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모체운동 훈련이 자식의 심근과 골격근 세포내 미토콘드리아 산화능력에 미치는 영향
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 중견연구자지원사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2011-327-G00119
선정년도 2011 년
연구기간 1 년 (2011년 07월 01일 ~ 2012년 06월 30일)
연구책임자 김창근
연구수행기관 한국체육대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 현대인의 좌업생활과 과다한 영양으로 인한 비만이 지구촌의 건강 위험요인을 넘어 질환으로 분류되고 있다. 비만은 유전적인 소인과 개인의 식이 및 생활습관에 의해 영향을 받으며, 특히, 한국인의 경우 가족의 식이패턴은 어머니의 식성과 무관할 수 없다. 유산소 운동 능력은 부계보다는 모계로부터 더 많은 영향을 받기 때문에 어머니의 생활습관은 자식의 대사적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 임신기의 여성들은 임신으로 인한 스트레스와 문화적인 조건에 의해 신체활동에 제한을 받지만 산모와 태아의 건강을 위해서는 임신 중 운동 환경이 무엇보다 중요하다. 최근 조직을 저 산소 환경에서 운동 강도를 낮게 하면서도 중, 고 강도로 훈련 후 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다는 연구 결과는 임신부나 노인과 같이 저 강도에서 운동해야하는 특수계층에 중요한 과학적 기초가 될 수 있다. 임신 시 유산소성 운동을 통한 대사적 발달은 태어날 개체의 성장, 면역기능, 신경조직 등 다양한 계통에 영향을 미칠 가능성도 제시되고 있다. 특히, 산화적 에너지 생산 능력을 조절하는 Mitochondrial DNA (mtDNA)는 모계 유전 형질에 따라 번역되는 genome으로 보고되었다. 따라서 이 연구는 임신 전 혹은 임신기간 동안 어머니에 대한 유산소 훈련과 저 산소 환경에서 저 강도 운동 훈련이 자식의 근 세포 내 산화적 능력에 미치는 영향을 평가를 목적으로 계획되었다.
  • 기대효과
  • 모체의 대사적 능력은 태어나는 자손에게 영향을 미칠 수 있으며 임신기간 동안 유산소성 운동과 같은 자극은 태어날 개체의 심장근 및 골격근 성장, 면역기능, 신경조직의 성장 등 여러 생리적 요인에 영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 저산소환경에서의 모태운동이 자손의 골격근 대사능력에 미치는 영향을 밝히기 위한 목적으로 계획되었다. 연구수행을 위해 미토콘드리아 산화능력과 관련된 PGC-1α, COXⅣ, mtTFA 및 모세혈관 성장과 관련된 VEGF, HIF-1α 단백질 발현을 분석할 것이다. 실험동물은 Sprague-Dawley 10주령 암컷 쥐(Samtako, Korea) 40마리를 5개의 그룹에 각각 8마리씩 배정할 것이며 이상을 보이거나 실험 중 사망하는 동물을 실험에서 제외한 후, 그룹 당 7마리씩 총 35마리를 선별하여 실험에 사용할 것이다.
    종합하면, 이 연구는 모체의 훈련정도와 임신 시 운동훈련에 의한 대사능력 향상이 자식의 대사능력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 계획되었으며, 산화적 에너지 생산 능력에 대한 여러 결정인자 단백질에 대한 이해는 보다 운동능력과 유전에 대한 관계를 이해하는 데에 도움을 줄 것으로 판단된다.
  • 연구요약
  • ● 최근 건강을 위한 규칙적인 운동의 중요성이 강조되고 있으며 임신기간에도 적절한 운동은 모체와 태아의 건강에 긍정적인 효과가 있을 수 있는 것으로 보고되고 있다. 그러나 임신 시 운동에 대한 모체와 태아의 생리적 지표의 상호 관련성은 아직 정립되고 있지 못하다.

    따라서 이 연구는 모체의 훈련정도와 임신 시 운동훈련에 의한 대사능력 향상이 자식의 대사능력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 세포 내 대사관련 신호전달 단백질과 분자생물학적 연구 자료를 제공하는 의미에서 학문적 의의가 있다.


    ● 이 과제를 통해 기대되는 효과를 정리하면,

    1) 임신 시 운동이 자식의 심근 및 골격근의 대사특성에 대한 종합적인 검증을 통해 구체적
    인 근거를 제시할 수 있다.

    2) 운동이 모체와 자식의 미토콘드리아의 대사관련 효소 및 혈관생성 관련 지표에 미치는
    영향에 대한 구체적인 근거 제시할 수 있다.

    3) 임신 시 모체와 자식에 대한 분자생물학적 연구기반을 마련함으로써 학문의 심화 및 파
    급효과를 기대할 수 있다.

    4) 모체의 신체활동 정도가 태아의 건강에 미치는 영향을 널리 홍보하는 측면에서 관심을
    모을 수 있을 것으로 기대된다.
  • 한글키워드
  • 모계유전,미토콘드리아,저산소,운동훈련,HIF1a,COX-IV,모세혈관,PGC-1a,Tfam,VEGF
  • 영문키워드
  • capillary,Tfam, PGC-1a,VEGF,COX-IV,HIF1a,exercise training,mitochondria,hypoxia,materal inheritance
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 모체의 대사적 능력은 태어나는 자손에게 영향을 미칠 수 있으며 임신기간 동안 유산소성 운동과 같은 자극은 태어날 개체의 심장근 및 골격근 성장, 면역기능, 신경조직의 성장 등 여러 생리적 요인에 영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 저산소환경에서의 모태운동이 자손의 골격근 대사능력에 미치는 영향을 밝히기 위한 목적으로 수행되었다. 연구수행을 위해 미토콘드리아 산화능력과 관련된 PGC-1α, COXⅣ, mtTFA 및 모세혈관 성장과 관련된 VEGF, HIF-1α 단백질 발현을 분석하였다. 실험동물은 Sprague-Dawley 10주령 암컷 쥐(Samtako, Korea)를 그룹 당 7마리씩 총 35마리를 선별하여 실험에 사용하였다.
    연구결과 임신한 어미쥐의 유산소 운동 훈련에 의해 태아의 골격근에서 미토콘드리아 생합성 및 미토콘드리아 기능에 영향을 미치는 PGC-1a의 발현이 증가 하였다. 이러한 결과는 임신 중 운동이 태아의 유산소적 능력에 영향을 미칠 수 있다는 것을 나타낸다. 또한 임신동안 운동한 그룹의 태아에서 출산 4주 후 유산소 능력과 관련된 인자들의 증가된 발현을 나타냄으로써 임신동안의 운동이 성장 시 미토콘드리아의 생합성에 영향을 미칠 가능성을 제시하고 있다. 따라서 이상의 실험결과를 통해 임신동안의 유산소운동이 태아의 유산소 능력에 긍정적 영향을 미칠 수 있는 가능성을 제시하였다.
    종합하면, 이 연구는 모체의 훈련정도와 임신 시 운동훈련에 의한 대사능력 향상이 자식의 대사능력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행되었으며, 산화적 에너지 생산 능력에 대한 여러 결정인자 단백질에 대한 이해는 보다 운동능력과 유전에 대한 관계를 이해하는 데에 도움을 줄 것으로 판단된다.
  • 영문
  • Metabolic capacity of maternal side may influence on their siblings and environmental stimuli such as physical activity during pregnancy may have a possible endowment of various physiological functions i.e., the growth of cardiac, nerve and skeletal muscles, immune function in the next generation. The purpose of the present study was to investigate the effect maternal influence on their siblings by intervention of exercise before and during pregnancy on metabolic capacity of skeletal muscles. Thirty five Sprague-Dawley female rats (10 wks) was divided into five groups, control (n=7), exercise before pregnancy (n=7), exercise before and during pregnancy (n=7), exercise during pregnancy (n=7) and exercise before and during pregnancy under the hypoxic condition (n=7). Mitochondrial oxidative capacity related PGC-1α, COXⅣ, mtTFA and capillary growth and development related VEGF, HIF-1α assayed.
    The major finding of the present study demonstrated that aerobic exercise during pregnancy increases in mitochondial capacity and angiogenetic function in their siblings. Hypoxic condition could not elicit additive effect on mitochondrial biosynthesis and function, but was true in angiogenetic capacity. Therefore, aerobic exercise during pregnancy can be recommended to endow a positive effect of exercise on the siblings.
연구결과보고서
  • 초록
  • 이 연구는 모태운동이 자손의 골격근 대사능력에 미치는 영향을 밝히기 위한 목적으로 수행되었다. 연구수행을 위해 미토콘드리아 산화능력과 관련된 PGC-1α, COXⅣ, mtTFA 및 모세혈관 성장과 관련된 VEGF, HIF-1α 단백질 발현을 분석하였다. 실험동물은 Sprague-Dawley 10주령 암컷 쥐(Samtako, Korea)를 그룹 당 7마리씩 총 35마리를 선별하여 실험에 사용하였다.
    연구결과 임신한 어미쥐의 유산소 운동 훈련에 의해 태아의 골격근에서 미토콘드리아 생합성 및 미토콘드리아 기능에 영향을 미치는 PGC-1a의 발현이 증가 하였다. 이러한 결과는 임신 중 운동이 태아의 유산소적 능력에 영향을 미칠 수 있다는 것을 나타낸다. 또한 임신동안 운동한 그룹의 태아에서 출산 4주 후 유산소 능력과 관련된 인자들의 증가된 발현을 나타냄으로써 임신동안의 운동이 성장 시 미토콘드리아의 생합성에 영향을 미칠 가능성을 제시하고 있다. 따라서 이상의 실험결과를 통해 임신동안의 유산소운동이 태아의 유산소 능력에 긍정적 영향을 미칠 수 있는 가능성을 제시하였다.
    종합하면, 이 연구는 모체의 훈련정도와 임신 시 운동훈련에 의한 대사능력 향상이 자식의 대사능력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행되었으며, 산화적 에너지 생산 능력에 대한 여러 결정인자 단백질에 대한 이해는 보다 운동능력과 유전에 대한 관계를 이해하는 데에 도움을 줄 것으로 판단된다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 이 연구는 모체의 훈련정도와 임신 시 운동훈련에 의한 대사능력 향상이 자식의 대사능력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 세포 내 대사관련 신호전달 단백질과 분자생물학적 연구 자료를 제공하는 의미에서 학문적 의의가 있다.
    이 과제를 통해 기대되는 효과를 정리하면,

    1) 임신 시 운동이 자식의 심근 및 골격근의 대사특성에 대한 종합적인 검증을 통해 구체적
    인 근거를 제시할 수 있다.

    2) 운동이 모체와 자식의 미토콘드리아의 대사관련 효소 및 혈관생성 관련 지표에 미치는
    영향에 대한 구체적인 근거 제시할 수 있다.

    3) 임신 시 모체와 자식에 대한 분자생물학적 연구기반을 마련함으로써 학문의 심화 및 파
    급효과를 기대할 수 있다.

    4) 모체의 신체활동 정도가 태아의 건강에 미치는 영향을 널리 홍보하는 측면에서 관심을
    모을 수 있을 것으로 기대된다.
  • 색인어
  • 수태, 모세혈관 생성 자극, 미토콘드리아 생합성
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