Journal of Life Science (생명과학회지)

Korean Society of Life Science (한국생명과학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Effects of Different Exercise Intensities on GRP-78 and GLUT-4 Expression in Soleus eus Muscle of Streptozotocin-Induced Diabetic Rats

운동강도의 차이가 Streptozotocin-유도 당뇨쥐의 가자미근 GRP-78과 GLUT-4 발현에 미치는 영향

  • Kim Yang-Hee (Department of Physical Education, Korea University) ;
  • Yoon Jin-Hwan (Department of Sports Science, Hannam University)
  • Published : 2005.02.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This study investigated the response of GLUT -4 and GRP-78 expression in soleus muscle of streptozotocin-induced diabetic rats by imposing different exercise intensities. F344 rats were randomly divided into 4 groups (n=15 in each group): Control (Control), diabetes-operation (DO), diabetes with low intensity exercise (DLE) and diabetes with high intensity exercise (DHE). The rats in DLE and DHE groups were exercised for 8 weeks by treadmill running. Blood glucose levels in DO were significantly higher compared to that in NORMAL whereas DLE showed the most lowest level in blood glucose among diabetic groups. Diabetic groups exhibited significantly lower level in insulin change and DLE showed significantly higher insulin level among diabetic groups. GRP-78 in DO was significantly $(167.05\%)$ higher than that in Control. GRP-78 in DLE was $139.41\%$ which is significantly higher compared to Control but when compared to DO and DHE, it was significant low. GRP-78 in DHE was $194.64\%$ which doubled the protein level in Control and showed the most highest level in all groups. GLUT-4 in DO was significantly $(33.58\%)$ higher compared to Control. GLUT-4 in DLE showed $124.58\%$ which was significant high compared to Control, DO and DHE. GLUT-4 in DHE showed $26.91\%$ compared to Control and was the most lowest level among all groups. It seems clear that chiefly low intensity exercise benefits diabetic patients in controlling blood glucose. It was concluded that low intensity exercise induces translocation of GLUT-4 which results in increased blood inflow, thus GRP-78 expression is decreased.

본 연구에서는 Streptozotocin-유발 당뇨 쥐를 대상으로 8주 동안 운동 강도에 따른 혈당, 인슐린, 골격근 내 GLUT-4 발현 량과 GRP-78 발현량 변화를 관찰함으로써 당뇨 쥐의 혈당을 낮추는데 효과적인 운동 강도는 무엇이며, 기전적인 원인은 무엇인지를 밝히고자 실시되었다. 본 연구에서 Streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 흰쥐를 대상으로 운동 강도 처치에 따른 GLUT-4발현 량을 비교한 결과, 기본적으로 당뇨가 유발된 흰쥐의 GLUT-4 발현 량은 정상 쥐에 비해 현저하게 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이중 8주 동안 저강도 운동 수행 한 쥐들의 경우는 정상 쥐 수준에 가까운 발현 량을 관찰 할 수 있었으며, 흰쥐 가자미 근 내 GRP-78 발현 량은 당뇨 유발 쥐의 경우 정상 쥐의 유의하게 증가한 것을 관찰할 수 있었고, 저강도 운동을 수행한 집단에서의 GRP-78 발현 량은 정상 흰쥐에서 발현되는 양에 비해 유의하게 높은 수준을 보이기는 했지만 당뇨 유발 대조군과 고강도 운동 군에 비해서는 유의하게 낮은 수준으로 나타났다. 결론적으로 저강도의 운동은 당뇨 질환자의 혈당을 낮추는 데 가장 효과적인 운동이라 할 수 있으며, 이러한 결과의 기전적인 원인은 저강도의 운동이 근육 내 GLUT-4의 증가로 세포내 당 유입을 촉진시킴으로 해서 나타난 사실이라 생각되며 이 같은 사실은 GRP-78의 발현 량의 감소로 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 김성수 (1999). 장시간의 유산소성 훈련이 고혈압과 당뇨병을 동반한 비만성인의 혈중 콜레스테롤 농도, 체지방 및 혈압에 미치는 영향. 한국사회체육학회지, 11, 183-193
  2. 윤진환, 이희혁, 정경훈, 김종오, 류성환, 정일규, 김영표, 오봉석 (2003). 운동이 노화된 흰쥐 췌장 랑게르한스섬의 형태학적 변화에 미치는 영향. 운동 과학, 12(1), 115-123
  3. 이규성, 김문희, 홍순모, 허성민, 원상호, 김윤만, 윤지성, 조준용 (2003). 카테킨 섭취와 지구성운동이 Obese Zucker Rat 의 골격근 형태별 GLUT-4 단백질과 혈청 지질성분에 미치는 영향. 한국사회체육학회지, 20, 1263-1276
  4. 임예현, 조준용, 정국현, 이규성, 오윤선 (2003). 탈진적인 1 회성 수영운동과 단시간 금식 복합 조건이 쥐의 심장근과 골격근의 GLUT-4와 GRP-78 발현에 미치는 영향. 한국사회체육학회지, 19, 1385-1396
  5. 최덕구(2004). 규칙적인 걷기 운동과 식이가 Streptozotocin 당뇨 쥐의 몸무게, 혈당, 인슐린 민감성과 췌장, 신장, 간장의 세포 형태, 그리고 항산화 효소의 활성에 미치는 영향. 경희대학교 박사학위논문
  6. Abumrad, N.N., Cherrington, A.D., Williams, P.E., Lacy, W.W., & Rabin, D.(1982). Absorption and disposition of a glucose load in the conscious dog. Am. J. Physiol., 242(6), 398-406
  7. Bedford, T. G., Tipton, C. M., Wilson, N. C., Oppliger, R. A, Gisolfi, C. V. (1979). Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures. J. Appl. Physiol., 47(6), 1278-1283
  8. Dhahbi, J. M., Mote, P. L., Tillman, J. B., Walford, R. L., & Spindler, S. R. (1997). Dietary energy tissue-specifically regulates endoplasmic reticulum chaperone gene expression in the liver of mice. J. Nutr., 127(9), 1758-1764
  9. Devlin, J. T., Hirshman, M. F., Horton, E. S., & Horton, E. D. (1987). Enhanced peripheral insuline and spanchnic insulin sensitivity in NIDDM men after single bout of exercise. Diabetes, 36, 434-439 https://doi.org/10.2337/diabetes.36.4.434
  10. Eisenbarth, G. S. (1986). Type I diabetes mellitus: a chronic autoimmune disease. N. Engl. J. Med., 314, 1360-1368 https://doi.org/10.1056/NEJM198605223142106
  11. Hori, O., Matsumoto, M., Kuwabara, K., Maeda, Y., Ueda, H., Ohtsuki, T., Kinoshita, T., Ogawa, S., Stern, D.M., & Kamada, T. (1996). Exposure of astrocytes to hypoxia/ reoxygenation enhances expression of glucose-regulated protein 78 facilitating astrocyte release of the neuroprotective cytokine interleukin 6. J., Neurochem. 66(3), 973-979 https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.1996.66030973.x
  12. Kakimura, J., Kitamura, Y., Taniguchi, T., Shimohama, S., & Gebicke-Haerter, P. J. (2001). Bip/GRP78-induced production of cytokines and uptake of amyloid-beta (1-42) peptidein microglia. Biochem. Biaphys. Res. Commun., 16, 281(1), 6-10
  13. Kawanaka, K. Tabata, I., Katsuta, S., & Higuchi. M. (1997). Changes in insulin-stimulated glucose transport and GLUT-4 protein in rat skeletal muscle after training. J. Applied Physiol., 83(6), 2043-2047
  14. Lee, A. S. (1987). Coordinated reglulation of a set of genes by glucose and calcium ionophore mammalian cells. TIBS., 12, 20-23 https://doi.org/10.1016/0968-0004(87)90011-9
  15. Lee, A S. (1992). Mammalian stress response: induction of the glucose-regulated protein family. Curr. Opin. Cell Biol., 4(2), 267-273 https://doi.org/10.1016/0955-0674(92)90042-B
  16. Lernmark, A, Haggloff, B., Freedman, Z., Irvine, J., Ludvigsson, J., & Holmgren, G. (1981). A prospective analysis of antibodies reacting with pancreatic islet cells in insulindependent diabetic children. Diabetologia., 20, 471-474
  17. Oshida, Y., Yamanouchi, K., Hayamizu, S., & Sato, Y. (1989). Long-term mild jogging increases insulin action despite no influence on body mass index or $VO_2max$. J. Appl. Physiol., 66, 2206-2210 https://doi.org/10.1063/1.344319