장시간 탈진운동 시 골격근 수축 및 에너지대사에서 AQP3의 역할

국문 초록 (Abstract)

장시간 탈진운동 시 골격근 수축 및 에너지대사에서 AQP3의 역할

A Role of AQP3 in Skeletal Muscle Contraction and
Energy Metabolism a Single Bout of Exhaustive Exercise

체육학과 김 미 자
지도교수 김 영 준

Aquaporin(AQP) 3은 세포막을 통한 수분 및 글리세롤의 이동을 선택적으로 촉진시키는 막단백질이다. 골격근에서는 AQP4가 주된 수분통로로 골격근 수축에 중요한 역할을 담당한다고 알려져 있다. AQP3도 골격근에서 발현된다는 보고는 있지만 아직 정확한 세포내 분포와 기능에 대해서는 전혀 알려진 바가 없다. AQP3은 AQP4와는 달리 글리세롤의 세포막 이동을 촉진시키므로 골격근 내 지방을 분해하여 운동에너지원의 일부로 사용하는 지속적 운동 시 근육조직에서 글리세롤의 유출 장애로 운동 수행능력을 제한할 가능성이 높다. 이에 본 연구는 AQP3 유전자결핍 생쥐에서 장시간 중강도 탈진운동을 실시하여 운동 수행능력의 차이를 조사하고 글리세롤과 관련된 운동에너지원의 혈장 및 조직 내 농도 변화를 분석하였다.
AQP3 유전자결핍생쥐와 야생형생쥐 각각 16마리를 대상으로 트레드밀을 이용하여 10° 경사에서 최대 12 m/min 속도까지 증가시키면서 탈진할 때까지 장시간운동을 실시하였다. AQP3 유전자결핍생쥐의 조직학적 차이와 AQP3 단백의 세포내 위치를 알아보기 위해 뒤넙다리근, 긴발가락폄근 및 가자미근을 적출하여 면역조직화학 및 형광염색을 실시하였고, 장시간 탈진운동 후 운동에너지원의 변화를 분석하기 위해 혈장 및 조직 내 포도당, 당원, 중성지방 및 글리세롤 농도를 측정하였다. AQP3 유전자결핍생쥐는 야생형생쥐에 비해 뒤넙다리근의 직경과 무게가 야생형생쥐에 비해 감소되어 있었으나, 조직학적 차이는 관찰되지 않았다. AQP3은 골격근세포의 세포막 혹은 세포간격에 비연속적인 형태로 발현되었으며, AQP1 및 AQP4의 발현 부위와는 겹쳐지지 않았다. 장시간 탈진운동 시 운동지속시간은 AQP3 유전자결핍생쥐가 야생형생쥐에 비해서 현저히 낮았다. 운동수행 전 간, 근육 및 혈장 내 포도당, 당원, 중성지방 및 글리세롤 농도는 모두 AQP3 유전자결핍생쥐에서 야생형생쥐에 비해 유의하게 감소되어 있었으나, 근육 내 중성지방 농도는 오히려 증가되어 있었다. 장시간 탈진운동 후 혈장과 근육의 포도당 농도, 근육의 당원 함량 및 간과 혈중의 중성지방 함량은 감소하고, 간과 혈장 글리세롤 농도는 증가하였으나, 두 실험군간 유의한 차이는 없었다. 그러나 장시간 탈진운동 후 간의 당원함량과 근육 내 글리세롤 농도가 야생형생쥐에서는 감소된 반면, AQP3 유전자결핍생쥐는 오히려 증가되었다.
이상의 결과를 종합하면 골격근에서 AQP3은 지구성 운동 시 골격근 내 지방의 분해로 생성되는 글리세롤의 유출을 촉진시킴으로써 간에서 글리세롤을 이용한 당신생과정을 통해 지속적인 운동에너지원의 공급에 기여하여 운동 수행능력에 영향을 주는 것으로 사료된다.

주요어 : Aquaporin-3(AQP3), 글리세롤, 골격근, 장시간 탈진운동, 유전자결핍생쥐, 근육 내 지방

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 연구 방법 5
• 1. 연구 대상 5
• 2. 측정항목 및 방법 7
• 3. 운동 프로그램 11
• 4. 통계처리 12
• Ⅲ. 결 과 13
• 1. AQP3 유전자 결핍생쥐의 골격근의 특징 13
• 2. 골격근에서 AQP3의 발현 및 분포 13
• 3. AQP3 유전자결핍생쥐의 운동 수행능력 18
• 4. 장시간 탈진운동 전 운동에너지원의 혈장 및 조직 내 농도 19
• 5. 장시간 탈진운동 후 운동에너지원의 혈장 및 조직 내 농도 21
• 6. 장시간 탈진운동 전․후 운동에너지원의 농도 변화 23
• Ⅳ. 고 찰 29
• Ⅴ. 결 론 35
• 참고문헌 36
• Abstract 36