• 생명과학회지
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• 제27권9호
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• pp.1078-1085
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• 2017

활성산소란 세포에 손상을 가하는 모든 종류의 변형된 산소를 의미하며, 활성산소 생성의 증가는 세포 내의 산화적 스트레스를 유발하여 심혈관 질환, 암, 당뇨, 근위축 등 각종 질병의 원인이 된다. 그러나 적정 수준의 활성산소는 세포의 성장 및 발달에 중요한 역할을 담당하는 것으로 보고되어 있으며, 골격근에서의 활성산소는 근기능과 대사에 필수적인 역할을 담당한다. 규칙적인 운동은 건강상 다양한 이점을 가져다주지만, 과도한 운동은 골격근을 비롯한 다양한 체내 조직에서 활성산소의 생성을 증가시키며, 고농도의 활성산소 생성은 세포 손상을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 따라서 운동에 의한 활성산소의 생성 증가와 그에 따른 분자적 기전은 운동이 주는 건강상의 많은 이점들을 이해하는데 있어 중요한 기전으로 받아들여지고 있다. 최근 운동 강도나 형태에 따른 활성산소의 생성 수준과 근육 관련 유전자 발현 및 대사 관련 연구에 있어 활성산소의 역할에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있지만 심도 있는 기전적 연구와 이해는 부족한 실정이다. 따라서 본 총설에서는 운동에 의한 활성산소 생성 기전과 그에 따른 역할에 대한 선행 연구들을 살펴보고, 운동에 의한 인슐린 신호체계의 활성 및 그에 따른 수명 조절에 있어 NADPH 산화효소의 역할에 대해서도 살펴보았다.

• 식품과학과 산업
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• 제40권2호
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• pp.46-58
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• 2007

제2형 당뇨병은 대사성 질환으로 간, 근육 그리고 지방 조직 세포에서 인슐린 작용의 장애로 나타나는 인슐린 저항성으로 혈당의 이용이 감소하여 혈당이 높아짐에도 불구하고 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비가 충분하지 못할 때 유발된다. 서구에서는 비만 등으로 인해 인슐린 저항성이 증가하면 인슐린 분비가 높은 고인슐린혈증을 나타내어 당뇨병으로의 진전은 늦다. 하지만 우리나라를 비롯한 아시아의 사람들은 인슐린 저항성이 증가할 때 인슐린 분비가 충분치 못해 혈청 인슐린 농도가 정상인과 비슷하거나 더 낮은 상태에서 당뇨병으로 진전된다. 이러한 차이는 우리나라를 비롯한 아시아 사람들에게서 제2형 당뇨병의 발생이 급격하게 증가할 것이라는 보고되었다. 결국 당뇨병은 간, 근육 및 지방조직에서의 인슐린 작용의 장애와 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비의 부족의 복합적인 장애에 의해서 나타나고 이것은 공통적으로 각 조직에서의 인슐린/insulin growth factor (IGF)-1 신호전달의 장애와 관련이 있다. 베타세포에서의 인슐린분비 자체는 인슐린/IGF-1 신호전달과 관계가 없지만 간접적으로 관련이 있다. 인슐린 분비능은 베타세포의 증식과 생존에 의한 베타세포의 양과 밀접한 관련이 있는데 인슐린/IGF-1 신호전달은 베타세포의 증식과 생존을 조절한다. 그러므로 혈당 조절에 관여하는 기능성 식품은 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 특성을 가지거나, 혈당이 높아질 때 인슐린 분비를 촉진시키는 insulinotropic 작용을 하는 성질을 가지고 있어야 하겠다. 전자의 대표적인 약은 1999년에 미국 FDA에서 승인 받은 peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR)-{\gamma}$ agonist 인 thiazolidinedione 계통의 약물인 troglitazone, pioglitazone, rosiglitazone 등이 있고, 후자는 2007년에 승인 받은 Exenatide는 glucagon like peptide (GLP)-1 agonist이다. 이 두 가지 약은 모두 자연계에 존재하는 동식물에서 유래된 것으로 식품에도 많이 다양한 종류의 인슐린 민감성 물질이나 insulinotropic 작용을 하는 물질이 함유되어 있을 것이다. 이러한 기능 이외에 혈당조절 약이나 식품으로 사용되는 것은 탄수화물의 소화를 방해하는 것으로 탄수화물 소화효소인 a-amylase 또는 maltase의 활성을 억제하여 식후 혈당의 급격한 상승을 방지하는 것이 있다. 우리나라 사람들은 탄수화물의 섭취가 너무 많아서 실제로 이러한 식품이나 약의 효능이 높지 않을 것이다. 혈당을 조절하는 기능성 식품은 이 세 가지 효능 중 일부를 가지고 있는 것이 될 수 있다. 이러한 기능을 스크리닝하기 위해서 3가지 단계를 거쳐야 한다. 먼저 시험관에서 또는 세포 실험을 통해서 앞서 언급한 3가지 기능을 가지고 있는 지 여부를 각각 조사한다. 이중에서 효과가 있는 것은 당뇨 동물 모델을 사용하여 in vivo에서 혈당 강하기능과 혈당 강하기전을 조사하는 실험을 한다. 효과가 있는 식품이 우리가 전통적으로 식품으로 섭취해 왔다면 독성 검사를 거쳐야 할 필요가 없지만 한약재이거나 특수 식품의 경우에는 in vivo 실험 전에 GLP 기관에서 반드시 독성 실험을 거쳐 독성 유무를 확인할 필요가 있다. 동물 실험에서 효과적인 것은 인체 실험을 거쳐 혈당 조절 기능성 식품으로 식약청에서 허가를 받을 수 있겠다. 결론적으로 식품에는 항당뇨 특성을 가진 물질들이 함유되어 있는 것들이 상당히 많다. 혈당 조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발할 때 고려해야 할 것은 1) 그 양이 혈당 강하 기능성 식품으로 지정받을 수 있을 정도로 충분히 함유되어 있느냐, 2) 혈당을 강하시키는 기전이 단순히 당의 배설을 촉진시켜서 혈당을 저하시키는 것이 아니라, 인슐린 작용을 촉진시키거나, 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 촉진시키거나 탄수화물의 소화 흡수를 억제시킴으로 혈당을 강하시키는 지 등을 파악하는 것이다. 이러한 조건을 만족시키는 식품은 지속적으로 섭취할 때 당뇨병을 예방하거나 진전을 지연시킬 수 있는 혈당조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발 가능성이 있겠다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제46권4호
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• pp.77-83
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• 2009

본 연구는 자전거운동에서 슬관절 각도와 대퇴근 활성도의 관계를 확인하고자 하였다. 총 16명의 20대 남성을 대상으로 실험을 진행하였으며 대퇴근의 대퇴직근과 외측광근에서 EMG 신호를 측정하였다. 실험은 안장거리에 따라 총 5단계로 나누었으며 단계별로 1분씩 60RPM, 200W의 부하로 운동을 하였고 슬관절 각도는 동작분석 장비를 이용하여 측정하였다. 실험결과는 슬관절 각도와 대퇴직근 외측광근 각각은 상관관계가 Step 1에서만 높게 나타났으며 그 외에서는 나타나지 않았다. 이러한 이유는 개인의 습관에 따라 두 근육의 활성도가 다르기 때문으로 사료된다. 그러나 대퇴근의 근전도와 슬관절 각도를 비교한 결과 높은 상관관계가 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제25권3호
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• pp.293-298
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• 2015

근위축은 근육 단백질 합성의 저하와 근육 단백질의 분해 증가에 따른 근섬유의 감소에 의한 근육량이 감소되는 현상이다. 오미자(Schisandrae Fructus, fruits of Schisandra chinensis (Turcz.) Baillon)는 오랫동안 전통의학에서 강장제로서 널리 사용되어 왔다. 비록 다양한 질병 연관 오미자의 생리활성 효능이 폭넓게 연구되어져 왔으나 근육 질환 관련 연구는 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 본 연구에서는 오미자 에탄올 추출물(SF)이 AMPK 활성인자 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축 모델계를 이용하여 근위축 억제 효능을 가지는지의 여부와 관련 기전의 해석을 시도하였다. AICAR 처리는 근단백질 분해 연관 ubiquitin ligase muscle RING finger-1 (MuRF-1)의 발현을 전사 수준에서 증가시켰고, MuRF-1 조절 전사인자의 하나인 forkhead box O3a (FoxO3a) 단백질의 인산화를 증가시켰으며, 이러한 변화는 근위축과 연관된 C2C12 근관세포의 형태적 변형과 동반된 현상이었다. 그러나 SF의 전처리에 의하여, AICAR에 의하여 유도된 근위축성 형태변화를 억제하였으며, MuRF-1의 발현과 FoxO3a의 활성화를 억제시켰다. 본 연구의 결과는 SF가 AICAR 처리에 의한 C2C12 근관세포의 근위축을 AMPK 및 FoxO3a 신호전달계 조절을 통하여 억제하였음을 보여주는 것으로 오미자는 근기능 향상을 위한 식의 약 소재로서의 개발 가능성이 매우 높음을 시사하여 준다.

• 생명과학회지
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• 제28권6호
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• pp.718-725
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• 2018

Toll 유사수용체의 TLR4는 세포자연사(apoptosis)와 관련하여 세포의 생존과 증식에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 TLR4의 활성이 부인과 질환 특이적 종양세포의 세포사멸기작에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. TLR4의 활성에 의한 세포자연사를 확인하기 위하여 부인암 조직(자궁경부암, 자궁내막암, 난소암)에서 종양세포를 분리하여 초대배양시스템을 구축하였고, lipopolysaccharide (LPS)에 의한 TLR4의 활성유도 과정에서 종양세포의 형태학적 변화를 살펴보았다. 또한, TLR4 매개성 세포사멸 기작을 확인하기 위하여 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)을 통해 유전자 분석을 진행하였다. 연구 결과, 부인암의 초대배양세포에서 세포접촉저지(contact inhibition)현상이 감소되었고, 세포의 배가시간(doubling time)이 단축되어, 종양세포의 성장률 변화를 확인하였다(p<0.05). 자궁근육층(정상조직)의 초대배양세포에서는 민무늬근육 확인 인자인 ITGA5 (an alpha5 integrin marker)의 유전자 발현이 나타났으나, 자궁경부조직의 초대배양세포에서는 발현변화를 확인할 수 없었다. 종양세포의 유전자분석 결과에서 p53과 같은 종양억제인자의 발현이 유의적으로 증가한 반면(p<0.05), 세포사멸 신호기작과 관련하여 TLR4와 Caspase-3의 발현은 감소하였다(Caspase-3, p<0.05). LPS를 처리한 종양세포에서는 LPS 비처리군과 비교 시, TLR4의 발현증가와 함께 Caspase-3의 발현변화가 동반되었다. 이러한 결과들은 TLR4 매개성 apoptosis 유도가 종양세포의 증식억제에 중요한 영향을 미치는 것을 의미하며, TLR4 신호기작을 이용한 종양세포의 새로운 치료적 접근법을 제시할 것으로 기대한다.

• 한국식품과학회지
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• 제52권2호
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• pp.191-199
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• 2020

본 연구에서는 발효식품으로부터 항당뇨 효능을 지닌 유산균을 분리하여 뽕잎 추출물을 발효하고, 제조된 유산균 발효 뽕잎 추출물의 항당뇨 효능을 평가하였다. 갓김치에서 분리된 Lactobacillus plantarum SG-053은 α-glucosidase 저해 활성이 96.8%로 가장 우수하고, 뽕잎을 발효하여 뽕잎에 존재하는 항당뇨 지표물질인 1-deoxynojirimycin (DNJ)의 함량을 2.2배 증가시키며 우수한 생육 활성을 나타내어 본 연구에서 뽕잎 추출액의 발효에 사용하였다. L. plantarum SG-053으로 발효한 뽕잎 추출물은 L6 근관세포에 대한 세포독성은 없었고, IRS-1, PI3K p85α, GLUT-4 유전자 발현을 각각 1.4, 2.2, 1.4배로 증가시켰으며, 세포의 2-deoxyglucose 흡수를 1 μM의 인슐린보다 높은 수준인 40.7% 증가시켜 인슐린 신호전달 경로를 활성화시킴으로써 세포의 인슐린 저항성을 개선하는 것으로 확인되었다. 경구 당 부하 검사를 통해 유산균 발효 뽕잎 추출물이 포도당 섭취에 의해 증가한 혈당을 빠르게 감소시키고, α-glucosidase의 저해를 통해 maltose의 분해에 의한 혈당 증가를 억제하였다. 유산균 발효 뽕잎 추출물은 SD rat의 허벅지 골격근 조직의 PI3K p85α와 GLUT-4 유전자 발현을 각각 6.4, 2.1배 증가시켜 L6 근관세포에서와 유사한 결과를 나타냈으며, in vivo 근육 조직에서도 인슐린 신호전달경로의 활성화에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로 L. plantarum SG-053이 뽕잎을 효과적으로 발효하여 DNJ의 함량을 증진시킨다는 것을 확인하였으며, L. plantarum SG-053으로 발효한 뽕잎 추출물은 우수한 항당뇨 효능을 지니는 것을 세포 및 동물실험 수준에서 확인하였다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제34권3호
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• pp.303-308
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• 2019

L-carnitine은 라이신과 메티오닌으로 생합성되며 골격근과 심근을 포함한 다양한 동물조직에서 발견된다. L-carnitine이 포함된 식품으로는 양고기, 소고기, 돼지고기 등이 있고 근육발달에 도움을 주며 뼈를 강화하거나 대사작용을 도와주는 기능을 하여 영양 보조제로 많이 섭취하는 것으로 알려져 있다. 최근 L-carnitine은 제 2형 당뇨병, 골다공증, 대사성 신경증후군 등의 다양한 질병의 약물로도 연구 되고 있으며 암에서는 치료 보조제로 개발되어있다. 하지만 대장암에서의 L-carnitine에 대한 효과 및 기전에 대해서는 명확하지 않고 연구된 바가 없기 때문에 본 연구에서 저자들은 L-carnitine의 효능을 인간대장암세포주 HCT116에서 규명하고자 하였다. L-carnitine은 세포 내 활성산소종 (ROS)를 높은 수준으로 증가시켜 세포 증식을 억제하였다. 또한, 세포 증식과 죽음에 관련한 단백질 ERK1/2와 p38을 유의적으로 활성화 시킨다는 것을 입증하였다. 이때, ERK1/2 억제제(PD98059)를 처치하여 ERK1/2의 활성화가 활성산소종 발생 및 세포사멸에 중요하다는 것을 밝혔다. 따라서, 본 연구 결과는 L-carnitine이 대장암세포주의 증식을 억제 할 수 있고 이는 대장암의 치료에 있어 잠재적인 치료 물질이 될 수 있음을 시사하며 이 과정에 관여하는 신호전달기전을 조사하여 항암의 치료기전에서 활성산소종이나 ERK1/2, p38 단백질의 활성화의 중요성을 제시하였다.

• 생명과학회지
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• 제32권2호
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• pp.175-188
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• 2022

혈관과 섬유증 기관들의 평활근과 세포외기질에 대한 릴랙신의 조절기능이 입증되어왔다. 본 총설에서는 저항성 소동맥과 방광을 포함한 섬유증 기관들의 세포외기질에 작용하는 릴랙신의 다양한 기전들을 고찰한다. 릴랙신은 혈관 평활근육의 수축을 억제하고, 콜라겐과 같은 세포외기질의 구성성분들을 감소키켜 혈관벽의 수동적 신전성을 증가시킴으로써, 혈관확장을 유도한다. 릴랙신이 동맥의 혈관확장을 유도하는 주된 세포기전은 RXFP1/PI3K의 활성화, Akt 인산화 및 eNOS 활성화를 통한 내피세포-의존성 산화질소의 생성에 의해 매개된다. 추가적으로, 릴랙신은 또한 다른 대체경로들을 작동하여 신장과 장간막 동맥의 혈관확장을 증가시킨다. 신장 소동맥에서, 릴랙신은 내피세포의 MMPs 및 EtB 수용체의 활성화와 VEGF 및 PlGF의 생성을 촉진하여, 평활근의 수축성과 콜라겐의 침착을 억제함으로써 혈관확장을 초래한다. 이와 달리, 장간막 소동맥에서, 릴랙신은 bradykinin (BK)-유도 이완을 시간-의존적으로 증강시킨다. BK-매개 이완의 신속 증가는 IK_Ca 이온통로와 뒤이은 EDH 유발에 의존하는 반면, BK에 의한 지속적 이완은 COX 활성과 PGI₂에 의존한다. 릴랙신의 항섬유화 효과는 염증유발 면역세포의 침투, endothelial-to-mesenchymal transition (EndMT) 및 근섬유아세포의 분화와 활성을 억제하여 매개된다. 릴랙신은 또한 근섬유아세포 내 NOS/NO/cGMP/PKG-1 경로를 활성화하여, TGF-β1-유도 ERK1/2 및 Smad2/3 신호의 활성과 ECM 콜라겐의 침착을 억제한다.

• 한국체육학회지인문사회과학편
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• 제55권6호
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• pp.749-757
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• 2016

이 연구의 목적은 요가의 한발서기자세를 수련 후 신체안정화에 어떠한 영향을 미치는지를 규명하는 것이다. 요가수련 경험이 없는 20대 여성 13명을 대상으로 24개월간 수련 전·후의 3D동작분석과 근육 생체 신호를 측정하였고 분석 결과는 다음과 같다. 첫째, 댄서포즈에서 왼쪽 무릎의 y축과 오른쪽 발목의 x축, 그리고 트리포즈에서 오른쪽 발목의 x축, 왼쪽 발목 y축의 관절 움직임 범위가 작아지며 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<.05). 둘째, 몸통과 골반의 정렬각은 댄서포즈와 트리포즈 모두에서 유의한 차이가 없었다. 셋째, 질량중심 이동거리는 트리포즈의 Y, Z방향에서 작아지며 유의한 차이를 보였다(p<.05). 넷째, 트리포즈 동작에서 양쪽 척추기립근, 복직근 및 왼쪽 대퇴사두근의 근활성도가 커지면서 유의한 통계적 차이를 보였다(p<.05). 이러한 결과는 요가 훈련이 특히 발목과 질량중심 움직임을 작게하고, 코어근육을 강화시켜 안정적 자세를 만드는데 중요한 역할을 한다고 할 수 있다. 결론적으로 요가 훈련은 자세 안정화에 효과가 있으며, 자세교정에 영향을 미친다고 할 수 있다. 추후 요가훈련을 통해 자세안정화를 볼 수 있는 정렬각의 변인을 통해 얻을 수 있는 정보에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.

• Clinical and Experimental Pediatrics
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• 제50권11호
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• pp.1116-1124
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• 2007

목 적 : 소아기 피부근염은 피부와 근육을 침범하는 만성 염증성 질환으로 비교적 드문 질환이다. 우리 나라에서는 산발적인 증례 보고는 있어 왔으나 종합적인 분석은 두가지의 보고가 있을 뿐이다. 이에 저자들은 진단 당시에 소아기 피부근염 환자들의 임상적 증상 및 검사 소견을 분석하였다. 방 법 : 1985년 1월부터 2007년 5월까지 서울대학교병원 소아과 면역 질환 분과에서 소아기 피부근염으로 진단받거나 타병원에서 진단 후 전원된 환아 47명을 대상으로 하여 연령 및 성병분포, 초기 임상 증상, 증상 발현으로부터 진단까지의 시간, 혈청근효소, 자가항체, 근전도, 근생검, 자기공명영상, 합병증 등을 분석하였다. 결 과 : 대상 환아들은 모두 47명으로 남자가 25명 여자가 22명으로 남녀 비율은 1.14:1이었다. 진단 당시 연령은 $6.51{\pm}0.88$세(1.5-13.25세)였다. 피부 발진은 모든 환아에서 나타났으나 3례의 환아에서는 진단 후 발생하였고, 얼굴 발진이 가장 많았다. 진단 당시 근쇠약감은 44례의 환아에서 나타났으며, 2례는 진단 후 나타났다. 근위부 근쇠약감은 계단을 잘 오르지 못하는 것이 가장 흔한 증상이었다. 질병 활성도는 평균 10.8점(3-17점)이었으며, 근쇠약감은 평균 4.91점(0-9점), 피부 병변은 평균 5.89점(0-9점)이었다. 피부와 근육의 증상 이외의 증상은 43%에서 관찰되었고, 석회증이 30%, 관절 구축이 21%, 흡인성 폐렴이 13 %로 관찰되었다. 석회증이 발생한 환아 중 47%는 진단 당시부터 관찰되었고 석회증이 발생한 위치는 골반과 둔부가 50%에 해당하였다. 혈청 근효소의 상승은 LDH가 96%, AST가 80%였다. 자가 항체 중 항핵항체가 59%로 가장 많은 양성을 나타내었으며, 이중 반점 모양이 58%에서 관찰되었다. 근전도는 88%에서 근염에 합당한 소견을 보였고, 근생검은 91%에서 피부근염에 합당한 소견을 보였다. 자기공명영상은 9례에서 시행되었고 모두 T2 강조 영상에서 고신호 강도 변화를 보여 근염에 합당하였다. 결 론 : 소아기 피부근염을 진단하기 위해서는 여러가지 진단 방법이 사용되고 있으나, 얼굴 발진, Gottron 발진, heliotrope 발진과 같은 피부 발진과 상하지 근위부 근육의 쇠약감과 같은 임상증상이 중요할 것으로 생각된다.