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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10012266&local_id=10017039
지구성운동이 파킨슨질환 모형 쥐 뇌에서 도파민 사멸억제와 해마 치상회에서 신경세포 생성에 미치는 영향
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 G00120
Year(selected) 2005 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2007년 05월 28일
Year type 결과보고
Year(final report) 2007년
Research Summary
  • Korean
  • 파킨슨 질환은 흑질 치밀부(substantia nigra pars compacta; SNc)내의 도파민성 신경세포 소실과 흑질-선조체로(nigrostriatal tract)의 도파민성 신경로의 점진적 퇴행성 변화로 도파민 감소로 인한 진전(rest tremor), 근강직(muscle rigidity), 운동완서(bradykinesia) 등의 운동성 장애를 나타나며, 신피질 해마 내의 도파민 결핍으로 인한 자세불안정, 우울증 그리고 말하는데 어려움 등의 증상이 나타난다. 본 연구에서는 파킨슨 질환이 유발된 흰쥐에서 트레드밀 달리기가 흑색질(substantia nigra)에서 도파민 신경세포 합성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH) 발현, 선조체(striatum)에서 TH 섬유의 발현, 후봉선액(dorsal raphe)에서 세로토닌 생성과 그 합성효소인 tryptophan hydroxylase(TPH)의 발현 및 치상회(dentate gyrus)에서 신경세포 생성에 미치는 영향을 면역조직화학법으로 연구하였다.
    본 연구는 Sprague-Dawley계열 수컷 흰쥐 를 이용하여 파킨tms 질환은 흰쥐의 선조체에 6-hydroxydopamine(6-OHDA)을 주입하여 유발시켰다. 실험동물은 무작위 표본추출에 의하여 대조군, 운동군, 6-OHDA을 주입 파킨슨 유발군(파킨슨군), 6-OHDA을 주입 파킨슨 유발 운동군(파킨슨 운동군) 등 4개 군으로 분류하였다. 운동군은 소형동물용 트레드밀에서 하루 일회씩 30분 운동을 14일 동안 실시하였다. 운동은 트레드밀 경사도 0 %에서 초기 5분간은 2m/min 속도로 부하 하다가 3m/min 속도에서 25분간 총 30분 실시하였다.
    본 연구결과 파킨슨 질환을 유발하여 지구성 운동을 실시한 2주후 apomorphine을 복강에 투여하여 회전운동을 측정한 결과 대조군과 운동군 간에는 불균형이 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군과 파킨슨 운동군은 불균형이 유의하게 증가하였다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 불균형이 유의하게 감소하였다. 흑색질에서 정상쪽과 병소쪽 TH 양성세포 수 발현 비율 및 선조체에서 TH 섬유의 발현 밀도는 대조군과 운동군 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군과 파킨슨 운동군은 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다. 후봉선핵에서 세로토닌 생성과 TPH의 발현은 대조군에 비하여 파킨슨군이 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다. 해마 치상에서서 새로운 신경세포 발현은 대조군과 운동군 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군은 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다.
    본 실험의 결과 파킨스씨 병이 유발되었을 시 트레드밀 지구성 달리기는 뇌의 도파민 신경세포 합성 효소인 TH, 세로토닌 생성을 증가시켜 파킨슨 질환의 증상을 효과적으로 호전시키고 재생시킬 수 있을 것이다.
  • English
  • In Parkinson's disease, the progressive loss of dopaminergic neurons in the pars compacta of the substantia nigra leads to debilitating motor dysfunction. In the present study, we investigated the effects of treadmill exercise on the dopaminergic neuronal cell death in the substantia nigra and fiber loss, on the synthesis of 5-hydroxytryptamine (5-HT) and the expression of tryptophan hydroxylase (TPH) in the dorsal raphe, and on cell proliferation in the hippocampal dentate gyrus in the striatum of Parkinson’s rats. Parkinson’s rats were made by injecting 6-hydroxydopamine (6-OHDA) into the striatum with using a stereotaxic instrument. The rats in the exercise groups were put on the treadmill to run for 30 minutes once a day for 14 consecutive days after 6-OHDA administration into the striatum. Two weeks after the intrastriatal injection of 6-OHDA, the rats without treadmill exercise displayed rotational asymmetry following injection of apomorphine (0.5 mg/kg, s.c.). In contrast, the rats undergoing treadmill exercise showed a significant reduction of rotational asymmetry. Analysis viaimmunohistochemistry for the tyrosine hydroxylase expression revealed a substantial loss of cell bodies in the substantia nigra and their projected fibers in the striatum ipsilateral to the lesion following 6-OHDA injection into the striatum. However, treadmill running enhanced the survival of dopaminergic neurons in the substantia nigra and also their fibers projecting into the striatum. And two weeks after injection of 6-OHDA, 5-HT synthesis and TPH expression in the dorsal raphe were decreased. However, treadmill running increased 5-HT synthesis and TPH expression in the dorsal raphe of 6-hydroxydopamine-injection rats. In addition, treadmill running enhanced cell proliferation in the hippocampal dentate gyrus in the 6-OHDA-injection rats.
    The results of the present study show that treadmill exercise may provide the symptom improvement for the treatment of Parkinson’s disease patients.
Research result report
  • Abstract
  • 파킨슨 질환은 흑질 치밀부내의 도파민성 신경세포 소실과 흑질-선조체로의 도파민성 신경로의 점진적 퇴행성 변화로 도파민 감소로 인한 진전, 근강직, 운동완서 등의 운동성 장애를 나타나며, 신피질 해마 내의 도파민 결핍으로 인한 자세불안정, 우울증 그리고 말하는데 어려움 등의 증상이 나타난다. 본 연구에서는 파킨슨 질환이 유발된 흰쥐에서 트레드밀 달리기가 흑색질에서 도파민 신경세포 합성 효소인 tyrosine hydroxylase(TH) 발현, 선조체에서 TH 섬유의 발현, 후봉선액에서 세로토닌 생성과 그 합성효소인 tryptophan hydroxylase(TPH)의 발현 및 치상회에서 신경세포 생성에 미치는 영향을 면역조직화학법으로 연구하였다.
    본 연구는 Sprague-Dawley계열 수컷 흰쥐 를 이용하여 파킨tms 질환은 흰쥐의 선조체에 6-hydroxydopamine(6-OHDA)을 주입하여 유발시켰다. 실험동물은 무작위 표본추출에 의하여 대조군, 운동군, 6-OHDA을 주입 파킨슨 유발군(파킨슨군), 6-OHDA을 주입 파킨슨 유발 운동군(파킨슨 운동군) 등 4개 군으로 분류하였다. 운동군은 소형동물용 트레드밀에서 하루 일회씩 30분 운동을 14일 동안 실시하였다.
    본 연구결과 파킨슨 질환을 유발하여 지구성 운동을 실시한 2주후 apomorphine을 복강에 투여하여 회전운동을 측정한 결과 대조군과 운동군 간에는 불균형이 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군과 파킨슨 운동군은 불균형이 유의하게 증가하였다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 불균형이 유의하게 감소하였다. 흑색질에서 정상쪽과 병소쪽 TH 양성세포 수 발현 비율 및 선조체에서 TH 섬유의 발현 밀도는 대조군과 운동군 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군과 파킨슨 운동군은 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다. 후봉선핵에서 세로토닌 생성과 TPH의 발현은 대조군에 비하여 파킨슨군이 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다. 해마 치상에서서 새로운 신경세포 발현은 대조군과 운동군 간에는 유의한 차이가 나타나지 않았으며, 파킨슨군은 유의하게 낮게 나타났다. 그러나 파킨슨 운동군은 파킨슨군보다 유의하게 높게 나타났다.
    본 실험의 결과 파킨스씨 병이 유발되었을 시 트레드밀 지구성 달리기는 뇌의 도파민선 신경세포인 TH, 세로토닌 생성을 증가시켜 파킨슨 질환의 증상을 효과적으로 호전시키소 재생시킬 수 있을 것이다.
  • Research result and Utilization method
  • 파킨슨병 치료에 대한 최근의 연구는 파킨슨 보충요법 및 수술요법에 국한되어 왔으며, 운동이 파킨슨 질환을 완화시키는데 유용한 치료적 방법으로 제시되고 있지만, 운동이 어떠한 기전을 통하여 파킨슨 질환에 도움이 되는지에 대한 연구는 매우 한정적으로 진행되어왔다. 이에 본 연구에서는 흰쥐의 흑색질에 6-hydroxydopamine(6-OHDA)를 주입하여 흑색질 및 흑질선조체간 신경섬유를 선택적으로 파괴시켜 파킨슨병을 유발시킨 후 지구성 운동을 실시하여 도파민 소멸을 억제시키며, 해마 치상회에서 새로운 신경세포 생성에 미치는 영향을 면역조직화학법(immunohistochemistry) 실험을 이용하여 규명하였다. 본 연구 결과 운동에 대한 중추신경전달에 대한 기전을 규명하여 스포츠의학, 운동생리학, 생명과학 발전에 기여하리라 생각된다. 이를 바탕으로 지구성 달리기 운동이 파킨슨 질환에서 도파민성 경세포 소실을 막거나 더디게 할 수 있으며, 새로운 신경세포를 생성하여 파킨슨 질환의 증상을 효과적으로 호전시키고 재생시킬 수 있는 운동처방을 위한 기초적 자료로 활용할 수 있을 것이다.

  • Index terms
  • 파킨슨 질환, 6-OHDA, 흑색질, 선조체, 후봉선핵, 지구성 운동, 도파민, 신경세포 생성, Parkinson's disease, 6-Hydroxydopamine, Endurance exercise, Substantia nigra, Striatum, Tyrosine hydroxylase (TH), 5-hydroxytryptamine (5-HT)
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