지구성 운동이 NSE/APPsw 알츠하이머 질환 생쥐의 인지능력, Aβ-42, BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질 발현에 미치는 영향

엄현섭(Hyun-Sub Eum),강은범(Eun-Bum Kang),임예현(Yea-Hyun Lim),이종록(Jong-Rok Lee),조인호(In-Ho Cho),김영수(Young-Soo Kim),채갑룡(Kab-Ryoung Chae),황대연(Dae-Yean Hwang),곽이섭(Yi-Sub Kwak),오유성(Yoo-Sung Oh),조준용(Joon-Yong Cho) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.6

알츠하이머 질환은 신경퇴행성질환으로 노령인구에서 뿐만 아니라 30~60세 사이에서도 상염색체성우성형으로 발생하여 사회문제로 대두되고 있으며 발병기전도 명확하게 규명되지 않은 상태이다. 따라서 이 연구에서는 hAPP695sw 돌연변이를 neuron-specific enolase (NSE) 유전자의 프로모터 조절 하에 연결시킨 융합 유전자(pNSE/APP695sw fu-sion gene)를 과 발현시킨 알츠하이머 질환 모델생쥐를 대상으로 16주간 지구성 운동에 따른 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력의 변화와 주병변인 Aβ-42 단백질과 함께 GLUT-1, BDNF, HSP-70 단백질의 발현량을 분석하였다. 그 결과 지구성 운동은 APPsw 알츠하이머 질환 모델생쥐의 인지능력을 개선시키는데 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났으며 이러한 인지능력의 개선은 알츠하이머 질환의 주 병변인 뇌의 Aβ-42 감소뿐만 아니라 BDNF, GLUT-1과 HSP-70 단백질의 발현 증가와 관련이 있음을 확인하였다. 따라서 지구성 운동은 약물 처치 이외에 알츠하이머 질환을 예방하거나 지연시킬 수 있는 전략적인 방법으로 활용할 수 있음을 알 수 있다. Mutations in the APP gene lead to enhanced cleavage by β- and γ-secretase, and increased Aβ formation, which are closely associated with Alzheimer’s disease (AD)-like neuropathological changes. Recent studies have shown that exercise training can ameliorate pathogenic phenotypes (Aβ-42, BDNF, GLUT-1 and HSP70) in experimental models of Alzheimer’s disease. Here, we have used NSE/APPsw transgenic mice to investigate directly whether exercise training ameliorates pathogenic phenotypes within Alzheimer’s brains. Sixteen weeks of exercise training resulted in a reduction of Aβ-42 peptides and also facilitated improvement of cognitive function. Furthermore, GLUT -1 and BDNF proteins produced by exercise training may protect brain neurons by inducing the concomitant expression of genes that encode proteins (HSP-70) which suppress stress induced neuron cell damages from APPsw transgenic mice. Thus, the improved cognitive function by exercise training may be mechanistically linked to a reduction of Aβ-42 peptides, possibly via activation of BDNF, GLUT-1, and HSP-70 proteins. On the basis of the evidences presented in this study, exercise training may represent a practical therapeutic management strategy for human subjects suffering from Alzheimer’s disease.

쑥 추출물 SOL 2 투여가 허혈과 재 관류에 의해 유도된 세포사멸에 미치는 영향

엄현섭 ( Hyun Sub Eum ),김철현 ( Chul Hyun Kim ),임예현 ( Ye Hyun Lim ),강은범 ( Eun Bum Kang ),김범수 ( Bum Soo Kim ),김승석 ( Seung Seok Kim ),박준영 ( Jun Young Park ),조준용 ( Joon Yong Cho ) 한국운동영양학회 2006 Physical Activity and Nutrition (Phys Act Nutr) Vol.10 No.3

지구성 운동이 Goto-Kakizaki 쥐 골격근 형태별 GLUT-4, LDH, MCT-1과 COX-4 발현에 미치는 영향

김승석 ( Seung Seok Kim ),강은범 ( Eun Bum Kang ),김범수 ( Bum Su Kim ),임예현 ( Yea Hyun Lim ),엄현섭 ( Hyun Sub Eum ),김철현 ( Chul Hyun Kim ),박준영 ( Joon Young Park ),정명희 ( Myung Hee Jung ),정국현 ( Kuk Hyun Jung ),조인호 한국운동영양학회 2007 Physical Activity and Nutrition (Phys Act Nutr) Vol.11 No.2

Effects of Exercise Training and Selenium on MCT1 and MCT4 Protein Levels in Skeletal Muscles of Diabetic Goto-Kakizaki Rats

Seung-Seok Kim(김승석),Eun-Bum Kang(강은범),Hyun-Sub Eum(엄현섭),Bum-Su Kim(김범수),Yea-Hyun Lim(임예현),Joon-Young Park(박준영),In-Ho Cho(조인호),Yoo-Sung Oh(오유성),Yi-Sub Kwak(곽이섭),Joon-Yong Cho(조준용) 한국생명과학회 2008 생명과학회지 Vol.18 No.1

이 연구는 지구성 운동과 셀레니움 투여가 Goto-Kakizaki 쥐의 젖산수송 능력에 독립적으로 혹은 상호작용하여 영향을 미치는가를 구명하는데 그 목적이 있다. 실험동물들의 집단은 비교집단(n=10, SED), 지구성 운동집단(n=10, EXER), 셀레니움 투여집단(n=10, SELE)과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단(n=10, COMBI)으로 분류하여 6주간 실험을 실시하였다. 6주간 실험 처치 후 체중은 비교집단에 비해 지구성 운동집단, 셀레니움 투여집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 현저하게 감소하였으며 당 부하검사를 실시한 결과에서도 비교집단에 비해 지구성 운동집단, 셀레니움 투여집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 90분과 120분 사이에서 혈당 수준이 유의한 낮은 것으로 나타났다. 간 글리코겐 수준은 비교집단과 셀레니움 투여집단에 비해지구성 운동집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 유의하게 높은 것으로 나타났다. 가자미근과 족저근의 글리코겐 수준도 비교집단과 셀레니움 투여집단에 비해 지구성 운동집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여병행 집단이 현저하게 높은 것으로 나타났다. 혈액 생화학 성분의 경우, 지구성 운동집단, 셀레니움 투여집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 비교집단에 비해 고밀도 지단백 수준 증가와 함께 혈장 젖산, 혈청중성지방, 인슐린, 총 콜레스테롤과 HOMA-IR 수준이 현저하게 감소한 것으로 나타났다. 특히 혈청 중성지방수준은 지구성 운동집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 셀레니움 투여집단에 비해 유의하게 낮은것으로 나타났다. 이 연구에 가장 중요한 결과는 혈당과 젖산 수송과 관련된 단백질 발현 수준이 6주간의 실험처치 후에 지구성 운동집단, 셀레니움 투여집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 비교집단에 비해 가자미근의 MCT1과 미토콘드리아 MCT1 단백질 발현수준이 현저하게 증가하였다는 결과와 함께 가자미근과 족저근의 MCT4 단백질 발현 수준도 지구성 운동집단, 셀레니움 투여집단과 지구성 운동과 셀레니움 투여 병행 집단이 비교집단에 비해 현저하게 증가하였다는 결과이다. 이러한 결과를 근거로 볼 때 지구성 운동과 셀레니움 투여는 독립적으로 혹은 상호작용하여 혈당과 젖산수송 능력을 개선시키는데 도움이 된다는 것을 알 수 있으며 특히 인슐린 저항 특성과 함께 고젖산혈증을 나타내는 제 Ⅱ형 당뇨 환자들의 당뇨 처치를 위한 방법으로 활용할 만한 가치가 있는 것으로 생각된다. The purpose of this study was to determine the possible additive effects of endurance exercise train-ing (EXER) and selenium (SELE) on the improvements of glucose and lactate transport capacities in diabetic Goto-kakizaki rats. Animals either remained sedentary control (SED) or performed EXER orreceived SELE [5μmol kg body wt (-1) day (-1)], or underwent both EXER and SELE (COMBI), which lasted for 6 wk. Compared with sedentary control, EXER alone or the SELE alone group, or the combined treatment group had significant reduction in glucose response measured at 90 min and 120 min during an intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT) and body weight after 6week treatment. EXER alone, or combined group individually had significantly higher glycogen contents in liver com-pared with SED or SELE groups. EXER alone increased glycogen content in soleus and plantaris compared with SED, and this parameter was increased to greatest extent in the combined treatment groups compared with SED or SELE groups. EXER alone, SELE alone or COMBI, caused significant decreases in the plasma lactates, serum glucose, insulin, total cholesterol and HOMA-IR along with a significant increase in high-density lipoprotein cholesterol compared with SED. In addition, EXER or COMBI individually had significantly lower serum triacylglycerol compared with SED or SELE. With respect to protein expression related to glucose and lactate transport capacities, EXER alone, SELE alone, or COMBI increased in MCT1 and MCT4 protein level in soleus and plantaris. Furthermore, EXER alone, SELE alone or COMBI caused significant increases in mt MCT1 protein level in soleus and plantaris. The findings of the current study suggest that endurance exercise training and selenium treatment may provide therapeutic values to type II diabetic patients with peripheral insulin resistance and hyperlactatecemia by improving glucose and lactate transport capacities, leading to improvements in plasma lactate, serum glucose, insulin and lipid profiles (TC, TG, HDL).

트레드밀 운동이 mutant (N141I) presenilin-2 유전자를 이식한 알츠하이머질환 모델 생쥐 뇌의 Aβ-42, cytochrome c, SOD-1, 2와 Sirt-3 단백질 발현에 미치는 영향

Jung-Hoon Koo(구정훈),Hyun-Sub Eum(엄현섭),Eun-Bum Kang(강은범),In-Su Kwon(권인수),Dong-Cheol Yeom(염동철),Gil-Young An(안길영),Yoo-Sung Oh(오유성),Young-Soo Baik(백영수),In-Ho Cho(조인호),Joon-Yong Cho(조준용) 한국생명과학회 2010 생명과학회지 Vol.20 No.3

본 연구의 목적은 PS-2 (N141I) 알츠하이머 형질전환 모델 생쥐를 대상으로 트레드밀 운동이 뇌의 세포질과 미토콘드리아의 Aβ-42, cytochrome c, SOD-1, 2 and Sirt-3 단백질 발현에 미치는 효과를 알아보는데 있다. 우선 알츠하이머 형질전환 생쥐를 Non-Tg-sedentary (n=5), Non-Tg-treadmill exercise (n=5) 집단과 Tg-sedentary (n=5), Tg-treadmill exercise (n=5) 집단으로 구분하고 트레드밀 운동을 통한 신경보호 효과를 검증하기 위해 Tg와 Non-Tg집단에 12주간 트레드밀 운동을 수행한 후 인지능력을 살펴보고 뇌의 세포질과 미토콘드리아의 Aβ-42, cytochrome c, anti-oxidant enzymes (SOD-1, SOD-2)와 Sirt-3 단백질을 분석하였다. 먼저 트레드밀운동은 Tg 집단에서 인지능력의 개선을 나타냈으며 미토콘드리아의 Aβ-42와 세포질의 cytochrome c 단백질의 감소와 항산화 효소인 SOD-1, SOD-2를 유의하게 증가시켰다. 게다가 트레드밀 운동은 모든 집단에서 Sirt-3 단백질의 발현을 증가시켰다. 따라서 트레드밀 운동은 인지능력의 향상과 세포 내 스트레스를 유발하는 Aβ-42를 억제시켜 알츠하이머 질환을 개선시킬 수 있는 효과적인 방법이라고 생각된다. The purpose of this study was to investigate the effects of treadmill exercise on Aβ-42, cytochrome c, SOD-1, 2 and Sirt-3 protein expressions in brain cytosol and mitochondria in mutant (N141I) presenilin-2 transgenic mice with Alzheimer's disease (AD). The mice were divided into four groups (Non-Tg-sedentary, n=5; Non-Tg treadmill exercise, n=5; Tg-sedentary, n=5; Tg treadmill exercise, n=5). To evaluate the neuroprotective effect of treadmill exercise, Non-Tg and Tg mice were subjected to exercise training on a treadmill for 12 wk, after which their brain cytosol and mitochondria were evaluated to determine whether any changes in the cognitive performance, Aβ-42 protein, cytochrome c protein, anti-oxidant enzymes (SOD-1, SOD-2) and Sirt-3 protein had occurred. The results indicated that treadmill exercise resulted in amelioration in cognitive deficits of Tg mice. In addition, the expressions of mitochondrial Aβ-42 and cytosolic cytochrome c protein were decreased in the brains of Tg mice after treadmill exercise, whereas antioxidant enzymes, SOD-1 and SOD-2 were significantly increased in response to treadmill exercise. Furthermore, treadmill exercise significantly increased the expression of Sirt-3 protein in Non-Tg and Tg mice. Taken together, these results suggest that treadmill exercise is a simple behavioral intervention which can sufficiently improve cognitive performance and inhibit Aβ-induced oxidative stress in AD.

복합 운동 프로그램이 초등학생의 기초체력, 뇌 신경영양인자 및 작업기억에 미치는 영향

김훈태 ( Hun Tae Kim ),송영은 ( Young Eun Song ),강은범 ( Eum Bum Kang ),조준용 ( Joon Yong Cho ),김병완 ( Byeong Wan Kim ),김창환 ( Chang Hwan Kim ) 한국운동생리학회 2015 운동과학 Vol.24 No.3

PURPOSE: The purpose of this study was to investigate the impacts of Taekwondo-based combined exercise program for 12 weeks being aimed at growing children on basal physical fitness, neurotrophic factor, and working memory. METHODS: A total of 30, 5th grade male elementary students, who had no special past medical history and physical and/or emotional developmental disability and were healthy at the time, were selected for the study. The study groups were divided into a combined exercise group (CEG, n=15) and a control group (CG, n=15). The combined exercise program was consisted of Taekwondo movement as a basic program, and training frequency was 5 times weekly, of which training time was a total of 60 minutes each time. RESULTS: First, the complex training program for 12 weeks resulted in the improvements of basal physical fitness in the combined exercise group comparing with the control group, such as muscle endurance, cardiopulmonary endurance and agility. Second, in the case of BDNF, brain-derived neurotrophic factor, although there was an increasing trend in the combined exercise group comparing with the control group, no statistically significant difference between them. In the case of NGF, it was shown that there was a statistically significant increase in the combined exercise group comparing with the control group. Third, in the working memory, there was no statistically significant difference between the combined exercise group and the control group. As shown above, while the basal physical fitness was improved and the concentration of NGF increased through the combined exercise program for 12 weeks being aimed at growing children, this program didn``t have an impact on the improvement of BDNF and working memory. CONCLUSIONS: In conclusion, it is considered that the applying training program including a learning task rather than the training program occurring simple movements repeatedly is practically helpful to enhance the brain function in growing children.