전자파에 노출된 생쥐에서 운동량에 따른 뇌의 유전자 변화 _이민선(신한대 간호학)

* 요약 

전자파 노출이 자발운동에 따라 뇌의 유전자 발현에 미치는 영향

정상G /자발운동G / 전자파 노출G / 전자파 노출 및 자발운동 G

 

선조체 striata와 시상하부hypothalamus 에서 RT-PCR을 수행

타이로신수산화효소 TH, FoxO3a, AMPKa mRNA 발현 조사

 

선조체에서 TH mRNA 발현 : 자발운동과 전자차 노출 조건에서 감소 < 전자파 노출 및 자발운동에서 더 많이 감소

 

결과:

- 전자파 노출 및 자발운동 그룹에서의 운동량 감소 -> 선조체에서 도파민 감소 

- 선조체 : FoxO3a mRNA 발현 - 자발운동 증가 / 전자파 노출 및 자발운동 - 현저히 감소

- 시상하부 : TH mRNA 유전자 발현 - 전자파 노출받은 자발운동, 감소 (FoxO3a mRNA, 햔저히 증가)

 

 

 

1. 서론

(서론)

- 디지털 자료들을 운영하는 전자 기기들은 다양한 주파수의 전자파 발생시킴, 인지 못함

- 전기장에 노풀된 여성 대상 면역체계 조사 시, 림프구가 통계적으로 유의한 감소 (4)

- 자발운동 그룹과 비교 : 염증과 관련된 "사이코토카인 (IL-6,IL-12,TNF-α)" 혈중 농도 증가 / "전연증성 사이토카인(IFN-γ, IL-1β, GM-CSF)" 농도 변화 없음

- 30~300Hz의 극저주파에 만성적 노출 시, 유방암의 발생률 증가

 

-  10주간의 전자파 노출이 감정과 정서 등에 관여하는 뇌의 선조체와 여러 가지 호르몬을 분비하는 뇌하수체에 어떤 영향을 주는지를 분자생물학적 연구를 통해 밝히고자 함

 

 

2. 재료 및 방법

 

2.1 실험동물

 

- NIH 가이드라인의 규정 수컷 ICR 생쥐 

- 정상그룹 (n=5, control group:CON), 자발운동 그룹 (n=5, Exercise group: EXE), 전자파 노출 그룹(n=5, Radiofrequency radiation group:RFR), 전자파 노출 및 자발운동 그룹(n=5, RFR+EXE)

- 10주간, 실험군 매일 6시간 동안 연속으로 전자파 노출

 

2.2 운동측정

- 잘바운동 기구 사용, 바퀴 wheel 설치

 

2.3 고주파 모바일 전자파 노출 장치

- wave exposer V20 장치  : 835 MHz의 주파수만을 송출

- 최대 SAR (specific absorption rate: 전자파흡수율) 값은 4.0W/kg

 

2.4 Toral RNA isolation

 

- 선조체striata 와 시상하부 hypothalamus 부위 적출

- total RNA는 적출된 조직을 균질화하여 원심분리 반복

 

3. 결과

3.1 선조체에서의 유전자 발현

 

- 선조체에서 TH 및 AMPK 신호전달 관련 유전자들의 mRNA 발현에 미치는 영향을 real-time RT-PCR로 조사

- TH mRNA : 운동량과 관련한 신경전달물질인 도파민 생성의 주요 효소 / 정상그룹에 비해 RFR+EXE 현저하게 감소

- FoxO3a mRNA : EXE에서 현저하게 감소/  RFR- 유의한 증가 / RFR+EXE - 정상회복(RFR에 비해)

- AMPKa mRNA: RFR+EXE에서만 감소

 

3.2 뇌하수체에서의 유전자 발현

 

- 뇌하수체 : 모바일 전자파 노출과 유산소 자발운동 후 스트레스 중추 중 하나

- TH 및  AMPK 신호전달 관련 유전자들의 mRNA 발현에 미치는 영향 >real-time RT-PCR로 조사

- 전자파 노출 및 자발운동 그룹에서 TH-mRNA 발현 감소

- FoxO3a mRNA 발현 : 자발 운동 그룹에서는 현저하게 감소 / 전자파 노출 그룹에서 증가 / 전자차 노출 및 자발운동 그룹은 정상 회복

 

 

4. 논의

 

- 장시간의 모바일 전자차 노출이 자발운동으로 인한 뇌의 mRNA 발현에 어떤 영향을 미치는 지를 운동과 관련된 선조체와 스트레스 조절 중추인 시상하부에서 운동, 에너지 대사 등에 관련된 TH, FoxO3, AMPK alpha, 유전자의 mRNA 발현을 통해 조사

- 운동과 관련한 도파민의 신경 분포가 있는 선조체 , 도파민 대사 효소인 타이로신수산화효소(TH) mRNA

- 흑색 도파민성 입력신호 전달 : 흑질선조체 경로를 거쳐 선조체로 가는 밀접하게 선조체의 기능과 관련

 

- 타이로신수산화효소

: 카테콜아민 신경전달물질 합성 시 속도결정단계 타이로신 L-tyrosine을 도파(L-DOPA, L-dihydroxyphenylalanine) 전환함

: 활성시, 중가뇌 흑색질에서의 도파민성 신경세포들의 상실에 따라 감소함

 

- 운동 : 흑질선조체의 도파민 손상에서 회복되는 것을 향상시키고 흑질선조체 시스템에서 도파민성 신겨전달물질을 변화시킴

 

- 본 연구 결과

: 선조체에서의 자발운동과 전자파 노출 조건에서 각각 TH mRNA 발현 감소

: 자발운동 및 전자파 노출 그룹에서는 더 많은 감소가 관찰

 

- 전자파 > 노출에 따른 자발운동량 감소 > 체중 증가, 도파민 대사 효소의 발현 및 대사의 이상 > 도파민 감소

 

- FoxO 인자

 : DAF-16 단백질과 유사한 스트레스 저항, 수명연장의 조절 기능

 

- FoxO3

 : 산화적 손상에 반응 > 복합체 형성

 

- FoxO3a

: 스트레스를 극복하게 하는 신호전달 경로의 활성화 위해 증가 

: FoxO3a mRNA 발현과 인산화 증가 유도 

: 신호전달 경로에서 전자파 노출에 의해 증폭되는 신호전달물질이 존재할 것으로 보여짐

 

- AMPK : 에너지의 소모과정인 운동의 중심으로, 생체내에서의 에너지 인식 및 항상성 조절과 당과 지방 대사의 중요

: 중심적인 에너지 감지기로서 대사과정의 중요

: 식이제한, 운동, 허혈, AMP:ATP의 비율이 높은 상태에서 세포를 촉진시키는 자극들에 의해 활성화됨

: 자발운동 시 활성화,AMPK 단백늬 인산화 > 노화, 에너지 대사, 세포성장, 사멸 신호전달계 (FoxO3a, SIRT1, PGC-1a) 와 연관 

 

 

5. 결론 및 제언

 

장기간 전자차 노출은 다양한 외부 스트레스에 반응하는 뇌 내 선조체와 시상하부 신호전달 관련 유전자의 mRNA 발현에 영향을 미침

장기간의 전자차 노출은 자발운동으로 생기는 유익한 생리적 반응을 저해할 수 있는 환경적 인자로 작용할 수 있음