정상 기압 환경에서 운동과 대기 산소 농도가 활성산소 생성과 항산화능에 미치는 영향

Abstract

[한글]산소는 살아가는 데 꼭 필요하지만 산소를 이용한 대사 활동의 결과로 인해 유해 산소인 활성산소도 만들어지며, 이로 인한 산화적 조직 손상으로부터 동물세포는 스스로를 보호하기 위해 활성산소 및 반응성 산소화합물의 생성을 방지, 제거, 불활성화 시켜 조직 손상을 최소한으로 억제하는 항산화 능력을 가지고 있다. 운동은 일시적으로 조직에 저산소 상태를 유발시키고 활성산소 생성량을 증가 시키지만 신체는 이에 대해 여러 가지 항상성 유지 반응을 보인다. 본 연구에서는 지속적 운동 또는 장기간에 걸친 간헐적 저산소 상태에의 노출이 마우스의 활성산소 생성과 항산화능에 미치는 영향과 에너지대사에 미치는 영향을 알아보기 위해, Balb/C mouse를 교배하여 얻은 신생 생쥐를 대상으로 생후 12시간 이내에 산소농도 13%의 저산소 환경에 두 시간마다 30분 동안 간헐적, 만성적으로 노출한 군과 대조군에서 출생 10주 후부터 정상 산소상태에서 1주일에 3일간 20 m/min의 속도로 40분간 트레드밀 운동을 10주간 시켰다. 13 %의 산소 조건 (해발 3,800 m 상당 고도)에서 생활하며 21 %의 산소 조건 (해수면 상당 고도)에서 운동하는 저산소 운동군 (hypoxia exercise, HE), 21 % 산소 조건에서 생활과 운동을 수행하는 정상산소 운동군 (normoxia exercise, NE), 13 % 산소 조건에서 생활하며 운동은 수행하지 않는 저산소 비운동군 (hypoxia control, HC) 및 21 % 산소 조건에서 생활하며 운동은 수행하지 않는 정상산소 비운동군 (normoxia control, NC)으로 구분하여, 각각 그룹별 20마리씩 혈액내 활성산소량과 항산화능을 조사하였고, 에너지대사에 미치는 영향을 알아보기 위해 근육내 당대사 관련 유전자와 미토콘드리아 생성 및 활성에 관련된 유전자들의 발현 정도를 확인하였으며, 산소 농도와 운동 여부에 따른 발현 정도를 비교하여 저산소 환경과 운동에 대한 생체의 적응반응을 분석하였다. 그 결과 활성산소생성이 운동 후 증가되지 않았고, 항산화 효소에 영향을 주는 CuZnSOD와 MNSOD mRNA 발현은 정상산소 운동군과 저산소군에서 증가하는 경향을 보였으며 혈청내 항산화능은 두 운동군에서 유의적으로 증가하였다. 골격근에서 해당과정과 관련된 GLUT4는 정상산소 운동군과 저산소 비운동군에서 유의적으로 발현이 증가되었고 PFKm은 정상산소 운동군과 저산소군들에서 증가되는 경향을 보였으며, 젖산 대사와 관련된 CA3는 운동과 저산소 환경에의 노출에 의해 모두 발현이 유의적으로 증가되었고 MCT-1 역시 저산소 비운동군에서 mRNA의 발현이 통계학적으로 유의하게 증가되었다. PGA1α와 TFAM의 mRNA 발현이 모두 저산소 비운동군에서 유의적으로 증가하였고, 실질적으로 근육내 미토콘드리아의 수는 정상산소 운동과 저산소 비운동군에서 유의적으로 증가하였다. 또한 미토콘드리아 활성을 보여주는 COX4와 CS mRNA 발현이 정상산소 운동군과 저산소군들에서 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 반복된 운동과 간헐적 저산소 상태에 장기간 노출시에 항산화능이 증가되고, 해당과정 또한 촉진 되며 미토콘드리아의 수적인 증가와 활성의 증가로 저산소에 의한 조직의 손상을 감소시킬 수 있으리라고 생각된다.

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