복부와 같은 국소적인 부위의 지방축적은 고인슐린증, 성장호르몬 분비 감소, 스테로이드 호르몬이 증가한 경우에 초래될 수 있는데 고인슐린증이 비만을 유발시키는지 혹은 비만의 결과로 초래되는지는 아직까지 명확하지 않은 실정이다. 앞서 언급한 바와 같이 비만은 ...

복부와 같은 국소적인 부위의 지방축적은 고인슐린증, 성장호르몬 분비 감소, 스테로이드 호르몬이 증가한 경우에 초래될 수 있는데 고인슐린증이 비만을 유발시키는지 혹은 비만의 결과로 초래되는지는 아직까지 명확하지 않은 실정이다. 앞서 언급한 바와 같이 비만은 지방세포의 지방의 침착이 유리보다 많아서 발생하게 되는데, 지방 침착은 LPL과 TG synthase의 활성도에 의하여 조절되며 지방 분해는 호르몬에 예민한 tissue lipase의 활성도에 의하여 조절된다. LPL은 지방세포에서 만들어져 근접한 모세혈관으로 이동하여 혈중 chylomicron이나 VLDL의 중성지방의 ester 결합을 잘라서 유리자방산이나 monoglyceride로 유리시켜 지방세포에 섭취하게 하는 효소로 인슐린에 의하여 조절된다(Scow 와 Blanchette-Mackie, 1991). 따라서 LPL과 호르몬에 예민한 tissue lipase의 활성도의 조절기전을 규명하는 것은 비만의 기전을 이해하는데 도움이 될 뿐 아니라 비만의 해소에 실마리를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.
한편, 운동에 의한 에너지 대사조절은 체내 여러 유전자의 발현을 조절하게 되며, 이는 골격근에서의 세포내 신호경로(signaling pathway)에 의한 대사적 효율성을 향상시킬 수 있다. 즉, 운동이나 근 수축 같은 자극은 근 세포내 포도당 전달체(glucose transporter)의 유전자 및 단백질의 발현을 증가시킴과 더불어 포도당의 세포막 투과성을 증가시키게 되는 것이다(Host 등, 1998; Kuo 등, 1999). 일반적으로 근수축 자극에서 대부분의 근육은 에너지를 내기위해 저장된 당원을 선호하게 되지만, 체내 당원 저장량이 한정되어 있기 때문에 장시간의 운동에는 지질로부터의 에너지 동원이 증가하게 되며, 이는 운동의 강도, 시간, 당원 잔여량 등의 여러 요인이 작용하는 것으로 알려져 있다. 또한, 체내에서 일어나는 대사과정 중 미토콘드리아는 에너지 생성의 중추적 역할을 담당하며 에너지 소비에서 많은 부분을 차지하는 열발생(thermogenesis) 기전은 futile cycle 과 Na+, K+-ATPase 그리고 미토콘드리아 내의 ADP 인산화와 호흡과정의 uncoupling 등에 기인한다(Frontera 등, 2005)고 한다. ADP 인산화에 관련하는 유전형질 중 지방산화와 관련된 것으로는 미토콘드리아의 외막을 통과한 지방산이 세포내막을 통과하여 미토콘드리아 기질 내로 유입되도록 관여하는 carnitine palmitoyltransferase(CPT) 1 이 산화과정의 중요한 rate limiting 효소로 작용한다(McGarry & Foster, 1980). CPT 1은 malonyl-CoA에 의해서 그 활성도가 조절되는 것으로 알려져 있으며, 근육과 지방에서 주로 발현되는 M-CPT 1과 그 외 대부분의 조직에서 발현되는 L-CPT 1 두 가지의 이성체가 존재한다고 알려져 있다(Britton 등, 1995; Yamazaki 등, 1996).
이처럼 지방산의 대사에는 여러 가지 인자가 관여하며, 이러한 다양한 인자의 활성은 세포막 주위의 여러 유전인자에 의하여 조절된다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 비만의 기전을 이해하는데 직접적인 방향을 제시할 뿐 아니라 비만 해소의 실마리를 제공하는데 매우 중요한 연구분야이다. 그러나 아직까지 운동 시 조절되는 생리학적인 기전의 일부가 밝혀져 있을 뿐 운동에 의한 유전자 발현의 차이는 명확히 규명되어 있지 않은 실정이다. 더욱이 세포수준에서의 지방대사율과 관련 유전인자의 발현율에 관한 연구는 연구과정의 경제적․기술적인 문제로 인하여 국내에서는 물론 국외 연구가 미진한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 MSG로 비만 유도된 흰쥐를 대상으로 트레드밀을 이용한 지속적인 운동이 부위별 지방세포의 대사율 및 CPT-1 발현에 미치는 영향을 알아보고자 한다.

1) 실험대상 및 비만유도

(1) 실험대상
실험동물은 Sprague-Dawley 종 흰주를 사용하였으며 태어난 직후 정상군(control ; CON, n=7)과 MSG 처치군(monosodium glutamate treated rat ; MSG, n=7), 그리고 MSG 처치 및 지구성 운동군(MSG and exercise treated ...

1) 실험대상 및 비만유도

(1) 실험대상
실험동물은 Sprague-Dawley 종 흰주를 사용하였으며 태어난 직후 정상군(control ; CON, n=7)과 MSG 처치군(monosodium glutamate treated rat ; MSG, n=7), 그리고 MSG 처치 및 지구성 운동군(MSG and exercise treated ; MSG-EX, n=7)으로 구분한다. 신장은 몸과 꼬리로 나누어서 길이를 측정하며, 몸 길이는 실험쥐의 아랫니 끝에 항문까지의 길이로 꼬리 길이는 항문에서 꼬리끝까지의 길이로 하였다.

(2) 비만유도 및 운동적용
비만 흰쥐를 유발하기 위해 신생 흰쥐에서 monosodium glutamate(MSG, 4mg/g BW)을 생후 2, 4, 6, 10일에 각각 피하주사한 후, 생후 10주 동안 성장한 비만유도 쥐에서 다시 두 그룹으로 구분한 후 비만유도 군(MSG 군)과 운동군(MSG-EX 군)으로 구분한다. 또한 비만유도 쥐에 대한 대조군으로 정상군(CON 군)은 같은 시기에 hyperosmotic saline(0.01ml 10% sodium chloride/g BW)을 피하주사한다.
MSG-EX 군의 운동부하적용은 생후 10주 후부터 적용되며, 운동강도는 Power 등 (1993)이 사용했던 운동프로그램을 응용하여 적용한다. 즉, 실험동물용 treadmill을 이용하여 최초 3일간은 경사도 0%에서 10분간 5m/min의 속도로 운동부하에 대한 적응기간을 둔 후 이후 8주간 경사도 0%에서 초기 5m/min 속도로 10분간 적용하며, 이후 30분 동안 10m/min의 속도로 총 40분간 운동한다.

(3) 비만도 평가
지방을 피하지방, 복강내지방 및 골반강내 지방으로 구분하며, 피하지방으로 실험쥐의 오른쪽 겨드랑이에서 서혜부에 이르는 부분의 지방을, 복강내 지방으로 복강내의 장간막과 후복간의 지방조직을 골반강내 지방을 비뇨생식기계에 붙어 있는 지방을 분리하여 무게를 측정하고 분석에 사용한다. 피하지방, 복강내 지방 및 골반강내지방은 육안적으로 관찰되는 모든 지방조직을 적출하는 것을 원칙으로 한다.

2. 실험동물 처치 및 분석방법

1) 실험동물 처치
실험동물은 오전 8시부터 7시간 금식을 시킨 후 pentothal sodium(40 mg/kg, intraperitoneal)을 복강내로 주사하여 마취시켰으며 이후 복강을 개복하여 복대동맥에서 인슐린, 혈당, 지방성분을 측정하기 위한 혈액을 채혈한 후 실혈사 시킨다. 부위별 세포내 지방대사율 측정을 위한 LPL 활성도 측정은 피하, 복강내 및 골반강내로 구분하여 지방조직을 채취한 직후 액체질소 탱크에서 분석시까지 냉동보관 한다.

2) 분석방법

(1) 지방조직의 lipoprotein lipase(LPL) 활성도의 측정
Iverrius와 Ostlund-Lindqvit(1989)의 방법으로 측정하였으며, 그 방법은 아래에 정리하였다. 시약과 완충액의 조재내용은 다음과 같다.

LPL의 분리 ; 각 부 지방조직 50mg 정도를 5～7 mg으로 조각을 내어 0.3 ml의 elution buffer가 든 12×75mm 유리 시험관에 넣고 Parafilm으로 덮고는 37℃ 교반 항온수조(80 cycles/min)에서 30분간 배양하여 LPL을 추출한다. 배양이 끝나고 0.2 ml의 완충액을 취하여 효소 활성도 측정에 사용한다.

LPL 활성도의 측정 ; 미리 준비한 중성지방 유액(triglyceride emulsion) 0.6 ml과 LPL activator인 apolipoprotein C-Ⅱ를 공급하기 위한 희석된 heat inactivated rat serum 0.2 ml 을 넣은 시험관에 LPL 추출액 0.2ml을 넣고 37℃ 교반 항온수조(80 cycles/min)에서 60분간 배양한다.

유리지방산의 추출 ; LPL의 작용으로 14C-triolein으로부터 유리된 유리지방산을 추출하기 위하여 Belfrage와 Vaughan(1969)의 simple liquid-liquid partition system의 방법을 응용한다. 즉, 3.25 ml의 methanol-chloroform-heptane을 넣은 13×100 mm borosilicated tube에 배양이 끝난 혼합액을 0.2 ml 넣고 즉시 Vortex로 혼합한다. 여기에 1.05 ml의 cabonate-borate buffer을 첨가하고 마개를 닫은 후 다시 Vortex로 혼합한다. 이후 실온에서 3,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 두 층으로 분리 한 후 상층에서 2ml을 취하여 측정용 vial에 넣고 4ml의 방사능 측정용 칵테일을 넣은 다음 액체 섬광계수기로 방사능 활성도를 측정한다.

LPL 활성도 측정을 위한 시약의 조재
Stock reagents
0.223M Tris-HCL buffer, pH 8.5 : 4℃ 에 보관
0.78 M NaCl in Tris buffer(salt correction) : 4℃ 에 보관
Methanol-chloroform-heptane, 1.41:1.25:1(v/v/v) : 4℃ 에 보관
0.05 M Carbonate-borate buffer, pH 10.5 : 4℃ 에 보관
Albumin, 183.3 mg/ml in Tris buffer : -20℃ 에 보관
Heparin, 1mg/ml, in Krebs-Ringer phosphate(KRP) buffer : -20℃ 에 보관

(2) CPT-1 gene expression

조직균질화 및 미토콘드리아 분리 ; 적출한 조직은 불필요한 부분을 제거한 다음 homogenization buffer(260 mM sucrose, 1 mM E