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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10007882&local_id=10011726
뇌혈관질환 쥐에서 트레드밀 지구성 운동이 세포사멸과 신경세포 생성 그리고 기억력 장애에 미치는 효과에 대한 연구
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number G00097
Year(selected) 2004 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2006년 05월 27일
Year type 결과보고
Year(final report) 2006년
Research Summary
  • Korean
  • 뇌 허혈 (cerebral ischemia)은 일시적 혹은 영구적 뇌동맥 폐색 (occlusion of cerebral arteries)에 의한 뇌혈류의 감소로 유발된다. 뇌 허혈로 일어나는 이러한 현상들은 복잡한 병리 생리적 과정을 통하여 신경 세포사를 초래하며, 결국 비가역적인 신경학적 손상을 일으킨다.
    본 연구는 모래 쥐 (gerbils)에서 일시적인 전뇌 허혈 (transient global ischemia)을 유발한 후 트레드밀 운동시점이 해마 치상회의 세포사멸과 세포생성에 미치는 영향을 규명하였다. 양측 경동맥을 5분간 결찰 시켜 일시적 전뇌허혈을 유발시켰다. 실험군은 허혈 유발 12시간 후 운동그룹, 허혈 유발 24시간 후 운동그룹, 허혈유발 72시간 후 운동그룹, 그리고 대조군으로 나누었다. 수술 후 7일 후 쥐를 희생시켰다. 단기 기억은 step-down inhibitory avoidance test를 실시하여 관찰하였으며, 세포사멸은 terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) 염색법과 caspase-3 면역조직화학법을 이용하였고, 해마의 신경세포 생성은 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) 면역조직화학법으로 측정하였다.
    실험결과 일시적인 전뇌허혈은 단기기억을 감소시켰고, 해마 치상회의 신경세포 사멸과 세포생성을 유의하게 증가시켰다. 전뇌허혈 후 실시한 트레드밀 운동은 허혈에 의한 단기기억의 감퇴를 막아주었고, 허혈로 증가된 해마 치상회의 신경세포 사멸 및 세포생성을 억제하였다. 이러한 효과는 뇌 허혈 후 24시간 후에 실시한 트레드밀 운동에서 가장 크게 나타났다.
    본 연구를 통하여 허혈 후 24시간 후에 트레드밀 운동을 실시하는 것이 뇌 손상을 줄이고 신경학적 장애를 최소할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 뇌졸중의 예방과 치료에 도움을 줄 것으로 생각되며, 뇌졸중환자의 운동지침 자료로 이용 될수 있을 것이다.
  • English
  • Cerebral ischemia results from reduction in cerebral blood flow due to transient or permanent occlusion of cerebral arteries. Ischemic insult in the brain leads to neuronal cell death and eventually causes neurological impairments.
    In the present study, the temporal-dependence of the effect of treadmill exercise on short-term memory, neuronal cell death, and cell proliferation in the hippocampal dentate gyrus following transient global ischemia in gerbils were investigated. Step-down inhibitory avoidance test, terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) assay and immunohistochemistry for caspase-3 and 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) were used for this study.
    Transient global ischemia impaired short-term meomory function in gerbils. It was also shown that apoptotic cell death and cell proliferation in the hippocampal dentate gyrus were significantly increased following transient global ischemia in gerbils. Treadmill exercise improved ischemia-induced short-term memory by ischemia in gerbils. Treadmill exercise suppressed ischemia-induced increase in DNA fragmentation and caspase-3 expression. The most potent suppressive effect of treadmill exercise on ischemia-induced apoptic neuronal cell death was observed starting treadmill exercise 24 h after ischemia insult.
    Present study show that treadmill exercise alleviates ischemia-induced short-term memory impairement by suppressive apoptotic neuronal cell death in the hippocampus.
Research result report
  • Abstract
  • Latency time은 sham-operation group은 155 (100/80)초, 허혈유발군은 40 (20/56)초 허혈 12시간 후 운동군은 75 (38/78)초, 허혈 24시간 후 운동군은 112 (65/120) 초, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 78 (57/189)초였다. 단기기억은 허혈 후 감소하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 단기기억의 감소를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 단기기억손상을 개선시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.
    TUNEL-양성세포수는sham-operation group은 5.86 ± 1.21/mm2, 허혈유발군은 37.86 ± 6.19/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 27.20 ± 2.05/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 13.79 ± 6.00/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 24.31 ± 2.54/mm2였다. TUNEL 양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 TUNEL- 양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 TUNEL-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.
    Caspase-3-양성세포수는sham-operation group은 8.17 ± 1.22/mm2, 허혈유발군은 74.00 ± 10.93/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 43.79 ± 3.75/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 22.71 ± 2.11/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 38.81 ± 4.06/mm2였다. Caspase-3-양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 Caspase-3-양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 Caspase-3-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.

    BrdU-양성세포수는sham-operation group은 105.97 ± 7.56/mm2, 허혈유발군은 247.84 ± 24.23/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 192.70 ± 23.26/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 132.19 ± 5.99/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 184.17 ± 10.31/mm2였다. BrdU-양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 BrdU-양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 BrdU-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적이다.
    실험결과 일시적인 전뇌허혈은 단기기억을 감소시켰고, 해마 치상회의 신경세포 사멸과 세포생성을 유의하게 증가시켰다. 전뇌허혈 후 실시한 트레드밀 운동은 허혈에 의한 단기기억의 감퇴를 막아주었고, 허혈로 증가된 해마 치상회의 신경세포 사멸 및 세포생성을 억제하였다. 이러한 효과는 뇌 허혈 후 24시간 후에 실시한 트레드밀 운동에서 가장 크게 나타났다.
    본 연구를 통하여 허혈 후 24시간 후에 트레드밀 운동을 실시하는 것이 뇌 손상을 줄이고 신경학적 장애를 최소할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 뇌졸중의 예방과 치료에 도움을 줄 것으로 생각되며, 뇌졸중환자의 운동지침 자료로 이용될 수 있을 것이다.
  • Research result and Utilization method
  • Latency time은 sham-operation group은 155 (100/80)초, 허혈유발군은 40 (20/56)초 허혈 12시간 후 운동군은 75 (38/78)초, 허혈 24시간 후 운동군은 112 (65/120) 초, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 78 (57/189)초였다. 단기기억은 허혈 후 감소하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 단기기억의 감소를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 단기기억손상을 개선시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.
    TUNEL-양성세포수는sham-operation group은 5.86 ± 1.21/mm2, 허혈유발군은 37.86 ± 6.19/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 27.20 ± 2.05/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 13.79 ± 6.00/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 24.31 ± 2.54/mm2였다. TUNEL 양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 TUNEL- 양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 TUNEL-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.
    Caspase-3-양성세포수는sham-operation group은 8.17 ± 1.22/mm2, 허혈유발군은 74.00 ± 10.93/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 43.79 ± 3.75/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 22.71 ± 2.11/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 38.81 ± 4.06/mm2였다. Caspase-3-양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 Caspase-3-양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 Caspase-3-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적인 것으로 나타났다.

    BrdU-양성세포수는sham-operation group은 105.97 ± 7.56/mm2, 허혈유발군은 247.84 ± 24.23/mm2, 허혈 12시간 후 운동군은 192.70 ± 23.26/mm2, 허혈 24시간 후 운동군은 132.19 ± 5.99/mm2, 그리고 허혈 72시간 후 운동군은 184.17 ± 10.31/mm2였다. BrdU-양성세포수는 허혈 후 증가하였으며, 트레드밀 운동은 허혈에 의해서 유도된 BrdU-양성세포수의 증가를 개선시켰다. 뇌허혈 후 24시간 이후에 트레드밀 운동을 시작하는 것이 BrdU-양성세포수를 억제시키는데 더 효과적이다.
    실험결과 일시적인 전뇌허혈은 단기기억을 감소시켰고, 해마 치상회의 신경세포 사멸과 세포생성을 유의하게 증가시켰다. 전뇌허혈 후 실시한 트레드밀 운동은 허혈에 의한 단기기억의 감퇴를 막아주었고, 허혈로 증가된 해마 치상회의 신경세포 사멸 및 세포생성을 억제하였다. 이러한 효과는 뇌 허혈 후 24시간 후에 실시한 트레드밀 운동에서 가장 크게 나타났다.
    본 연구를 통하여 허혈 후 24시간 후에 트레드밀 운동을 실시하는 것이 뇌 손상을 줄이고 신경학적 장애를 최소할 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 뇌졸중의 예방과 치료에 도움을 줄 것으로 생각되며, 뇌졸중환자의 운동지침 자료로 이용될 수 있을 것이다.
  • Index terms
  • Cerebral ischemia, apoptosis, TUNEL, casapse-3, treadmill exercise, passive avoidance test
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