고등학생의 비만도와 영양지식, 신체활동량 및 체력과의 상관연구

송윤정 건국대학교 교육대학원 2016 국내석사

본 연구에서는 고등학교 3학년을 대상으로 신체조성을 측정하여 정상군(BMI<23), 비만군(23≤BMI)그룹과 성별에 따른 식습관, 영양지식 및 신체활동량과 체력수준의 상관관계를 검토하여 청소년기의 바람직한 생활습관 형성과 비만 예방 및 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 1. 조사대상자의 체력적인 요인에서 남학생은 심폐지구력과 순발력에서 유의한 차이가 나타났지만, 여학생에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 2. 조사대상자의 신체활동량에서는 성별에 따라 남학생과 여학생에서 격렬한 활동, 중간정도 활동, 총 신체활동량과 신체활동 그룹에서 유의한 차이가 나타났다. 3. 조사대상자의 영양교육 희망주제에서는 체중조절과 올바른 식습관에서 관심이 높게 나타났다. 체중조절 희망주제와 체중조절에서 유의한 차이가 나타났으며, 영양관련 정보를 얻는 곳은 첫 번째로 부모님이 가장 높았으며, 두 번째는 대중매체로 나타났다. 4. 조사대상자의 체력과 영양지식 및 신체활동량의 상관관계를 조사하였다. 1) 체력과 영양지식의 상관관계에 있어 남학생은 영양지식과 심폐지구력에서 유의한 상관관계가 나타났지만, 여학생의 경우 체력과 영양지식간의 상관관계에서는 유의한 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 2) 신체활동과 영양지식의 상관관계에 있어 남학생의 경우 중간정도의 활동에서 유의한 차이가 나타났으며, 총 신체활동량에서도 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 3) 신체활동과 체력간의 상관관계에 있어 격렬한 활동은 근지구력과 순발력, 중간정도 활동은 순발력, 걷기 활동은 근지구력에서 상관관계가 나타났으며, 총 신체활동량에서는 근지구력과 순발력에서 유의한 상관관계가 나타났다. 이상의 연구결과를 종합하면 청소년기는 신체적·정신적 발달과 함께 인식이 형성되는 시기로써 영양지식과 신체활동의 중요성은 ‘예방적 차원’과 함께 비만학생들의 ‘치료적 차원’에서 학생의 특성에 맞게 파악하여 맞춤화된 접근법이 필요할 것으로 사료된다. 영양지식이 높다고 하여 올바른 식습관을 실천하고 있지는 않았고. 영양교육에 대한 필요성은 높으나 실제로 실천에 옮기지 못하는 경우가 많았다. 따라서 영양교육이 지식 전달에서 끝나는 것이 아니라 식행동 변화 개선이 이뤄질 수 있도록 효과적 영양교육을 위한 표준화된 교육과정이 필요하다고 생각된다. 신체활동 또한 줄어들고 있는 청소년기에 있어서 신체활동을 늘리기 위한 학교에서의 체육활동 강화 프로그램이 다양하게 개발되어야 하고 이러한 과정은 학교에서 뿐만 아니라 사회에서도 정착화 될 수 있도록 제도적 뒷받침이 되어야 한다. This study seeks to provide basic data to avoid obesity and to form good daily habits for youths by looking into the eating habit, nutritional knowledge and physical activity according to the gender and the normal (BMI<23) and obese (23≤BMI) groups of High School Seniors whose physical data was collected. 1. Among the physical factor of the subjects, there was a meaningful difference in the cardiovascular endurance and quick adaptation of male students, but there was none in those of the female students. 2. About the physical activity of the subject, there was a meaningful difference in the groups active activity, middle-level activity, total physical activity amount, physical activity group both in male and female students. 3. There was high level of interest in the weight reduction and good eating habit for the subjects' desirable nutrition education topic. There was meaningful difference in the weight reduction as desired topic and weight reduction. For the source of nutrition related information, parents were the most frequent answer choice. The second was mass media. 4. The relationship between physical strength, nutritional knowledge and physical activity was researched. 1) Regarding the physical strength and nutritional knowledge, There was meaningful difference in the nutritional knowledge and cardiovascular endurance for male students, but there was none in the physical strength and nutritional knowledge. 2) Regarding the relationship between the physical activity and nutritional knowledge, in the case of male students, there was a meaningful difference in the mid-level activity, and also the total physical activity amount. 3) Regarding the physical activity and physical strength, relationship was shown for active activity in muscular endurance and quick adaptation, mid-level activity in quick adaptation, walking in muscular endurance the total physical activity in muscular endurance and quick adaptation. In summary, youth is the time when awareness is formed along the physical and mental development so the importance of nutritional knowledge and physical activity needs preventive and therapeutic approach which is tailored to the characteristic of students. Those with high level of nutritional knowledge does not always have good eating habits. High need of nutritional education but the lack of practice was shown in the students’ action. Nutritional education should not end in transferring knowledge but requires standardized education process as the eating activity can also change. Various physical activity enforcement program at school should be developed to increase the physical activity for the youth. Institutional support must follow so these processes can be set up in the society as well as school.

The effect of endurance training and silk peptides on energy substrates utilization : fat oxidation related to LCFAs transport proteins

김지수 건국대학교 대학원 2015 국내박사

지구성 운동과 실크 펩타이드 (silk peptides)의 복합처치가 에너지 기질 이용 및 근 골격근에서 발현되는 지방 수송단백질에 대해서는 명확히 알려져 있지 않다. 그러므로, 본 연구에서는 실크 펩타이드의 단독 섭취뿐만 아니라 지구성 운동의 복합처치가 안정시 및 운동중 에너지 대사에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 4 가지 연구를 설정하였다. 첫째, 4주간의 지구성 운동이 운동중 에너지 대사에 미치는 영향과 지방수송 단백질 (FAT/CD36 and CPTІ)의 발현에 대해 조사하였다 (연구 1). 이와 함께, 투여 용량 (dose-reponse) 에 따른 효과와 단독섭취 (silk peptides treatment) 및 운동의 복합 처치 (treatment with training)가 안정 시 및 운동중 에너지대사에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 또한, 근골격근에서 발현되는 지방수송 단백질의 발현에 대해 연구하였다 (연구 2, 3, 4). 연구 1은 4 주간의 지구성 운동이 운동중 에너지대사와 근 골격근에서 발현되는 지방수송 단백질 (FAT/CD36 and CPTІ)에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 4주간의 최대산소 섭취량의 약 70-75%의 운동은 운동중 지방의 동원율을 유의하게 증가시켰고, 근 골격근에서의 지방수송 단백질 FAT/CD36와 CPTІ의 단백질 발현을 증가시켰다. 또한, 골격근 지방수송 단백질과 운동중 홀바디 (whole-body)에서 일어나는 지방 산화율은 양의 상관관계를 보였다. 그러므로, 지방 수송단백질 FAT/CD36와 CPTІ은 운동중 지방수송에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 지방산화를 간접적으로 측정할 수 있는 마커가 될 수 있을 것이라 사료된다. 연구 2. 2주간의 실크 펩타이드 섭취가 안정시 에너지 대사에 미치는 영향. 2주간의 실크 펩타이드 섭취는 안정시 에너지대사에 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 그러나 FAT/CD36의 발현을 약 12% 정도 증가시키는 것으로 나타났다(p<0.05). 그러나 CPTІ의 활성은 없는 것으로 나타났다. 연구 3. 실크 펩타이드의 섭취 용량 (does-response)이 운동중 에너지 대사에 미치는 영향. 2주간 실크펩타이드 (0, 200, 400 그리고 800 mg/kg) 섭취는 운동 중 초기에 지방 산화율이 증가되는 것으로 보이나 그룹간 차이는 없는 것으로 나타났다. 그럼에도 불구하고, 체중에는 차이는 없지만 SP800 (800 mg/kg) 그룹에서 식이섭취량이 유의하게 증가되는 것으로 나타났다. 그러므로, 연구 4에서는 2주간의 실크 펩타이드 섭취와 지구성 트레이닝이 안정시 및 운동중 에너지대사와 지방수송 단백질에 미치는 영향에 대해 조사하여 운동수행능력에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 2주간의 실크 펩타이드와 지구성 운동의 복합 처치는 식이 섭취량이 증가 했음에도 불구하고 체중이 감소되는 것으로 나타났다. 게다가, 운동 수행능력의 지표인 최대산소 섭취량이 증가하였고 운동 초기 지방산화를 촉진 시켜 운동 초기 20분에서 지방 산화율에 유의적인 차이를 보였다. 이와 함께, FAT/CD36의 발현이 CON군에 비해 약 12% 증가한 것으로 나타났다. 위 결과들을 종합해 볼 때, 실크 펩타이드와 운동의 복합처치는 지방수송 단백질의 발현을 증가시켜 지방 대사를 촉진시키는 것으로 나타났다. 특히, 에너지 기질로써 지방의 동원이 증가되어 안정시 뿐만 아니라 운동 초기에 지방산화가 촉진되는 것으로 사료 된다. 그러므로, 실크 펩타이드 섭취는 지구성 운동 선수 뿐만 아니라 체중감소를 필요로 하는 일반인 및 체급별 운동선수의 운동수행능력을 향상시킬 수 있는 효과적인 식품으로 사용될 수 있을 것이다. The combined effects of silk peptides and endurance training on resting and exercise performance capacity, and the relationship with LCFAs transport proteins has not been clarified yet. Consequently, we hypothesized that treatment with silk peptides would have a positive effect on resting metabolic rate and that its administration combined with exercise training would have an additive effect on energy metabolism. We first investigated the utilization of fat substrates in energy metabolism during exercise. We also investigated the relationship between whole body fat oxidation and the expression levels of two putative LCFAs transport proteins (FAT/CD36 and CPTІ) regulators after 4 weeks of endurance training (study 1). Furthermore, we studied the effects of silk peptides dose-response and/or endurance-training on resting and exercise performance capacity by using an open circuit calorimetry system and analyzing LCFAs transport proteins expression in mice (study 2, 3 and 4). In Study 1, we investigated the effect of endurance exercise on energy metabolism during exercise and on LCFAs transport proteins (FAT/CD36 and CPTІ) expression in skeletal muscle. We found that 4 weeks of endurance training (VO₂ max 70-75%) increased fat oxidation in energy metabolism during exercise in addition to LCFAs transport proteins (FAT/CD36 and CPTІ) expression in skeletal muscle. This result suggests that the alteration of LCFAs transport (FAT/CD36 and CPTІ) proteins may be related to endurance exercise capacity by increasing fat oxidation. In addition, FAT/CD36 and CPT1 may reflect exercise performance. In Study 2, we investigated the effects of SP administration on resting energy expenditure and substrate utilization in resting mice for 24 h using an open circuit calorimetry system. 2 weeks of silk peptides treatment did not affect the resting metabolic rates. However, the level of FAT/CD36 protein expression in the SP (800 mg/kg) group was about 12% greater than in the CON (non-treatment) group (p<0.05). In Study 3, we used an open circuit calorimetry system to investigate the effects of SP dose-response (SP; 200, 400, and 800 mg/kg) combined with endurance training on energy metabolism during exercise and substrate utilization in trained mice for 1 h. We first confirmed that 2 weeks of SP (800 mg/kg) treatment with endurance training increased food consumption. Nevertheless, body weight and energy metabolism during exercise did not change (tended toward increased fat oxidation in the initial-phase; no significance). We then proceeded to study the effects of 2 weeks of SP (800 mg/kg) treatment combined with endurance training on RMR due to unverified energy expenditure (study 4). In Study 4, 2 weeks of silk peptides treatment with endurance training increased RMR, maximal oxygen uptake and fat oxidation within the first 20 min of exercise. In addition, FAT/CD 36 increased about 13% compared with CON (non-treatment with training) groups. keyword : LCFAs transport proteins, RMR, Energy metabolism during exercise, Energy expenditure, Silk peptides, Endurance training These findings indicate that silk peptides administration combined with endurance training might increase LCFAs transport proteins of skeletal muscle and thereby, improve fat substrate utilization during exercise and at rest. Therefore, we suggest that silk peptides administration can be an effective supplementation for athletes seeking to improve exercise performance.

The effects of running exercise and L-carnitine on soleus muscle recovery after hindlimb suspension induced muscle atrophy in growing rats

장지웅 건국대학교 대학원 2017 국내박사

The effect of L-carnitine (LC) supplement and running exercise on muscle atrophy induced by disuse and further recovery of muscle mass in growing rats has not yet been studied. The purpose of this study was to elucidate the influence of L -carnitine supplement combined with running exercise on muscle mass recovery after disuse induced muscle atrophy. In study 1, investigated the effects of LC dose-response on protein degradation and synthesis pathways during hindlimb suspension. Administration of LC 1,250mg/kg had a protective effect against soleus muscle atrophy caused by hindlimb suspension. It decreased the E3 ligase mRNA expression by enhancing the PGC-1α expression without activating the Akt1/mTOR pathway, suggesting the possibility that LC protects against muscle atrophy, at least in part, through the inhibition of the UPP. Study 2, aimed at elucidating the protective effects of LC compared to BCAA on muscle atrophy induced by hindlimb suspension. Similar effects were obtained for both LC and BCAA in preventing muscle atrophy by suppressing UPP and not activating the Akt1/mTOR signaling pathway during weightlessness in growing rats. Difference in response between LC and BCAA is the preventive effect of LC mediated by the activation of PGC-1α during hindlimb suspension. Thus, LC could possibly be used in combination with running exercise as a treatment regime promote the recovery of muscle mass during the recovery phase through the activation of PGC-1α after disuse induced muscle atrophy. Study 3 investigated the effects of LC and/or running exercise on muscle mass recovery after disuse induced muscle atrophy. After hindlimb suspension induced muscle atrophy, LC or running exercise improved soleus muscle recovery by inhibiting the expression of muscle specific E3 ligases, and by activation of PGC-1α, and the Akt1/mTOR pathway. However, synergistic effect was not observed when LC was used in combination with running exercise. These results provide better understanding of the underlying mechanisms involved in LC or running exercise mediated muscle mass recovery after hindlimb suspension induced muscle atrophy. Administration of LC had protective effect on muscle atrophy during hindlimb suspension as it inhibited the expression of E3 ligase in soleus muscle. In addition, LC or running exercise facilitated muscle recovery after hindlimb suspension induced muscle atrophy by inhibiting the UPP and activating the Akt1/mTOR pathway. Thus L-carnitine could serve as an effective supplement in the prevention or treatment of muscle atrophy caused by weightlessness in the fields of clinical and rehabilitative research. 중강도의 달리기 운동과 L-카르니틴의 복합섭취가 후지체공으로 유발된 가자미근의 근위축 후 회복에 미치는 영향에 대해서는 명확히 알려지지 않았다. 그러므로, 본 연구의 목적은 달리기 운동과 L-카르니틴의 복합처치가 후지체공으로 유발된 근위축 후 단백질분해 신호경로 및 단백질합성 신호경로를 통해 근육량을 회복하는데 있어서 어떠한 효과가 있는지를 명확히 하는 것이다. 연구 1은 2주간의 후지체공 동안에 L-카르니틴의 복용량의 차이가 단백질 합성과 분해 경로에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 본 연구에서, 후지체공 동안에 1,250mg/kg의 L-카르니틴 섭취는 단백질합성 신호경로의 활성 없이 PGC-1α 단백질 발현 증가에 따른 단백질 분해 신호경로의 억제를 통해 가자미근의 근육량 감소에 있어서 보호적인 작용을 한다는 것을 확인하였다. 연구 2는 후지체공 동안에 근위축에 있어서 효과적인 작용을 한다고 알려진 분지사슬아미노산과 L-카르니틴의 섭취에 있어서의 차이점을 조사하였다. 본 연구에서, L-카르니틴과 분지사슬아미노산은 2주간의 후지체공 동안에 일어나는 가자미근의 근육량 감소를 효과적으로 억제하는데 있어서 유비퀴틴 프로테아좀 신호경로의 억제를 통해서 효과적인 보호작용을 한다는 비슷한 결과를 도출하였으나, L-카르니틴과 분지사슬아미노산은 근위축의 억제에 있어서 신호경로의 차이가 있음을 확인하였다. 근위축에 있어서 L-카르니틴과 분지사슬아미노산의 차이점은 L-카르니틴을 섭취한 그룹에서만 PGC-1α의 발현량이 유의하게 증가한다는 것이다. 이러한 차이점을 근거로 근위축 후 2주간의 회복 기간에 L-카르니틴과 달리기운동의 복합처치가 근육량 회복에 있어서 더욱더 효과적인 작용을 할 수 있을 것이라는 가설을 설정할 수 있는 기초 자료가 되었다. 연구 3은 근위축 후 2주간의 회복 기간에 있어서 L-카르니틴과 중강도의 달리기 운동 복합처치가 단백질 합성과 분해의 신호경로에 있어서 미치는 효과를 명확히 하는데 그 목적을 두었다. 연구 3에서는 L-카르니틴을 단독 섭취하였을 때에도 근위축 후 근육량 회복에 있어서 단백질 분해 신호경로의 억제와 합성 신호경로의 활성을 통해서 효과적인 작용을 한다는 것을 확인하였을 뿐만 아니라, 중강도의 달리기 운동 역시 근육량 회복에 있어서 긍정적인 작용기전의 효과를 더욱더 효과적으로 증가시킨다는 것을 확인하였다. 그러나 근육량 회복에 있어서 L-카르니틴과 운동의 복합처치에 의한 상승효과는 나타나지 않았다. 이는 L-카르니틴이 운동에 의한 상승효과를 상쇄시킨 때문으로 사료된다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 후지체공으로 유발된 근위축 후 근육량 회복에 있어서 L-카르니틴 또는 중강도의 런닝운동은 PGC-1α의 발현 증가에 따른 단백질분해 신호경로(유비퀴틴 프로테아좀 신호경로)의 억제와 단백질합성 신호경로의 활성을 통해서 효과적으로 작용하는 것을 보여주는 중요한 정보를 제공한다. 그러므로, 본 연구의 결과는 임상재활 현장에서 L-카르니틴의 섭취는 근위축이 일어나는 기간 및 그 이후의 근육량 회복에서 있어서 효과적인 영양학적 접근이 될 수 있을 것으로 사료된다.

다양한 환경에서의 필라테스 운동 처치가 비만 중년여성에게 미치는 영향

정경화 건국대학교 대학원 2023 국내박사

본 연구에서는 비만 중년여성의 건강증진을 위한 새로운 필라테스 운동 처치 효과를 검증하기 위해 총 3개의 과제를 수행하였다. 제1과제 연구로 온라인 플랫폼을 활용한 필라테스 운동 효과를 확인하고자 신체 구성, 코어 근육의 기계적 특성, 심대사 기능, 정신건강, 체력 요인을 측정하였다. 비만 중년여성 30명을 대상으로 통제 그룹(CON; n = 10), 온라인 필라테스 운동 그룹(OPT; n = 10), 오프라인 필라테스 운동 그룹(PT; n = 10)으로 구분하여 12주간, 주 3회, 60분간의 필라테스 운동을 수행하였다. CON은 운동 개입 없이 일상생활을 유지하였다. 필라테스 운동을 통해 복직근과 외복사근 척추기립근의 긴장도(Tone) 및 경직도(Stiffness)가 향상되었으며 심박변이도(Heart rate variability: HRV) 측정을 통한 스트레스 감소 및 불안 감소와 체력 요인에서는 근지구력과 유연성이 향상되었다. 신체 구성 및 심대사 기능에는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 특히 우울감 개선과 균형성 향상은 오프라인 운동 그룹에서만 유의하게 증가하였으며, 개선된 변인들은 대부분 오프라인 운동 그룹에서 더 크게 개선되었다. 따라서 온라인 플랫폼을 활용한 운동 양식이 비만 중년여성에게 효과적인 대안이 될 수 있으나, 오프라인(대면) 운동에서 코어 근육의 기계적 특성, 정신건강, 그리고 체력이 더 크게 개선되는 것을 볼 때 지도자의 개입이 있는 환경에서 운동을 수행하는 것이 더 효과적이라고 결론지을 수 있다. 제2과제는 필라테스 운동을 통한 비만질환을 개선하기 위해 저산소 환경에서의 운동 효과를 확인하였다. 저산소 환경에서의 필라테스 운동 수행이 운동 중 대사, 심장 기능과 운동 후 혈관 기능에 미치는 생리적 반응 현상을 검토하고자 하였다. 저산소 환경의 효과를 확인하고자 해수면 기준(FiO2 = 20.9%) 산소 농도(normoxic conditions: N trial) 환경과 3000m(FiO2 = 14.5%) 저압 저산소 농도(hypobaric hypoxia conditions: H trial) 환경에서 필라테스 전문가 10명을 대상으로 동일한 운동 수행을 통한 운동 중 대사, 심장 기능과 운동 전과 후에 혈관 기능을 확인하였다. 필라테스 전문가들은 50분간 튜빙 필라테스 운동을 서로 다른 날짜에 각 환경에서 30분 노출 후 혈압, 상완-발목 맥파 속도(pulse wave velocity: PWV), 그리고 혈관 내피세포 확장기능(flow-mediated dilation: FMD)을 운동 전과 후에 측정하였으며, 운동 중에는 대사, 심장 기능을 1분마다 측정하였다. 운동 전 N trial보다 H trial에서 FMD가 유의하게 더 높았으며, 운동 후 더 큰 개선 효과를 나타냈다. H trial에서 대사 기능은 분당 환기량, 이산화탄소 배출량, 호흡 교환율, 탄수화물 산화량이 유의하게 높았지만, 지방 산화는 N trial보다 H trial에서 더 낮았다. 따라서 저산소 환경에서의 필라테스 운동은 평지 환경에서의 대사 기능과 심장 기능보다 더 큰 반응을 유도하며, 혈관 내피세포 확장기능 개선에 유의한 상가효과(additive effect)를 나타내는 방법이라고 결론 지을 수 있다. 제3과제는 비만 중년여성 32명(34~60세)을 대상으로 통제 그룹(CON; n = 10), 해수면 기준(FiO2 = 20.9%) 산소 농도(normoxic conditions: N trial) 평지 환경 필라테스 운동 그룹(NPTG; n = 10), 3000m (FiO2 = 14.5%) 저압 저산소 농도(hypobaric hypoxia conditions: H trial) 저산소 환경 필라테스 운동 그룹(HPTG; n = 12)으로 구분하였으며, 12주간, 주 3회, 50분간의 필라테스 운동을 수행하였다. CON은 일상생활을 유지하였다. 모든 참가자는 12주 전과 후에 신체 구성, 혈압, 동맥경직도, 혈관 내피세포 확장기능, 심대사 기능, 혈액유변학 기능, 유산소성 운동능력을 측정하였다. HPTG는 CON 및 NPTG에 비해 이완기 혈압(diastolic blood pressure: DBP), 총콜레스테롤(total cholesterol: TC) 및 중성지방(trigyceride: TG), 혈관 내피세포 확장기능(flow-mediated dilation: FMD), 그리고 혈액유변학 기능(erythrocyte deformability and aggregation)에서 유의한 개선이 나타났다. 따라서 저산소 환경에서의 필라테스 운동은 비만 중년여성의 심대사 기능, 혈관 내피세포 확장 및 혈액유변학 기능을 촉진하기 위한 새롭고 효과적인 방법이라고 결론 지을 수 있다. 제1과제에서는 12주간 필라테스 운동은 비만 중년여성의 코어 근육의 기계적 특성, 정신건강, 그리고 체력에 긍정적인 효과를 가져오지만, 온라인 플랫폼을 이용한 필라테스 운동보다는 지도자의 개입이 있는 오프라인 환경에서 유의한 개선의 효과가 나타나는 것을 알 수 있었다. 제2과제에서는 저산소 환경에서의 필라테스 운동은 평지 환경에서보다 대사 기능과 심장 기능의 더 큰 반응을 유도하며, 혈관 내피세포 확장기능 개선에 유의한 상가효과(additive effect)를 나타내는 방법임을 알 수 있었다. 제3과제를 통하여 12주간 필라테스 운동은 심대사 기능, 혈관 내피세포 확장기능, 그리고 혈액유변학 기능의 긍정적인 효과가 나타났으며, 저산소 환경에서의 필라테스 운동이 평지 환경보다 비만 중년여성의 심대사 기능, 혈관 내피세포 확장 및 혈액유변학 기능에 효과적이었다. 이를 종합하여 결론지으면, 비만 중년여성의 건강증진을 위한 필라테스 운동은 다양한 변인의 개선에 효과적이지만 온라인보다는 지도자의 개입이 있는 대면 운동이 효과적이며, 저산소 환경을 접목하여 처치할 경우 심대사 기능, 혈관 내피세포 확장 및 혈액유변학 기능에 효과적임을 볼 때 저산소 환경에서의 필라테스 운동은 비만을 예방하고 치료하기 위한 효율적인 전략으로 사료된다. 이에 필라테스 운동이 비만 중년여성들의 코어 강화 및 스트레스 감소의 효과 이외에도 저산소 환경 처치를 통해 혈관 내피세포 확장 및 혈액유변학 기능을 개선하는 효율적인 운동 전략이 될 수 있을 것으로 판단된다. Verification of Pilates Program for Obesity: effects of Pilates Program under the online platform and hypoxic training. The dissertation verified three studies to promote health through innovative Pilates exercise treatment. All three studies X the impact of the method on the participants’ conditions, with a focus on the metabolic, cardiac, and vascular functions. Further, the Studies aim to demonstrate. The first study examined the effects of Pilates training on the online platform for obese on the body composition, core muscle, and metabolic functions. Thirty Korean women with obesity were randomly assigned to control(CON; n = 10), online Pilates training(OPT; n = 0), and Pilates training (n = 10) for 12 weeks(3days/week) in their respective environmental conditions. The CON maintained daily life without intervention. The OPT demonstrated significant enhancement in the tone and stiffness of the abdominal and external oblique spinal muscles. Heart rate variability(HRV) examination and surveys demonstrated a reduction in stress and anxiety with improved muscle endurance. However, PT demonstrated improvement in terms of body composition and cardiac metabolism. Therefore, OPT can be considered an effective solution for middle-aged obese women; however, PT with the instructor’s intervention can promote the enhancement of core muscle, with improvement on mental and physical health, which is effective for women with obesity. The second study aimed to compare the effects of an acute Pilates program under hypoxic versus normoxic conditions. Ten healthy female Pilates experts completed a 50 minute tubing Pilates program under normoxic conditions(N trial) and under 3000 m(inspired oxygen fraction = 14.5%) hypobaric hypoxia conditions(H trial) after a 30 minute exposure in the respective environments. Blood pressure, branchial ankle pulse wave velocity, and flow-mediated dilation(FMD) in the branchial artery were measured before and after the exercise. Metabolic parameters and cardiac function were assessed for the duration of the exercise. Both trials indicated a significant increase in FMD; however, the increase in FMD was significantly higher after the H trial than after the N trial. Furthermore, FMD before exercise was significantly higher in the H trial than in the N trial. Regarding the metabolic parameters, minute ventilation, carbon dioxide excretion, respiratory exchange ratio, and carbohydrate oxidation, were significantly higher, but fat oxidation was lower during the H trial than in the N trial. On cardiac function, heart rate significantly increased in the H trial than during the N trial. The results indicate that Pilates exercise under hypoxic conditions led to greater metabolic and cardiac responses and elicited additive effects on vascular endothelial function. The third study examined the effect of Pilates training under hypoxia, a novel treatment method for obesity. Thirty-two Korean women with obesity (age: 34–60 [47.5 ± 7.5] years) were randomly assigned to control(CON; n = 10), normoxic Pilates training(NPTG; n = 10), and hypoxic Pilates training groups(HPTG; n = 12). The NPTG and HPTG performed 50 minute of Pilates training using a tubing band for 12 weeks(3 days/week) in their respective environmental conditions(NPTG: normoxic condition, inspired oxygen fraction FiO2 = 20.9%; HPTG: moderate hypoxic condition, FiO2 = 14.5%). The CON maintained their daily lifestyle without intervention. All subjects underwent body composition, blood pressure, arterial stiffness, vascular endothelial function, cardiometabolic biomarker, hemorheological function, and aerobic performance measurements before and after the intervention. The HPTG showed a significant improvement in diastolic blood pressure, total cholesterol and triglyceride concentrations, flow-mediated dilation, and erythrocyte deformability and aggregation(all p < 0.05) compared with the CON and NPTG. Compared with the CON and NPTG, the HPTG did not show improvement in other parameters. The study demonstrates the Hypoxic Pilates intervention is a novel and successful method for promoting endothelial and hemorheological functions in women with obesity. First study illustrated that OPT has a positive impact on mental health and balance; however, PT with the instructor’s intervention significantly enhanced body composition, core muscle, and metabolic functions. Second study indicated that the hypoxic Pilates exercise environment induces an increased response of metabolic function, with an additive effect from the FMD. Third study, with 12 weeks of Pilates exercise with HPTG, demonstrated a positive impact on the diastolic blood pressure, total cholesterol, triglyceride concentration flow-mediated dilation, and erythrocyte deformability and aggregation. Hence, Pilates exercise programme under the hypobaric hypoxia condition is effective to prevent and treat obesity by improving the functions of obese middle age women, while reducing the potential joint and muscle injuries. All three Studies illustrated that a strategic and effective Pilates programme for obese middle aged women should include, in-person instructors’ intervention and low and middle level of hypoxic environment.

4주간 지구성 운동이 마우스의 안정시 에너지대사 및 운동후초과산소섭취량에 미치는 영향

전예림 건국대학교 대학원 2012 국내석사

본 연구는 4주간의 지구성 운동이 마우스의 안정시 에너지대사와 운동중, 운동 후 에너지대사에 미치는 영향과 운동의 효과를 재검토하기 위하여 지구성 훈련을 시켜 에너지소비량과 지방축적량을 측정하였다. 7주령 된 ICR 수컷 마우스(male mice) 19마리(Orient Bio INC)를 연구대상으로 하였다. 일주일간 환경적응을 한 후 비운동군(Sed)과 운동군(Tr)으로 나누어 사육하였다. Tr군은 주당 5회 총 4주동안 지구성 훈련을 시켰다. 매일 체중과 식이섭취량을 측정하였으며 안정시 에너지대사량과 운동 후 에너지대사량은 트레이닝 전 0주차와 트레이닝 후 4주차에 측정하였으며, 운동 중 에너지대사량은 트레이닝 후 4주차에 측정하였다. 사육 종료 후에 비운동군에 비해 운동군에서 체중이 유의하게 감소하였다(p<0.05). 안정시 에서는 산소섭취량, 호흡교환율, 탄수화물 및 지방산화량의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 또한 1시간의 트레이닝 후의 EPOC에서도 유의한 차이가 나타나지 않았다. 반면에 VO₂max 에서는 운동 전에 비해 운동 후 Tr군에서 11.1% 높게 나타났다. 그러나 호흡교환율과 탄수화물산화량 및 지방산화량에서는 유의한 변화가 나타나지 않았다. 운동 중 에너지대사에서는 산소섭취량, 이산화탄소배출량, 호흡교환율에서는 유의한 차이가 나타나지 않았지만 지방산화량에서는 Tr군에서 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해 볼 때, 지구성 운동이 체중 관리에 효과적일 것으로 결론지을 수 있지만 종래에 알려진 보고와 같이 운동이 안정시 에너지대사를 증가시키고 운동 후 회복단계에서의 지방산화율이 크게 기인되어 체중감량에 효과적이라는 결과보다는 운동 중 지방산화증가로 인하여 체중이 감량되는 것으로 사료되어진다.

연령별 체질량지수에 따른 남녀노인의 혈압과 기능체력의 차이 -국민체력100을 이용하여

홍지현 건국대학교 대학원 2022 국내석사

본 연구는 국민체력 100에 참가한 65세 이상의 남녀노인 중 2015~2019년도 데이터로 노인의 연령별 체질량지수에 따른 혈압과 기능체력을 분석하였다. 체질량지수, 수축기혈압, 이완기혈압, 맥압, 평균동맥압을 측정하였으며, 악력, 상대악력, 앉아 윗몸 앞으로 굽히기(유연성), 의자에 앉았다 일어서기(하지근력), 2분 제자리 걷기(심폐지구력), 의자에 앉아 3m표적 돌아오기(평형성), 8자보행(협응력)을 측정하였다. 통계는 SPSS로 이원분산분석을 실시하였고, 유의수준(α)은 .05로 설정하였다. 연구결과 노인남성은 이완기 혈압(F=4.296, p<.001), 수축기 혈압(F=3.868, p<.001), 평균동맥압(F=5.146, p<.001)에서 유의한 차이가 있었고, 노인여성은 이완기 혈압(F=1.968, p<.05), 수축기 혈압(F=2.645, p<.01), 맥압(F=2.079, p<.05), 평균동맥압(F=2.421, p<.01)에서 유의한 차이가 있었다. 노인남성은 유연성(F=2.637, p<.01), 하지근력(F=2.147, p<.05), 평형성(F=3.609, p<.001), 협응력(F=3.892, p<.001)에서 유의한 차이가 있었고, 노인여성은 악력(F=17.618, p<.001), 상대악력(F=16.047, p<.001), 유연성(F=13.576, p<.001), 하지근력(F=5.931, p<.001), 심폐지구력(F=7.247, p<.001), 평형성(F=7.564, p<.001), 협응력(F=5.702, p<.001)에서 유의한 차이가 있었다. 연령과 체질량지수가 높을수록 혈압이 높고 기능체력은 낮았으며, 저체중의 경우에도 기능체력이 낮은 것으로 나타나 노인에게서 적정체중을 유지하는 것은 중요하다. 이를 위해 노인의 트레이닝 프로그램 개발이 필요하며 후속연구로 신체활동량과 영양소섭취량을 고려한 연구가 필요하다. This study aimed to examine the age-related differences in blood pressure and functional fitness among BMI in elderly men and women. This study included male and female who participated in the National Fitness Award from 2015 to 2019. SBP, DBP, PP, and MAP was measured. Functional fitness test included hand grip strength, sit-and-reach, chair stand, 2-min steps, timed up-and-go, and 8-foot up & go. The results indicate that significant interaction effect of age and BMI groups was found on SBP, DBP, and MAP in elderly men, and significant interaction effect on SBP, DBP, PP, and MAP in elderly women. Significant interaction effect were observed in flexibility, lower body strength, balance, and coordination by age and BMI groups in elderly men, and significant interaction effect on hand grip strength, relative hand grip strength, flexibility, lower body strength, aerobic endurance, balance, coordination in elderly women.

Effects of Pilates exercise on muscle function, physical stability and immunoglobulin-A in college students and elderly women

황윤영 건국대학교 대학원 2015 국내박사

This study aimed to determine the effects of Pilates exercise on muscle function, core stabilization and immune response in college students and elderly women. In Study 1, we investigated the effects of Pilates exercise on muscle function and core stabilization in female college students; a 10-week Pilates exercise program was found to strengthen back and leg muscles but no significant difference was found in body alignment. In Study 2, we investigated the effects of Pilates exercise on muscle function, core stabilization and immunoglobulin-A in female college students. A 12-week Pilates exercise program with resistance band was found to strength back and leg muscles. In addition, balance and body alignment showed significant difference and the measurements after one-time high-intensity exercise after the 12-week Pilates exercise showed an increase in S-IgA concentration. In Study 3, we investigated the effects of Pilates exercise using resistance band on muscle function, core stabilization and immunoglobulin-A in elderly women. The 12-week Pilates exercise program was found to strengthen back and leg muscle and improved balance ability. In addition, measurement after one-time high intensity exercise after the 12-week Pilates exercise program increased S-IgA. Pilates exercise with women can contribute to improvement of core stabilization through strengthening back and leg muscles and improve mucosal immune function, such as by increase in the concentration and secretion rate of S-IgA. Regular Pilates exercise can slow down the muscle-aging rate by improving basal fitness and muscular strength and play an important role in preventing diseases and improving immune function by facilitating flow of saliva in elderly women. Therefore, it is thought that Pilates is an effective exercise mode for elderly women as well as college students women and regular Pilates exercise by college students women can play an important role in preventing the reduction in muscular strength that can occur after menopause and the consequent decrease in core stabilization and immunity. 본 연구는 여자 대학생과 노인 여성을 대상으로 필라테스 운동이 근 기능과 신체안정화 및 면역반응에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 연구 1, 필라테스 운동이 여자 대학생의 근 기능 및 신체안정화에 미치는 영향을 연구 하였다. 10주간 필라테스 운동은 여대생의 요부근력과 하지근력이 강화되었으며, 신체정렬에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 연구 2, 탄력밴드를 이용한 필라테스 운동이 여자 대학생의 근 기능과 신체안정화 및 면역글로불린에 미치는 영향을 조사하였다. 탄력밴드를 이용하여 12주간 필라테스 운동을 실시하였을 때, 요부근력와 하지근력이 강화되었다. 또한 Balance와 신체정렬에서도 유의한 차이가 나타났으며, 면역글로불린 S-IgA 농도도 증가 하였다. 연구 3, 탄력밴드를 이용한 필라테스 운동이 노인 여성의 근 기능과 신체안정화 및 면역글로불린에 미치는 영향을 검토 하였다. 탄력밴드를 이용하여 12주간 필라테스 운동을 실시하였다. 요부근력와 하지근력이 강화 되었고, Balance는 균형감각을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 또한 노인 여성을 대상으로 12주간 규칙적인 운동을 하였을 때, S-IgA의 분비율이 증가하였다. 이상의 연구 결과를 종합하면 여자 대학생과 노인 여성을 대상으로 한 필라테스 운동은 요부근력과 하지근력을 강화시켜 신체안정화 향상에 기여 할 수 있으며, 면역글로불린 S-IgA의 농도 증가와 면역글로불린 S-IgA 분비율의 증가와 같은 점막 면역기능 또한 향상 시킬 수 있다. 규칙적인 필라테스 운동은 충분한 기초체력과 근력을 향상시켜 근육의 노화의 속도를 줄여줄 수 있으며, 노인 여성의 경우 타액의 흐름을 윤활하게 도와 질병 및 면역기능을 예방하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것이다. 이에 필라테스 운동은 여자 대학생뿐만 아니라 노인 여성에게도 효과적인 운동이며, 여자 대학생들이 규칙적인 필라테스 운동을 할 경우 폐경 후에 있는 나타날 수 있는 근력감소와 그로인한 신체 안정화, 면역력 감소 예방에 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.

The effects of red ginseng intake on central and peripheral fatigue in non-trained and trained mice

황혜정 건국대학교 대학원 2015 국내박사

트레이닝은 운동자극에 대한 인체의 적응성을 이용하여 체력을 높이려는 것인데 이때 발생하는 피로는 트레이닝에 필연적으로 수반되는 생리적 현상이다. 운동 수행 시 피로는 말초와 중추에 의해 유발되어 지는 복잡한 현상이다. 피로는 크게 두 가지로서 대뇌에서 인식하는 중추신경계피로 (Central fatigue) 와 근육 및 신경조직에서 일어나는 말초조직의 피로 (Peripheral fatigue) 로 구분된다. 우리나라의 일부 천연 물질 중, 홍삼은 신체기능과 뇌기능 그리고 운동기능을 향상시키는데 효과적이라고 보고되어져 왔다. 따라서 본 연구는 실험동물에게 2주간의 홍삼 투여와 트레드밀 트레이닝을 부하한 후 홍삼 투여의 단독효과 (연구주제 1) 와 트레이닝 복합처치의 효과 (연구주제 2) 로 운동 중 사용되는 에너지기질 이용을 분석하고, 운동전과 운동후 그리고 회복의 시기에서의 세로토닌 (5-hydroxytryptamine, 5-HT) 변화와 에너지 대사 및 관련 단백질을 분석하여 운동으로 유발되는 항피로 인자들의 변화와 그 매커니즘을 규명 하였다. 연주 주제 1 에서 2주간의 홍삼 투여 후 24시간 동안의 안정시 에너지 대사는 그룹간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 2주간의 총 식이섭취량은 홍삼투여 그룹이 더 낮아진 것을 확인하였다. 또한 간과 근육에서의 글리코겐 함유량 역시 그룹간 유의한 차이는 없었으며, 골격근 (비복근) 에서의 탄수화물과 지방 대사와 관련한 (GLUT4, MCT1, MCT4, FAT/CD36, CPT1b) mRNA의 발현에도 유의한 차이가 없었다. 선행연구와 비교하여 볼 때 섭취의 단독 효과는 장기간의 투여가 필요하다고 보여지며, 안정시 2주간의 홍삼의 섭취는 특별한 효과가 나타나지 않았다. 따라서 운동과 같은 인체의 변화가 나타나는 상황에서의 홍삼 섭취가 나타내는 효과의 관찰이 요구된다. 연구주제 2 의 실험 결과, 뇌의 시상하부, 배측 봉선, 해마에서 중추피로와 관련한 신경전달물질인 Tph-2, 5-HTT, 5-HT1A, 5-HT2A의 mRNA의 발현은 홍삼 섭취그룹 에서 전체적으로 억제된 경향을 보였지만 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 2주간의 홍삼 섭취와 지구성 트레이닝 전 후의 안정시 에너지 대사 기질 이용에 따른 차이는 나타나지 않았다. 그러나 1시간 동안의 운동 중 에너지 대사 기질 이용 중, 홀바디 (whole body) 에서 지방의 산화가 운동 초기 20분에 홍삼 섭취그룹에서 증가되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 홍삼 섭취 그룹에서 1시간 동안의 운동 직후에 간에서 글리코겐 절약효과가 있었다. 백색 비복근에서도 같은 경향이 나타났지만, 통계적인 유의차는 나타나지 않았다. 비복근에서의 탄수화물 및 지방 대사와 관련한 mRNA의 발현 역시 운동 시기와 그룹간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 비복근에서 CPT1b의 발현이 운동 전과 운동 직후, 회복의 시점에서 점증적으로 증가하는 경향이 나타났다. 위 결과를 종합하여 볼 때 2주간의 트레이닝과 홍삼의 복합 처치는 운동 초기 지방 산화를 촉진시키는 효과가 있으며, 이러한 운동 중지방 대사의 촉진은 간과 근육의 글리코겐의 절약 효과와 일치한다. 또한 비복근에서 CPT1b의 mRNA 발현을 증가시켜 운동 후 근육 내 미토콘드리아로의 지방 유입을 촉진시키는 것으로 보여져, 홍삼 섭취는 지구성 트레이닝에 효과적인 것으로 보여진다. 위 연구주제 1과 2의 결과들을 종합하여 볼 때, 홍삼은 안정시 보다 운동 수행 시 더욱 효과적인 식품으로 사료되어 지며, 특히 지구성 운동중 지방 산화의 촉진과 글리코겐의 절약효과로 에너지 기질을 효율적으로 사용하여 말초 피로를 지연 시키는 효과가 있는 것으로 보여진다. 따라서 홍삼의 섭취는 지구성 트레이닝을 하는 운동선수에게 효과적인 Supplement 로서 활용될 수 있을 것이다. Exercise training is a process of enhancing one’s performance level by using the adaptability of the body towards certain exercise stimulus. Fatigue is an inevitable physiological phenomenon that develops in accordance with training that is caused by the peripheral and central nervous systems. Fatigue is mainly divided into central nervous system fatigue, which the cerebrum perceives, and peripheral fatigue, which occurs in muscle and nerve tissues. There are a few natural substances that are so-called adaptogen in Korea, including Korean ginseng and red ginseng (RG), as well as other familiar medicinal herbs. Ginsenoside (Rg1, Rb1, Rg2, etc.) is known to be the main ingredient that shows such effects in RG. Also, it has been found to have beneficial effects on physical and brain activity. This study aims to analyze energy utilization from RG administration alone and from the combination of RG administration and exercise, and to investigate the mechanism and the effect of RG administration on exercise-induced fatigue by analyzing 5-HT mRNAs, a central nervous system fatigue factor that is induced during pre-exercise, post-exercise, and recovery, energy utilization during resting and exercise (a peripheral fatigue factor), and glycogen contents in tissues and change in proteins related to energy control through 2 weeks intervention of RG and treadmill training in an animal model. In study 1, the resting metabolic rate was measured for 24 hours before and after the 2 week experimental periods. The total amount of food intake was significantly higher in the RG group than in the control group (CON) (p<0.05), whereas mean body weight was the same. Oxygen uptake during 24 hours both before and after the experimental session was the same between the two groups. Resting carbohydrate oxidation and fat oxidation were the same between the two groups. Likewise, there was no difference in the expression of mRNAs related to energy substrate utilization in skeletal muscle (gastrocnemius) between the groups. Accordingly, we suggest that for the administration of red ginseng at rest to be more effective, a follow-up study (Study 2) was needed as the administration of RG at rest was different from that during exercise. In study 2, the neurotransmitter associated with central fatigue, TPH and 5-HTT mRNAs appeared to be not significantly different in the brain. And, in the RG group with treadmill exercise training (RG-Tr), the expression of 5-HTT and 5-HT1A and 5-HT2A m RNA in the hypothalamus, dorsal raphe and hippocampus were lower compared to the CON-Tr group. The inhibition of expression of 5-HTT and the 5-HT receptors (5-HT1A and 5-HT2A) was shown to be effective on fatigue caused by exercise. However, in this study brain analysis showed only a tendency, not a significant difference, which was caused by the limited number of analyzed subjects (n=3). The changes in energy utilization parameters associated with peripheral fatigue, and the resting metabolic rate for 24 hours were measured before and after the 2 week experimental periods. There was no change in resting metabolism between the CON-Tr and RG-Tr groups. However, the increased fat oxidation occurred after the initial 20 min of the 1 hour exercise period. Also it significantly saved glycogen in the liver. The glycogen saving effect tended to increase in white gastrocnemius after the 2 week training, immediately after 1 hour of exercise. Nevertheless, there were no changes in related expression of mRNA related to carbohydrate or fat metabolism in the gastrocnemius muscle. In conclusion, sole intake of RG did not induce any noticeable effect on resting (study 1). However, RG intake did have an effect on the response to body’s changing conditions from exercise, which induces strenuous impact to body like disruptive homeostasis and induced exercise stress. Therefore, the results of our study taken together, show that the intake of RG is an effective ergogenic aid in improving endurance exercise. From this study, it is seen that further research on finding a supplement (ergogenic aids) that helps improve exercise ability is required.

The effects of lactate and co-ingested caffeine on energy substrate utilization in rats

유충성 건국대학교 대학원 2018 국내석사

젖산은 해당과정의 산물로서 알려져 왔다. 이에 따라 젖산은 피로 물질로서 알려져 있었다. 그러나 최근 젖산에 대한 긍정적인 효과가 주목을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 젖산의 에너지 기질에 미치는 효과. 그리고 대사과정에 대한 것은 알려진 바 없다. 그러므로 본 연구의 목적은 구강 투여된 젖산이 신체에 미치는 영향과 그것의 대사과정을 밝히는데 있다. 먼저 젖산, 젖산과 카페인의 복합투여 효과를 신체 안정 시 대사 측정을 통해 관찰했다 (연구 1 카페인; 10 mg/kg 젖산; 4 g/kg 복합투여; 10 mg, 4 g/kg). 6시간의 측정 중, 투여 후 2시간에서 젖산과 카페인, 젖산의 복합 투여 군에서 지방산화가 증가함을 확인할 수 있었다. 이에 따라 차후 연구에서는 2시간 내에서 시간에 따라 대사과정이 어떻게 변하는지를 연구하기로 하였다 (연구 2). 연구 2에서는 젖산의 투여를 2시간 내에서 시간 경과에 따라 어떻게 변하는지 그 대사 과정을 연구하였다. mRNA 검사, 혈액 검사, 그리고 글리코겐 농도를 분석하였다. Pyruvate carboxylase는 감소한 것으로 확인되었고, 반면 PDK4는 증가함을 알 수 있었다. 더 나아가 혈액 내의 자유지방산과 글리세롤이 증가함을 확인하였다. 따라서 탄수화물 산화는 저해되었지만 동시에 지방산화는 증가함을 입증할 수 있었다. 연구 3에서는 같은 연구 설계로 카페인과 젖산의 복합투여 효과를 측정하였다. 마찬가지로 pyruvate carboxylase는 감소한 것을 확인하였고, PDK4는 증가한 것을 확인했다. 혈액 내의 자유지방산과 글리세롤은 증가함을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 연구 2에서와는 다르게 카페인과 젖산의 복합 투여에서 간에서의 글리코겐 농도가 증가함을 확인할 수 있었다. 결과적으로 연구 3에서는 좀 더 뚜렷한 대사과정을 발견하였고, 마이크로어레이 분석법에 의해 각 집단 간 차이가 있음을 확인하였다. 연구 2와 마찬가지로 탄수화물의 저해와 동시에 지방 산화 증가를 발견하였고, 간의 글리코겐 양이 증가함에 따라, 산화되지 않은 탄수화물이 간에서 글리코겐으로 합성되어 저장됨을 확인하였다. 총괄적으로 젖산과 카페인, 젖산의 복합투여가 우리 신체에서 지방산화를 촉진한다는 점은 매우 흥미로운 발견이다 (연구 1). 뿐만 아니라 연구 2와 3에서는 몇 가지 mRNA에서 탄수화물 산화가 감소함을 알 수 있었고, 혈액 분석을 통해 지방산화는 증가함을 확인하였다. 더 나아가 연구 3에서, 카페인과 젖산의 복합 투여 시 산화 되지 않은 탄수화물이 간에서 글리코겐으로 저장됨을 알 수 있었다. 이는 지방분해를 통해 생성된 글리세롤이 간에서 글리코겐으로 합성되었을 가능성과 투여된 젖산이 글리코겐으로 합성되었을 가능성이 존재한다. 따라서 차후 실험으로는 간에서의 mRNA 변화를 검사할 필요성이 있다. 또한 본 연구에서는 젖산과 카페인의 복합 투여가 스포츠 현장에서 운동 후 선수들에게 글리코겐 회복을 돕는 하나의 보충제로서 활용될 수 있는 가능성을 제시할 수 있었고 효과적인 농도 설정이나 섭취시기에 대한 차후 연구가 필요하다고 사료된다. Lactate is a downstream product of glycolysis, and is therefore considered to be causing fatigue. However, a positive effect of lactate has been demonstrated over the last few decades. Nevertheless, its metabolism and changes on energy substrate utilization remain unknown. The present study examined the effect of orally administered lactate on whole body, and investigated lactate metabolism. We first investigated effects of lactate (group Lac) and a caffeine-lactate mixture (group Caf+Lac) on whole body by measuring resting metabolic rate (study 1: caffeine, 10 mg/kg; lactate, 4 g/kg; caffeine and lactate, 10 mg/kg and 4 g/kg). We found that the Lac and Caf+Lac groups had significantly higher rates of fat oxidation than the control group at 2 h after administration. We therefore decided to examine the metabolism of lactate (study 2), and a mixed caffeine and lactate compound (study 3), by measuring mRNA levels, blood indicators, and glycogen levels at 2 h. In study 2, after lactate administration, pyruvate carboxylase decreased significantly, while PDK4 increased eventually. Moreover, free fatty acid and glycerol level in blood increased. This might indicate that fat is mainly used as energy. In conclusion, we could find out the inhibition of carbohydrate metabolism is concomitant with the increase in fat utilization in energy substrate. In study 3, caffeine and lactate administration also decreased pyruvate carboxylase and increased PDK4. Also, the blood analysis revealed increased free fatty acid and glycerol levels. Moreover, we observed increased glycogen levels in the liver. Therefore, after oral administration of lactate we examined the inhibition of carbohydrate concomitant with increase in fat oxidation could save carbohydrates in liver as glycogen. It is very interesting that oral administration of lactate and mixed caffeine and lactate compound increased fat oxidation in whole body. It could be elucidated by the inhibition of carbohydrates and increase in fat oxidation. Moreover, after administration of mixed caffeine and lactate, spared carbohydrates were examined as glycogen in liver. There are two potential origin of increased glycogen concentration in liver, which are degraded glycerol and administered lactate. To elucidate the origin of increased glycogen level in liver, mRNA detection in liver is required for further study. In addition, the present study suggests that co-ingesting lactate with caffeine can help an athlete recover glycogen after exercise. Further studies would be necessary to optimize dosage and timing.

장기간의 고지방식이 섭취가 흰쥐의 안정시 에너지 대사 기질 이용에 미치는 영향

황혜정 건국대학교 대학원 2011 국내석사

This study investigated the effect of long-term high-fat diet feeding on energy metabolic substrates utilization in resting rats and to revalue source fat energy efficiency using high-fat diet feeding for measure energy expenditure and body fat accumulation in resting rats. Sprague-Dawley male rats at 4 week age were bought from Orient Bio Con. After 1 week adaptation for the environment, rats were divided into control (CON) group and high fat diet (HF) group. Rats had fed high fat diet (w/w 40%) adlibitum for 5 weeks. Food intake and body weight measured everyday at 09:00 though experimental period. Energy expenditure was measured using animal energy metabolism chamber after 4 weeks. Final body weight did not changed between CON and HF groups, but caloric intake was significantly higher in HF group than in CON group (p<0.05). There was no difference between CON and HF groups in oxygen uptake, however carbon dioxide production showed significant higher in HF group. Also, respiratory exchange ratio was higher in HF group. Carbohydrate oxidation was lower in HF group than in CON group, but fat oxidation in HF group was greater. These results mean that energy substrates oxidation at rest is affected by diet composition, especially dietary fat content. Abdominal fat fad weights were significantly higher by 33% in HF group than in CON group even though the calorie intake in HF group was higher by 6%. These results suggested that the dietary fat calorie value might be higher Atwater value of 9 kcal/g, and mean that dietary fat calorie value could be reconsidered in case of body weight control such as obese or weight class athletes. 본 연구는 장기간의 고지방식이 섭취가 흰쥐의 안정시 에너지 대사 기질 이용에 미치는 영향과 식이지방의 에너지 효율의 재평가를 하기 위하여 고지방식이를 섭취시켜 에너지소비량과 지방축적량을 측정하였다. 4주령 된 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐(rats) 20마리(Orient Bio INC)를 연구대상으로 하였다. 일주일간 환경적응을 한 후 일반식이군(CON)과 고지방식이군(HF)으로 나누어 사육하였다. HF군은 5주간 일반식이의 40%의 지방을 포함시킨 사료를 자유식이섭취법으로 섭취시켰다. 매일 체중과 식이섭취량을 측정하였으며 에너지대사량은 4주차에 측정하였다. 사육 종료 후에 고지방식이군과 대조군의 체중은 통계적으로 유의한 차이가 없었으나 섭취열량은 유의한 차이가 있었다(p<0.05). 산소섭취량은 두 그룹간 차이가 없는 것으로 나타났으나 이산화탄소배출량에서는 유의하게 큰 차이를 보였다. 이를 통하여 호흡교환율(RER)을 산출하였을 때 대조군은 탄수화물 산화량이 높았으며, 고지방식이군은 지방산화량이 높은 것으로 나타나 24시간 동안의 에너지 기질 사용은 식이구성에 의한 영향을 받는 것으로 보여진다. 5주간의 실험식이 사육종료 후 섭취열량은 일반식이군 보다 고지방식이군에서 약 6%정도 더 높았으나, 복강내 지방축적은 고지방식이군에서 33%이상 유의하게 높게 나타났다. 이와 같은 결과로 볼 때 식이지방의 열량은 그동안 알려진 Atwater의 지방의 열량환산계수인 9kcal보다 더 높게 평가되었다. 체중조절과 식이구성은 체급선수들과 일반인 그리고 비만환자들에게 중요한 요인으로 적용 되므로 지방의 열량환산계수의 재평가가 이뤄져야 하는 것으로 사료되어 진다.