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운동 강도의 차이가 Streptozotocin-당뇨 유발 흰쥐의 췌장β-세포 및 골격근 GLUT- 4 단백질 발현에 미치는 영향

Effects of different exercise Intensities on β-cells of pancreas and skeletal muscle GLUT-4 protein expression instreptozotocin-induced diabetic rats

서태범|김종오|윤진환|윤재석|정일규|전종귀|임은미
한국운동생리학회|2005.02|운동과학 (Exercise Science)|제14권 제1호|pp. 43-52

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Western blottingStreptozotocinpancreas췌장GLUT-4(Glucose transpoter-4)인슐린GLUT-4(Glucose transpoter-4)insulin

초록

임은미, 전종귀, 서태범, 김종오, 윤재석, 윤진환, 정일규. 운동 강도의 차이가 Streptozotocin-당뇨 유발 흰쥐의 췌장β-세포 및 골격근 GLUT-4 단백질 발현에 미치는 영향. 운동과학, 14(1): 43-52, 2005. 본 연구의 목적은 streptozotocin으로 유발된 당뇨 흰쥐를 대상으로 강도별 운동 수행이 췌장 β-cell의 양적 변화와 골격근 내 GLUT4 단백질의 발현량에 미치는 효과를 관찰함으로써 운동의 효과를 입증하는데 목적이 있다. 연구 대상은 Spraque-Dewley계 흰쥐 7주령수컷으로 당뇨 대조군(n=15), 저강도 운동군(n=15), 중강도 운동군(n=15), 고강도 운동군(n=15)으로 총 4군으로 분류하여, 주5회 4주간 트레드밀에서 강도별 운동을 실시하였다. 운동군의 프로토콜은 저강도 운동군은 8m/min, 중강도 운동군은 16m/min, 고강도 운동군은25m/min으로 경사도는 0%에서 30분간 실시하였다. 췌장 β-cell의 수를 확인하기 위해 Hematooxylin- eosin염색과 Gomori′ Chrome alum-hematoxylin -phloxine염색을 실시하여 광학 현미경 수준 ×1000에서 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 당뇨 비교군은 119.6267±24.2935개, 저강도 운동군은 145.4800±20.7785, 중강도 운동군은 143.2800± 18.6325개, 고강도 운동군은 116.2533±21.5324개로 저강도 운동과 중강도 운동군이 당뇨 비교군과 고강도 운동군에 비해 유의하게 높은 것으로 나타났다. 또한 GLUT4단백질 발현을 관찰하기 위해 Western blotting detection system을 이용하여 측정할 수 있었는데, 당뇨가 유발된 흰쥐의 골격근에서는 GLUT4 단백질이 상당히 감소한 것을 관찰 할 수 있었고, 저강도 운동을 수행한 운동군에서는 정상 흰쥐에서 발현되는 양과 비슷한 정도까지 발현되는 것을 관찰 할 수 있었다. 반면에 고강도 운동을 수행한 운동군에서는 당뇨 비교군과 비슷한 양의 단백질이 발현되는 것을 볼 수 있었다. 이와 같은 결과는 당뇨 환자들에게 치료의 목적으로 운동을 실시함에 있어서 운동 강도는 중요한 요인으로서 저강도 운동이 효과적인 것으로 생각되어진다.

Abstract

Lim, E.m., Jun, J.K., Seo, T.B., Kim, J.O., Yoon, J.S., Yoon, J.H., Jeong, I.G. Effects of different exercise intensities on β-cells of pancreas and skeletal muscle GLUT-4 protein expression in streptozotocin-induced diabetic rats. Exercise Science, 14(1): 43-52, 2005. The purpose of this study was to examine the effects of treadmill running on damage inhibition of pancreatic β-cells and GLUT-4 protein expression of STZ-induced diabetic rats. Sprague-Dawley rats were divided into four groups, 15 rats each: the normal group (Normal), the diabetes operation (DO), diabetes low-intensity exercise group (DLE) and diabetes high-intensity exercise group (DHE). Rats of the exercise groups were made to run on a motorized treadmill by different intensity to each group for 30 minutes once a day during 4 weeks. After 4 weeks, the animals were sacrificed and density of glucose and insulin in blood and morphology were investigated in pancreas. Data were expressed as mean±standard deviation (SD). For comparisons among the groups, one-way ANOVA and Duncan post-hoc tests were performed with p < .05 as an indication of statistical significance. The conclusions of this study are following :1. After 4 weeks different intensity treadmill exercise, the number of pancreatic β-cells was investigated as follows; 1) in the Normal group : 169.3248 ± 25.3426, 2) in the DO group : 119.6267 ± 24.2935, 3) in the DLE group : 145.4800 ± 20.7785, 4) in the DHE group : 116.2533 ± 21.5324. As a result, the number of pancreatic β-cells of the DLE group was higher than that of the DO group and DHE group.2. After examining effects of different exercise intensities on GLUT-4 protein level in streptozotocin-induced diabetic rats, Considerably decreased expression of GLUT-4 protein was observed and low intensity exercise for 4 weeks enhanced GLUT-4 protein level in diabetic groups up to that of normal rats

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