운동이 만성 스트레스로 인한 우울증상과 신경 가소성에 미치는 영향 = Effects of Exercise on Depression-like Symptom and Neural Plasticity by Chronic Stress

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 지속적인 스트레스가 신경계와 신체의 생리 현상에 과도한 부하를 주어 불안 및 우울증을 초래하고, 기억과 관련된 단백질 변화를 유도한다는 것을 검정하고, 또한 치료적 중재로서 수영 운동이 구금 스트레스(restraint stress protocol)로 인한 우울증상과 신경 가소성에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 실시하였다.
본 연구는 6주령의 수컷 생쥐(C57BL/6) 30마리를 구금 스트레스 적용군(비운동군과 운동군)과 구금 스트레스 비적용군으로 무작위로 10마리씩 세 군을 나누어 배정하였다. 구금 스트레스로 인한 우울증상 유발을 검정하기 위하여 대조군인 구금 스트레스 비적용군을 제외한 두 군에게 7일간 구금 스트레스를 적용하여 우울증을 유발시킨 후 체중, 자당 검사와 강제 수영검사를 실시하였다. 또한 구금 스트레스로 인한 우울증상시 생리학적 상태 변화는 체중과 자당검사(sucrose test)를 통하여 관찰하였고, 치료적 운동이 구금 스트레스에 의한 우울증상에 미치는 효과를 보기 위하여 강제 수영 검사(forced swim test)와 열린 장 검사(open field test)를 실시하였고, 십자형 높은 미로 검사(elevated plus maze test)를 실시하여 불안 증상에 미치는 변화를 관찰하였다. 또한 학습과 기억에 미치는 영향을 보기 위해 수중 미로 검사(Morris water maze test)를 실시하였다. 그리고 신경 가소성(neural plasticity)의 변화는 해마에서의 전기생리학적 검사인 기억력 장기 강화작용(LTP)을 측정하여 비교하였고, 쥐의 해마와 전전두 피질에서의 수상돌기 가시(dendritic spine) 형성에 관여하는 단백질의 변화는 western blot으로 정량화하여 분석하였다.
본 연구에서 얻어진 모든 자료는 기술 통계치(Mean, SEM)를 산출하였다. 통계적 분석방법은 통계적 분석으로 시간에 따른 개체내와 집단 간의 효과를 검정하기 위해 repeated measured two-way ANOVA를, 측정 시간별 집단간의 차이 검정은 one way-ANOVA와 Independent samples t-test를 실시하였다. 또한 집단 간의 유의성 검정을 위해 Multiple comparison test를 실시하였고, Tukey󰡑s post hoc test로 사후검정을 하였다. 모든 변인에 대한 통계적 유의수준은 p<0.05로 설정하였다.
연구 결과는 다음과 같다.
1. 스트레스로 인한 쥐 체중 변화는 스트레스를 준 2일부터 구금 스트레스 비적용군이 스트레스 적용군(비운동군, 운동군)보다 유의하게 증가하였고(p<0.05), 운동 후 14일 동안 스트레스 적용군에서는 운동군이 비운동군에 비하여 유의하게 증가하였다(p<0.05). 그러나 운동 후 5일 동안 모리스 수중 미로(Morris water maze)로 학습과 기억능력 검사시 구금 스트레스 비적용군과 스트레스 적용군(비운동군, 운동군)에서는 유의한 차이가 없었으나, 5일 동안 스트레스 적용군에서는 운동군이 비운동군에 비하여 체중이 유의하게 증가하였다(p<0.05).
2. 스트레스로 인한 쥐의 자당 선호 섭취율은 스트레스를 준 2일부터 비운동군이 구금 스트레스 비적용군에 비하여 유의하게 감소하였다(p<0.05). 구금 스트레스 비적용군은 2일부터 스트레스 적용군(비운동군과 운동군)과 차이를 보이다가, 운동 11일째 되는 날부터는 운동군과 유의한 차이를 보이지 않았다. 운동군은 운동을 시작한 9일째 되는 날로부터 운동 17일 되는 날까지 비운동군에 비하여 자당 선호 섭취율은 증가하였고, 운동 19일, 20일, 22일 그리고 24일에서도 유의하게 증가하였다(p<0.05).
3. 스트레스로 인한 우울증상 지표인 강제 수영 검사시 부동 시간(immobility time)은 세 군간에서 스트레스를 준 1주일 후 검사(post stress 1 week)와 운동 적용 10일 검사(post exercise 10 day)시 유의한 차이가 나타났다(p<0.001). 운동군은 운동 적용 25일 검사(post exercise 25 day)에서만 비운동군에 비하여 부동 시간이 감소하였고(p<0.05), 구금 스트레스 비적용군과는 유의한 차이가 없었다.
4. 스트레스로 인한 쥐 활동성(activity)의 변화 중 몸치장하기(groom -ing)에 소요된 시간(sec)은 1주일 후 검사(post stress 1 week) (p<0.01)와 운동 적용 25일 검사(post exercise 25 day)(p<0.001)에서 유의한 차이가 있었다. 구금 스트레스 비적용군은 1주일 후 검사(post stress 1 week)에서 운동군과 비운동군에 비하여 몸치장하기 소요시간이 각각 감소하였고, 운동군은 운동 적용 25일 검사(post exercise 25 day)에서 구금 스트레스 비적용군과 비운동군보다 몸치장하기 소요시간이 증가하였다(p<0.05).
5. 몸세우기(rearing) 빈도는 모두 세 군간 유의한 차이가 있었다(p<0.05).
6. 열린 장(open field)에서 쥐 활동 속도(velocity)는 세 군간 1주일 후 검사(post stress 1 week)(p<0.05)와 운동 적용 25일 검사(post exercise 25 day)(p<0.01)에서 유의한 차이가 있었다.
7. 스트레스로 인한 쥐 활동성(activity)중 open field 전체 면적 1/3의 그늘진 영역(shaded area)에 머무는 시간에서 세 군간 1주일 후 검사(post stress 1 week)와 운동 적용 25일 검사(post exercise 25 day)에서 유의한 차이가 나타났다(p<0.05). 운동군은 운동 적용 25일 검사에서 비운동군에 비하여 그늘진 영역(shaded area)에 머무는 시간이 더 유의하게 감소하였다(p<0.05).
8. 스트레스로 인한 쥐의 공간 학습과 기억에 대한 검사인 Morris water maze에서 5일간의 학습 기간(learning phase)중 플랫폼에 도달하기까지의 잠재기(latency)는 learnin

목차 (Table of Contents)

• 국문 요지 = ⅰ
• 차례 = ⅵ
• 표 차례 = ⅸ
• 그림 차례 = ⅹ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1. 연구의 필요성 = 1
• 2. 연구 목적 = 7
• 3. 연구 가설 = 8
• Ⅱ. 연구대상 및 방법 = 9
• 1. 연구대상 = 9
• 2. 연구기간 = 9
• 3. 연구설계 = 10
• 4. 연구 방법 = 12
• 4.1 구금 스트레스 적용 방법(Restraint stress procedure) = 13
• 4.2 수중에서의 치료적 운동(Therapeutic Exercise on the water) = 14
• 4.3 행동학적 검사(behavior test) = 15
• 4.3.1 체중 검사(Body weight test) = 15
• 4.3.2 자당 선호도 검사(Sucrose preference test) = 15
• 4.3.3 강제 수영 검사(Forced Swim test) = 16
• 4.3.4 열린 장 검사(Open field test) = 17
• 4.3.5 수중 미로 검사(Morris water maze test) = 18
• 4.3.6 십자형 높은 미로 검사(Elevated plus maze test) = 20
• 4.4 혈청 코티코스테론 호르몬 검사(Serum corticosteroid assay) = 21
• 4.5 특수 단백질 검출 검사(Western blot test) = 21
• 4.6 신경세포 전기 생리학적 검사(기억력 장기 강화 측정: Long term potentiation recording) = 22
• 4.6.1 해마 절편 제작 = 22
• 4.6.2 전기 생리학적 기록 = 23
• 5. 자료처리 및 분석 = 26
• Ⅲ. 연구결과 = 27
• 1. 실험 동물의 일반적인 특성 = 27
• 2. 구금 스트레스로 인한 생리학적 변화 = 28
• 2.1 운동이 스트레스로 인한 체중의 변화에 미치는 영향 = 28
• 2.2. 운동이 스트레스로 인한 자당 선호 섭취율 변화에 미치는 영향 = 30
• 3. 구금 스트레스로 인한 우울 증상의 행동 변화 = 32
• 3.1. 운동이 스트레스로 인한 우울증상의 절망 행동(behavioral despair) 변화에 미치는 영향 = 32
• 3.2 운동이 스트레스로 인한 열린 장(Open field)에서의 운동 능력(locomotion)과 불안증상 행동의 변화에 미치는 영향 = 35
• 3.2.1 열린 장에서의 활동성(몸치장하기, 몸세우기)에 미치는 영향 = 35
• 3.2.2 열린 장에서의 활동 속도와 그늘진 영영 선호도의 결과 = 38
• 3.3 운동이 스트레스로 인한 불안 증상의 행동 변화에 미치는 영향 = 38
• 4. 구금 스트레스로 인한 기억과 신경 가소성의 변화 = 44
• 4.1 운동이 스트레스로 인한 공간 학습과 기억의 변화에 미치는 영향 = 44
• 4.2 운동이 스트레스로 인한 장기 상승 작용(Long-term potntiation)의 변화에 미치는 영향 = 49
• 4.3 운동이 스트레스로 인한 해마와 전전두 피질에서의 신경재생과 신경 가소성에 미치는 영향 = 52
• 5. 구금 스트레스로 인한 생화학적인 변화 = 54
• 5.1 운동이 스트레스로 인한 혈청 코티코스테론의 변화에 미치는 영향 = 54
• Ⅳ. 고찰 = 56
• Ⅴ. 결론 = 64
• 참고문헌 = 68
• Abstract = 78