표적형 항산화제와 지구성 운동이 근이영양증 쥐 골격근의 손상 및 회복 지표에 미치는 영향

Abstract

본 연구의 목적은 산화스트레스에 특이적으로 작용하는 표적형 항산화제와 저, 중강도의 지구성 treadmill운동이 근이영양증 쥐 골격근의 손상 및 회복의 지표에 미치는 영향을 분석하고, 근이영양증 지연 및 완화의 새로운 방법을 제시함에 있다. 산화트레스와 그에 따른 근 손상에 의해 활성화되는 Ubiquitin-Proteasome System의 발현을 근 손상지표로 사용하였고, 근육재생을 일으키는 대표적인 인자인 IGF-1의 발현을 근 회복지표로 사용하여 그 변화를 분석하였으며, 근육 구조의 변화 및 기능의 변화도 함께 분석하고자 하였다. 실험동물은 근이영양증 대표 동물모델인 mdx를 사용하였고, 대조군 마우스를 사용하였다. 실험 방법 중 표적형 항산화제는 ROS에 특이적으로 작용하여 SOD 및 catalase의 역할을 하는 EUK-134를 사용하여 주 3회, 8주간 복강 내 투여하였다. 저, 중강도의 지구성 트레이드밀운동 또한 항산화제 처치와 함께 주 3회 8주간 실시하였다. 8주간의 처치가 끝난 후 골격근을 적출하여 UPS protein과 IGF-1의 발현을 Western immunoblot을 통해 분석했고, 근 구조는 H&E staining을 통해 분석했다. 근 기능은 악력과 로타로드 측정을 통해 분석했다. 데이터 처리는 처치에 따른 각 그룹의 차이를 분석하기 위해 SPSS one-way ANOVA를 실시했고, 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 생화학적 근 손상 지표인 UPS protein은 대조군에 비해 mdx에서 발현이 유의하게 증가하였고, 회복지표인 IGF-1의 발현은 유의하게 감소하였다. 표적형 항산화제 처치결과 proteasome 20S subunit의 발현이 유의하게 증가하였다. 지구성 트레이드밀 운동에 따른 변화는 나타나지 않았으나, 항산화제와 복합 처치한 결과 uibiquitination의 발현이 유의하게 감소했고, proteasome 20S subunit의 발현 또한 유의하게 감소했다. 둘째, 근 섬유의 Cross Sectional Area 분산 정도와 Central Nuclei Fiber의 비율이 대조군에 비해 mdx에서 유의하게 증가했다. 항산화제와 운동 단독 처치에 따른 변화는 나타나지 않았으나 항산화제와 운동의 복합 처치 결과 CNF가 유의하게 감소했다. 셋째, 근력이 대조군에 비해 mdx에서 유의하게 감소하였고, 운동기능 또한 감소하였으나 유의한 차이는 나타나지 않았다. 항산화제 처치 결과 운동기능이 대조군에 비해 유의하게 감소하였으나, 복합 처치 결과 근력이 대조군과 유의한 차이가 나지 않는 수준으로 회복되었다. 본 연구의 결과를 종합하면, 근이영양증 골격근은 정상 근육에 비해 UPS protein의 양적 증가가 나타나는 것을 확인할 수 있으며, IGF-1의 발현은 유의하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 근 구조 및 기능까지 악화되는 것으로 보인다. 장기간 표적형 항산화제의 처치는 오히려 근이영양증 골격근의 UPS protein의 발현을 증가시키고 근 기능의 저하를 유발하는 것이 확인되었다. 그러나, 운동과의 복합 처치 시 UPS protein 감소와 그에 따른 근 구조 및 기능의 완화가 확인되었다. 이러한 결과는 항산화제와 운동의 복합 처치가 근이영양증 병리 지연 및 완화의 방법이 될 수 있다는 근거를 제시한다.