This study aimed to investigate the effect of ladder-climbing exercise training on neurobiological markers in the hippocampus of mice with type 2 diabetes (T2DM). Twenty-one C57BL/6 male mice were randomly assigned to the non-diabetic control (NDC, n = 7), diabetic control (DC, n = 7), and diabetic training (DT, n = 7) groups. The DT group performed ladder-climbing training (LCT) five times a week for eight weeks. We measured the levels of hippocampal neurobiological markers (catalase [CAT], brain-derived neurotrophic factor [BDNF], nerve growth factor [NGF], amyloid-beta [Aβ], tau, and CC motif chemokine ligand 11 [CCL11]). The BDNF levels were significantly higher in the DT group than in the DC group (p < 0.05). The Aβ and CCL11 levels were significantly higher in the DC group than in the NDC and DT groups (p < 0.05). The tau levels were significantly higher in the DC group than in the NDC group (p < 0.05). However, there was no significant difference in CAT and NGF levels among the groups (p > 0.05). These results suggest that while T2DM could induce neurodegeneration, LCT may be effective in alleviating neurodegeneration caused by T2DM.

본 연구의 목적은 내당능장애를 유도한 쥐들을 대상으로 다른 운동 강도의 지구성 및 저항 성 운동을 중재하여 당뇨관련 혈액인자들에 미치는 영향을 비교 분석하는데 있다. 37주령 C57BL/6 쥐 54마리를 (1) 일반식이대조군(CO, n=9), (2) 내당능장애군(IGT, n=9), (3) 내당능장애 + VO2max 50% 지구성운동군(IGT50A, n=9), (4) 내당능장애 + VO2max 75% 지구성운동군(IGT75A, n=9), (5) 내당능 장애 + 1RM의 50% 저항성운동군(IGT50R, n=9), 그리고 (6) 내당능장애 + 1RM의 75% 저항성운동군(IGT75R, n=9)으로 분류하였다. 지구성 운동 프로그램은 동물 실험용 트레드밀을 사용하여 주5일, 1일 40분씩 8주간 트레드밀운동을 실시하였다. 저항성 운동은 주5일 8주간 사다리 저항 운동을 반복사이 2분간의 휴식을 주어 총 8번의 Climbing을 실시하였다. 운동 프로그램 후 인슐린은 통계적으로 모든 그룹간의 차이가 없었다. 공복 혈당은 대조군보다 IGT 유도군들에서 통계적으로 유의하게 높게 나타났으며, 운동군들간의 차이는 없었으나 IGT군이 IGT75R군에 비해 유의하게 높은 수치를 보였다. HOMA-IR은 대조군과 IGT군에서만 유의한 차이를 보였다. 당화혈색소 검사에서는 IGT군이 다른 모든 집단들에 비해 높은 수치를 보였으며, IGT75A군과 IGT50R군에서 유의한 차이를 보였다. 총 콜레스 테롤은 대조군이 내당능장애 유도군들과 비교하여 유의하게 낮은 수치를 보여주었다. 반면 중성지방은 그룹간의 차이가 없었다. HDL-C는 지구성 운동군들이 대조군과 IGT군에 비해 유의하게 높은 수치를 보였으나 저항성 운동군들과의 차이는 없었다. LDL-C는 대조군이 IGT군과 운동군들에 비해 유의하게 낮은 수치를 보였으며, IGT75A군은 IGT군과 IGT50R군에 비해 낮은 수치를 보였다. 결론적으로 75%의 저항성 운동은 혈당에 보다 긍정적인 영향을 주었으며, 75%의 지구성 운동은 당화혈색소와 LDL-C 의 감소에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 지구성 운동은 저항성 운동에 비해 HDL-C 의 증가에 보다 효과적임을 보여주었다.

본 연구는 서로 다른 운동유형이 당뇨처치 그룹의 베타 아밀로이드, BDNF 및 인지기능에 미치는 영향을 알아보기 위하여 24마리의 C57BL/6 쥐를 당뇨처치를 하지 않은 그룹 6마리(통제그룹: 6)와 당뇨처치 그룹 18마리로 무작위 할당하여, 이를 다시 당뇨처치 그룹의 경우 통제그룹 6마리, 유산소 운동그룹 6마리, 저항운동 그룹 6마리로 나누었고 운동그룹은 8주간 주 5회 저강도로 각각 트레드밀 운동과 사다리 운동을 실시하였다. 그 결과 베타아밀로이드는 8주 후 당뇨처치 그룹의 통제그룹 (DM.G.)이 나머지 세 그룹에 비하여 높은 수준을 나타내었으나 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다. BDNF의 경우는 당뇨통제그룹이 나머지 세 그룹에 비하여 낮은 수준을 나타냈으며 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p<.05). 인지기능을 알아보기 위한 Y-미로 검사에서도 당뇨통제 그룹이 나머지 세그룹에 비하여 낮은 수준을 보였으며 통계적으로도 유의한 차이를 나타냈다(p<.05).

제2형 당뇨 마우스로 8주간 50%, 75% 강도의 유산소성 및 저항성 운동을 수행하여 항 당뇨 및 지질 개선에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 39주령 C57BL/6 마우스 48마리를 일반식이정상군 (Normal, n=8)을 제외하고, Streptozotocin (STZ)으로 당뇨를 유발하여 제2형 당뇨군(DM, n=8), 제2형 당뇨+VO2max 50% 유산소운동군(DM50A, n=8), 제2형 당뇨+VO2max 75% 유산소운동군(DM75A, n=8), 제2형 당뇨+1RM 50% 저항운동군(DM50R, n=8), 그리고 제2형 당뇨+1RM 75% 저항운동군 (DM75R, n=8)으로 구분하였다. 유산소성 운동은 주 5일, 1일 40분씩 8주간 트레드밀 운동을 실시하였으며, DM50A군은 1~4주는 8m/min, 5~8주는 8~10m/min으로, DM75A군은 1~4주는 12m/min, 5~8주는 12~14m/min으로 점증하여 실시하였다. 저항성 운동은 주5일 8주간 사다리 저항운동을 실시하였으며, DM50R군은 1RM의 50%, DM75R군은 1RM의 75%로 운동 반복 사이 2분간의 휴식을 주어 총 8번의 Climbing을 실시하였다. 8주간의 운동 후 공복 혈당은 DM군에 비해 DM운동군에서 유의적으로 낮았으 며, 인슐린은 운동에 따른 유의한 차이가 없었으나, HOMA-IR은 DM군에 비해 DM운동군이 유의하게 낮은 것으로 나타났다. HbA1c는 DM군에 비해 DM50R 및 DM75R군이 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 총콜레스테롤과 LDL-C는 DM운동군 간의 차이가 없었으나, HDL-C는 DM75A군이 가장 높은 수준으로 나타났고, 중성지방은 DM75R군이 가장 낮게 나타났다. 심혈관 위험 지수는 Normal군 및 DM75A군이 가장 낮게 나타났다. 따라서 T2DM 마우스에서 중강도의 저항성 운동은 혈당 및 인슐린 저항성 조절에 더 나은 개선을 보여주었으며, 중강도의 유산소성 운동은 HDL-C 수준 증가를 통한 심혈관 위험 지수를 감소 하는데 효과적이었다.

We investigated the effect of moderate- and high-intensity resistance training on hippocampal neurotrophic factors and peripheral CCL11 levels in high-fat diet (HFD)-induced obese mice. C57/black male mice received a 4 weeks diet of normal (control, CON; n = 9) or a high-fat diet (HF; n = 27) to induce obesity. Thereafter, the HF group was subdivided equally into the HF, HF + moderate-intensity exercise (HFME), and HF + high-intensity exercise (HFHE) groups (n = 9, respectively), and mice were subjected to ladder-climbing exercise for 8 weeks. The hippocampal brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and nerve growth factor (NGF) levels were significantly lower in the HF group than in the CON group (p < 0.05). In addition, in the HFME and HFHE groups were significantly higher than in the HF group (p < 0.05). The peripheral CCL11 levels were significantly higher in the HF group than in the CON group (p < 0.05). In addition, in the HFME and HFHE groups were significantly lower than in the HF group (p < 0.05). However, there was no significant difference according to the exercise intensity among the groups. Collectively, these results suggest that obesity can induce down-regulation of neurotrophic factors and inhibition of neurogenesis. In contrast, regardless of exercise intensity, resistance training may have a positive effect on improving brain function by inducing increased expression of neurotrophic factors.

The purpose of this study was to investigate the effects of different types of exercise training on neurodegeneration and cognitive function in mice with impaired glucose tolerance (IGT). Thirty-six male C57BL/6 mice were randomly assigned to the control (CO, n = 9) and impaired glucose tolerance (IGT, n = 27) groups. The IGT group consumed 45% high fat diet for 4 weeks and received 40 mg/kg of streptozotocin twice in the lower abdomen to induce IGT. After the IGT induction period, the IGT group was subdivided into IGT + sedentary (IGT, n = 9), IGT + endurance exercise (IGTE, n = 9), and IGT + resistance exercise (IGTR, n = 9). The IGTE and IGTR groups performed treadmill and ladder climbing exercises 5 times per week for 8 weeks, respectively. Fasting glucose and glycated hemoglobin (HbA1c) levels were significantly higher in IGT group than in CO, IGTE, and IGTR groups (p < 0.05). HOMA-IR was significantly higher in IGT group than CO group (p < 0.05). Hippocampal catalase (CAT) was significantly lower in IGT group than in CO group (p < 0.05), while beta-amyloid (Aβ) was significantly higher in IGT group than in CO group (p < 0.05). Hippocampal tau was significantly higher in IGT group than in CO, IGTE, and IGTR groups (p < 0.05). The Y-maze test performance for cognitive function was significantly lower in IGT group than in CO, IGTE, and IGTR groups (p <0.05). These results suggest that IGT induces neurodegeneration and negatively affects cognitive function, while regular exercise may be effective in alleviating neurodegeneration and cognitive decline regardless of exercise type.