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논문KCI 등재

단기간 지구성운동시 해당효소 발현억제가 흰쥐의 골격근 내 탄수화물 절약효과를 유도한다

Decreased expression of key glycolytic enzymes are responsible for glycogen sparing adaptation in short-term endurance trained rat skeletal muscles

김기진|김필상|정수련|김상현
한국운동생리학회|2013.05|운동과학 (Exercise Science)|제22권 제2호|pp. 133-142|DOI 10.15857/ksep.2013.22.2.133

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젖산ATPSkeletal muscleLactate골격근GlycogenEndurance exercise지구성운동탄수화물 절약효과에너지대사적응글리코겐크레아틴 인산고에너지 인산Glycogen sparing effectMetabolic adaptationCreatine phosphateHigh energy phosphate

초록

장기간의 지구성 트레이닝에 적응된 골격근은 동일한 강도의 운동 시 글리코겐이 적게 사용된다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 단기간 지구성운동에 의해 실제로 골격근 내 탄수화물 절약효과와 같은 에너지 대사적응이 어떻게 이루어지는가는 확실치 않다. 이에 본 연구는 단기간 지구성운동 후 상완삼두근에 강직성 경련수축을 가하여 단기간 지구성운동 시 골격근 내 탄수화물 절약효과가 실제로 일어나는가를 알아보았다. 이를 위해 48마리의 흰쥐를 각각 16마리씩 3그룹(Sed, 1day Ex, 3day Ex)으로 분류한 다음 하루 6시간의 수영을 실시하였다. 그런 후 골격근은 마지막 지구성운동 18시간 후 상완삼두근에 radial nerve를 통해 3분간의 전기 자극을 주지 않거나 혹은 가한 직후 바로 적출하였다. 골격근 수축자극 동안 글리코겐의 사용은 비운동그룹과 비교하여 1day Ex 그룹은 22 %, 3day Ex 그룹은 46 % 절약효과가 있었다. 젖산 또한 1day와 3day Ex 그룹은 Sed 그룹에 비해 각각 26 %와 46 % 적게 생산되었다. ATP는 지구성운동과 강직성 수축에 따른 차이가 없었으며, CP의 경우 단기간 지구성운동에 의해 유의하게 감소하였으나, 그 감소 정도는 모든 그룹 간 차이가 없었다. 그리고 해당효소인 glycogen phosphorylase와 PFK는 단기간 지구성운동 후 비운동그룹에 비해 유의하게 감소하였으며, 이러한 감소 경향은 글리코겐과 젖산농도와 유의한 상관관계가 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 지구성운동 초기의 골격근 적응은 해당효소의 조절에 의해 탄수화물 절약효과가 나타남을 알 수 있다.

Abstract

It is well established that chronic endurance trained muscles utilize less glycogen during same absolute intensity exercise. However, it has not been studied if short term endurance exercise can induce same glycogen sparing adaptation. To answer this question, triceps of short-term endurance trained animal were electrically stimulated in situ to determine if this short exercise protocols were enough to cause glycogen saving adaptation. Forty-eight rats were randomly assigned into 3 groups(Sedentary, Sed; 1 day exercise, 1day Ex; 3 day exercise, 3day Ex). Exercise groups were trained by a 6h long swimming program. Muscle samples were harvested 18h post last bout of training either with or without 3-min long, electrical stimulation through radial nerve of upper arm. Glycogen utilization during stimulation was significantly less in the muscles of 1day Ex(22 %) and 3day Ex(46 %) group compare to the Sed group. The lactate production in the muscle of 1day Ex(26 %) and 3day Ex(46 %) group were significantly attenuated. There were no difference in ATP utilization among groups by electrical stimulation. The CP was decreased in all groups, but rate of decline among groups were same. The expressions of glycogen phosphorylase and PFK in glycolytic enzymes in triceps were significantly decreased in the 1day Ex and 3day Ex group when compare to the Sed group. There is a positive relationship between glycolytic enzymes and glycogen utilization capacity of skeletal muscles. These results indicate that glycogen saving effect is controlled by reduced glycolytic enzymes expression during early phase of skeletal muscle adaptation by endurance exercise training.

참고문헌 (41)

  1. 김상현, "단기간과 장기간 지구성 운동에 따른 골격근 내 대사적응", 운동과학, 21(3), pp.331~338 (2012), 한국운동생리학회
  2. 김상현, "단기간과 장기간 지구성운동 시 쥐의 골격근 내 항산화 효소와 미토콘드리아 효소의 발현양상", 운동과학, 20(4), pp.359~366 (2011), 한국운동생리학회
  3. Bergström, J., "Diet, muscle glycogen and physical performance", Acta. Physiol. Scand, 71, pp.140~150 (1967)
  4. Booth, F. W., "Cytochrome c turnover in rat skeletal muscles", J. Biol. Chem, 252(2), pp.416~419 (1977)
  5. Bosch, A. N., "Influence of carbohydrate loading on fuel substrate turnover and oxidation during prolonged exercise", J. Appl. Physiol, 74, pp.1921~1927 (1993)
  6. Cartee, G. D., "Exercise training induces glycogen sparing during exercise by old rats", Journal of Applied Physiology, 64(1), pp.259~265 (1988)
  7. Chakravarthy, M. V., "Eating, exercise, and “thrifty” genotypes：connecting the dots toward an evolutionary understanding of modern chronic diseases", Appl. Physiol, 96(1), pp.3~10 (2004)
  8. Chasiotis, D., "Role of cyclic AMP and inorganic phosphate in the regulation of muscle glycogenolysisduring exercise", Med. Sci. Sports Exerc, 20(6), pp.545~550 (1988)
  9. Chasiotis, D., "Regulation of glycogenolysis in human muscle at rest and during exercise", J. Appl. Physiol, pp.708~715 (1982)
  10. Cogan, A. R., "Effect of prolonged exercise on muscle citrate concentration before and after endurance training in men", Am. J. Physiol, 264(2 Pt 1), pp.E215~E220 (1993)
  11. Coggan, A. R., "Endurance training decreases plasma glucose turnover and oxidation during moderate-intensity exercise in men", J. Appl. Physiol, 68, pp.990~996 (1990)
  12. Conlee, R. K., "Reversal of phosphorylase activation in muscle despite continued contractile activity", Am. J. Physiol., 237(5), pp.R291~R291 (1979)
  13. Constable, S. H., "Energy metabolism in contracting rat skeletal muscle：adaptation to exercise training", Am. J. Physiol, 253(2 Pt 1), pp.C316~C322 (1987)
  14. Costill, D. L., "Effects of elevated plasma FFA and insulin on muscle glycogen usage during exercise", Journal of Applied Physiology, 43(4), pp.695~699 (1977)
  15. Favier, R. J., "Endurance exercise training reduces lactate production", J. Appl. Physiol, 61(3), pp.885~889 (1986)
  16. Gan, Z., "The nuclear receptor PPARβ", δ programs muscle glucose metabolism in cooperation with AMPK and MEF2, 2011, pp.25(24), 2619~2630
  17. Garcia-Roves, P. M., "Prevention of glycogen supercompensation prolongs the increase in muscle GLUT4 after exercise", Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab, 285(4), pp.E729~E736 (2003)
  18. Green, H. J., "Fibre type specific transformations in the enzyme activity pattern of rat vastus lateralis muscle by prolonged endurance training", Pflügers Archiv, 399(3), pp.216~222 (1983)
  19. Henriksen, E. J., "Activation of glucose transport in skeletal muscle by phospholipase C and phorbol ester. Evaluation of the regulatory roles of protein kinase C and calcium", J. Biol. Chem., 264, pp.21536~21543 (1989)
  20. Hermansen, L., "Muscle glycogen during prolonged severe exercise", Acta. Physiol. Scand, 71, pp.129~139 (1967)
  21. Hespel, P., "Mechanism linking glycogen concentration and glycogenolytic rate in perfused contracting rat skeletal muscle", Biochem. J., 284(Pt 3), pp.777~780 (1992)
  22. Hickner, R. C., "Muscle glycogen accumulation after endurance exercise in trained and untrained individuals", J. Appl. Physiol, 83(3), pp.897~903 (1997)
  23. Hickson, R. C., "Skeletal muscle enzyme alterations after sprint and endurance training", Journal of Applied Physiology, 40(6), pp.868~872 (1976)
  24. Holloszy, J. O., "Biochemical adaptations to endurance exercise in muscle", Annu. Rev. Physiol, 38, pp.273~291 (1976)
  25. Holloszy, J. O., "Adaptations of skeletal muscle to endurance exercise and their metabolic consequences", J. Appl. Physiol, 56, pp.831~838 (1984)
  26. Holloszy, J. O., "Regulation of carbohydrate and fat metabolism during and after exercise", Annu. Rev. Nutr., 16, pp.121~138 (1996)
  27. Holloszy, J. O., "Biochemical adaptations to exercise： aerobic metabolism", Exrcise Sport Sci. Rev, 1, pp.45~71 (1973)
  28. Holloszy, J. O., "The regulation of carbohydrate and fat metabolism during and after exercise", Frontiers in Bioscience, 3, pp.1011~1027 (1998)
  29. Hultman, E., "Muscle glycogen synthesis in relation to diet studied in normal subjects", Acta. Med. Scand, 182(1), pp.109~117 (1967)
  30. Ivy, J. L., "Muscle glycogen synthesis before and after exercise", Sports Med, 11(1), pp.6~19 (1991)
  31. Jensen, T. E., "Regulation of glucose and glycogen metabolism during and after exercise", J. Physiol, 590(Pt 5), pp.1069~1076 (2012)
  32. Karlsson, J., "Diet, muscle glycogen, and endurance performance", J. Appl. Physiol, 31(2), pp.203~206 (1971)
  33. Lowry, O. H., "Protein measurement with the Folin phenol reagent", J. Biol. Chem, 193(1), pp.265~275 (1951)
  34. Nakatani, A., "Effect of endurance exercise training on muscle glycogen supercompensation in rats", J. Appl. Physiol, 82(2), pp.711~715 (1997)
  35. Neel, J. V., "Diabetes mellitus：a “thrifty” genotype rendered detrimental by “progress"? 1962", Bull. World Health Organ, 77(8), pp.694~703 (1999)
  36. Newsholme, E. A., "Biochemistry for the medical sciences", pp.325~330 (1983), Wiley
  37. Ploug, T. B., "Effect of endurance training on glucose transport capacity and glucose transporter expression in rat skeletal muscle", Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab, 259(2), pp.E778~E786 (1990)
  38. Ren, J. M., "Hypoxia causes glycogenolysis without an increase in percent phosphorylase a in rat skeletal muscle", Am. J. Physiol, 263(6 Pt 1), pp.E1086~E1091 (1992)
  39. Richter, E. A., "High glycogen levels enhance glycogen breakdown in isolated contracting skeletal muscle", J. Appl. Physiol, 61(3), pp.827~831 (1986)
  40. Wende, A. R., "A role for the transcriptional coactivator PGC-1alpha in muscle refueling", J. Biol. Chem, 282(50), pp.36642~36651 (2007)
  41. Wilson, D. F., "Energy metabolism in muscle and its regulation during individual contraction-relaxation cycles", Trends Biol. Sci, 6, pp.16~19 (1981)

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