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트레드밀 운동이 노화 쥐의 해마에서 미토콘드리아 기능과 신경가소성에 미치는 영향
조한샘(ChoHan-sam),김태운(KimTae-woon),김창주(KimChang-ju),곽효범(KwakHyo-bum),백성수(BaekSeung-soo) 한국체육학회 2017 한국체육학회지 Vol.56 No.3
노화는 전형적인 생리학적인 기능의 감퇴와 더불어 인지기능의 감소를 가져오며 미토콘드리아의 기능장애는 노화와 관련된 신경계질환의 병리학적인 메커니즘의 핵심적인 역할을 한다. 운동은 뇌조직의 신경세포의 생성과 신경가소성에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 노화와 운동이 인지기능, 해마의 미토콘드리아의 기능(H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> 생성량, Ca<sup>2+</sup> 보유력, 산소섭취량), 세포사멸 그리고 신경영양인자에 미치는 영향을 규명하는데 있다. 실험동물은 노화연구에 주로 사용되는 Fischer 344쥐를 이용하여 다음과 같이 4 그룹으로 구분하였다: 젊은 그룹, 젊은 운동 그룹, 늙은 그룹, 늙은 운동 그룹. 운동그룹의 동물들은 40분씩 주 5회, 총 8주간 트레드밀 운동을 실시하였으며, 운동처치 후 단기기억능력의 변화를 알아보기 위하여 Y-maze검사를 실시하였다. 본 연구결과, 노화로 인해 단기기억력과 해마의 신경영양인자의 발현이 감소하였으며, 미토콘드리아의 기능장애로 인해 세포사멸이 증가하였다. 그러나 트레드밀 운동은 노화로 인한 행동학적, 신경생물학적 기능장애를 완화시켰다. 이러한 결과를 바탕으로 운동은 노화와 관련된 뇌 기능장애를 예방 및 완화하는 치료적 가치를 제공할 것으로 사료된다. Aging is associated with a decrease in cognitive function with a decline of typical physiological functions. Mitochondria dysfunction plays a critical role in the pathologic mechanisms of neurologic disorders or diseases associated with the aging process. Physical exercise seems to regulate neurogenesis, providing not only quantitative but also qualitative benefits to the brain tissue. In the present study, we investigated the effects of aging and treadmill exercise on cognition, mitochondrial function(O<sub>2</sub> Respiration, H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> emission, Ca<sup>2+</sup> retention capacity), apoptosis, and neurotrophic factor in the rat hippocampus. Fischer 344 rats were used in this experiment. The rats were randomly divided into four groups: Young Sedentary group, Young Exercise group, Old Sedentary group, Old Exercise group. The animals in the exercise groups were forced to run on a motorized treadmill for 40 min five times per week for 8 weeks. In order to evaluated the short-term memory ability, spontaneous alternation behavior in the Y-maze was performed. In the present study, aging reduced short-term memory, neurotropic factor expression and induced mitochondria dysfunction with apoptosis in the hippocampus. However, treadmill exercise attenuated behavioral and neurobiological dysfunction of the aging rats. Based on these results, exercise may provide therapeutic value for the treatment of age-related brain dysfunction.
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임신 전 부모의 운동이 새끼 쥐 해마의 신경가소성과 미토콘드리아 기능에 미치는 영향
조한샘(ChoHan-sam),김창주(KimChang-ju),곽효범(KwakHyo-bum),백성수(BaekSeung-soo),김태운(KimTae-woon) 한국체육학회 2017 한국체육학회지 Vol.56 No.6
본 연구에서는 임신 전 부모의 운동이 태아의 인지기능, 해마의 미토콘드리아 기능, 그리고 신경영양인자에 어떠한 영향을 미치는지 알아보는 것이다. 부모가 될 암, 수 쥐를 비운동군과 운동군으로 구분하여 운동군은 8주간 트레드밀 운동을 실시하였다. 8주간 트레드밀 운동은 주 6회 실시하였으며, 운동처치로 인한 체력의 증가를 고려해, 속도(10 ~ 15 m/min)와 시간(30 ~ 40 min)을 점차적으로 증가시켰다. 트레드밀 운동을 시킨 뒤, 암수 한쌍 씩을 각각 i) 통제집단, ii) 어미 운동집단, iii) 아비 운동집단 그리고 iv) 부모 운동집단으로 분류하여 이틀간 교배를 실시하였다. 각 집단에서 태어난 새끼 쥐들은 10마리씩 표집하였으며, 생후 28일째 되는 날 인지기능을 확인하기 위하여 수중미로검사를 실시하였다. 본 연구결과, 부모 중 한쪽이라도 운동을 한 집단의 새끼들은 통제집단보다 인지기능, 해마의 미토콘드리아 기능(산소섭취량), 미토콘드리아 생합성, 그리고 신경영양인자가 증가하였다(p<0.05). 특히 어미, 또는 아비 하나만 운동한 경우보다 부모가 모두 운동한 경우가 더 높은 인지기능 및 미토콘드리아 기능을 나타내었다(p<0.05). 결론적으로, 임신 전 부모의 규칙적인 운동은 태아의 뇌기능 및 발달에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각된다. In the present study, we investigated the effects of parental exercise before pregnancy on cognitive ability, mitochondrial function, and neurotrophic factor in hippocampus of offspring . The adult male and female rats were randomly divided into two groups respectively: control group and exercise group. The animals in the exercise groups were forced to run on a motorized treadmill for 8 weeks. The 8-week exercise training protocol consisted of running on a motorized treadmill six times per week with an incremental increase in treadmill velocity(10 ~ 15 m/min) and run duration(30 ~ 40 min) to accommodate increased fitness. After exercise treatment, the pairs of male and female rat were divided into four groups and were mated for 2 days: i) Control group, ii) Maternal exercise group, iii) Paternal exercise group and iv) Parental exercise group. Ten offsprings from each group were selected. On the 28th day after birth, Morris water maze task was performed to evaluated cognition. In the present study, maternal and/or paternal exercise increased cognitive ability, mitochondrial function(O<sub>2</sub> consumption), biogenesis and neurotrophic factor in the hippocampus of offspring(p<0.05). In addition, cognitive ability and mitochondrial function in the offspring from parental exercise group were higher than maternal or paternal exercise group(p<0.05). Based on these results, parental exercise before pregnancy may be effective at brain function and development in offsprings.
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