Effects of the Exercise Training on Aging Heart in Rat I. Long Term Endurance Exercise

운동훈련이 흰쥐 노화심근에 미치는 영향 I. 장기간 지구력 운동 훈련

There is considerable current interest in the effect of regular vigorous exercise and in particular endurance-running as a possible measure in improving myocardial function. Some data indicate that the aging heart may actually suffer from vigorous endurance exercise. On the contrary appropriate exercise in aged animals improves myocardial function and aerobic energy metabolism. So far there is relatively little data to indicate that endurance exercise is in fact beneficial in improving myocardial function or damaging to heart of aged animals. The present investigation aimed to study the possible effect of a long range treadmill training program on the heart in aging rats. Male rats aged 3, 10, and 20 months were divided at random into a control (sedentary) and an exercise group. The training group was exercised for 5 days a week on an automated treadmill for 20minutes at 18m/min over a period of 5 months. The exercise regimen of our experiments did not cause any significant changes in the tissues and ultrastructural as com-pared with sedentary age-matched control. Tissues and ultrastructures of myocardial cells in trained group aged 8 months are intact and well organized as well as sedentary control group. Age associated tissue and ultrastructural changes of trained group aged 15 months included : an increase in transformed mitochondria, vacuoles, lysosomes, lipid droplets and early lipofuscin. But the trained heart did not show significant difference in tissue and ultrastructural properties from those of sedentary controls. Endurance-trained group aged 25 months showed significant qualitative tissue and ultrastructural difference as compared with age-matched controls. In addition to those found in 25 months control group, focal necrosis, myofibril fraying, hypercontraction band, seperation of intercalated discs, degenerating nucleus and infiltration of collagenous fiber into myocyte were noted in trained 25 months group. The stereological examination of the mi-crographs disclosed no significant difference in the myoflbril, mitochondrion, sarcotubule and in-terstitium volume density and surface density of mitochondrial cristae and numerical density of mitochondria between trained and control group aged 8 and 15 months. In the trained 25 months group, significant increase in volume density of interstitium, lipofucsin granule were shown as compared to untrained age-matched control. On the other hand, significant decrease in mitochondrion volume density was shown. The myofibril volume density did not differ between trained and control group although trained group showed slight increase. From the data obtained a reduced mitochondria/myofibrils ratio was found in trained rat heart aged 25 months and there was no difference between trained and control rat aged 15 months. But a slight but not significant increase was found in the trained group aged 8 months as compared with same age control group. Such increase in the ratio in young animals is considered to be of great importance to cardiac pumping and adaptability. Whereas such adaptations don't seem to occur in aged heart muscle. This study proposed that repeated endurance exercise do not cause any significant qualitative and quantitative ultrastructural change of heart muscle in young(3months) and adult (10months) suggesting that the heart is able to adapt to the exercise. On the contrary, the repeated endurance exercise stress may actually induce degenerative changes in the aged heart muscle(20months).

장기간 반복 주행운동이 횐 쥐의 심근에 미치는 효과를 규명하기 위하여 생후 3개월,10개 월 및 20개월 된 횐 쥐를 운동군과 대조군으로 대별하여 motor driven treadmill을 이용하여 Park등이 사용한 방법에 준해서 5개월간, 주 5일 20분간 운동을 시킨 후 심근의 조직 및 세포학적 변화를 관찰하고 심근 세포 내 미세구조 변화를 입체해석학적으로 비교 분석하였다. 연령 증가에 따라 장기간 반복운동이 휜쥐 심근미세구조에 미치는 영향은 8, 15개월의 운동군과 대조군 사이에 뚜렷한 차이를 인정할 수 없으며, 15개월의 운동군에서 대조군에 비하여 변성된 사립체, 리소조옴, 지방적, 공포, 노화색소 등이 증가하는 경향이 있었다. 25개월 운동군은 같은 연령 대조군에 비하여 근원섬유 수축대, 근원섬유 소실, 윤반분리,세포간질 증식, 핵의 변성,교원섬유 근섬유내 침입 등 매우 심한 변화를 보였다. 조직상에 나타나는 early lipofusin과 미세구조상에 나타나는 노화색소는 8, 15개월의 운동군과 대조군 사이에 유의한 차이는 없었으며, 25개월 운동군은 같은 연령 대조군에 비하여 유의한 차이로 증가하였다. Glucose-6-phosphatase 활성도 8, 15개월군에서 운동군과 대조군에서 모두 활성이 높았으며 25개월의 대조군과 운동군에서는 모두 활성이 거의 나타나지 않았다. 미세구조 변화를 입체해석학적으로 분석한 결과 8, 15개월의 대조군과 운동군에서 체적 밀도의 모든 항은 양군사이에 유의한 차이가 없었다. 25개월에서는 세포간질이 대조군에 비하여 운동군이 유의한 증가를 나타내었고, 근원섬유는 유의한 차이는 없지만 증가하는 경향을 보였으며, 사립체는 대조군에 비하여 유의 한 감소를 나타내었고 근형질세망의 체적밀도는 감소하는 경향을 보였다. 사립체와 근원섬유 비는 8개월 운동군에서 유의한 차이는 없지만 대조군에 비하여 높게 나타났으며, 15개월의 운동군과 대조군 사이에서는 차이를 인정할 수 없었다. 그러나 25개월 운동군은 대조군에 비하여 유의한 차이로 감소하였다. 연령증가에 따른 사립체 내막 표면밀도와 사립체수는 대조군과 운동군 사이에는 유의한 변화는 없었다. 본 연구의 성적을 검토한 결과 젊은층(3개월군)과 중령층(10개월군)의 횐 쥐에서는 반복된 지구력운동이 심장에 미치는 역효과를 인정할 수 없었으며 젊은 층의 횐 쥐에서는 오히려 심장기능 강화를 보이는 경향이 나타났으며, 노화층(20개월군)에서 운동군에서는 스트레스로 작용하여 심장기능의 저하를 초래하였다고 생각된다.