식이변화와 운동이 비만 쥐 해마의 시냅스 가소성 유전자 발현과 인지기능에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

영양불균형으로 인한 비만은 다양한 질병의 원인이 되며, 특히 인지기능 감소의 중요한 원인이다. 본 연구는 13주간 고지방식이를 통해 비만을 유도한 SD rat을 대상으로 8주간의 규칙적인 운동과 식이조절이 뇌의 시냅스 가소성과 인지능력에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
분양받은 4주령 SD rats은 NNS(normal-normal diet-sedentary n=8), OHS(obesity-high fat diet-sedentary, n=8), OHT(obesity-high fat diet-training, n=8), ONS(obesity-normal diet-sedentary, n=8), ONT(obesity- normal diet-training, n=8)로 분류하였다. 운동프로그램은 1~4주는 8m/min 속도로, 5~8주는 14m/min 속도로 트레드밀 운동을 실시하였다. 뇌의 해마에서 Western blot 방법으로 NGF, BDNF, p38MAPK, p-p38MAPK 단백질 발현을 측정하였으며, qRT-PCR을 통해 NGF, BDNF, TrkA, TrkB, CREB, synapsin1 mRNA 발현을 분석하였다. 그 결과 비만 쥐의 해마에서 인지기능 관련 단백질 수준과 mRNA 발현이 유의하게 감소하였으며, 시냅스 가소성과 인지기능 하위 신호경로 인자들 역시 유의하게 감소하였다. 그리고 8주간 운동과 식이변화 처치로 비만 쥐의 인지기능 단백질 수준과 mRNA 발현이 유의하게 증가하였으며, 시냅스 가소성과 하위 신호경로 역시 유의하게 증가하였다. 특히, 혼합처지는 더욱 긍정적인 효과가 나타났다.
따라서, 고지방식이에 의한 비만은 뇌의 가소성과 인지기능을 감소시키는 것으로 판단되지만, 운동과 식이변화로 개선됨을 알 수 있었다. 특히, 식이조절과는 달리 규칙적인 운동은 기억력 및 학습능력에 긍정적인 영향을 주는 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Nutritional imbalance-induced obesity causes a variety of diseases and in particular is an important cause of cognitive function decline. This study was performed in SD rats with 13-weeks high fat diet-induced obesity in connection to the effects of regular exercise and dietary control for 8 weeks on the synaptic plasticity and cognitive abilities of brain.
4 weeks-old SD rats adopted were classified into NNS(normal-normal diet-sedentary, n=8), OHS(obesity-high fat diet-sedentary, n=8), OHT(obesity-high fat diet-training, n=8), ONS(obesity-normal diet-sedentary, n=8) and ONT(obesity- normal diet-training, n=8). As the exercise program, a treadmill exercise was performed in the speed of 8m/min for 1-4 weeks, and 14m/min for 5-8 weeks. Western blot method was used to measure the expression of NGF, BDNF, p38MAPK and p-p38MAPK proteins in hippocampus of the brain, and expressions of NGF, BDNF, TrkA, TrkB, CREB and synapsin1 mRNA had been analyzed through qRT-PCR. As the results, cognitive function-related protein level and mRNA expression had been significantly decreased in the hippocampus of obese rats, and synaptic plasticity as well as cognitive function signaling sub-pathway factors were also significantly decreases. In addition, 8-weeks exercises and treatment by dietary change