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중강도 운동과 케르세틴 투여가 최대운동 후 고지방식이 쥐의 면역반응에 미치는 영향

Effects of Moderate Exercise Training and Quercetin Supplementation after Maximal Exercise on Immunocompetence in High-Fat Diet Mice

이왕록|박희근|장학영
한국운동생리학회|2014.05|운동과학 (Exercise Science)|제23권 제2호|pp. 79-88|DOI 10.15857/ksep.2014.23.2.79

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high fat diet면역기능고지방식이quercetinImmunocompetence면역세포케르세틴중강도운동moderate exerciseimmune cell

초록

본 연구는 고지방식이 쥐를 대상으로 저지방식이를 병행한 중강도 운동과 케르세틴 투여가 일회성 최대운동 후 복강대식세포와 비장세포에서의 염증성사이토카인과 비장세포에서의 Th1/Th2 사이토카인 발현량을 분석하여 면역반응을 살펴보고자 하였다. C57BL/6 마우스를 대상으로 8주간 고지방식이(45% fat diet) 후 8주간의 저지방식이와 함께 통제군(HLC, n=8), 케르세틴 투여군(HLQ, n=8), 운동군(HLE, n=8)으로 분류하였다. 8주간의 저지방식이(10% fat diet)와 함께 중강도 운동군은 트레드밀 운동(10-22 m/min. 30-60 min, 5 days/week)을 실시하였으며, 케르세틴 투여는 10 mg/kg 농도로 주 5회 경구투여 하였다. 일회성 최대운동은 실험동물 희생 24시간 전에 25 m/min(VO2max 80-85%)의 속도로 60분간 실시하였다. 8주간의 처치 후 획득한 복강대식세포는 Lipopolysacharide를 0, 0.5, 1.0 µg/ml 농도로 처치한 24시간 후, 비장세포는 Concanavalin A를 0, 5, 10 µg/ml 농도로 처치한 48시간 후 현탁액을 회수하여 전염증성 사이토카인(TNF-α, IL-6, IL-1β), Th1 사이토카인(IL-2, IFN-γ), Th2 사이토카인(IL-4, IL-10)을 ELISA kit를 이용하여 분석하였다. 체중은 HLE 그룹이 HLC 그룹과 HLQ 그룹보다 유의하게 감소하였다. 전염증성 사이토카인인 TNF-α는 복강대식세포에서 HLE 그룹이 HLC 그룹과 HLQ 그룹보다 유의한 감소를 보였고, IL-6의 경우 복강대식세포와 비장세포에서 HLE 그룹이 HLC 그룹과 HLQ 그룹보다 유의하게 감소하였다. 또한 비장세포의 Th2 사이토카인인 IL-10에서 HLE 그룹이 HLC 그룹과 HLQ 그룹보다 유의한 증가를 보였다. 하지만 본 연구에서 실시한 케르세틴 투여는 유의한 효과를 보이지 않았다. 본 연구 결과 고지방식이 후 저지방식이를 병행한 중강도 운동 실시는 일회성 최대 후 면역세포에서의 염증성사이토카인 발현감소를 보여 항염증효과가 있음을 보여주었으며, 비장세포의 Th2 사이토카인 발현을 증가시켜 면역세포의 면역기능 향상에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 사료된다.

Abstract

The purpose of this study was to investigate the effect of exercise training and quercetin supplementation with low fat diet on pro-inflammation and Th1/Th2 cytokine production by antigen-stimulation after one bout maximal exercise on immunocompetence in high fat diet mice. To accomplish the purpose of this study, C57BL/6 male mice were fed high fat diet (45% fat diet) for 8 weeks. Then these mice were divided into 3 groups: HLC (high fat diet and low fat diet for 8 weeks as the control, n=8), HLQ (high fat diet and low fat diet for 8 weeks with quercetin supplementation, n=8) or HLE (high fat diet and low fat diet for 8 weeks with moderate exercise training, n=8). Quercetin (10 mg/kg) was administrated once a day, 5 days/week for 8 weeks. Exercise training was performed for 8 weeks on a treadmill running for 30-60 min/day at 10-22 m/min, 0% grade, 5 days/week. Just before killing the mice, all the mice performed maximal exercise 60 minutes at a speed of 25 m/min (VO2max 80-85%) as an exercise-induced fatigue. Peritoneal macrophage was collected and stimulated by lipopolysacharide (0, 0.5, 1.0 µg/ml) for 24 h and splenocyte stimulated by concanavalin A (0, 5, 10 µg/ml) for 48 h. Then pro-inflammatory cytokine (TNF-α, IL-6, IL-1β) and Th1(IL-2, IFN-γ)/Th2(IL-4, IL-10) cytokine were measured by ELISA kit. As a result, body weight, TNF-α and IL-6 were significantly reduced in HLE compared to HLC and HLQ. Also, IL-10 was increased in HLE compared to HLC and HLQ. These findings suggest that moderate exercise training has beneficial effects on body weight and immunocompetence in high fat diet mice.

참고문헌 (46)

  1. 김기진, "식이유도 비만 생쥐의 식이제한과 운동처치 후 대식세포와 단핵구의 IL-6 및 TNF-α 생성의 변화", 운동과학, 19(2), pp.115~130 (2010), 한국운동생리학회
  2. 박희근, "저지방식이를 병행한 유산소 운동과 케르세틴 섭취가 비만쥐의 비장세포 염증성 사이토카인과 Th1, Th2 사이토카인 발현에 미치는 영향", 한국체육과학회지, 22(3), pp.1223~1233 (2013), 한국체육과학회
  3. 이신호, "규칙적인 걷기 운동이 TNF-α에 의해 유발된 인슐린 저항성에 미치는 영향", 운동과학, 20(3), pp.239~248 (2011), 한국운동생리학회
  4. 이왕록, "장기간 중강도 운동훈련과 일회 탈진운동이 쥐 비장세포의 싸이토카인 생성량 및 증식반응에 미치는 영향", 운동과학, 18(4), pp.467~474 (2009), 한국운동생리학회
  5. 장혁기, "중강도 운동훈련이 고지방식이 유도 비만쥐의 비장세포 염증성 사이토카인 발현에 미치는 영향", 생명과학회지, 21(8), pp.1176~1182 (2011), 한국생명과학회
  6. Amar, S., "Diet-induced obesity in mice causes changes in immune responses and bone loss manifested by bacterial challenge", PNAS, 104(51), pp.20466~20471 (2007)
  7. Bradley, R. L., "Voluntary exercise improves insulin sensitivity and adipose tissue inflammation in diet-induced obese mice", Am. J. Physio. Endocrinol. Metab, 295(3), pp.586~594 (2008)
  8. Campbell, P. T., "Effect of exercise on in vivo immune function : a 12-month randomized, controlled trial among postmenopausal women", J. Appl. Physiol, 104(6), pp.1648~1655 (2008)
  9. Erlund, I., "Review of the flavinoids quercetin, hesperetin, and naringenin. Dietary sources, bioactivities, bioavailability, and epidemiology", Nutr. Res, 24(10), pp.851~874 (2004)
  10. Faldt, J., "Reduced exercise endurance in interleukin-6-deficient mice endocrinology", 145(6), pp.2680~2686 (2004)
  11. Frederick, W., "Exercise and caloric restriction alter the immune system of mice submitted to a high-fat diet", Mediators of Inflam (2013)[DOI]
  12. Gauthier, M. S., "Concurrent exercise prevents high-fat-dietinduced macrovesicular hepatic steatosis", J. Appl. Physiol, 94(6), pp.2127~2134 (2003)
  13. Gleeson, M., "Overview: Exercise immunology", Immunology and Cell Biology, 78(5), pp.483~484 (2000)
  14. Gleeson, M., "The anti-inflammatory effects of exercise: mechanisms and implications for the prevention and treatment of disease", Nature Reviews Immunology, 11(9), pp.607~615 (2011)
  15. Gordon, S., "Alternative activation of macrophages", Nature Reviews Immunology, 3(1), pp.16~23 (2003)
  16. Jankord, R., "Influence of physical activity on serum IL-6 and IL-10 levels in healthy older men", Med. Sci. Sports Exerc, 36(6), pp.960~964 (2004)
  17. Kwon, D. K., "Effects of swimming exercis e and soybean supplementation on the immune functions of rats fed a high fat diet", Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology, 35(5-6), pp.638~642 (2008)
  18. Lancaster, G. I., "The physiological regulation of toll-like receptor expression and function in humans", J. Physiol, 563(pt 3), pp.945~955 (2005)
  19. Laura, K. S., "Quercetin transiently increase energy expenditure but persistently decreases circulating markers of inflammation in C57BL", 6J mice fed a high-fat diet, 2008, pp.57(Suppl. 1), S39~S46
  20. Leonor, R., "Quercetin ameliorates metabolic syndrome and improves the inflammatory status in obese Zucker rats", Obesity, 16(9), pp.2081~2087 (2008)
  21. Li, Z. Y., "Adipokines in inflammation, insulin resistance and cardiovascular disease", Clinical and Experimental Pharmacology and Metabolism, 38(22), pp.888~896 (2011)
  22. Madden, K. S., "Catecholamines, sympathetic innervation, and immunity", Brain Behav. Immun, 17(Suppl 1), pp.S5~S10 (2003)
  23. Min, Y. D., "Quercetin inhibits expression of inflammatory cytokines through attenuation of NF-kappaB and p38 MAPK in HMC-1human mast cell line", Inflamm. Res, 56(5), pp.210~215 (2007)
  24. Mito, N., "Change of cytokine balance in diet-induced obese mice", Metabolism, 49(10), pp.1295~1300 (2000)
  25. Morgan, O. W., "Morbid obesity as a risk factor for hospitalization and death due to 2009pandemic influenza A(H1N1) disease", PLoS One, 5(3), pp.e9694~ (2010)
  26. Murry, H. W., "Activation of mouse peritoneal macrophages in vitro and in vivo by interferon-gamma", J. Immunol, 134(3), pp.1619~1622 (1985)
  27. Nieman, D. C., "Influence of obesity on immune function", J. Am. Diet. Assoc, 99(3), pp.294~299 (1999)
  28. Niess, A. M., "Expression of the antioxidant stress protein heme oxygenase-1(HO-1) in human leukocytes", Free Tadic Biol Med, 26(1-2), pp.184~192 (1999)
  29. Nishikawa, S., "Involvement of sex, strain and age factors in high fat diet-induced obesity in C57BL", 6J and BALB, Exp. Anim, pp.2007, 56(4)[DOI]
  30. Peake, J. M., "Plasma cytokine changes in relation to exercise intensity and muscle damage", Eur. J. Appl. Physiol, 95(5-6), pp.514~521 (2005)
  31. Pedersen, A. M., "The anti-inflammatory effect of exercise", J. Appl. Physiol, 98(4), pp.1154~1162 (2005)
  32. Pedersen, B. K., "Training and natural immunity: effects of diets rich in fat or carbohydrate", Eur. J. Appl. Physiol, 82(1-2), pp.98~102 (2000)
  33. Rao, C. V., "Effect of quercetin, flavinoids and α-tocopherol, an antioxidant vitamin on expreimental reflux oesophagitis in rats", Eur. J. Pharmacol, 589(1-3), pp.233~238 (2008)
  34. Rogers, C. J., "Energy restriction and exercise differentially enhance components of systemic and mucosal immunity in mice", The journal of Nutrition, 138(1), pp.115~122 (2008)
  35. Samartin, S., "Obesity, overnutrition and immune system", Nutrition Research, 21(1), pp.243~262 (2001)
  36. Schefer, V., "Oxygen consumption in adult and aged C57BL", 6J mice during acute treadmill exercise of different intensity, 1996, pp.31(3), 387~392
  37. Steensberg, A., "Plasma interleukin-6during strenuous exercise: role of epinephrine", Am. J. Physiol, 281(3), pp.C1001~C1004 (2001)
  38. Sugiura, H., "Immunomodulatory action of chronic exercise on macrophage and lymphocyte cytokine production in mice", Acta. Physiol. Scand, 174(3), pp.247~256 (2002)
  39. Takako, K., "Voluntary exercise attenuates obesity-associated inflammation through ghrelin expressed in macrophages", Biochemical and Biophysical Research Communications, 413(3), pp.454~459 (2011)
  40. Tanaka, S., "T lymphopenia in genetically obese rats", Clin. Immunol. Immunopahol, 86(2), pp.219~225 (1998)
  41. Trayhurn, P., "Adipokine: inflammation and the pleiotropic role of white adipose tissue", Br. J. Nutr, 92(3), pp.347~355 (2004)
  42. Van Dielen, F. M., "Increased leptin concentrations correlate with increases concentrations of inflammatory markers in morbidly obese individuals", Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord, 225(12), pp.1759~1766 (2001)
  43. Walsh, N. P., "Position statement. Part one:immune function and exercise", Exerc. Immunol. Rev, 17, pp.6~63 (2011)
  44. Woods, J. A., "Physical activity, exercise, and immune function", Brain Behav. Immun, 19(5), pp.369~370 (2005)
  45. Young, H., "Regulation of interferon-γ gene expression", J. Interferon Res, 16(8), pp.563~568 (1996)
  46. Zang, M., "Polyphenols stimulate AMP-activated protein kinase, lower lipids, and inhibit accelerated atherosclerosis in diabetic LDL-receptor-deficient mice", Diabetes, 55(8), pp.2180~2191 (2006)

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