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.

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).

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

Tau23 동물에서 손상된 HSP90-mediated autophagic/lysosomal pathway의 운동의 개선 효과

김용안(Kim Yong-An),손희정(Son Hee-Jeong),박준영(Park Joon-Young),김범수(Kim Bum-Soo),하재여(Ha Jae-Yeo),조임형(Cho lim-Hyeong),임예현(Leem Yea-Hyun) 한국체육과학회 2011 한국체육과학회지 Vol.20 No.2

The objective of this study is to investigate whether chronic endurance exercise attenuates tau hyperphosphorylation and alters incomplete autophagic pathway. To achieve the objective of current study, 16 months of age of Tau23 mice were subjected to treadmill-running with 12m/min or 19m/min of speed for 12 weeks of period. the levels of neuropathophysiological phospho-sites on tau (pSer202, 204, 396, 404) were profoundly reduced in response to exercise. Autolysosomal activity-related LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ expression ratio and Cathepsin D expression were enhanced in Tg mice, but inversely declined in exercised Tg mice. Beeline-1 and p62, which were linked to autophagosome formation, expression levels were significantly reduced in Tg mice. HSP90 and CHIP, which play key role in escorting toward autophagy, expression levels were increased or decreased, respectively in Tg mice, and were reversed in exercised Tg mice. Based on our findings, chronic exercise suggests to ameliorate the incomplete and immature autophagic activity by Tau overexpression and hyperphosphorylation, resulting in reduction of Tau hyperphosphorylation.

STZ-유도 당뇨 쥐의 지구성 운동과 α-리포익산의 심장근 손상의 억제

박준영(Park Joon-Young),조준용(Cho Joon-Yong),김승석(Kim Seong-Suk),양대승(Yang Dae-Seung),박장규(Park Jang-Kyu),조임형(Cho Lim-Hyeong),임예현(Leem Yea-Hyun) 한국체육과학회 2011 한국체육과학회지 Vol.20 No.2

The purpose of this study is to investigate whether chronic endurance exercise training and α-lipoic acid supplementation alter myocardiac damage in STZ-induced diabetic rats. In order to achieve the purpose of this study, the male Sprague-Dawley rats which were single-injected intraperitoneally with 50㎎/㎏ of streptozotocin were subject to treadmill running (28m/min, 1h/day, 5days/week, 4weeks) and were injected with α-lipoic acid (50㎎/㎏) intraperitoneally. First, HOMA-β3% was lower in STZ group, and inversely enhanced in others, especially synergistic effect seen in COM group. Second, the incline of cytosolic cytochrome C levels and active caspase-3 was declined administrated to exercise or ALA treatment. In pararelle, Bcl-2/Bax expression ratio and in myocardiac tissue were markedly reduced in STZ group, which were reversed in other groups. Finally, the levels of Cu-Zn SOD and Catalase protein expression in myocardiac tissue were markedly reduced in STZ group, and reversely increased in others. Based on the current findings, the endurance exercise and α-lipoic acid supplementation believed to suppress the STZ-induced diabetic myocardiac damage via improving antioxidant system.