트레드밀 운동이 알츠하이머 질환 동물 뇌에서 철 대사에 미치는 영향 : Amyloid-β와 Tau 단백질 중심으로 (Treadmill exercise improves cognitive impairment by attenuating amyloid-β and tau hyperphosphorylation levels via brain iron dyshomeostasis in transgenic mouse model of Alzheimer's disease)

서지정보

· 발행기관 : 한국체육대학교 체육과학연구소
· 수록지 정보 : 스포츠사이언스 / 40권 / 1호 / 267 ~ 277페이지
· 저자명 : 최동훈, 현아현, 엄현섭, 조준용, 염동철

초록

본 연구의 목적은 트레드밀 운동이 알츠하이머 질환 뇌의 철 항상성과 β-아밀로이드 및 타우 과인산화 조절에 미치는 영향을 관찰하는 것이다. 본 연구를 수행하기 위해 Non-AD-Control(NAD-C, n=10), AD-Control(AD-C, n=10) 및 AD-Treadmill(AD-TE, n=10)으로 분류하였다. 트레드밀 운동은 운동시작 5분 동안 8m/min, 다음 5분은 11m/min, 마지막 20분은 14m/min 속도로 실시하였으며, 주5일, 12주간 실시하였다. 트레드밀 운동 효과를 규명하기 위해 수중 미로 검사와 수동 회피 검사를 이용하여 인지 기능을 측정하였고, 뇌의 해마 부분에서 Aβ, tau, 세포사멸 관련 인자의 변화가 있는지 확인하였다. 그 결과, 트레드밀 운동은 알츠하이머 질환 동물의 뇌의 해마에서 알츠하이머병 관련 비정상 철의 축적을 감소시켜 철 항상성을 유지하였다. 다음으로 철 항상성 조절에 따른 β-아밀로이드 축적과 Tau 과인산화에 영향을 미치는지 분석하였다. 그 결과, 알츠하이머 질환에서 비정상적인 철 축적으로 인한 β-아밀로이드 축적과 Tau 과인산화를 확인했으며, 또한, 신경 세포 사멸과 인지 저하를 초래했습니다. 그러나 트레드밀 운동은 β-아밀로이드 축적과 타우 과인산화를 감소시키고, 신경 세포 사멸의 감소와 인지 기능 향상을 확인하였다. 이러한 결과는 트레드밀 운동이 철 항상성을 조절하여 신경 세포 사멸과 인지 기능 저하를 완화시킨다고 볼 수 있다. 따라서 철 항상성을 유지하기 위한 트레드밀 운동은 알츠하이머 질환 환자에게 효과적이다.

영어초록

Alzheimer's disease (AD) is known to be a major lesion in the accumulation of neurofibrillary tangles and amyloid-β due to hyperphosphorylation of Tau protein, and its association with abnormal brain iron metabolism is increasing recently. Therefore, the purpose of this study was to observe the effect of treadmill exercise on the regulation of cerebral iron homeostasis and β-amyloid and Tau hyperphosphorylation in Alzheimer's disease. Twenty mice with transgenic mice and ten mice with non-transgenic were divided into three groups: non-AD-control(NAD-C, n=10), AD-control(AD-C, n=10), and AD- treadmill exercise(AD-TE, n=10). AD-TE group was performed to progressive TE for 12 weeks. And then, we measured the cognitive function using water maze test and passive avoidance test and, brain hippocampus were evaluated to determine whether any changes in the oligomer Aβ, tau, apoptotic-related factors biogenesis. The treadmill exercise maintained iron homeostasis by reducing the accumulation of AD-related abnormal iron in the hippocampus of the brain through aging APP-C105 mice. Next, we investigated whether treadmill exercise affects β-amyloid accumulation and Tau hyperphosphorylation according to iron homeostasis regulation. We confirmed β-amyloid accumulation and Tau hyperphosphorylation due to abnormal iron accumulation in Alzheimer's disease, which also resulted in neuronal cell death and cognitive decline. However, it was confirmed that treadmill exercise attenuated β-amyloid accumulation and Tau hyperphosphorylation, and improved neuronal cell death and cognitive function. These results suggest that treadmill exercise modulates iron homeostasis to alleviate neuronal cell death and cognitive decline. Therefore, treadmill exercise and therapeutic strategies to maintain iron homeostasis may be useful in AD patients.

참고자료

· 없음