당뇨병은 산화적 스트레스로 인한 세포내 방어 시스템 손상을 초래하여 세포사멸을 가속화시켜 심근경색으로 인한 당뇨환자들의 사망률을 증가시킨다. 심혈관질환들 중 관상동맥질환의 병리학적 증후는 허혈(ischemia)에 의한 심근 손상으로 보고되고 있다. 운동이 전 처치로서 심근보호 효과를 발휘한다고 보고되었다. 또한 유산소 운동은 당뇨병의 가장 핵심적인 문제인 인슐린표적세포의 인슐린저항성과 췌장 \( \beta \) 세포 기능장애의 신호 경로를 조절하는 AMPK가 발현하는데 영향을 미치는 것으로 보고하였다. 하지만 운동이 전 처치(exercise preconditioning)로서 허혈성 전 처치와 유사하게 고혈압, 당뇨병 및 심혈관계 질환자들의 심장보호 효과를 보여주는지 명확하게 규명되지 않은 상태이기에 당뇨질환모델동물을 통해 전 처치가 운동에 의해 유발되는 심장 보호 효과를 규명하는 연구는 중요하다.
<h1>서 론</h1> <p>당뇨병은 산화적 스트레스로 인한 세포내 방어 시스템 손상을 초래하여 세포사멸을 가속화시켜 심근경색으로 인한 당뇨환자들의 사망률을 증가시킨다. 특히, 당뇨병은 심근 세포내 단백질의 3차 구조를 유지시켜 세포손상을 최소화하고 항상성 유지에 중요한 역할을 하는 분자 샤페톤의 일종인 열충격 단백질 (heat shock proteins)합성의 감소와 당대사 관련 단백질인 AMPK (AMP-activated protein kinase), PGC-1\(\alpha \) (peroxisome proliferator activated receptor co-activator-1\(\alpha\))와 GLUT-4 (glucose transporter-4)의 발현량을 감소시켜 심근의 세포손상과 당 대사 저하를 유발시킨다.</p> <p>심혈관질환들 중 관상동맥질환의 병리학적 증후는 허혈(ischemia)에 의한 심근 손상으로 보고되고 있다. 허혈에의한 심근의 손상은 심장 기능의 저하로 인한 심근 세포 사멸을 유도하며 특히 당뇨병성 심장은 허혈 손상에 가장 민감하게 반응하는 것으로 당뇨 질환 모델의 동물 실험을 통하여 보고되고 있다. 이러한 당뇨성 심장질환 개선을 위한 방법으로 심장의 허혈성 전 처치(ischemic preconditioning)에 의한 심근보호 효과에 대해 여러 학자틀이 관심을 갖고 연구틀을 수행해왔다. 허혈성 전 처치단 심근세포의 허혈에 대한 방어효과로서 짧은 기간 동안 반복적인 심근의 허혈과 재 관류처치는 이어지는 긴 시간동안의 허혈 상황에서도 허혈에 대한 내성이 생겨 심근세포의 괴사를 막는다고 보고하였다.</p> <p>허혈성 전 처치에 의한 심근보호 효과는 인위적인 처치 없이 심근에 내재되어 있는 자연적인 자기 보호기전의 발현에 의해 허혈 손상을 예방하거나 감소시키는 것으로 고혈압, 당뇨 및 심장질환으로 인한 세포사멸과 심장의 손상방지와 같은연구에서 볼 수 있다. 특히, 허혈성 전 처치에 의해 당뇨 성 심장에서도 심근세포의 괴사 크기가 감소되었다고 보고한 Kristiansen 등의 연구는 주목할 만하다.</p> <p>그러나 최근에는 앞서 제시된 허혈성 전 처치에 의한 심근 보호효과 이외에 전 처치 효과로서 다른 대체 자극이 심근 보호효과를 발휘하는지에 관심을 갖게 되었다. 그 대체 자극으로 약리적인 자극과 고온 처지에 의한 자극이 허혈성 전 처치와 유사한 효과를 나타낸다고 보고되어왔으며 특히, 운등이 전 처치로서 심근보호 효과를 발휘한다고 보고되었다.</p> <p>운동이 허혈성 전 처치 효과와 유사한 효과틀 발휘한다는 이론적 근거는 운동 자체가 인체 내에서 산화질소와 과산화물 음이온(\(\mathrm{O}_{2}.\) : superoxide) 생성 및 아데노신, 브래디키닌도 생성한다는 사실로 운동에 의해 발생하는 이러한 생성 물질들이 허혈성 전 처치에 의해 생성되는 신호유발 단계의 물질과 동일하고 허혈성 전 처치 시 신호전달경로에서 나타나는 세포의 적응 효과와 운동 시 나타나는 조직 및 세포의 적응효과(산소섭취량과 항산화효소 활성 증가)가 유사하기 때문이다.</p> <p>또한 유산소 운동은 당뇨병의 가장 핵심적인 문제인 인슐린표적세포의 인슐린저항성과 췌장 \( \beta \) 세포 기능장애의 신호 경로를 조절하는 AMPK가 발현하는데 영향을 미치는 것으로 보고되고 있으며 Coven 등, Abel 등은 운동이 인슐린 표적세포내의 AMPK의 활성화를 통해 phosphoinositides 경로와는 별개의 독립된 경로를 통하여 PGC-1\(\alpha \) (Peroxisome proliferator activated receptor \( \gamma / \)PPAR \( \gamma \) coactivator-1\( \alpha\))의 신호전달을 통한 GLUT-4 (glucose transporter-4)의 세포막 이동이 증가, 포도당 이용률이 증가됨을 보고하였다</p> <p>그러나 아직 운등이 전 처치(exercise preconditioning)로서 허혈성 전 처치와 유사하게 고혈압, 당뇨병 및 심혈관계 질환자들의 심장보호 효과를 발휘하는지는 명확하게 규명되지 않은 상태이며 특히 심근의 당 대사 기능 저하와 산화적 스트레스로 인한 세포내 방어 시스템 손상과 함께 세포사멸이 가속화되어 심근경색 유발로 인한 당뇨환자들의 사망률이 증가하고 있는 측면에서 볼 때 당뇨질환모델동물을 활용하여 전 처치로서 운동에 의해 유발되는 심장 보호 효과를 규명하는 연구는 중요하다고 하겠다.</p> <p>따라서 이 연구에서는 전 처치로서 지구성 운동이 당뇨 조건하에서 허헐/재 관류 후 심근의 손상과 당대사 기능 저하를 개선시키는데 효과적인지를 규명하기 위해 STZ (streptozotocin)-유도 당뇨 쥐를 활용하여 지구성 운동이 허혈/재 관류 상해 (Ischemic-reperfusion injury; IRI)후 심근의 생리적 기능 지표인 좌심실내압과 당 대사 관련 표현형 단백질(AMPK-PGC-1\(\alpha\)-GLUT-4) 및 심근에서 특이적으로 발현되며 조직을 보호하는단백질인 열훙격 단백질(HSP- 60)의 발현량을 분석하였다.</p>