비만은 면역 이상과 염증을 유발하는 원인 중 하나이며, NGF와 BDNF와 같은 신경 성장인자는 세포 성장과 뉴런 생존을 지원하는 핵심적 역할을 수행한다. 이들은 각각 Trk-A, Trk-B 등에 의해 발현되며, MAPK의 활성화를 통해 초기 발현 유전자를 발현시킨다. 규칙적인 운동은 비만 개선에 도움을 주며, 이는 산화적 스트레스와 신경 세포 생성과정에 긍정적인 영향을 줄 수 있다. 이러한 과정은 비만과 관련된 산화적 스트레스가 NGF와 BDNF 발현, 그리고 이들을 조절하는 전사인자들의 변화를 유도함으로서 나타난다.
<h1>서 론</h1> <p>비만은 면역체계 이상을 초래하여 염증반응으로 이어지는 원인이 된다. 이러한 염증반응은 산화적 스트레스와 관련있으며, 산화적 스트레스를 유발시키는 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)은 세포의 손상과 신경변성 (neurodegenerative) 및 세포사를 유발하는 것으로 알려져 있다.</p> <p>신경세포의 손상과 조절을 담당하는 neurotrophin (NT)는 nerve growth factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF), NT-3, 그리고 NT-4로 분류된다. NGF는 뉴런의 목표에 의해 분비되는 단백질이며, 교감 및 감각뉴런 유지와 더불어 세포성장을 포함하는 생물학적 활동에 중요한 역할을 담당한다. 그리고 최근 염증반응과 면역계통 질환의 진행에도 관여하는 것으로 보고되고 있다. 선행연구에 의하면 혈장 NGF 수준은 고도 비만인 경우 낮게 나타나며, 또한 염증요인, BMI, 체지방율 그리고 허리둘레와 높은 상관을 가지고 있다. NGF는 갈색 지방세포에서 합성되어 분비되므로 유전적으로 마른 동물모델보다는 비만 동물모델에서 높게 나타난다고 최초로 밝혔지만, 연령에 따라 차이가 존재한다고 하였으며, 인간을 대상으로 한 연구에서 성인의 경우 정상체중보다는 비만인의 NGF가 높고, 고도비만보다는 과체중인 피험자의 NGF가 더 높게 나타났다고 하여, 비만 수준과 연령에 따라 차이를 보이고 있어 조직수준에서의 연구가 절실히 필요하다.</p> <p>한편, BDNF는 뇌뿐만 아니라 말초에서도 발견되는 단백질로서 중추신경계와 말초신경계의 특정 뉴런에서 활성 되어 뉴런이 생존하는데 지원해주는 역할을 한다. 또한, 신생 뉴런과 시냅스의 성장과 분화를 도와주어 학습, 기억, 그리고 사고력 활성을 위한 역할을 수행하는 것으로 운동으로 neurogenesis를 자극하고 뇌손상을 예방하며, 학습과 정신적 기능 강화는 물론, 세포 성장의 주요한 조절자로서 긍정적인 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. NT에 의한 신경 세포 성장 기전을 살펴보면, 4 개의 NT (NGF, BDNF, NT-3, NT-4)는 그들과 상응하는 Trk-A, Trk-B와 Trk-C에 의해서 발현되며 MEK1/2, SEK와 MKK3/6에 의하여 MAPK가 활성화되고, 이러한 MAPK는 신호 기전의 활성으로 초기발현 유전자(immediately early gene, IEG)를 발현 시킨다. 초기발현 유전자는 세포외부의 자극에 가장 먼저 반응하는 전사(transcription)이며, c-fos, fosB, fosBdel, fra-2, c-jun, junB, junD 등으로 분류된다. 이들은 전사조절인자로서 세포의 증식, 분화, 세포사, 종양형성과 유전자의 발현 등 다양한 세포 과정을 조절하는데 관여한다.</p> <p>운동과 관련된 연구를 살펴보면, Toldy 등은 쥐를 대상으로 6 주간의 수영 운동 후 c-jun 발현이 활성화되었다고 하였으며, Iemitsu 등은 48 시간의 트레드밀 운동이 그렇지 않은 그룹보다 c-jun과 c-fos의 단백질 발현이 증가함을 보고하였다. 또한 Sim 등은 알코올을 통한 산화스트레스를 증가시킨 결과 c-fos의 발현이 감소하며, 가벼운 강도와 적정 강도의 운동 이후 c-fos발현이 증가함을 보고하여 규칙적인 운동이 유기체의 세포 성장에 긍정적인 영향을 준다고 하였다.</p> <p>이처럼 규칙적인 운동이 비만을 개선시킴으로써 산화적 스트레스와 neurogensis 과정에 긍정적인 영향을 줄 수 있다고 가정해 볼 때, 산화적 스트레스는 비만과 관련이 있으며, 이는 NGF 및 BDNF 발현과 이들을 조절하는 전사인자들 발현의 변화를 유도함으로써 나타난다. 그러나 운동에 의한 항비만 효과에 이러한 기전들이 어떻게 작용하는지에 대해서는 아직 알려진 바 없다. 또한 비만으로 인한 산화적 스트레스 증가가 규칙적인 운동으로 산화적 스트레스 감소를 통하여 뇌 조직의 IEGs (c-fos, c-jun)에 어떠한 영향을 주는지 규명하는 연구가 절실히 필요하다. 따라서 본 연구는 고지방식이 비만유도 rat을 대상으로 조직의 산화적 손상이 neurogenesis 과정에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고, 규칙적인 유산소성 운동으로 인한 개선 효과를 분자 생물학적 차원에서 규명하고자 한다.</p>