공의 속도에 따른 테니스 포핸드 드라이브 스윙 전략

최윤석 서울대학교 대학원 2022 국내석사

현대 프로 테니스 경기에서 포핸드 드라이브 스트로크는 서브 다음으로 경기 결과를 결정하는 중요한 요소이며, 그 사용 빈도는 가장 높다. 이 연구의 목적은 이러한 포핸드 드라이브 동작이 날아오는 공의 속도에 따라 어떻게 달라지는지를 운동학적 변인들을 기반으로 보고자 하였다. 연구 참여자는 현역 대학 테니스 선수 집단과 경력 3년 이하의 아마추어 동호인 집단으로 구분하였고, 날아오는 공의 속도 조건은 세 단계로 구성하였다. 자료 분석은 골반, 어깨, 상완, 손 총 네 분절의 움직임을 분석하였다. 속도와 상관없이, 집단 간의 차이를 보인 변인은 테이크백(takeback)에서 어깨와 상완의 각도, 포워드 스윙 동안의 상완의 각변위, 골반의 최대 각속도가 이루는 시점 그리고 상완의 최대 각속도이다. 집단에 상관없이 속도 간 차이를 보인 변인은 네 분절의 테이크백에서의 각도, 회전 시작 시점, 최대 각속도 시점이며, 골반과 어깨의 최대 각속도 역시 유의미한 차이를 보였다. 포워드 스윙 동안 각변위의 경우 골반, 어깨, 상완에서 유의미한 차이를 보였다. 결론적으로 선수 집단과 초급자 집단은 집단 간 포핸드 스윙의 차이를 보임에도 속도에 따른 스윙 전략을 변화하는 양상은 대부분 유사하였다. 다만, 어깨의 경우에는 선수 집단이 초급자 집단에 비해 날아오는 공의 속도에 따라 더 선형적으로 스윙 전략을 변화시키는 능력이 뛰어남을 볼 수 있었다. The forehand drive is the second most important skill that often dictates the outcome of a match, and the most frequently hit shot in modern tennis. The purpose of research was to investigate the effect of ball velocity on tennis forehand drive motions of two groups: a varsity (expert) player group and a novice player group whose experience of tennis was under three years. There were three different ball velocity conditions (slow, medium, fast). Difference in kinematic variables for four body segments – pelvis, shoulder, upper arm and hand - were compared between groups and velocity conditions. First, the variables which showed a significant difference between the two groups regardless of velocity conditions were the angle of takeback of the shoulder and the upper arm, the angular displacement of the upper arm during the forward swing, the timing of the maximum angular velocity of the pelvis, and the maximum angular velocity of upper arm. Second, the variables which showed a significant difference between the three ball velocity conditions regardless of group were the angle of takeback, the timing of the initiation of forward rotation, and the timing of the maximum angular velocity of all four segments. The maximum angular velocities of the pelvis and the shoulder, and the angular displacements of the pelvis, shoulder, and upper arm during forward swing also showed significant differences. Overall, both groups made a change their forehand drive strategy in a similar way to adjust to different ball velocities, although there were differences between two groups. However, for the shoulder, the expert group changed their swing strategy in a more linear fashion in reaction to different ball velocity conditions as compared to their novice conterparts.

속도에 따른 방향전환 동작 시 전방십자인대 부상 요인에 관한 연구

문제헌 서울대학교 2016 국내박사

스포츠 상황에서 전방십자인대 부상은 급격한 감속을 포함한 방향전환 동작에서 발생하며 매우 심각한 손상으로 연결된다. 이에 본 연구는 방향전환 동작 시 질주속도가 무릎관절에 작용하는 부하와 이로 인하여 발생하는 전방십자인대 부하를 추정하여 전방십자인대 손상에 영향을 주는 요인을 탐색하고 부상 방지를 위한 방안을 제시하기 위해 수행하였다. 본 연구에 참여한 연구대상자는 남자 고등학교 야구선수 14명(연령 : 17.42±0.69 세, 신장 : 174.6±4.0 cm, 체중 : 73.3±8.94 kg)으로 무릎관절을 포함한 하지 근골격계에 부상 경험이나 병적인 이상이 없는 인원으로 구성하였다. 실험 도구는 영상분석 시스템(Qualisys 7+, SWE), 지면반력 측정기(Kistler 9287BA, SWI), 근전도 측정기(Telemyo DTS, USA)를 활용하였으며, 3, 4, 5 m/sec의 방향전환 및 러닝 동작을 수행하는 동안 연구대상자의 동작과 힘 정보를 획득하였다. 주요 변인은 신체중심 속도, 무릎관절의 각도와 힘, 전방십자인대 부하, 대퇴 근육의 근 활성도 등으로 정하였다. 또한 실험으로 진행할 수 없는 높은 속도에서의 주요 변인 결과를 추정하기 위하여 1, 2차 회귀식을 작성하였다. 속도(3, 4, 5 m/sec)와 동작(방향전환, 러닝) 간 차이를 검증하기 위하여 반복측정 이원배치분산분석(repeated measure with two-way ANOVA)을 수행하였다. 사후분석으로는 대응표본 차이검증(paired t-test)을 실시하였으며 본 연구를 통하여 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 방향전환 동작의 질주속도 증가에 따른 무릎관절 자세는 외전 된 형태이다. 전방십자인대 부하, 무릎관절의 전단력, 굴곡 모멘트, 내측회전 모멘트는 증가하였다. 하지만 무릎관절의 내/외전 모멘트 요인에서는 가설과 반대로 내전 모멘트가 속도에 따라 증가하는 결과로 나타났다. 이러한 결과는 연구대상자의 성별, 방향전환 예측 유무에 따른 차이에서 기인한 것으로 판단된다. 따라서 전방십자인대 부상을 야기할 수 있는 자세는 무릎관절이 신전되어 외전과 내측회전 된 상태로 착지하여 급격한 감속을 동반한 방향전환 동작이라 할 수 있다. 둘째, 착지 시 대퇴사두근의 근 수축은 경골을 전방으로 이동시켜 전방십자인대 부하를 가중시키고 이와 동시에 대퇴이두근의 동시수축은 전방십자인대 부하 증가를 억제한다는 기전은 일반적으로 받아들여지고 있다. 본 연구에서 분석한 대퇴 신전근(대퇴직근, 내측광근, 외측광근)과 굴곡근(대퇴이두근, 반건양근)의 동시수축 비율 분석 결과에 의하면 방향전환 동작의 경우 질주속도가 증가할수록 신전근의 비율이 증가하고 굴곡근의 비율이 감소하였다. 하지만 러닝 동작의 비율은 질주속도 변화에 영향을 받지 않았다. 또한 전방십자인대 부하와의 동시수축 비율과의 상관분석 결과에서도 부하가 증가할수록 비율이 감소하는 결과로 나타났다. 따라서 대퇴이두근의 동시수축은 방향전환 동작 시 전방십자인대 부상 방지 역할을 할 것으로 판단된다. 셋째, 방향전환 동작의 착지 시 무릎관절의 굴곡 정도는 전방십자인대 부하에 영향을 미치는 주요한 요인이다. 본 연구의 결과에 의하면 방향전환 동작 시 질주속도 증가에 따른 무릎관절 굴곡 각도에는 큰 변화가 없었다. 하지만 러닝 동작에서는 굴곡 각도가 확연히 증가하였고 전방십자인대 부하는 방향전환 동작에 비하여 낮았다. 다수의 선행연구에서 착지 시 무릎관절 각도가 20° 전후로 유지되었을 때 전방십자인대 부하가 높은 결과로 보고하고 있다. 따라서 방향전환 동작 시 전방십자인대 부상 방지를 위해서는 무릎관절을 보다 굴곡 시키는 훈련이 필요하다. 이와 함께 발 분절이 신체중심에서 멀리 떨어지지 않고 상체를 진행방향으로 기울이도록 해야 할 것이다.

Analysis of Immunosenescent T cells in Kidney Transplantation Recipients According to Recipient Age with Two Induction Regimens

심우성 성균관대학교 일반대학원 2022 국내석사

With current demographical changes, candidates for kidney transplantation (KT) who are 65 years old or more are consistently increasing. “Immunosenescence” refers to age-related dysfunction of the immune system. It is thought to affect clinical outcomes of aged KT recipients such as reduced rejection rates and increased infection rates compared to young KT recipients. T cell aging is thought to be one of the causes of immunosenescence. Age-related changes in phenotypes of T cells might contribute to immunosenescence. In this study, the investigations of T cells from 40 KT recipients were investigated, focusing on senescent T cells and age-related phenotypical changes of T cells using flow cytometric analysis. KT recipients were divided into four groups according to ages and induction regimens. The proportion of CD27-CD28- CD4+ T cells in the r-ATG aged group was significantly higher than that of any other group. On the contrary, the proportion of CD27-CD28- CD8+ T cells did not show significant differences among the four groups. Comparisons of the proportion of CD27-CD28- CD4+ T cells between the r-ATG aged group and the Basiliximab aged group revealed a significant accumulation of senescent CD4+ T cells in r-ATG aged group. Analysis of KLRG1 expression with CD45RA revealed opposite patterns in distributions of CD45RA-KLRG1+ CD4+ T cells and CD45RA-KLRG1+ CD8+ T cells between aged groups and young groups. The distribution of CD45RA-KLRG1+ CD4+ T cells suggested that KLRG1 expression was more dominant in central memory (CCR7+CD45RA-, CM) and effector memory (CCR7-CD45RA-, EM) T cells in two young groups than in two aged groups. The distribution of CD45RA-KLRG1+ CD8+ T cells implied that proportions of cytomegalovirus (CMV)-specific multi-functional CD8+ T cells were higher in both aged groups. Despite a small study population, this study provides a clue for linking clinical aspects of immunosenescence of KT aged recipients to cellular level of T cell senescence. 현재의 인구학적 변화에 따라서, 65세 이상의 신장이식 대기 환자가 꾸준히 증가하는 추세이다. “면역노화”는 노화와 연관된 면역계의 기능 장애로 고령의 신장 식환자들에게 젊은 신장이식환자들보다 낮은 이식 거부 반응율과 높은 감염률과 같은 임상결과에 영향을 미치는 것으로 여겨진다. T 세포 노화는 면역노화의 원인 중 하나로 여겨지고 노화와 연관된 T 세포의 표현형의 변화 또한 면역노화에 기여하는 것으로 생각된다. 이 연구에서는 유세포 분석방법을 사용해서 노화된 T세포와 노화와 연관된 T 세포의 표현형의 변화에 특히 초점을 맞춰서 40명의 신장 이식 환자들의 T 세포의 분석을 수행했다. 신장 이식 환자들을 나이와 유도 용법에 따라서 네 그룹으로 분류했다. r-ATG aged 그룹에서의 CD27-CD28- CD4+ T 세포의 비율은 다른 그룹들보다 통계적으로 유의미하게 높았다. 반면에 CD27-CD28- CD8+ T 세포의 비율은 네 그룹에서 통계적으로 유의미한 차이를 보이지 않았다. r-ATG aged group과 Basiliximab aged group에서의 CD27-CD28- CD4+ T 세포의 비율을 비교했을 때, r-ATG aged group에서 노화된 CD4+ T 세포의 유의미한 누적을 확인할 수 있었다. CD45RA와 KLRG1 발현에 대한 분석에서, CD45RA-KLRG1+ CD4+ T 세포의 비율의 분포와 CD45RA-KLRG1+ CD8+ T 세포의 비율의 분포는 aged group과 young group에서 정반대의 패턴을 보였다. CD45RA-KLRG1+ CD4+ T 세포의 분포는 young group에서 central memory (CCR7+CD45RA-, CM), effector memory (CCR7-CD45RA-, EM) T 세포에서 KLRG1 발현이 aged group보다 더 높다는 것을 보였다. CD45RA-KLRG1+ CD8+ T 세포의 분포는 두 aged group 모두에서 거대세포바이러스 특이적인 다기능 CD8+ T 세포의 비율이 높다는 것을 암시했다. 연구 대상의 숫자가 적은 연구임에도 이 연구는 신장이식에서의 면역노화와 T 세포 노화를 연결하는 단서를 제공할 것으로 기대된다.

Optimal dose study of allogeneic islet transplantation for the treatment of insulin-dependent diabetes in Macaca fascicularis monkeys

김근수 성균관대학교 일반대학원 2021 국내박사

Many groups are studying clinical allogeneic islet transplantation in a primate model, but few studies have focused on the optimal islet dose for insulin independence after transplantation in primate models and on the relationship between rejection and islet amyloid polypeptide (IAPP) expression as well as best biopsy site in the recipient’s liver. Evaluated the dose (10,000 - 25,000 islet equivalents (IEQ)/kg) needed to achieve normal glycemia without exogenous insulin after transplantation using eleven cynomolgus monkeys, and analyzed the characteristics exhibited in the islets after transplantation. Five whole livers of diabetic cynomolgus monkeys that underwent insulin-independent survival for an extended period after allo-islet transplantation were analyzed the characteristics and distribution tendency. 10,000 IEQ/kg (n2) failed to control blood glucose level, despite injection with the highest dose of exogenous insulin, and 20,000 IEQ/kg group (n5) achieved unstable control, with a high insulin requirement. However, 25,000 IEQ/kg (n4) achieved normal glycemia without exogenous insulin and maintained it for more than 60 days. Immunohistochemistry results from staining islets found in liver biopsies indicated that as the number of transplanted islets decreased, the amount of IAPP accumulation within the islets increased, which accelerated CD3+ T cell infiltration. In the whole liver, islets were more distributed in S2 depending on tissue size, however, the number of islets per tissue size was high in S1 and S8. Statistical analysis revealed the characteristics of islets in S1 and S8 were relatively like other segments despite various transplanted islet dosage and survival times. In conclusion, the optimal transplantation dose for achieving a normal glycemia without exogenous insulin in our cynomolgus monkey model was >25,000 IEQ/kg, and the accumulation of IAPP early after transplantation, which depends on the transplanted islet dose. Segment 1 of the cynomolgus monkey liver which exhibited high islet density and reflected the overall characteristics of transplanted islets, can be considered a reasonable candidate for a liver biopsy site in this monkey model. These findings can be considered one factor in rejection of allogeneic islet transplantation as well as can be used as a reference for monitoring of transplanted islets after clinical islet transplantation. 제1형 당뇨병은 인슐린을 생산하는 췌도의 기능 상실과 같은 문제로 인해 정상적인 혈중 당 농도의 항상성이 결여되는 내분비대사질환으로, 췌도 이식이 이상적인 치료법으로 간주된다. 하지만 이식 초반 췌도 들은 급성혈액매개성 염증반응 (instant blood-mediated inflammatory reaction, IBMIR)과 같은 수여자 면역체계에 의해 다량 파괴된다. 이런 문제를 극복하기 위해 췌도 표면 개질, 다양한 면역억제 프로토콜을 활용한 수여자 관리 등이 시도되고 있다. 그러나 임상 환경에서 이러한 연구를 진행하기에는 많은 제약이 존재한다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 인간을 대신할 수 있는 대안으로, 인간과 면역체계, 신체 및 장기 구조, 당뇨병의 특성이 유사한 영장류를 이용한다. 하지만 영장류에서 동종 췌도 이식 연구를 위한 이상적인 용량과 이식 후 영장류의 간으로 이식된 췌도를 생검하기 위한 적합한 위치에 대한 연구는 희박하다. 따라서 본 연구는 Macaca fascicularis 원숭이에서 동종 췌도 이식 후 인슐린 비 의존적 정상 혈당을 달성할 수 있는 이상적인 이식 용량 및 이식 후 간 생검을 위한 최적의 위치를 확인하기 위해 진행됐다. 몸무게 1kg 당 20,000 개 (IEQ/kg)의 동종 췌도를 이식 받은 그룹은 과량의 외인성인슐린을 요구하면서 불완전한 혈당 조절을, 25,000 IEQ/kg 이상을 이식 받은 그룹은 이식 직후부터 외인성 인슐린이 필요 없는 정상 혈당을 보였고, 이 결과는 90일 이상 안정적으로 유지됐다. 인슐린과 함께 췌장내 베타세포에서 생산되는 호르몬인 Islet amyloid polypeptide (IAPP)는 일반적으로 인슐린과 함께 분비돼 신체의 항상성을 유지하지만, 과도한 소포체 스트레스 등과 같은 원인으로 생성 후 췌도 내 축적된 IAPP는 췌도의 기능을 잃는데 영향을 미치며, 2형 당뇨병의 원인으로도 잘 알려져 있다. 본 연구 결과는, 췌도를 이식 받은 원숭이 간에서 관찰된 췌도 내 IAPP 축적 정도는 이식 받은 췌도의 용량이 적을수록 증가하는 경향을 나타냈다. 또한, 췌도 내 IAPP 축적은 췌도 주변 또는 내부로 CD3+ T 세포의 침윤과 양의 상관관계가 있음을 시사했다. 이는, 본 연구의 결과가 이식하는 췌도의 용량이 높을수록 이식 성적이 상대적으로 좋은 기존의 결과들을 좀 더 명확히 설명할 수 있는 근거가 될 수 있음을 시사한다. 한편, 다양한 용량의 동종 췌도 이식 후 각기 다른 생존기간을 보이지만, 인슐린 비 의존적 혈당 정상화를 달성한 다섯 마리의 원숭이들로부터 얻은 간 전체를 면역조직화학적으로 분석하였다. 그 결과, 췌도는 간 전체에 고르게 분포할 것이라는 예상과는 달리, 세그먼트 1과 8에 높게 분포되어 있었다 (세그먼트 1은 해부학상, 8보다 생검 하기에 더 적합한 부위이다). 흥미로운 점은, 췌도의 분포에서는 차이는 보이나, 발견된 췌도의 크기나 인슐린 발현 정도와 같은 췌도 특성은 간 전체 세그먼트와 유사했고, 이런 특징은 다섯 마리 원숭이 모두 일치한다는 점이다. 결론적으로, Macaca fascicularis 원숭이에서 이식 후 외인성 인슐린 비 의존적 혈당 정상화를 위한 이상적인 이식 용량은 25,000 IEQ/kg이었고, 낮은 용량을 이식 받은 췌도에 특히 더 축적된 IAPP는 이식 거부반응과 관계가 있음을 시사한다. 또한, 간 전체에 이식된 췌도를 생검하기 위한 가장 적합한 생검 위치는 세그먼트 1임을 제안한다.

Identification of Immunological Tolerance Factors in Clinical and Pre-clinical Trials with Combined Kidney and Bone Marrow Transplantation

권영빈 성균관대학교 일반대학원 2020 국내박사

Simultaneous transplantation of a solid organ and bone marrow from an identical donor is a possible means to achieve transplant tolerance. In the present study, we tried to discover biomarkers that indicate transplant tolerance status to determine discontinuation of immunosuppressants in a combined kidney and bone marrow transplantation (CKBMT) in nonhuman primates and in humans. We have developed a preconditioning protocol for non-myeloablative regimen in preclinical study, and three recipients successfully discontinued their immunosuppression. There was a significant difference in the distribution of regulatory T cells (Treg) subpopulations in CKBMT experienced monkeys with/without tolerance induction. This finding was applied to our clinical studies and further analysis was conducted. Among six CKBMT recipients, three patients successfully discontinued IS (the tolerant group) whereas the other three patients could not (the non-tolerant group). We found that the CD45RA-FoxP3high activated Treg cell subpopulation was expanded in CKBMT recipients compared to conventional KT patients (n=20). Among the CKBMT recipients, the expansion of CD45RA-FoxP3hi activated Treg cell subpopulation was more strikingly observed in the tolerant group compared to the non-tolerant group. The ratio of CD45RA-FoxP3high activated Treg cells to CD45RA-FoxP3low non-suppressive cells showed good discrimination between the tolerant and non-tolerant groups. Thus, our findings propose a biomarker that can distinguish CKBMT patients who achieve transplant tolerance and are eligible for discontinuation of immunosuppressants and may provide insight into tolerance mechanisms in CKBMT. 면역 억제제의 장기간 복용은 다양한 부작용을 일으키기 때문에 면역관용의 유도는 이식분야에서 중요한 목표 중의 하나이다. 고형장기 이식과 더불어 동일한 공여자로부터 얻은 골수를 동시에 이식을 진행하여 면역관용을 유도하는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 신장이식 및 골수이식을 동시에 진행한 환자들과 영장류 실험개체들에서 면역관용이 성공적으로 유도된 상태를 반영하는 바이오마커를 발굴하기 위해 진행되었다. 우리는 전임상 연구에서 신장 및 골수 동시이식을 위한 최적화된 프로토콜을 확립하였으며, 5개체의 시도 중 3마리에서 성공적으로 면역억제제를 중단했다. 면역관용이 유도된 개체와 유도되지 않은 개체들에서는 조절 T세포의 아형 분포가 유의미하게 차이를 보였다. 이러한 발견을 임상연구에도 동일하게 적용하여 바이오마커의 임상적인 의미를 확인하는 연구를 진행하였다. 우리는 총 20명의 일반신장이식 환자들과 6명의 신장 및 골수 동시이식을 받은 환자들을 비교분석을 진행하였고, 추가적으로 신장 및 골수 동시이식 환자들에서 성공적으로 면역억제제를 중단한 환자(3명)와 중단하지 못한 환자(3명)를 비교 분석 하였다. 우리는 신장 및 골수 동시이식 환자들에서 가장 면역조절 능력이 뛰어난 CD45RA-FoxP3high 표현형을 가지는 조절 T세포가 유의미하게 증가하는 것을 확인하였다. 또한 면역관용이 성공적으로 유도된 환자에서는 CD45RA-FoxP3high 조절 T세포와 CD45RA-FoxP3low 조절 T세포의 아형 비율이 지속적으로 높게 나타났으며, 면역관용 유도의 유무를 조절 T세포의 아형비가 우수하게 구별가능 한 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구 결과는 면역관용의 유도에는 조절 T세포가 중요한 역할을 하며, 신장 및 골수 동시이식을 통해 면역관용을 성공적으로 획득한 환자들을 구별하는 바이오마커로 CD45RA-FoxP3high 조절 T세포와 CD45RA-FoxP3low 조절 T세포의 아형비를 제안한다.

Effects of an arterial injection of mesenchymal stem cells in renal ischemia/reperfusion injury in a nonhuman primate with a single kidney

유진수 성균관대학교 일반대학원 2020 국내박사

Ischemia-reperfusion injury (IRI) is the most studied subject in the field of transplantation. Recently, mesenchymal stem cells (MSCs) have been widely investigated in a variety of fields in the expectation of finding a path to tissue regeneration through their capacity for self-renewal and differentiation. This study was designed to examine the effects of two different doses of MSCs in a renal IRI model in a nonhuman primate with a single kidney. Thirteen male cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) between 4 and 9 years old and weighing 3.5 to 5.3 kg underwent unilateral nephrectomy for use in this study. The monkeys were divided into a control group (n=7) and two treatment groups, one that received an MSC administration of 5 × 106 cells/kg (n=3) and one that received 1 × 107 cells/kg (n=3). Following 45 minutes of ischemic damage caused by clamping the renal artery and reperfusion, MSCs were injected through the abdominal aorta. Plasma biomarkers, blood urea nitrogen (BUN), creatinine (Cr), interferon-γ (IFN-γ), interleukin-6 (IL-6), transforming growth factor-α (TGF-α), and tumor necrosis factor-α (TNF-α), and urinary biomarkers, neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), kidney injury molecule-1 (KIM-1), type IV collagen, glutathione S-transferase alpha (GSTα), tissue inhibitors of metalloproteinases-1 (TIMP-1), α1 microglobulin (A1M), and albumin, were measured along with the urinary Cr concentration, which was used for creatinine adjustment. Histological assessment was performed to assess acute kidney injury using the kidney injury score, apoptosis based on TUNEL staining, and fibrosis based on Masson’s trichrome staining. The groups did not differ in plasma BUN or Cr, but treatment group 1 had some biomarkers with lower levels than in the control group, and treatment group 2 had opposite results. The change between the baseline and maximum TGF-α was significantly smaller in treatment group 1 (3.33±0.88 pg/mL) than in the control group (52.4±70.3, P=0.017). Urinary GSTα in treatment group 1 was significantly lower than in the control group at 168 hours (38.5±32.3 vs. 0.44±0.37 ng/mL, P=0.017) after the IRI. The Cr-adjusted urinary GSTα in treatment group 1 was also significantly lower than in the control group at 48 hours (0.18±0.24 vs. 0.01±0.01, P=0.017) and 168 hours (0.96±1.25 vs. 0.01±0.01, P=0.017) after the IRI. Urinary KIM-1 in treatment group 1 was significantly lower than in the control group at 168 hours after the IRI (0.128±0.056 vs. 0.023±0.017 mg/dL, P=0.024), as was the change between the baseline and maximum urinary KIM-1 (0.441±0.518 vs. 0.038±0.016 mg/dL, P=0.024). At 24 hours after the IRI, the plasma IL-6 in treatment group 2 (285.7±174 pg/mL) was significantly higher than in the control group (27.5±19.2 pg/mL, P=0.017). Urinary type-IV collagen was significantly higher in treatment group 2 than in the control group at 24 hours (37.8±8.9 vs. 94.9±40.2 ng/mL, P=0.017) and 48 hours after the IRI (48.0±15.3 vs. 184.5±130 ng/mL, P=0.017). The maximum urinary type-IV collagen was also significantly higher in treatment group 2 than in the control group. (65.2±29.8 vs. 175.6±117.2, P=0.003), as was Cr-adjusted urinary A1M (61.09±62.3 vs. 2.61±3.46 mg/dL, P=0.017) at 48 hours after the IRI. Despite the differences in biomarkers between the groups, the histological outcomes, including the kidney injury score, apoptosis, and tubulointerstitial fibrosis, were similar between the groups. In conclusion, using 45 minutes of renal artery clamping in cynomolgus monkeys with a single kidney showed feasibility as an IRI model. MSC injection with 5 × 106 cells/kg had alleviating effects on certain biomarkers, but MSC injection with 1 × 107 cells/kg showed the opposite outcome. Although MSC injection did not yield differences in BUN, Cr, or histological outcomes, it showed potential as a future therapeutic option for renal IRI. 허혈-재관류 손상은 이식 분야에서 활발히 연구되는 분야로 최근 중간엽줄기세포의 치료 효과에 대한 연구도 이루어지고 있다. 이 연구는 단일신 영장류에서의 허혈-재관류 손상 모델에서 중간엽줄기세포의 치료 효과를 검증해보고자 하였다. 필리핀 원숭이 (Macaca fascicularis) 13마리가 대조군 (n=7), 중간엽 줄기세포 5 × 106 cells/kg 가 주입된 치료군 1 (n=3), 중간엽 줄기세포 1 × 107 cells/kg 가 주입된 치료군 2 (n=3)으로 나뉘었다. 신장 동맥을 45분간 차단한 뒤 재관류함으로써 허혈-재관류 손상을 유발하였으며 치료군에게 중간엽 줄기세포를 복부대동맥을 통해 주입하였다. 혈액요소질소 (blood urea nitrogen, BUN), 크레아티닌 (creatinine, Cr), 인터페론 감마 (interferon-γ, IFN-γ), 인터류킨-6 (interleukin-6, IL-6), 전환성장인자 알파 (transforming growth factor-α, TGF-α), 종양괴사인자 알파 (tumor necrosis factor-α, TNF-α) 등의 혈장 생물지표와 호중구 젤라티나제 관련 리포칼린 (neutrophil gelatinase-associated lipocalin, NGAL), 신장손상물질-1 (kidney injury molecule-1, KIM-1), IV형 콜라겐 (type IV collagen), 글루타치온 S-트랜스퍼라제 알파 (glutathione S-transferase alpha, GSTα), MMP의 조직억제제 (tissue inhibitors of metalloproteinases-1, TIMP-1), 알파1 마이크로글로불린 (α1 microglobulin, A1M) 과 알부민 등을 소변 검사에서 시행했다. 또한, 조직검사를 통해 급성 신장손상, 세포사멸, 섬유화 등을 평가하였다. 실험군 간에 BUN과 Cr 수치에는 차이가 없었으나 치료군 1은 대조군에 비해 몇몇 생물지표가 감소한 반면 치료군 2는 대조군에 비해 몇몇 생물지표가 증가하였다. 치료군 1의 혈장 TGF-α의 최대치와 초기 수치의 변화량은 대조군에 비해 유의하게 낮았다. (3.33±0.88 v.s. 52.4±70.3 pg/mL, P=0.017) 또한 소변 Cr로 보정한 GSTα는 48시간째와 (0.18±0.24 vs. 0.01±0.01, P=0.017) 168시간째에 (0.96±1.25 vs. 0.01±0.01, P=0.017) 대조군에 비해 유의하게 낮았다. 소변 KIM-1은 치료군 1이 168시간째와 (0.128±0.056 vs. 0.023±0.017 mg/dL, P=0.024) 최대치와 초기 수치의 변화량에서 (0.441±0.518 vs. 0.038±0.016 mg/dL, P=0.024) 대조군에 비해 유의하게 낮았다. 치료군 2의 혈장 IL-6 수치는 대조군에 비해 24시간째에 유의하게 높았다. (285.7±174 v.s. 27.5±19.2 pg/mL, P=0.017). 치료군 2의 소변 IV형 콜라겐 수치는 24시간째와 (37.8±8.9 vs. 94.9±40.2 ng/mL, P=0.017) 48 시간째, (48.0±15.3 vs. 184.5±130 ng/mL, P=0.017) 그리고 최대치와 초기 수치의 변화량에서 (65.2±29.8 vs. 175.6±117.2, P=0.003) 대조군에 비해 높았다. 소변 Cr 수치로 보정한 소변 A1M은 치료군 2에서 48 시간째에 대조군보다 유희하게 높았다. 61.09±62.3 v.s. 2.61±3.46 mg/dL, P=0.017) 특정 생물지표에서 실험군간의 변화가 관찰된 반면 급성 신손상, 세포사멸, 섬유화 등 조직학적 검사에서는 차이가 나타나지 않았다. 결론적으로 단일신 영장류의 45분간의 신장 허혈-재관류손상 모델은 허혈-재관류손상의 연구를 위한 실험모델로 의미있는 결과를 보여줬다. 중간엽 줄기세포를 5 × 106 cells/kg 주입한 경우 특정 생물지표가 감소한 반면 1 × 107 cells/kg 주입된 경우 증가하는 반대의 결과가 도출되었다. BUN, Cr, 그리고 조직학적 결과에서는 차이가 없었으나 중간엽 줄기세포는 미래에서 세포치료제로서의 가능성을 보여줬다.

Quantification of Sensory and Cognitive Processes during Multi-Digit Actions in Humans

서대원 서울대학교 대학원 2021 국내박사

The continuously varied states of human body and surrounding environment require instantaneous motor adaptations and the understanding of motor goal to achieve desired actions. These sensory and cognitive processes have been investigated as elements in motor control during last five decades. Specially, the task dependency on sensory and cognitive processes suggest the effects of movement properties in terms of environment situation and motor goal. However, these effects were mostly empirically summarized with the measurements of either neural activity or simple motor accomplishment unilaterally. The current thesis addresses the quantification of sensory and cognitive processes based on simultaneous measurements of brain activity and synergic motor performance during multi-digit actions with different movement properties. Multi-digit action as a representation of synergic movements has developed into a widespread agency to quantify the efficacy of motor control, as the reason applied in this thesis. In this thesis, multi-digit rotation and pressing tasks were performed with different movement directions, frequencies, feedback modalities, or task complexities. (Chapter 3) The changes of movement direction induced a decrease in motor synergy but regardless of which direction. (Chapter 4 and 5) Increased frequency of rhythmic movement reduced synergic motor performance associate with decreased sensory process and less efficient cognitive process. (Chapter 6) More comprehensive feedback modality improved synergic performance with increased sensory process. (Chapter 7) Increased movement complexity had a consistent but stronger effect as increased frequency on synergic performance and efficiency of cognitive process. These observations suggest that several movement properties affect the contributions of sensory and cognitive processes to motor control which can be quantified through either neural activity or synergic motor performance. Accordingly, those movement properties may be applied in the rehabilitation of motor dysfunction by developing new training programs or assistant devices. Additionally, it may be possible to develop a simplified while efficient method to estimate the contribution of sensory or cognitive process to motor control. 시시각각으로 변화하는 신체 상태와 주변 환경의 상호작용 속에서 알맞은 움직임을 수행하기 위해서는 그에 따른 즉각적인 운동 적응(motor adaptation) 과정와 과제 목표에 대한 이해가 필요하다. 이를 위해 인간의 감각 및 인지 처리과정은 운동 제어 분야의 중요한 요소로 여겨졌다. 선행연구에 따르면, 운동 과제에 따라 변화하는 감각 및 인지 처리과정은 주변 환경과 과제의 목표에 따라 움직임의 특성에 영향을 미친다고 보고되어왔다. 그러나 이러한 영향은 대부분 단순한 운동과제 수행 결과 또는 측정된 신경 활동에 의해 경험적으로 요약된 결과에 국한되어 있다. 따라서 본 논문은 다양한 움직임 특성을 가진 다중 손가락 과제 수행 시, 뇌 활동 (Brain activity)과 더불어 손가락들 간의 협응적인 움직임의 수행 결과를 동시 측정하여 과제의 특성에 따른 감각 및 인지 처리과정의 변화를 분석했다. 다중 손가락 과제는 운동 제어의 성능 효율성을 정량화하기 위해 사용되는 대표적인 과제다. 본 논문에서는 다양한 조건의 움직임 방향, 움직임의 주기빈도, 감각 피드백 양식 또는 과제 난이도에 따른 다중 손가락 회전 동작 및 힘 생성 과제를 사용했다. 연구 결과로는, (문단 3) 움직임 방향이 변화하기 전에 변화할 방향에 상관없이 협응적인 움직임이 악화되었다. (문단 4와 5) 움직임의 주기빈도가 증가할수록 협응적인 움직임이 악화됐으며, 이와 관련된 감각 및 인지 처리과정의 효율성도 감소되었다. (문단 6) 단일 감각 피드백 제공조건에 비해 종합적인 감각 피드백은 증가된 감각 처리과정과 함께 협응적인 움직임을 향상시켰다. (문단 7) 과제의 난이도가 증가할수록 협응적인 움직임과 인지 처리과정의 효율성은 감소되었으며, 움직임의 주기빈도 조건에 비해 과제의 난이도에 따라 협응적인 움직임과 인지 처리과정에 미치는 영향은 상대적으로 더 크게 나타났다. 이러한 결과는 움직임 특성에 따른 뇌 활동과 협응적인 과제 수해 결과를 통해 운동 제어 과정에서 감각 및 인지 처리과정의 기여정도를 정량화할 수 있다는 점을 시사한다. 따라서 움직임 특성에 따른 감각 및 인지 처리 과정의 기여정도의 변화는 운동 기능 장애를 가진 사람들의 새로운 재활 훈련 프로그램 및 움직임 보조 장치를 개발하기 위한 실험적인 근거로 적용될 수 있다. 또한 감각 또는 인지 과정이 운동 제어에 미치는 영향을 추정하기 위한 효율적인 방법을 개발하는데 도움이 될 것이다.

한국 임금근로자의 업무 제안 반영 여부와 주관적 웰빙의 연관성 : 6차 근로환경조사 결과를 이용하여

이현동 아주대학교 보건대학원 2024 국내석사

근로자 제안 시스템은 직장 개선을 위해 근로자가 자신의 아이디어를 직장에 전달하는 시스템으로 직원 참여 도구의 가장 오래된 형태이다. 근로자 제안 시스템 내에서 근로자는 업무 제안을 하게 되는데, 이러한 업무 제안을 통해 기업의 이윤 추구와 혁신 지속에 관한 연구는 많지만, 제안 자체가 근로자 웰빙에 영향을 미치는지에 대한 연구는 거의 없다. 따라서 본 연구에서는 사람들이 자신의 삶을 어떻게 평가하는지에 대한 지표이며 전반적인 삶의 질을 나타내는 지표인 주관적 웰빙을 사용하여 업무 제안 반영과 주관적 웰빙의 연관성을 살펴보고자 하였다. 본 연구에서는 2020 년 실시된 제 6 차 근로환경조사를 이용하여 국내 임금근로자의 업무 제안 반영에 따른 주관적 웰빙을 살펴보고, 연구 대상자의 개인적, 직업적 특성을 통제하여 업무 제안 반영 여부와 주관적 웰빙과의 관련성을 분석하였다. 또한, 성별을 나누어 분석하였다. 업무 제안이 반영된 군을 참조 집단으로 하였을 때, 업무 제안이 고려되었지만 미반영된 군의 주관적 웰빙 낮음 오즈는 1.54 배(OR 1.54, 95% CI 1.21- 1.97), 고려되지 않고 미반영된 군의 오즈는 2.71 배(OR 2.71, 95% CI 1.69-4.35), 제안을 하지않은 군의 오즈는 1.14 배(OR 1.14, 95% CI 1.02-1.28)로 유의하게 높은 것으로 나타났다. 업무 제안 반영 여부와 주관적 웰빙의 관계를 성별을 층화하여 분석 시 남성에서 업무 제안이 반영된 군을 참조 집단으로 하였을 때, 업무 제안이 고려되었지만 미반영된 군의 주관적 웰빙 낮음 오즈는 1.67 배(OR 1.67, 95% CI 1.21- 2.30), 고려되지 않고 미반영된 군의 오즈는 4.29 배(OR 4.29, 95% CI 2.58-7.16), 제안을 하지않은 군의 오즈는 1.26 배(OR 1.26, 95% CI 1.09-1.46)로 유의하게 높은 것으로 나타났다. 본 연구에서 근로자 제안이 반영된 근로자보다 반영되지 못한 근로자의 웰빙이 낮을 위험이 높고, 고려되지 않은 경우에는 더욱 웰빙이 낮을 위험이 높음을 밝혔다. 근로자 제안 시스템은 기업에서 흔하게 사용되는 제도이다. 근로자 제안이 근로자의 건강에 영향을 미치는 여러 기전과 요인에 관한 추가적인 연구가 필요하다. 본 연구를 바탕으로 근로자의 업무 제안이 보다 반영되고, 반영되지 못한다면 고려되어 피드백을 줄 수 있는 근로환경 조성에 대해 기업과 사회적인 관심을 촉구하는 바이다.

등척성 무릎 토크 발생 시 사전활성화 유형의 차이가 최대 자발적 토크 생성에 미치는 영향

김종아 서울대학교 대학원 2021 국내석사

The purpose of this study is to identify the principle of maximum voluntary torque expression according to the magnitude and duration of pre-activation during voluntary isometric knee extension. The magnitude of pre-activation conditions were divided into three (32 Nm, 64 Nm, 96 Nm), and the duration of pre-activation conditions were divided into two (1s, 3s), and then combined into six types. The force and EMG data were measured using the 6-axis force & torque sensor and the EMG sensor. The results show that the maximum voluntary toruque increased the most with relatively large and fast (96 Nm, 3s) pre-activation. Similarly, with relatively fast (96 Nm, 3s) pre-activation, it was found that the integrated EMG of the agonist muscle, especially vastus medialis, increased the most, and the co-contraction index decreased relatively. On the other hand, the rate of toque development from the pre-activation to the maximum voluntary torque could not find significant differences depending on the pre-activation type. These results suggest that the maximum voluntary torque in large and fast pre-activation type is the largest value due to increased activity of vastus medialis, an agonist muscle during knee extension, and the resulting reduction in co-contration index, which has no effect on the rate of torque development. 본 연구의 목적은 등척성 무릎 토크 발생 시 사전활성화의 크기와 지속 시간에 따른 최대 자발적 토크 발현 원리의 규명하는 것에 있다. 사전활성화 크기 조건은 세 가지(32 Nm, 64 Nm, 96 Nm), 사전활성화 유지시간 조건은 두 가지(1초, 3초)로 나눈 뒤 이를 조합하여 6가지 유형을 설정하였으며, 6축 힘 & 토크 센서와 EMG 센서를 사용하여 힘과 EMG 데이터가 측정되었다. 그 결과 최대 자발적 토크는 상대적으로 크고 빠르게(96 Nm, 3초) 사전활성화를 했을 때 가장 증가하였다는 사실을 확인하였다. 마찬가지로 상대적으로 크로 빠르게(96 Nm, 3초) 사전활성화를 했을 때 주동근, 특히 내측광근의 적분 근전도(iEMG)가 가장 증가하였고, 동시 수축 지수(Co-Contraction Index)는 상대적으로 감소하였다는 것을 확인할 수 있었다. 반면 사전활성화 이후 최대 자발적 토크까지의 토크 생성 속도는 사전활성화 유형에 따른 유의한 차이를 발견할 수 없었다. 이러한 결과는 크고 빠른 사전활성화 유형에서 무릎 신전 동작의 주동근이라 할 수 있는 내측광근 활성도의 증가와 이로 인한 동시 수축 지수의 감소를 통해 최대 자발적 토크는 가장 큰 값을 나타낸 것으로 생각되며, 이러한 근 활성은 토크 생성 속도에는 영향을 미치지 않은 것이라 사료된다.

Neuromuscular Mechanism on Enhancement of Voluntary Muscle Force Production : Regulation of muscle activation pattern at level of motor units

이지섭 서울대학교 대학원 2023 국내박사

The generation of voluntary muscle force relies on the intricate interplay between the neuromuscular system and motor unit activation. The motor unit, operating within this complex neuromuscular mechanism, serves as the primary link between the central nervous system (CNS) and the execution of movement. It acts as a neuromechanical transducer, converting sensory information and descending neural inputs into the necessary forces required for coordinated muscle actions. This dissertation quantifies the recruitment of motor units and firing rates, which are coding factors contributing to muscle force in the neuromuscular mechanism of human voluntary muscle force production. It investigates the interplay between the neuromuscular system and motor unit activation through three key experimental studies. Firstly, the relationship between joint angle and motor unit recruitment regulation is examined, revealing the role of the neuromuscular mechanism in coordinating muscle contractions based on body configuration. Secondly, investigates the effects of various interventions on neural adaptations. Specific focus on the short-term impact of the neuromuscular mechanism of warm-up exercises by quantifying the properties of recruited motor units, such as firing rate and recruitment threshold. Thirdly, the dissertation focuses on the long-term effect of neuromuscular strength training, which leads to increased muscle strength and expanded recruitment thresholds. This training optimizes motor unit activation and control, resulting in improved force production. In vivo, research further demonstrates that targeted interventions can enhance voluntary force production by regulating motor unit activation patterns. Overall, this research significantly advances our understanding of the complex interplay between the CNS and muscle contractions, providing valuable insights into how various interventions impact motor unit activation and ultimately influence muscle performance. 인간의 자발적 움직임 및 힘 생성은 근신경계 시스템 (neuromuscular system)과 운동단위(motor unit, MU) 활성화 사이의 복잡한 상호 작용에 의해 발생합니다. 이러한 복잡한 근신경학적 메커니즘(neuromuscular mechanism) 내에서 작동하는 운동단위는 중추신경계와 운동 실행 사이의 주요 링크 역할을 합니다. 본 연구는 인간의 자발적 움직임에 대한 근신경학적 메커니즘을 근력의 코딩 소스인 운동단위 모집(MU recruitment)과 발화율(firing rate)을 정량화 함으로써 이를 기반으로 근육의 힘 생성 효율성과 근력 향상을 위한 다양한 방법을 연구하였습니다. 3가지 연구를 통해 나타난 결과들을 종합하면 다음과 같습니다. 첫째, 중추신경계는 신체 자세의 변화를 감지하고 그 변화에 따라 근육의 운동단위 모집과 발화율 코딩을 조절합니다. 둘째, 다양한 운동 또는 개입에 따라 수반되는 신경적응의 변화는 다양했습니다. 단기로 주어진 웜업운동에 따른 근신경계의 변화는 개별 운동단위 발화율을 높일 뿐만 아니라 높은 임계값의 운동단위를 활성화하여 모집 임계값(recruitment thresholds)의 범위를 증가시켰습니다. 마지막으로 상대적으로 장기간으로 실시한 근신경 근력 트레이닝 (neuromuscular strength training)은 웜업 연구에 비해 근력이 더 큰 폭으로 증가하였으며 모집 임계값의 범위 또한 더 크게 증가시켰습니다. 또한, 근신경 근력 트레이닝은 근력만 증가시켰을 뿐만 아니라 더 많은 운동단위의 모집과 발화율을 타겟 토크에 따라 기능적으로 조절하여 최대하 힘 수준 (submaximal torque level)에서 운동단위 변동성(MU discharge variability)을 낮춰 안정적이고 정확하게 힘을 조절하였습니다. 이는 트레이닝이 중추신경계에서 근육으로 전달되는 운동 뉴런 출력 신호의 변조와 연관이 있다는 증거를 제공하며 근섬유의 효과적인 활용을 촉진함을 시사합니다. 결론적으로 본 논문에서는 인간움직임의 근신경학적 메커니즘을 실제적 수행능력과 연결시켜 연구를 진행하였고 특정 운동 또는 훈련이 운동단위 조절을 개선하여 자발적 근력 생산 능력을 향상시킬 수 있음을 확인하였습니다. 또한, 중추신경계와 근육 수축 사이의 복잡한 상호 작용에 대한 이해를 크게 향상시켜 다양한 개입(intervention)이 운동단위 활성화 조절에 영향을 미치고 궁극적으로 자발적 근력 생산 능력에 영향을 미치는 방법에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다.