2 형 당뇨 쥐에서의 지구성 운동이 근감소와 관련된 Akt 발현에 미치는 영향에 대한 연구

Abstract

제 2형 당뇨에서의 골격근의 감소에 대한 보고는 많지 않은 실정이며 골격근의 감소에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 Akt의 활성에 대한 운동의 효과에 대한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 당뇨쥐를 이용하여 12주간의 지구성 운동을 당뇨가 시작되기 전, 당뇨가 시작되는 시점, 당뇨가 이미 심각하게 진행된 상태에서 실시하여 soleus와 gastrocnemius 에서 근육의 무게와 Akt, phospo-Akt(pAkt)의 발현량을 관찰함으로써 제 2형 당뇨에서의 근육의 감소 현상을 확인하고, 근감소 개선에 대한 운동의 효과를 규명하고자 하는데 있다. 본 연구에서 첫번째 실험에서는 20주령의 Otsuka LongEvans Tokushima fatty(OLETF) 쥐와 LongEvans Tokushima Otsuka(LETO) 쥐를 이용하였고, 두번째 실험에서는 8주령의 Zucker(fa/fa)(ZDF)쥐와 Zucker(fa/+)(ZLC) 쥐를, 세번째 실험에서는 22 주령의 ZDF and ZLC를 이용하였다. OLEFT 과 ZDF 쥐는 지구성운동군(n=8)과 통제군(n=8)으로 균등 분할하였고, LETO 와 ZLC 는 당뇨에 대한 대조군(n=8)으로 구성하였다. 지구성 운동은 12주간, 주 5회 트레드밀 운동을 실시하였다. 모든 실험에서 당뇨쥐의 Soleus 와 gastrocnemius 의 무게가 당뇨가 아닌 집단에 비하여 유의하게 감소하였으며(p<.05), 유의한 차이는 보이지 않았으나 운동 그룹에서의 근육의 무게는 당뇨 통제군에 비하여 증가하는 경향을 보였다. 지구성 운동 그릅에서의 pAkt 의 발현은 세번째 실험에서만 당뇨 통제군과 비교하였을 때 유의하게 증가(p<.05)하였으나, 첫번째와 두번째 실험해서도 눈에 띄는 증가를 발견하였다. 또한 모든 실험에서 12주간의 운동은 글루코스 대사(IPGTT)가 당뇨 통제군과 비교하였을 때 유의하게 증가하였다(p<.05). 이러한 결과를 통해 당뇨에서의 지구성 운동은 pAkt의 발현을 증가시키고, 글루코스 대사를 증가시켜 당뇨에 의해 발생하는 근육의 감소를 예방할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 치료적인 관점에서 당뇨의 진행 정도에 관계없이 지구성 운동을 실시하는 것은 근육의 감소 현상에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 사료된다.

Skeletal muscle wasting is very important in the diabetes mellitus induced by insulin resistance because skeletal muscle is a major glucose uptake tissue, but there are insufficient number of studies about muscle atrophy in type 2 diabetes. Also the effect of exercise training on Akt expression related skeletal muscle of type 2 diabetic models is largely unknown. The purpose of this study was to investigate the effect of 12 weeks of exercise training on soleus and gastrocnemius of type 2 diabetic rats, by observation the muscle weight and examining the activation of Akt and phospho-Akt(pAkt) in three different exercise onset experiments. It was used 20 wks old Otsuka Long–Evans Tokushima fatty(OLETF) rats and Long–Evans Tokushima Otsuka(LETO) in the first experiment. Also, it was used 8 wks old Zucker(fa/fa)(ZDF) rats and Zucker(fa/+)(ZLC) in the second experiment, 22 wks old ZDF and ZLC in the last experiment. OLEFT and ZDF rats were randomly divided into an exercise training group (n=8) and a sedentary group (n=8), while LETO and ZLC rats were used as a control group (n=8). The exercise group were trained on a treadmill five times a week for 12 weeks. The weight of soleus and gastrocnemius in diabetes rats significantly reduced compared with control non diabetes rats in all three experiments(p<.05), and 12 weeks exercise in diabete rats has a trend to preserve muscle waste. The levels of pAkt was significantly elevated in exercise group compared with control diabetes group only in third experiment(p<.05), but in first and second experiment, it was shown a trend to increase the expression of pAkt level in diabetes exercise group compared with diabetes control group. And in all of experiments glucose disposal(IPGTT) was increased by the 12 weeks exercise training in diabetes exercise groups compared with control diabetes groups. These findings suggest that exercise training improves basal glucose metabolism with a change in pAkt expression, and that nuclear regulation of FOXO activity in diabetic muscle could be regulated skeletal muscle atrophy. Also the effects of exercise in this study suggest that exercise has a beneficial effects on skeletal muscle atrophy in earlier stage of diabetes as well as chronic stage of diabetes.