Effect of Treadmill Exercise on Modulation of Vascular Endothelial Growth Factor Expression in the Retina of Diabetic Rats

당뇨유발 흰쥐에서 트레드밀 운동이 망막의 혈관내피성장인자 발현에 미치는 영향

One of the major ocular complications of diabetes mellitus(DM) is retinopathy, which is characterized by increased neovascularization and neural degeneration in the retina. In the present study, we investigated the effects of treadmill exercise on retinopathy in the rats with DM. Thirty-two male Sprague-Dawley rats were divided into four groups(n = 8 in each group): control group, exercise group, DM-induction group, and DM-induction and exercise group. DM was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin. The rats in the exercise groups were made to run on the treadmill for 30 min five times per a week, during 12 weeks. The expressions of phosphoinositide 3-kinase(PI3K), phospho-protein kinase B(pAkt), hypoxia inducible factor-1α(HIF-1α), and vascular endothelial growth factor(VEGF) in the retina were determined using western blot analysis and immunohistochemistry. In the present results, the expressions of PI3K, pAkt, HIF-1α, and VEGF in the retina of the diabetic rats were increased. Treadmill exercise suppressed HIF-1α and VEGF expressions through inhibition of PI3K/pAkt pathway in the diabetic rats. These results suggest that treadmill exercise may ameliorate the progression of diabetes-induced retinopathy by inhibiting neovascularization in the retina.

당뇨병의 주된 합병증 중 하나는 새로운 혈관 생성과 신경퇴화의 특징을 보이는 증식성 망막증이다. 당뇨병에서는 고혈당증, 저산소증과 부적절한 대사조절 능력이 혈관내피성장인자(vascular endothelial growth factor, VEGF)의 발현에 중요한 요인으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 당뇨를 유발한 흰쥐에서 당뇨성 망막증에 대한 트레드밀 운동의 효과를 알아보고자 하였다. Sprague-Dawley계 흰쥐를 대조군, 운동군, 당뇨군, 당뇨운동군으로 분류하여 각 군당 8마리씩 배정하였다. 당뇨는 streptozotocin을 50 mg/kg의 용량으로 주사하여 유발하였다. 운동군은 분당 8 m의 속도로 하루 30분씩 주 5회, 총 12주 동안 트레드밀 운동을 실시하였다. 본 연구의 결과 당뇨쥐의 망막에서 phosphoinositide 3-kinase(PI3K), phospho-protein kinase B(pAkt), hypoxia inducible factor-1α(HIF-1α), 그리고 VEGF의 발현이 증가하였다. 트레드밀 운동은 PI3K/Akt 신호전달체계를 억제하여 HIF-1α의 발현과 VEGF의 발현을 감소시켰다. 본 실험 결과 트레드밀 운동은 망막의 새로운 혈관 생성을 억제함으로써 당뇨성 망막증의 진행을 억제하는데 효과적인 방안이 될 수 있을 것으로 생각된다.