4주간의 지구성 운동은 당뇨 조건하에서 혈중 글루코스 수준이 유의하게 감소하고, GLUT-1 단백질 발현이 현저하게 증가하며 PGC-1a 발현이 STZ-CON 집단에 비해 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 이는 운동이 당뇨 조건에서 미토콘드리아 생성과 활성을 조절하는 PGC-1a의 발현을 증가시키고 Tfam의 발현을 돕는 인자를 전사시키며 mtDNA 수를 증가시키는 것으로 판단된다.
<p>그 결과 혈중 인슐린 수준(Fig. 1B)은 STZ-CON 집단과 STZ-EXE 집단 간에 유의한 차이는 나타나진 않았지만, 혈중 글루코스 수준(Fig. 1A)은 STZ-CON 집단에 비해 STZ-EXE 집단에서 유의하게 감소한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 인슐린 수준과는 관계없이 글루코스 수준이 유의하게 감소된 것이며, Luis 등의 연구와 일치된 결과로써 인슐린 신호 전달이 아닌 지구성 운동으로 인한 또 다른 보상기전에 의해 나타난 결과로 생각된다. 또한 뇌에서의 글루코스 수송을 담당하는 GLUT-1 단백질 (Fig. 2D)의 경우, STZ-EXE 집단이 STZ-CON 집단에 비해 현저하게 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 4 주간의 지구성 운동이 당뇨 조건에서 글루코스 유입과 이용의 감소를 보상하기 위해 GLUT-1 단백질 발현을 증가시켰다는 결과와 일치하는 것으로 운동이 당뇨 조건에서 뇌의 글루코스 이용률을 촉진시켜 신경세포의 대사적 요구량을 효율적으로 보상해주어서 나타난 현상으로 판단되며 뇌에서 신경세포의 활성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.</p> <p>한편 PGC-1a는 심장, 신장, 뇌, 골격근, 갈색지방 등 여러 조직의 핵 DNA에 의해 합성되어 미토콘드리아 생성과 활성을 조절하는 기능을 가지고 있으며, 노화와 당뇨 조건하에서 PGC-1a의 발현이 감소되는 것처럼 이 연구에서도 PGC-1a를 세포질과 미토콘드리아를 분리하여 실험한 결과 (Fig. 2A, 2B), STZ-CON 집단에서 가장 낮게 나타났지만 집단은 STZ-CON 집단에 비해 유의하게 증가한 것으로 나타났다. 이는 장기적인 운동 적응에서 PGC-1a의 발현 수준이 증가되었다는 여러 선행연구들의 결과들과 일치하는 것으로 나타났다.</p> <p>운동은 세포 내 cAMP와 칼슘(calcium) 수준을 증가시킬 뿐만 아니라 신호전달 물질인 AMPK의 활성을 일으키고, 결국 PGC-1a의 발현을 유도한다고 알려져 있다. 따라서 운동으로 증가된 PGC1-a의 발현은 세포 내 미토콘드리아의 생성과 활성에 관여하는 단백질들의 발현을 증가시킬 뿐만 아니라 Tfam의 발현을 돕는 인자들을 전사시키고, 이들 인자들은 미토콘드리아 전자전달복합체의 구성 성분인 \( \beta- \mathrm { ATP } \) synthase, cytochrome c, cytochrome c oxidase IV 등의 발현을 증가시킨다. 더욱이 Tfam이 mitochondria 속으로 이동(translocation)하게 되면 mitochondria의 DNA 복제와 유전자 발현증가를 촉진시킨다. 더욱이 이 연구는 STZ으로 유도된 당뇨 쥐의 뇌 미토콘드리아 PGC-1a와 Tfam의 발현은 억제되었지만, 트레드밀 지구성 운동이 PGC-1a와 Tfam 단백질 발현을 증가시킴으로 뇌 조직 내 mtDNA 수를 증가시킬 수 있는 가능성을 보여준 것으로 간주된다.</p> <p>일반적으로 STZ 투여는 췌장의 \( \beta \) 세포에 치명적인 손상을 주기 때문에 당뇨가 유발된다고 알려져 있다. 즉 \( \beta \) 세포에서 \( \mathrm { H } _ { 2 } \mathrm { O } _ { 2 } \) 을 생성을 자극시켜 반응성 산소종 생성을 높이기 때문에 산화적 손상의 결과인 당뇨가 유발[38]된 것으로 설명할 수 있으며, 당뇨로 인한 산화적 손상에 대한 방어기전으로 여러 연구자들은 항산화 효소의 발현 증가에 초점을 두고 있다. Superoxide dismutase (SOD)는 세포 내 호흡작용의 부산물로 나타나는 superoxidie radical을 제거함으로써 과산화수소가 세포 내에 잔존되는 것을 막아주기 때문에 DNA 손상으로부터 보호할 수 있다.</p>