reduction chemical substances over the last 10 years were in the order of Chungbuk, Gyeonggi, and Gyeongbuk. Emissions of Dichloro methane was the highest in Chungbuk and Gyeongbuk. N,N-dimethylformamide was the highest in Gyeonggi. Carcinogen pollutant emissions showed a tendency to increase continuously. In addition, group 1 carcinogen emissions showed a tendency to decrease. Conclusion: In the last decade, the amount of hazardous chemical emissions has been continuously increasing. Hazardous chemical emissions require facility improvement for continuous emissions reduction. More research on reduction of emissions is needed.

운동이 우울장애 치료 및 예방에 미치는 영향

최동훈 ( Dong-hun Choi ),김태경 ( Tae-kyung Kim ),구정훈 ( Jung-hoon Koo ),황우석 ( Woo-seok Hwang ),장용철 ( Yongchul Jang ) 한국체육대학교 체육과학연구소 2021 스포츠사이언스 Vol.39 No.3

우울장애(depressive disorder)는 지속적으로 의욕 저하, 불안 및 우울감을 수반하는 정신질환 중 하나로 일상 기능 저하를 가져오는 질환이다. 우울장애는 뇌의 신경전달물질 체계의 이상과 스트레스 등으로 유발되는 것으로 알려져 있지만 아직까지 정확한 발병 원인인 밝혀지지 않았다. 현재, 우울장애의 치료방법으로 모노아민 계열의 약물을 통해 신경전달물질의 활성을 증가시켜 질환의 증상을 완화시키지만, 여러 가지 부작용을 보고하고 있다. 운동은 우울장애 환자들의 증상을 개선시키고 삻의 질을 향상시켜주는 효과적인 비 약물 치료방법으로 보고하고 있으나, 아직까지 그 기전(mechanism)에 관한 연구는 부족한 실정이다. 다양한 운동 방법(유산소운동, 저항성운동)은 우울장애 환자들의 긴장, 불안 및 스트레스를 감소시켜 우울 증상을 완화한다고 보고되고 있다. 우울장애는 신경가소성(Neuroplasticity)의 감소, 미토콘드리아 기능이상과 산화스트레스의 증가가 우울장애의 주요원인으로 제시하고 있다. 본 고찰은 운동을 통한 우울장애의 치료 및 예방에 미치는 주요기전에 대한 근거를 제공할 것이다. Depressive disorder is one of the psychiatric disorders that are accompanied by persistent low motivation and depression, which leads to a decrease in daily functioning. Depressive disorder is known to be caused by abnormalities in the neurotransmitter system in the brain and stress regulation. Currently, as a treatment method for depressive disorder, monoamine-based drugs increase the activity of neurotransmitters to relieve symptoms of the disease, but various side effects are reported. Regular exercise has been suggested as an effective non-drug treatment method that improves symptoms(reducing tension, anxiety, and stress) and the quality of life in patients with depressive disorder. However, the underlying cellular and molecular mechanisms responsible for exercise-induced neuroprotection remain unclear. There are growing evidence indicates that neuroplasticity, mitochondrial dysfunction and oxidative stress involved in the pathogenesis and progression in depressive disorder. In this review, we focused on the potential mechanism for the treatment and prevention of depressive disorders through exercise intervention.