장기간 규칙적인 트레드밀 운동이 당뇨 쥐의 NGF, TrkA, p75, PI3K, MAPK 발현 및 Apoptosis에 미치는 효과

Abstract

본 연구의 목적은 STZ 유도 당뇨 흰쥐를 대상으로 6주간의 트레드밀 운동을 실시하고 이로서 NGF와 TrkA, p75 receptors 및 PI3-K, MAPK/Erk1,2 그리고 caspase-3의 단백질 발현 수준을 분석함으로써 당뇨병 시 NGF의 발현 여부와 NGF의 역행성 축삭이동(retrograde axonal transport)의 분자적 메커니즘과 세포사멸에 영향을 미치는 운동의 효과를 규명하는데 있다. 본 연구는 Sprague-Dawley계 흰쥐 8주령 수컷을 대상으로 정상통제집단, 정상운동집단, 당뇨통제집단, 당뇨운동집단 등 4집단으로 분류하여 수행하였다. 또한 당뇨병 집단에 배정된 흰쥐에게는 당뇨를 유발하였으며 각 집단별로 6주간 점증적 트레드밀 운동 처치를 실시하였다. 운동처치가 끝난 직 후, 하지를 절개하여 가자미근을 분리한 후 Western Blot 방법으로 분석하여 항목별 평균과 표준편차 및 one-way ANOVA 분석을 실시하였다. 이상의 연구절차를 통해 얻은 연구결과는 다음과 같다. 첫째, NGF 단백질 발현은 정상통제집단에 비해 당뇨통제집단이 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 그러나 6주간의 트레드밀 운동 후 정상운동집단과 당뇨운동집단은 NGF 단백질 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타나, 규칙적인 운동은 NGF 단백질 발현에 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었다.(P<0.05) 둘째, NGF의 고친화성 수용체인 TrkA 단백질 발현은 정상통제집단에 비해 당뇨통제 집단이 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 그러나 6주간의 트레드밀 운동 후 정상운동집단과 당뇨운동 집단은 TrkA 단백질 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타나, 규칙적인 운동은 TrkA 단백질 발현에 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었다. (P<0.05) 셋째, NGF 저친화성 수용체인 p75 단백질 발현은 정상통제집단에 비해 당뇨통제 집단에서 증가하는 것으로 나타났다. 또한 6주간의 트레드밀 운동 후 정상운동집단과 당뇨운동 집단에서 p75 단백질 발현을 유의하게 증가 시키는 것으로 나타나, p75 단백질 발현은 NGF의 역행성축삭이동에 관여하지 않는 것으로 확인되었다. 넷째, PI3K 단백질 발현은 정상통제집단에 비해 당뇨통제 집단에서 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 그러나 6주간의 트레드밀 운동 후 pPI3K 단백질 발현을 정상운동집단과 당뇨운동집단은 pPI3K 단백질 발현을 유의하게 증가시키는 것으로 나타나, 규칙적인 운동은 PI3K 단백질 발현에 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었으며, NGF의 역행성축삭이동에 PI3K 신호전달체계가 관여하는 것으로 확인되었다. (P<0.05) 다섯째, MAPK/ERK1,2 발현은 정상통제집단에 비해 당뇨통제집단이 유의하게 감소되는 것으로 나타났다. 또한 6주간의 트레드밀 운동 후 pMAPK/ERK1,2 발현에 유의한 차이를 나타내지 못하고 있어, MAPK/ERK1,2 단백질은 NGF의 역행성축삭이동에 관여하지 않는 것으로 확인되었다. 여섯째 caspase-3 protein 발현은 정상통제집단에 비해 정상운동집단에서 유의하게 증가되는 것으로 나타났다. 그러나 6주간의 트레드밀 운동 후 당뇨통제집단에 비해 당뇨 운동 집단에서 caspase-3 단백질 발현을 유의하게 감소시키는 것으로 나타나, 규칙적인 운동이 caspase-3 단백질 발현에 긍정적인 효과가 있는 것으로 확인되었으며, 나아가 당뇨병 시 세포사멸을 효과적으로 억제할 수 있는 것으로 확인되었다. (P<0.05) 이상의 결과를 종합해보면 고혈당을 동반하는 당뇨병은 NGF와 NGF의 수용체인 TrkA 감소시키고 NGF의 역행성축삭이동에 관여하는 PI3K 및 MAPK/ERK1,2 단백질의 발현을 감소시켜 caspase-3의 활성을 유도함으로서 세포사멸을 촉진시킬 수 있는 가능성을 증가시키는 반면 당뇨병 시 규칙적인 운동은 NGF와 더불어 NGF의 수용체의 발현을 증가시킨다. 또한 PI3K 신호전달체계의 활성을 통해 caspase-3의 활성을 억제시켜 세포의 생존에 유용한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 당뇨병 시 규칙적인 운동에 따른 세포생존에 관여하는 NGF의 역행성축삭이동에 관여하는 신호전달체계는 PI3K 신호전달체계로 확인되었다.