식이내 비타민 E 수준과 단기간의 운동이 마우스 조직의 항산화효소 활성과 혈청 IL-2 농도에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

사람을 포함한 고등동물의 필수 영양소인 비타민 E 는 불포화지방산의 과산화작용을 저해하여 과산화물로부터 생체를 보호하고 면역기능에 영향을 주어 암세포의 성장을 억제하며, 운동은 산화적 스트레스를 증가시키고 면역능력을 변화시켜 암발생에 대한 억제효과가 있음이 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 식이내 비타민 E 수준과 단기간의 운동이 조직에서 생성되는 항산화효소 (superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase)의 활성과 혈청 IL-2 농도에 미치는 영향을 알아보고자 ICR 계 수컷마우스 (4-6 주령, 48마리)를 식이 비타민 E 수준에 따라 저비타민 E 식이군 (40mg/kg diet vitamin E), 정상수준의 대조군 (80mg/kg diet vitamin E), 고비타민 E 식이군 (200mg/kg diet vitamin E)으로 분류하여 8주간 실험식이를 제공하고 실험종료 직전 3일간에 걸쳐 treadmill 운동 (18m/min, 60min/day, 5% grande)을 실시하여 실험기간 종료후 비타민 E 수준을 측정하고 식이내 비타민 E 수준과 단기간의 운동에 의한 효과를 비교하였다.

8주간의 실험식이후 혈청과 간의 비타민 E 농도는 식이내 비타민 E 수준이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였으며 total SOD 활성은 신장에서 저비타민 E 식이와 고비타민 E 식이시 감소하였으나 심장에서는 고비타민 E 식이시 증가하였다. Cu, Zn-SOD 활성은 신장에서 고비타민 E 식이시 유의적으로 감소했지만 근육에서는 저비타민 E 식이시 증가하였으며 Mn-SOD 활성은 모든 조직에서 식이 비타민 E 수준에 따른 유의적인 차니가 없었다. GPX 활성은 폐에서는 저비타민 E 식이시, 심장에서는 고비타민 E 식이시 증가하였으며 catalase 활성은 심장에서 고비타민 E 식ㅇ시 증가하였다. 운동에 의해서는 폐에서 total SOD, Cu, Zn-SOD, Mn-SOD, GPX, catalase 활성이 모두 증가하였으나 간과 신장에서의 GPX 활성은 감소하였다. 또한 항산화효소 활성에 대한 식이 비타민 E 수준과 운동간의 상호작용은 모든 조직에서 나타나지 않았으며 혈청 IL-2 농도도 식이 비타민 E 수준과 운동에 의해 유의적인 차이가 없었다.

이상의 결과를 종합해 볼 때 식이 비타민 E 수준은 항산화효소 활성에 대한 조직 특이성이 있어 고비타민 E 식이시 신장에서는 감소하고 심장에서는 증가하는 것으로 나타났으며, 단기간의 운동에 의해서 특히 폐조직의 항산화효소 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 비타민 E의 항산화효과와 함게 생체내에 운동에 의해 생성된 radical 을 제거해주는 방어기전이 있음을 규명하는데 도움이 될 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Vitamin E, essential for life in higher animals including human, is thought to protect the body by inhibiting polyunsaturated fatty acid peroxidation and modulate the immune functions. While, exercise increases the oxygen consumption in the body, thereby enhances the oxidative stress to various organs and alter the immune response. The effect of dietary vitamin E levels and acute exercise on tissue antioxidant enzyme activities (superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase) and serum IL-2 concentration were studied in mouse. Forty-eight one-month-old ICR mouse were fed with one of three different diets : low vitamin E (40mg/kg diet vitamin E), control (80mg/kg diet vitamin E), high vitamin E (200mg/kg diet vitamin E) diet for 8 weeks. Mouse exercised (18 m/min, 60 min/day, 5% grade) on a motor-driven treadmill for the last three consecutive days. Mice were killed immediately after exercise, blood and tissue(liver, lung, kidney, heart, and muscle) were collected to investigate the antioxidant enzyme activities and serum IL-2 concentration.

Dietary vitamin E supplementation increased serum and liver vitamin E concentration. The activity of total superoxide dismutase(SOD) was significantly decreased (p<0.05) in the kidney of low and high vitamin E group and increased (p<0.05) in the heart of high vitamin E group. The activity of Cu, Zn-SOD was significantly decreased (p<0.05) in the kidney of high vitamin E group and increased (p<0.05) in the muscle of low vitamin E group. However, no significant differences in Mn-SOD activity were observed in all mouse tissues. The activity of GPX was significantly increased (p < 0.05) in the lung and heart of high vitamin E group. the activity of catalase was significantly increased (p<0.05) in the heart of high vitamin E group. Acute exercise significantly increased (p<0.05) total SOD, Cu, Zn-SOD, Mn-SOD, GPX, catalase activities in lung, but decreased (p<0.05) GPX activity in liver and kidney. there was no significant differences in serum IL-2 concentrations among different diet and exercise groups.
The result suggested that the change of mouse antioxidant enzyme activities by different diatary vitamin E levels were tissue specific. And acute exercise was found to increase antioxidant enzyme activities in lugn tissue.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 문헌고찰 4
• 1. 비타민 E와 항산화효소의 활성 4
• 2. 비타민 E와 면역반응 6
• 3. 운동과 항산화효소의 활성 10
• 4. 운동과 면역반응 14
• III. 실험내용 및 방법 17
• 1. 실험설계 및 동물 17
• (1) 실험식이 17
• (2) 사육실의 조건 21
• (3) Exercise Protocol 21
• 2. 실험방법 22
• (1) 사료 섭취량, 체중 증가량 및 식이효율 22
• (2) 시료의 채취 22
• (3) 혈청과 간의 비타민 E 분석 23
• (4) 항산화효소 활성도 측정 25
• (5) Interleukine-2(IL-2) 생성 측정 28
• (6) 통계분석 29
• IV. 결과 30
• 1. 사료 섭취량, 체중 증가량 및 식이효율 30
• 2. 혈청과 간의 비타민 E 농도 30
• 3. 식이내 비타민 E 수준과 운동에 의한 항산화효소 활성 33
• (1) SOD 활성 33
• (2) GPX 활성 47
• (3) Catalase 활성 47
• 4. 식이내 비타민 E 수준과 운동에 의한 혈청의 IL-2 생성 55
• V. 고찰 58
• 1. 사료 섭취량, 체중 증가량, 식이효율 및 혈청과 간의 비타민 E 농도 58
• 2. 식이내 비타민 E 수준과 운동에 의한 항산화효소 활성 59
• (1) SOD 활성 59
• (2) GPX 활성 61
• (3) Catalase 활성 63
• 3. 식이내 비타민 E 수준과 운동에 의한 혈청의 IL-2 생성 65
• VI. 요약 및 결론 68
• 참고문헌 70
• Abstract 96