만성적인 염증반응에는 암, 만성 염증성 질환, 감염 등이 있고. 이를 낮추는 항염증(anti-inflammatory)작용은 오랜 기간 동안의 규칙적인 신체활동 및 유산소 운동을 통해 이루어진다. 면역이란 인체 내부 환경이 외부인자인 항원에 대하여 방어하는 현상을 뜻하는 말로, 태어날 때부터 지니는 선천면역(innate im-munity)과 후천적으로 얻어지는 획득면역(acquired im-munity)으로 나눌 수 있다. 그러나 골격근에서 TLR 발현의 운동에 의한 조절 기전에 대한 연구, 일회성 운동이 SOCS-3 유전자 발현에 미치는 영향에 대한 연구, 근섬유 형태에 따른 면역반응 관련 유전자의 발현 변화에 대한 연구 등은 여전히 매우 부족한 실정이다.
<h1>서 론</h1><p>운동은 실행하는 운동의 종류와 강도, 지속시간 등에 따라 골격근의 부피와 근력, 대사적 기능 등에 다양한 변화를 이끌어 낸다. 최근에는 운동이 면역반응에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 오랜 기간 동안의 규칙적인 신체활동 및 유산소 운동은 암과, 만성 염증성 질환, 감염 등으로 인해 발생하는 만성적인 염증반응을 낮추는 항염증(anti-inflammatory)작용을 한다고 알려져 있다.</p><p>면역은 인체 내부 환경이 외부인자인 항원에 대하여 방어하는 현상으로 태어날 때부터 지니는 선천면역(innate im-munity)과 후천적으로 얻어지는 획득면역(acquired im-munity)으로 구분된다. 특히 선천면역시스템에서 중요한 역할을 한다고 알려진 toll-like receptor (TLR)는 유형1 막 신호 분자(transmembrane signaling molecule)로 세포막에 존재하는 단백질로써 선천면역반응(innate immune response)을 담당하는 세포에서 주로 발현되며, 미생물의 특이적인 구조를 인식해서 면역 반응을 일으키는 신호를 전달한다. 인간에게는 11 종류의 TLR이 존재하는데 TLR3을 제외한 모든 TLR들은 myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88)이라는 매개 단백질(adaptor protein)에 의해서 하부 신호전달경로가 활성화된다. TLR유전자의 활성화에 따른 MyD88 의존적인 경로는 전사인자(transcription factor)인 nu-clear factor kappa B NF-kB를 조절하고, NF-kB가 활성화되면 핵(nucleus)으로 이동 후 전사인자로서 작용하여 tumor necrosis factor-alpha (TNF-a), interleukin-1 (IL-1), inter-leukin-6 (IL-6)와 같은 사이토카인(cytokines) 유전자를 발현시킴으로써 염증 반응을 일으킨다. 이러한 면역 반응에 있어서 중추적인 역할을 하는 TLR은 주로 면역세포에서 많은 연구가 이루어져 왔지만, 최근 연구에 의하면 TLR2와 TLR4의 외부 리간드(ligand)로 알려진 lipopolysaccharide (LPS)에 대한 반응으로 골격근에서도 TLR2와 TLR4 mRNA가 발현된다는 사실이 보고되었다. 하지만 골격근에서 TLR 발현의 운동에 의한 조절 기전에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다.</p><p>운동에 의한 TLR의 반응에 대한 선행연구를 살펴보면 최대 산소섭취량의 \( 55 \% \) 강도에서 90분 동안 사이클 운동을 실시한 피험자들의 혈액샘플을 비교 분석한 결과 \( \mathrm{CD} 14^{+} \) 단핵구에서의 TLR1, TLR2, TLR4 발현이 감소되었다고 보고했으며, 노인 여성을 대상으로 한 연구에서도 저항운동 트레이닝의 결과로 단핵구에서의 TLR4 mRNA 발현을 감소시켰으며, LPS에 의한 IL-6와 TNF-a의 생성도 감소시켰다고 보고하였다. 이와 같은 선행연구를 통해서 적당한 강도의 규칙적인 운동은 면역세포에서 TLR4의 발현을 조절할 뿐만 아니라 IL-6나 TNF-a와 같은 하부 목표유전자의 발현까지 감소시킴으로써 항염증(anti-inflammatory) 효과를 나타내는데 기여한다고 하였다. 앞서 언급하였듯이 운동이 골격근의 면역반응 관련 유전자 발현에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하며, 운동의 종류와 강도, 실험방법 등에 의해서도 결과가 크게 영향을 받는다. 선행연구를 살펴보면 비만 노인들을 대상으로 12주간 주 3회 신체 기능 항상을 위한 신체 치료(physical ther-apy)와 지구성 운동(endurance exercise), 저항 운동(resistance exercise)으로 구성된 운동 프로그램을 실시한 결과 외측광근 (vastus lateralis muscle)에서 TLR4 mRNA 발현이 \( 37 \% \) 감소하였다고 보고하였다. 이러한 장기간의 운동 프로그램은 사이토카인 IL-6와 TNF-a의 발현도 \( 50 \% \) 감소시켰다. 또 다른 연구에서는 저항 운동그룹과 유산소 운동그룹으로 나누어 운동을 실시한 후 근생검을 통해 외측광근과 비복근 (gastrocnemius muscle)에서 염증 사이토카인 IL-6와 TNF-Q mRNA 발현을 분석한 결과 IL-6는 저항운동 후 4시간 뒤에 가장 큰 증가율을 보였으며, 유산소 운동 또한 저항 운동만큼의 증가율에는 미치지 못하였지만 발현량을 증가시켰다. 이러한 모든 선행연구들을 종합해 보면 트레이닝에 의한 골격근에서의 면역반응관련 유전자에 관한 연구는 대부분 장기간 트레이닝에 의한 결과들이 대부분이며, 일회성 운동이 면역관련 유전자의 발현에 미치는 영향에 관한 연구는 부족한 실정이다. 최근 근육 조직 및 근육 세포의 형성과정(myogenesis)에 있어 suppressor of cytokine signaling-3 (SOCS-3) 유전자가 중요한 매개체로써의 역할을 한다는 사실이 증명되었다. SOCS 유전자들은 여러 조직에서 사이토카인, 성장인자, 그리고 호르몬 등에 의해 발현이 조절되는데,C2C12 근육세포에서 SOCS-3를 과발현시키자 IL-6 전사활성화가 유의하게 증가되었다. 운동이 SOCS-3 유전자 발현에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 부족한 실정인데, 12주간의 규칙적인 트레드밀 운동은 쥐의 족저근(plantaris)과 가자미근(soleus)에서 SOCS-3 유전자의 mRNA 발현을 증가시켰다고 보고하였다. 하지만 일회성 운동이 SOCS-3 유전자 발현에 미치는 영향에 대한 연구는 전무한 실정이다.</p><p>더 나아가, 골격근에서의 운동에 대한 여러 가지 생리학적 반응을 살펴보기 위해서는 반드시 근섬유 형태에 따른 차이를 고려해야 함에도 불구하고 근섬유 형태에 따른 면역반응 관련 유전자의 발현 변화에 대한 연구는 현재까지 이루어 지지 않았다. 선행연구에 의하면, 운동 중 지방분해에 의해 증가된 자유지방산은 TLR4 유전자와 신호를 증가시킨다고 보고하였으며, 사이토카인의 수준은 운동의 강도, 시간 등의 영향을 받을 뿐만 아니라 동원된 근육의 수준에 의해서도 영향을 받는다고 하였다. 또한 근육 내의 글리코겐 수준이 IL-6의 발현을 조절한다고 하였는데, 골격근의 글리코겐이 낮아질 경우 IL-6의 발현이 증가되며, 운동 중 글리코겐의 섭취가 근육의 IL-6 발현증가를 감소시켰다고 보고하였다. 이러한 선행 연구를 바탕으로 본 연구에서는 일회성 유산소 운동 중 근섬유 형태에 따라 근육의 동원 차이, 운동 전, 후의 글리코겐 수준, 대사적인 측면 등 여러 가지 생리학적 요인들이 차이가 날 것이며, 이러한 차이는 면역관련 유전자의 발현에 있어서도 근섬유 형태별로 다른 결과를 초래할 것이라는 가정아래 일회성 유산소 운동 후 면역관련 유전자인 TLR4, IL-6, TNF-a, SOCS-3의 발현을 속근과 지근에서 각각 살펴보았다.</p>