이 연구는 지구성 운동이 streptozotocin (STZ)으로 유발된 제 1형 당뇨 특징을 가진 쥐 뇌의 글루코스 운반, 미토콘드리아 기능 및 항산화효소 단백질 발현에 미치는 영향을 규명하는데 목적이 있다. 제 1형 당뇨 모델 쥐는 50 mg/kg의 streptozotocin을 수컷 Sprague-Dawley (SD) 흰쥐의 복강에 1회 주입하여 생산하였으며 본 실험 시집단은 NON-STZ 집단(n=8), STZ-CON 집단(n=8) 및 STZ-EXE 집단(n=8) 등 3집단으로 구분하여 실시하였다. 트레드밀 지구성 운동은 총 6주, 주 5일, 2주 간격으로 속도를 약 3~4 m/min으로 점증적으로 증가시켰으며 운동시간은 1주와 3주차에 10분씩 증가시켰다. 분석 결과 혈청 글루코스 수준은 STZ-EXE 집단은 STZ-CON 집단에 비해 현저하게 감소(p<0.05)하였으며 PGC-$1{alpha}$ (p<0.001), mtPGC-$1{alpha}$ (p<0.001), GLUT-1 (p<0.001), Tfam (p<0.001), Cu,Zn- SOD (p<0.001), Mn-SOD (p<0.01) 경우도 STZ-EXE 집단이 STZ-CON 집단에 비해 현저하게 증가하였다. 이러한 결과는 장기간 지구성 운동이 뇌의 글루코스 이용능력과 관련된 단백질인 GLUT-1과 미토콘드리아 기능 향상과 관련된 단백질인 PGC-$1{alpha}$과 Tfam을 증가시키고 산화적 스트레스의 방어 기전으로서 역할을 수행하는 항산화 효소인 Cu,Zn-SOD와 Mn-SOD를 활성화시키는데 긍정적인 역할을 수행한 것으로 나타났다.
The purpose of this study is to identify the effects of exercise training [ET, 10~18 m/min (speed), 20~30 min (exercise duration)/a day for 5 day/wk, 6 wk) on PGC-$1{alpha}$, GLUT-1, Tfam, Cu,Zn-SOD and Mn-SOD proteins in brain of STZ-induced diabetic rats. The male Sprague-Dawley (SD) rats were single-injected intraperitoneally with 50mg/kg of streptozotocin (STZ) to produce STZ-induced diabetic rats. Rats were divided into 3 experimental groups with 8 rats in each group, as follows: (1) non-STZ group (n=8), (2) STZ-CON group (n=8), (3) STZ-EXE group (n=8). The results of this study suggest that i) serum glucose level was significantly reduced in STZ-EXE group compared with STZ-CON group (p<0.05), ii) PGC-$1{alpha}$ (p<0.001), mtPGC-$1{alpha}$ (p<0.001), GLUT-1 (p<0.001), and mtTfam (p<0.001) proteins in brain of STZ-induced diabetic rats were significantly increased in STZ-EXE group compared with STZ-CON group, iii) Cu,Zn-SOD (p<0.001) and Mn-SOD (p<0.01) proteins in the STZ-induced diabetic rats were significantly increased in STZ-EXE group compared with STZ-CON group. In conclusion, the findings of the present study reveal that treadmill exercise training increases brain GLUT-1 protein level possibly through up-regulation of PGC-$1{alpha}$ and Tfam proteins which represent key regulatory components of stimulation of brain mitochondrial biogenesis. In addition, treadmill exercise training may prevent oxidative stress by up-regulation of Cu,Zn-SOD and Mn-SOD proteins in the STZ-induced diabetic rats.
