유산소운동 강도에 따른 비만과 인슐린저항성환자의 염증성 사이토카인 및 인슐린 Pathway에 미치는 영향 - TNF-α, IL-6와 GLUT 유전자 발현 중심으로 -

국문 초록 (Abstract)

지금까지 지방조직은 잉여 에너지를 저장하는 저장소로만 알려져 왔으나, 여러 연구를 통하여 지방조직은 광범위한 생물학적 활성을 포함한 많은 단백질 즉, leptin, tumor necrosis factor-α(TNF-α), resistin, interlukin-6(IL-6), adiponectin 등과 같은 adipokine을 합성하고 조절하는 내분비 조직으로 세포기능을 조절하는 데 관여한다고 보고하고 있다[5]. 또한, 비만지방조직에는 다량의 대식세포(macrophage)가 있으며, 대식세포로 인한 여러 염증성 cytokine 생성을 유도한다[5, 12]. 이같이 지방조직이 정상지방조직에서 비만지방조직으로 발전하게 되면 다량의 대식세포에서 adipokine의 생성 이상과 발현량의 변화가 생긴다는 연구들이 있다[3, 7, 21, 27]. 최근 연구에서는 지방조직에서 분비된 염증성 cytokine 중에 TNF-α와 IL-6 등이 염증 및 면역반응에 중요한 역할을 하고[15], 비만과 인슐린저항성의 대사합병증과 연관성이 있음을 제시하고 있다[9].
비만과 인슐린저항성, 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-6 사이의 관계는 많은 선행연구들을 통하여 밝혀졌다. 인슐린저항성은 지방조직의 분화를 억제시켜 림프구나 대식세포에서 분비되는 세포간의 조절에 중요한 작용을 하는 사이토카인의 수치를 감소시킨다[32]. TNF-α는 인슐린의 신호전달체계를 변화시키기 때문에 비만과 관련한 인슐린저항성의 중요한 원인으로 제공되고, TNF-α 농도가 증가할수록 인슐린 pathway에서 인슐린 신호전달을 방해하는 것으로 보고되고 있고[19], 비만과 관련된 인슐린저항성 사람이 정상인과 비교하여 피하지방에서 TNF-α mRNA 발현이 증가된다는 연구도 있다[35]. 그러나 TNFα나 IL-6등 대표적인 inflammatory cytokine은 인슐린저항성의 사람 및 쥐의 혈액에서 혈중 농도의 증가를 보이는 경우가 드물게 나타나고[31, 40], 최근 대표적인 inflammatory cytokine인 IL-6이 오히려 인슐린감수성을 증가시킨다는 연구결과들이 나와 상반된 결과를 제시하고 있다[10, 36]. 따라서 본 연구의 목적은 유산소성 운동 강도에 따라 비만과 인슐린저항성환자의 지방조직에서 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6) 발현에 어떠한 영향을 미치는 지를 알아보고, 염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6)과 인슐린 pathway의 기전에서 활성화되는 요인들을 파악함으로써 비만과 인슐린저항성, 운동, 염증성 사이토카인, 인슐린 pathway의 관련성에 대한 실증적인 연구를 제공하는 데 있다.
본 연구의 대상자는 의학적인 질환이 없는 40∼50세의 남․녀 성인으로 평소 규칙적인 운동을 하지 않는 대상자(정상 집단, 비만과 인슐린저항성 집단 각각 40명) 총 80명으로 할 것이다. 세부적인 구분 방법으로 정상 집단과 비만 집단을 구분하기 위하여 정상 집단은 체질량지수 <25kg/m2, 허리둘레 <85cm 그리고 OGTT 120min의 혈당 수치 <140mg/dl을 기준으로, 비만 집단은 체질량지수 ≥30kg/m2, 허리둘레 ≥95cm 그리고 OGTT 120min의 glucose 수치 >140mg/dl을 기준으로 두 집단의 경계선에 위치하는 집단을 최대한 배제함으로서 집단 구분을 명확하게 할 예정이다.
측정항목은 다음과 같다. (1) 신체구성 - 신장(cm), 체중(kg), 체질량지수(body mass index; BMI), 체지방율(percent body fat; %), 허리둘레(cm)와 둔부둘레(cm)는 줄자를 이용하여 측정하고, WHR을 산출할 것이다. (2) 심폐체력 측정 - 심폐체력은 트레드밀(Medtrack ST 65, Quinton, USA)과 가스 분석기(True-one, Quinton, USA)를 이용하고, 프로토콜은 Ramped Bruce protocol(Bruce, 1972)을 이용할 것이다. 최대 능력 도달의 기준여부는 호흡교환율(respiratory exchange ratio) 1.15이상과 자각적 운동 강도(RPE) 17 이상의 상태로서 판단할 것이다. (3) 혈액 및 유전자 변인 분석은 염증성 사이토카인 TNF-α과 IL-6는 혈액 분석을 통하여 분석하고, 인슐린 및 인슐린저항성은 공복상태에서 측정한 혈당과 인슐린 농도는 Matthews 등(1985)이 제시한 방식을 이용하여 인슐린저항성 지표인 Homeostasis Model Assesment Index(HOMAIR = [fasting insulin(uU/ml) × fasting glucose(mM)]/22.5)를 산출한다. GLUT 유전자 발현 측정은 GLUT2 및 GLUT4 유전자의 발현을 평가하기 위하여 C2C12 myoblast 세포를 horse serum 자극에 의하여 근육세포로 분화하여 인슐린 자극에 의한 포도당의 유입을 조절하는 GLUT2 및 GLUT4 유전자를 Reverse Transcriptase-PCR 로 평가한다.
본 연구의 자료처리는 측정항목인 TNF-α, IL-6, insulin, 인슐린저항성 지표, GLUT2 및 GLUT4 유전자의 발현의 평균값에서 측정시기(3회)에 따른 집단(2집단) 간 유의한 차이가 있는지를 확인하기 위해서 반복측정 이원변량분석(two-way ANOVA with repeated measure)을 이용할 것이다.