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흰쥐의 대장에서 운동강도에 따른 사이토카인 및 케모카인 유전자 발현

Expression patterns of cytokine and chemokine-related genes in rat intestine based on exercise intensity.

최은주|박한수|최석준|채정룡|김석동
한국운동생리학회|2009.05|운동과학 (Exercise Science)|제18권 제2호|pp. 213-224|DOI 10.15857/ksep.2009.18.2.213

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Microarray사이토카인CytokineChemokine대장Intestine마이크로어레이케모카인

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DNA chip을 이용한 microarray분석은 21세기 스포츠 과학 분야에서 각광을 받고 있으며, 최근에는 인체의 세포나 동물조직에서 운동의 효과를 빠르고 신뢰성 있게 분석한 실험이 보고되어지고 있다. 따라서 본 연구는 운동강도 차이에 의한 대장조직이 면역체계유전자의 mRNA 발현에 어떠한 영향을 미치는지 규명하기 위해, Sprage-Dawley계 흰쥐를 대상으로 저강도 운동그룹, 고강도 운동그룹으로 구분하여 4주간 트레드밀운동 후 48시간 이후에 microarray방법으로 다음과 같은 실험을 실시하였다. 본 실험 결과 케모카인이 저강도 운동그룹과 고강도 운동 그룹에서 유의하게 증가된 발현을 보였다. 또한 염증성 사이토카인 저강도 운동그룹보다 고강도 운동그룹에서 10배 이상의 증가된 발현을 보였으며, RT-PCR과 real time-PCR로 확인한 결과 유전자 발현양상이 일치하는 결과를 얻었다(P<0.05). 이 실험의 결과로서 운동이 대장의 면역체계 유전자 발현에 고강도 운동그룹 염증유발의 가능성을 제시해 주었으며, 저강도 운동그룹은 염증유발의 가능성보다는 스트레스에 의한 유전자 발현으로 생각 되어진다. 따라서 운동이 대장에 긍정적인 영향을 주기위해서는 스트레스를 최소화한 운동이 필요하다는 결론을 얻었다.

Abstract

Microarray analysis using DNA chip is one of the brand new technology to analyze the effects of exercise on cells and organs of human body or animal in sports science. Our result of we found the increased expression of chemokines and they showed similar patterns both in low and high-intensity trained rats. In cluster 6, the expression level of inflammatory chemokines was increased 10 times in high-intensity trained rats compared to low-intensity trained rats and RT-PCR analysis showed similar gene expression patterns with microarray result. Our data indicate that exercise influences the pattern of immune-related gene expression of intestine. It was shown that high-intensity exercise has a potential to induce inflammatory response and stress is more critical factor than the intensity of exercise in determining expressing pattern of immune system of intestine during low-intensity exercise. In conclusion, it is necessary to minimize the stresses and high intensity training to prevent the negative side effects of exercise.

참고문헌 (68)

  1. 강재성, "세포분자면역학. 5판", pp.33~ (2004), 범문사
  2. 곽이섭, "운동에 따른 비장 및 복강 활성산소의 변화가 비장 림프구 증식에 미치는 영향", 체육과학연구, 14(1), pp.1~8 (2003), 국민체육진흥공단 체육과학연구원
  3. 곽이섭, "운동과 면역" (2002), 대한미디어
  4. 곽이섭, "운동이 면역력에 미치는 효과분석", Immune Network, 5(2), pp.117~123 (2005), 대한면역학회
  5. 김정묵, "Clostridium difficile ToxinA에 의한 장상피세포에서의 CXC 및 CC chemokine의 발현", 대한소화기학회지, 37, pp.345~355 (2001)
  6. 김주혁, "장기간의 중.고강도 트레이닝이 면역반응에 미치는 영향", 박사, pp.1998
  7. 김수근, "운동이 T 림파구와 인터루킨-Ⅱ에 미치는 영향", 운동영양학회지, 3(2), pp.47~61 (1999)
  8. For performing DNA Microarray experiments from beginning to end, "권성우", 포항공과대학교 화학공학과, ~ (2002)
  9. 권성우, "Normalization of DNA Microarray data", Journal of Biomedical Optics, (2), pp.364~374 (2002)
  10. 나재철, "운동면역학" (2002), 대경북스
  11. 나재철, "면역기능향상을 위한 운동처방학적 접근", 한국사회체육학회지, 19, pp.1193~1200 (2003)
  12. 박성태, "상대적 운동 강도가 혈청 IL-2, IL-6 농도에 미치는 효과", 한국사회체육학회지, (23), pp.319~327 (2005), 한국사회체육학회
  13. 박한수, "흰쥐의 하지 속근 섬유에서 운동강도 차이에 의한 근원성 조절인자와 Extracellular Signal- Regulated Kinases의 발현에 대한 연구", 박사, pp.2007
  14. 박효진, "과민성 장증후군의 병태생리-염증과 운동 이상", 대한소화기학회지, 47(2), pp.101~110 (2006), 대한소화기학회
  15. 손영우, "사람 장 상피세포에서 철분 레이트제에 의한 IL-8 생성 시 Protein Kinase Cδ의 역할", Anatomy and Cell Biology, 38(1), pp.21~30 (2005), 대한해부학회
  16. 오봉석, "지구성 운동선수들의 탈진적인 운동시 MDA와 IL-1, IL-2의 변화", 한국체육학회지, 38(2), pp.431~439 (1999)
  17. 이진숙, "신세포암종에서 cDNA Microarray를 이용한 유전자 발현에 관한 연구 - Decorin 발현의 임상병리학적 분석", The Korean Journal of Pathology, 37(4), pp.232~238 (2003), 대한병리학회
  18. 진영수, "스포츠의학" (1998), 도서출판 홍경
  19. 정헌택, , International Cytokine Society Conference 2005 Cytokine (2005), Immunity, Immunotherapy and Vaccine
  20. 최석채, "비만과 운동", 소화기연관학회 춘계학술대회, pp.189~193 (2005)
  21. 한원식, "cDNA microarray를 이용한 다이옥신에 의한 사람 유방에서의 유전자발현 변화 연구", The Annual Report of KFDA, (6), pp.1061~1062 (2002)
  22. 황일란, "소화기 질환에서 cDNA microarray 연구의 응용 및 전망", 대한소화기학회지, 41, pp.241~249 (2003)
  23. Balon, T. W, "Exercisenomics : a wave of the future", Med Sci Sports Med, 36(5), pp.745~ (2004)
  24. Bank, W, "An oxidative defect in metabolic myopathies : diagnosis by noninvasive tissue oximetry", Ann Neurol, 36(6), pp.830~837 (1994)
  25. Benjamini, Y, "Controlling the False Discovery Rate, A Practical and Powerful Approach to Multiple Testing", Journal of Royal statistical Soceity Series B, 57(1), pp.289~300 (1995)
  26. Blair, S. N, "Sports medicine and exercise science in the 21st century", Sports Med Bulletin, 34(2), pp.8~13 (1999)
  27. Bury, T. B, "Blood mononuclear cell mobilization and cytokine secretion during prolonged exercise", Int J Sports Med, 17, pp.156~160 (1996)
  28. Cannon, J. G, "Cytokine in 　exertion- induced skeletal muscle injury", Mol Cell Biochem, 179, pp.159~167 (1998)
  29. Choi, S. C, "The role of gastrointestinal endoscopy in long-distance runners with gastrointestinal symptoms", Eur J Gastroenterol Hepatol, 13, pp.1089~1094 (2001)
  30. Choi, S. J, "A study on the gastrointestinal symptoms in athletes-taekwendo, judo, weight lifting, wrestling", Korean J Sports Med, 18, pp.157~167 (2000)
  31. Choi, S. J, "A study of gastro- intestinal bleeding and anemia in long distance runners", Korean J Sports Med, 9, pp.20~29 (2001)
  32. Colgan, S. P, "Epithelial cell-neutrophil interactions in the alimentary tract: a complex dialog in mucosal surveillance and inflammation", Scientific World Journal, 2, pp.76~88 (2002)
  33. Collins, S. M, "Irritable bowel syndrome could be an inflammatory disorder", Eur J Gastroenterol Hepatol, 6, pp.478~482 (1994)
  34. Collins, S. M, "The putative role of inflammation in the irritable bowel syndrome", Gut, 49, pp.743~745 (2001)
  35. Dwinell, M. B, "Immunobiology of epithelia lchemokines in the intestinal mucosa", Surgery, 133, pp.601~607 (2003)
  36. Dewald, B, "IP-10, a gamma- interferon inducible protein related to IL-8, lacks neutrophil activating properties", Immunol Lett, 32, pp.81~84 (1992)
  37. Eshkinpour, H, "Effect of aerobic exercise on mouth-to-cecum transit time", Gastroenterology, 96(3), pp.938~941 (1989)
  38. Gue, M, "Stress-induced enhancement of colitis in rats: CRF and arginine vasopressin are not involved", Am J Physiol, 272, pp.84~91 (1997)
  39. Gwee, K. A, "Evidence of an inflammatory pathogenesis in post infective irritable bowel syndrome", Gastroenterology, 114, pp.3127~ (1998)
  40. Hildebrandt, A. L, "Defferential transcriptional activation of select metabolic genes in response to variation in exercise intensity and duration", Am J Physiol Endocrinol Metabolism, 285(5), pp.1021~1027 (2003)
  41. Holloszy, J. O, "Biochemical adaptations to endurance exercise in muscle", Annu Rev Physiol, 38, pp.273~291 (1976)
  42. Jeurissen, A, "The effects of physical exercise on the immune system", Ned Tijdsschr Geneesk, 147(28), pp.1347~1351 (2003)
  43. Kagnoff, M. F, "Epithelial cells as sensors for microbial infection", J Clin Invest, 100, pp.6~10 (1997)
  44. Koenuma, M, "Insulin and insulin-like growth factor 1 stimulate proliferation ofmetastatic variants of colon carcinoma 26", Jpn J Cancer Res, 80, pp.51~58 (1989)
  45. Laurent, F, "Cryptosporidium parvum infection of human intestinal epithelial cells induces the polarized secretion of CXC chemokine", Infedt Immun, 65, pp.5067~5073 (1997)
  46. Lee, J. S, "Effect of training on activation of extracellular signal-regulated kinase 1", 2 and p38 mitogen- activated protein kinase pathways in rat soleus muscle, 2002, pp.29(8), 655~660
  47. Liqi Tong, "Effects of Exercise on Gene-Expression Profile in the Rat Hippocampus", Neurobiology of Disease, 8, pp.1046~1056 (2001)
  48. Mazzucchelli, L, "Differential in situ expression of the genes encoding the chemokines MCP-1 and RANTES in human inflammatory bowel disease", J Pathol, 178, pp.201~206 (1996)
  49. Eisen, M. B, "Cluster analysis and display of genome-wide expression patter", Proceedings of National Academy of Sciences of the USA95, 95(25), pp.14863~14868 (1998)
  50. Keown, M. C, "Epidemiology of colorectal cancer revisited: are serum triglycerides and", or plasma glucose associated with risk Cancer, 1994, pp.3, 687~695
  51. Neiman, A. M, "A contextualist approach", Educational Philosophy and Theory, 21(1), pp.53~61 (1989)
  52. Ostrowski, K, "Chemokines are elevated in plasma after strenuous exercise in humans", Eur J Appl Physiol, 84, pp.244~245 (2001)
  53. Otten, K, "Antigen-induced chemokine activation in mouse buccal epithelium", Biochem Biophys Res Commun, 304(1), pp.36~40 (2003)
  54. Persson, P. G, "Risk indicators for inflammatory bowel disease", Int J Epidemiol, 22, pp.268~272 (1993)
  55. Penkowa, M, "Immunohistochemical dection of IL-6 in human skeletal muscle fibers following exercise", FASEB J, 17, pp.2166~2168 (2003)
  56. Peter, H, "effect of exercise on gene expression in human peripheral blood mononuclear cells", journal of Applied Physiology, 97, pp.1461~1469 (2004)
  57. Perreau, V. M, "Exercise-induced gene expression changes in the rat spinal cord", Gene expr, 12(2), pp.107~121 (2005)
  58. Tamayo, D, "interpreting patterns of gene expression with self-organizing maps: Method and application to Hematopoeitic differentiation", Proceedings of National Academy of Sciences of the USA, 통권 : 96, pp.2907~2912 (1999)
  59. Raffaella, A, "Differential effects of acute and chronic exercise on plasticity-related genes in the rat hippocampus reveale by microarray", European Journal of Neuroscience, 16, pp.1107~1116 (2002)
  60. Cho, R. J, "A genome-wide transcriptional analysis of the mitotic cell cycle", Molecular Cell, 2, pp.65~73 (1998)
  61. Sharan, R, "A clustering algorithm with applications to gene expression analysis", Proceedings ISMB, 통권 : 8, pp.307~316 (2000)
  62. Rodriguera, M. M, "Exercise- induced anaphylaxis after apple intake", Allergo Immunopathol, 31, pp.240~243 (2003)
  63. Rollins, B. J, "Chemokines", Blood, 90, pp.909~928 (1997)
  64. Sonnenberg, A, "Occupational distribution of inflammatory bowel disease among German employees", Gut, 31, pp.1037~1040 (1990)
  65. Simon, H. B, "The immunology of exercise. A brief review", JAM, 252, pp.2735~2738 (1984)
  66. Taizo, "Application of bioinformatics for DNA microarray data to bioscience, bioengineering and medical fields", Journal of bioscience and bioengineering, 5(101), pp.377~384 (2006)
  67. Timmons, J. A, "Human muscle gene expression responses to endurance training provide a novel perspective on Duchenne muscular dystrophy", FASEB J, 19(7), pp.750~760 (2005)
  68. Wataru, "Effect of exercise on hepatic gene expression in rats: a microarray analysis", Life Sciences, 75, pp.3117~3128 (2004)

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