트레드밀 운동이 노화흰쥐의 근 감소증에 대한 myostatin 발현에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

21세기는 정보화 시대와 노인의 시대가 될 것으로 전망하고 있으며 보건위생의 개선과 의료기술의 발달 등으로 평균수명의 연장되면서 이미 우리나라는 고령화 사회(aging society)에 진입하여 예상보다 빠른 속도로 인구 고령화가 진행되고 있다. 이러한 노화는 생리학적, 심리학적, 사회학적으로 많은 문제점들을 도출하고 있다. 특히 노인의 건강관리 측면에서 노화로 인한 근소실 및 근력의 약화는 노령인구의 독립성을 떨어뜨리고 낙상 등을 비롯하여 위험한 환경에 지속적으로 노출되게 하는 원인으로 들 수 있다. 따라서 노인 건강관리 연구 분야에서 근 소실을 예방하고 안전하게 근력을 강화시킬 수 있는 방법의 과학적인 연구는 단순히 학문적 발전뿐만이 아니라 사회문제 개선과 안정적인 생활을 영위하기 위해서 더 이상 미루어서는 안 될 시급한 과제라 할 수 있다.
이에 본 연구는 노화에 의해 발생된 근감소증 흰쥐에서 근육생성과 발달에 밀접한 관련이 있는 myostatin 의 mRNA 와 단백질 수준을 분자생물학적 기법으로 접근하여 유산소성 운동인 트레드밀 운동이 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 5개월령된 SD계열 수컷흰쥐 20마리를 대조군으로 사용하였으며, 24개월령된 SD계열 수컷흰쥐 20마리를 노화군으로 사용하였다. 집단분류는 무작위 표본 추출에 의해 대조군 (n=10), 대조운동군 (n=10), 노화군 (n=10), 노화운동군 (n=10)으로 분류하였다. 트레드밀 운동수행은 동물용 소형 트레드밀에서 점증적 부하 운동방법을 사용하여, 6주간 실시하였으며, 일일 일회 30분씩 실시하였다. 근력의 기능변화를 확인하기 위한 행동검사로는 weight load 검사를 실시하였으며, 6주간의 운동수행이 종료된 즉시 실시하였다. 검사가 끝난 모든 실험동물은 체내관류를 통해 희생하였다. 희생후 오른쪽 비복근을 절취하여, 일부는 파라핀 처리를 하여 조직실험(H&E 염색, BrdU 면역조직화학법)을 실시하였으며, 일부조직은 myostatin 의 단백질수준과 mRNA수준을 측정하기위해 웨스턴블롯팅과 real-time PCR실험을 실시하였다. 본 연구 결과, 대조군에 비해 노화군에서 근력이 유의하게 감소하였으나, 6주간의 트레드밀 운동수행은 노화로 인해 감소된 근력을 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 근 면적을 측정한 결과, 노화로 인해 감소된 근면적이 운동수행으로 인해 증가되는 것으로 나타났다. Myostatin 의 단백질수준과 mRNA 수준은 노화로 인해 증가되었으나, 6주간의 트레드밀 운동수행이 억제시키는 것으로 나타났다. 또한 근세포생성을 확인한 BrdU 면역조직화학법에서

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Age-induced loss of muscle mass and strength is a fundamental cause of frailty, functional decline, and disability in aged men. Physical exercise has been recommended for the prevention and treatment of many chronic diseases, especially associated with old age. In the present study, we investigated the effects of treadmill exercise on muscle strength, myostatin, and myocytes proliferation in the old-aged rats. For this study, a weight load test, hematoxylin and eosin (H&E) staining, real-time PCR for myostatin mRNA, western blot for myostatin, and immunohistochemistry for 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) were performed. Sprague-Dawley rats at 5-month-old were used as the young-aged group (n = 20) and 24-month-old rats were used as the old-aged group (n = 20). The animals were randomly divided into four groups (n = 10 in each group): the young-aged and sedentary group, the young-aged and treadmill exercise group, the old-aged and sedentary group, and the old-aged and treadmill exercise group. The rats in the exercise groups were forced to run on a motorized treadmill for 30 min once a day for 6 weeks. In the present results, loss of muscle mass and strength, elevated myostatin expression in the gastrocnemius muscle were observed in the old-aged rats compared to the young-aged rats.