Aerobic training reduces oxidative stress in skeletal muscle of rats exposed to air pollution and supplemented with chromium picolinate (2018)

https://doi.org/10.1080/13510002.2018.1475993

 

해당 논문은 공기 오염 노출, 크롬 피콜리네이트(CrPic) 보충, 그리고 유산소 운동의 상호작용 효과를 분석한 연구이다. 공기 오염은 전 세계적으로 주요 환경적 건강 위험 요인으로, 산화 스트레스와 염증을 유발하여 만성 질환 발병 가능성을 높인다. 유산소 운동은 이러한 산화 스트레스와 산화 손상을 완화할 수 있는 중요한 신체 활동으로, 체내 항산화 시스템을 강화하고 근육의 산화 스트레스 지표를 개선하는 데 도움을 준다.

 

연구 목적

• 공기 오염 노출이 쥐의 신체 산화 스트레스 지표에 미치는 영향을 평가
• 유산소 운동과 CrPic 보충이 산화 스트레스 완화에 미치는 효과 확인
• 공기 오염, CrPic 보충, 유산소 운동 간의 상호작용 분석

 

연구 방법

1. 실험 대상

   • 45일령 Wistar 쥐 61마리 사용
   • 모든 쥐는 표준 조건(온도 22~24°C, 12시간 주야간 주기, 물과 음식 무제한 제공)에서 관리

2. 실험군 분류

   • 8개의 실험군으로 나누어 연구 수행
     1. ROFA-SED: 공기 오염 노출 + 운동 없음
     2. ROFA-SED-CrPic: 공기 오염 노출 + 운동 없음 + CrPic 보충
     3. ROFA-AT: 공기 오염 노출 + 유산소 운동
     4. ROFA-AT-CrPic: 공기 오염 노출 + 유산소 운동 + CrPic 보충
     5. Sal-SED: 생리식염수 처리 + 운동 없음
     6. Sal-SED-CrPic: 생리식염수 처리 + 운동 없음 + CrPic 보충
     7. Sal-AT: 생리식염수 처리 + 유산소 운동
     8. Sal-AT-CrPic: 생리식염수 처리 + 유산소 운동 + CrPic 보충

3. 처리 조건

   • 공기 오염 노출: ROFA 50μg을 매일 코로 주입(90일간 지속)
   • CrPic 보충: 체중 1kg당 1mg의 CrPic을 매일 경구 투여(90일간 지속)
   • 유산소 운동: 15도 경사 트레드밀에서 매주 5회, 점진적 강도로 90일간 수행

4. 측정 항목

   • 체중 증가율
   • 최대 운동 수행 능력(트레드밀 최대 지속 시간)
   • 산화 스트레스 관련 효소(SOD, CAT) 및 지질 과산화(TBARS) 수준 분석

 

연구 결과

1. 체중 증가

   • 모든 그룹에서 실험 기간 동안 평균 236% 체중 증가 관찰
   • 유산소 운동을 수행한 그룹은 체중 증가가 상대적으로 적었다(P < 0.05)

2. 운동 수행 능력

   • 유산소 운동 그룹의 운동 지속 시간과 최대 수행 능력이 비운동 그룹에 비해 유의미하게 증가(P < 0.0001)

3. 산화 스트레스 지표

   • 폐와 심장: 공기 오염 노출로 인해 산화 스트레스(SOD, CAT, TBARS)에 유의미한 변화 없음
   • 가자미근(gastrocnemius)
     • 유산소 운동 그룹에서 항산화 효소(SOD) 활성이 증가(P < 0.0001)
     • 지질 과산화(TBARS) 수준이 감소(P = 0.0014)
     • CrPic 보충 단독 효과는 유의미하지 않았음

4. CrPic 보충의 한계

   • CrPic 보충은 산화 스트레스가 심하지 않은 건강한 쥐에서는 별다른 항산화 효과를 보이지 않음
   • 산화 스트레스가 높은 상태에서만 효과적일 가능성 제시

 

 

그래프 설명

1. Body Mass Increase (%)

그래프 설명
체중 증가율(%)을 나타낸 이 그래프는 8개의 실험군에서 유산소 운동과 크롬 피콜리네이트(CrPic) 보충이 체중 증가에 미친 영향을 시각화한다. 비운동 그룹(ROFA-SED, ROFA-SED-CrPic, Sal-SED, Sal-SED-CrPic)에서는 체중 증가율이 평균 236~240%로 나타난 반면, 운동 그룹(ROFA-AT, ROFA-AT-CrPic, Sal-AT, Sal-AT-CrPic)은 226~229%로 체중 증가율이 유의미하게 낮았다.

의미

• 유산소 운동이 에너지 소비를 증가시켜 체중 증가를 억제한 것으로 보인다.

• CrPic 보충 단독으로는 체중 증가에 큰 영향을 미치지 않았으나, 운동과 병행했을 때 체중 증가 억제에 도움을 줄 가능성이 있다.

2. Exercise Tolerance (Max Duration)

최대 운동 지속 시간(초)을 보여주는 그래프는 유산소 운동의 효과를 강조한다. 비운동 그룹(ROFA-SED, ROFA-SED-CrPic, Sal-SED, Sal-SED-CrPic)은 평균 58~62초를 기록한 반면, 운동 그룹(ROFA-AT, ROFA-AT-CrPic, Sal-AT, Sal-AT-CrPic)은 115~120초로 유의미한 증가를 보였다.

의미

• 유산소 운동은 심폐 지구력과 신체적 운동 능력을 크게 향상시켰다.

• CrPic 보충은 운동 지속 시간에 별다른 추가적인 효과를 보이지 않았다.

3. Oxidative Stress in Gastrocnemius

가자미근의 항산화 효소 활성(SOD)과 지질 과산화(TBARS) 수준을 함께 보여준다.

• SOD 활성도: 유산소 운동 그룹(ROFA-AT, ROFA-AT-CrPic, Sal-AT, Sal-AT-CrPic)에서 1.45~1.5 USOD/mg으로 증가했다. 비운동 그룹은 0.88~0.92 USOD/mg로 상대적으로 낮은 값을 기록했다.

• TBARS 수준: 유산소 운동 그룹에서 0.58~0.62 nmol/mg으로 감소했다. 비운동 그룹은 1.05~1.12 nmol/mg으로 상대적으로 높았다.

의미

• 유산소 운동은 SOD 활성도를 높이고 TBARS 수준을 낮춤으로써 산화 스트레스를 줄였다.

• CrPic 보충은 산화 스트레스가 높지 않은 상황에서는 SOD나 TBARS에 유의미한 영향을 미치지 않았다.

• 이는 CrPic이 항산화 스트레스가 극심한 환경에서 더 효과적으로 작용할 가능성을 시사한다.

 

종합적 해석

• 유산소 운동의 효과: 체중 증가 억제, 운동 능력 향상, 산화 스트레스 감소 등 다양한 신체적 이점을 제공했다. 특히, 가자미근에서 항산화 효소의 활성화와 지질 과산화 억제를 통해 근육 건강을 개선했다.
• CrPic 보충의 효과: 산화 스트레스 수준이 높지 않은 건강한 실험군에서는 큰 영향을 미치지 않았다. 이는 CrPic 보충제가 질병이나 스트레스 상태에서 더 두드러진 효과를 보일 수 있음을 암시한다.
• 공기 오염의 영향: 폐와 심장 조직에서는 산화 스트레스 관련 지표에 유의미한 변화가 없었다. 이는 공기 오염이 상대적으로 짧은 기간 동안은 건강한 조직에 큰 영향을 미치지 않을 수 있음을 시사한다.

 

연구 결론

유산소 운동은 체중 증가를 억제하고, 운동 수행 능력을 크게 향상시키며, 가자미근에서 항산화 효소(SOD) 활성도를 높이고 지질 과산화(TBARS) 수준을 낮췄다. 크롬 피콜리네이트는 산화 스트레스가 낮은 상황에서는 큰 효과를 보이지 않았으나, 산화 스트레스가 높은 상태에서는 더 강력한 항산화 효과를 발휘할 가능성이 있다. 공기 오염은 폐와 심장의 산화 스트레스 지표에 큰 영향을 미치지 않았다.

 

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