중성 지방을 이루는 글리세롤과 3분자의 지방산 가운데 지방산 1분자 대신 인산기가 결합하여 만들어진 물질이다.
인산기가 있는 머리 부분은 친수성을, 지방산이 있는 꼬리 부분은 소수성을 나타낸다.
친수성을 띠는 머리 부분은 친수성을, 지방산이 있는 꼬리 부분은 소수성을 나타낸다.
친수성을 띠는 머리 부분이 세포막의 양쪽 밖으로 배열되어 물과 접하고, 소수성을 띠는 꼬리 부분이 마주 보며 안쪽으로 배열되어 2중층을 형성한다.
세포막은 두께 약 5~10 nm의 얇은 막으로 전자 현미경 관찰 시 두 줄의 검은 띠(인지질 2중층)로 관찰된다.
세포 안에 들어 있는 막 구조의 모든 세포 소기관은 인지질 2중층으로 되어 있고, 이를 생체막(단위막)이라 한다.
친수성이거나 이온, 크기가 큰 분자는 인지질 2중층을 통해 세포 안팎으로 이동할 수 없다.
예) 인지질 2중층을 통과할 수 있는 물질: CO2, O2 등 크기가 작고 극성이 없는 물질과 지용성 물질
(2) 막단백질
막단백질은 인지질 2중층에 모자이크처럼 배열되어 있다.
인지질의 유동성 때문에 고정되어 있지 않고, 그 위치가 쉽게 변한다.
대부분 친수성과 소수성 부분을 함께 가지고 있어 인지질 2중층에 파묻혀 있거나 관통하거나 표면에 붙어 있다.
막단백질의 위치에 따른 분류
외재성 단백질: 인지질 2중층의 표면에 붙어 있는 것이다.
내재성 단백질: 인지질 2중층에 파묻혀 있는 것으로, 인지질 2중층을 관통하는 것과 관통하지 않는 것이 있다.
막단백질의 특징 및 기능
구성 아미노산의 성질에 따라 소수성을 띠거나 친수성을 나타낸다.
탄수화물과 결합하는 경우 당단백질을 구성하여 세포 간 인식에 관여한다.
세포의 생명 활동에 필요한 물질을 외부로부터 흡수, 세포 내에서 생긴 불필요한 물질 배출 등 물질 수송에 관여한다.
호르몬 등 특정 화학 물질과 결합하는 호르몬의 수용체로 신호 전달 역할을 한다.
물질대사에 관여하는 효소 역할을 한다.
Cell Membranes
세포막의 특성
(1) 유동 모자이크막 구조
막단백질이 인지질을 따라 움직이면서 나타나는 구조이다.
동물 세포의 세포막은 인지질 외에 콜레스테롤을 포함한다.
CELL MEMBRANE (PLASMA MEMBRANE)
Dynamic Organizing Principles of the Plasma Membrane that Regulate Signal Transduction: Commemorating the Fortieth Anniversary of Singer and Nicolson’s Fluid-Mosaic Model
원형질막의 역학 및 구조에 대한 지식의 최근 급속한 축적은 교과서 유체-모자이크 모델의 주요 수정을 촉발시켰습니다. 그러나 새로운 데이터가 다양한 생물학적 패러다임을 사용하는 다양한 연구 맥락에서 얻어졌기 때문에 중요한 개념 수정이 생물의학 연구 및 개발에 미치는 영향은 제한적이었습니다. 이 검토에서 우리는 기능을 실현하는 모든 분자 메커니즘의 기초가 되는 이 구조의 새로운 기본 구성 원리를 제공하기 위해 원형질막에 대한 현재의 생물학적, 화학적 및 물리적 지식을 종합하려고 합니다. 신호 변환 기능과 구성 원리의 동적 측면에 특별한 주의를 기울입니다.
키워드
단일 분자 이미징 , 중규모 영역 구조 , 분자 확산 및 충돌 , 액틴 기반 막 골격 , 울타리 모델
(2) 막의 유동성에 영향을 주는 요인
불포화 탄화수소 꼬리와 포화 탄화수소 꼬리
불포화 탄화수소 꼬리들은 꺾인 모양으로 틈이 채워지지 않게 하여 막의 유동성을 증가시킨다.
포화 탄화수소 꼬리들은 서로 밀착되어 막의 유동성이 감소한다.
동물 세포막 내의 콜레스테롤
온화한 온도에서 콜레스테롤은 인지질의 이동을 감소시켜 막의 유동성을 감소시킨다.
낮은 온도에서는 인지질이 정상적으로 채워지는 것을 방해하여 고체화를 억제한다.
(3) 선택적 투과성: 막의 특성에 의해 세포막을 통한 물질의 이동이 선택적으로 일어나며, 선택적 투과성 정도는 인지질 2중층의 장벽과 막에 있는 특정 수송 단백질들에 의해 결정된다.
탄화수소, CO2, O2 등과 같은 비극성 분자들은 소수성으로, 막의 인지질 2중층에 용해될 수 있어서 막단백질의 도움 없이도 쉽게 막을 통과한다.
막의 소수성 중심부는 친수성인 이온과 극성 분자들이 막을 직접 통과하지 못하게 막는다.
포도당 및 기타 당처럼 극성인 분자들은 인지질 2중층을 매우 천천히 통과할 수 있으며, 극히 작은 극성 분자인 물도 아주 빠르게 통과할 수는 없다.
전하는 띤 원자나 분자 또는 이를 둘러싼 수화 껍질은 막의 소수성 내부를 통과하기 어렵다.
(4) 수송 단백질: 친수성 물질들은 막을 관통하는 수송 단백질을 통해 통과한다.
통로 단백질: 친수성 통로로서 역할을 한다.
예) 물 분자의 통로 단백질: 아쿠아포린
운반체 단백질: 물질 운반 시 구조가 변한다.
예) Na+-K+ 펌프(에너지원으로 ATP 사용)
Membrane fluidity and its roles in the perception of environmental signals
Getting Across the Cell Membrane: An Overview for Small Molecules, Peptides, and Proteins
세포질 단백질에 효율적으로 접근하는 능력은 생물학적 연구와 의학 모두에서 요구됩니다. 그러나 세포내 단백질을 표적으로 삼는 것은 종종 어려운데, 왜냐하면 세포질에 도달하기 위해서는 외인성 분자가 먼저 세포막을 통과해야 하기 때문입니다. 이 검토는 특정 분자가 이 장벽을 통과하는 것으로 생각되는 방법과 불투과성 분자의 세포 내 전달을 향상하기 위해 어떤 종류의 접근 방식이 만들어지고 있는지에 대한 광범위한 개요를 제공합니다. 먼저 지질막을 가로지르는 작은 분자의 수동적 투과성을 제어하는 규칙과 특정 대사산물, 펩타이드 및 단백질에 대해 자연에서 진화한 막 수송 메커니즘에 대해 논의합니다. 이어 저분자 및 투과성이 향상된 펩타이드 개발에 등장한 설계 전략을 소개한다. 마지막으로, 단백질 페이로드용으로 설계된 세포내 전달 시스템을 조사합니다. 다양한 분야의 관점을 모아 세포막 장벽이 어떻게 극복되고 있는지에 대한 일관된 개요를 제공했습니다.
기체나 용액 속에서 물질 분자들이 농도가 균일해질 때까지 농도가 높은 곳에서 낮은 쪽으로 이동하는 현상으로 별도의 에너지 소비가 없다.
(1) 단순 확산
분자들이 인지질 2중층을 통해 바로 세포막을 통과하는 현상이다.
농도가 다른 두 물질 사이에 확산이 일어날 때 농도 차가 클수록 확산 속도가 증가한다.
(2) 촉진 확산
이온이나 수용성 분자들이 수송 단백질을 통해 세포막을 통과하여 확산하는 현상이다.
수송 단백질의 수가 한정되어 있으므로 세포 내외의 농도 차가 계속 증가하더라도 최대 속도 도달 후에 더 이상 속도가 증가하지 못한다.
▣ 삼투
(1) 삼투: 반투과성 막을 사이에 두고 용질이 이동하지 못할 때, 물 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물이 이동하는 현상으로 별도의 에너지가 소모되지 않는다.
(2) 삼투압: 삼투로 인하여 반투과성 막이 받는 압력이다.
(3) 세포와 용매의 이동
세포를 농도가 다른 용액에 넣으면 삼투압 차이에 의해 용매의 이동이 일어난다.
용액의 분류
저장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 낮은 용액이다.
등장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 같은 용액이다.
고장액: 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 높은 용액이다.
(4) 동물 세포의 삼투
적혈구를 등장액에 넣은 경우
부피나 모양에 변화가 없다.
동물 세포와 등장액: 링거액, 생리 식염수
적혈구를 저장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 물이 적혈구 안으로 들어와서 부피가 커진다.
적혈구가 팽창하다가 적혈구 막이 터지는 용혈 현상이 나타난다.
적혈구를 고장액에 넣은 경우: 삼투 현상에 의해 적혈구 내부의 물이 빠져나가 부피가 작아진다.
(5) 식물 세포의 삼투
식물 세포를 등장액에 넣은 경우: 부피나 모양에 변화가 없으며 이러한 상태를 한계 원형질 분리라고 한다.
식물 세포를 저장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 물이 세포 안으로 들어와서 부피가 커진다.
식물 세포의 단단한 세포벽에 의해 세포가 팽창해도 터지지 않는 팽윤 상태가 된다.
식물 세포를 고장액에 넣은 경우
삼투 현상에 의해 식물 세포 내부의 물이 빠져나가 부피가 작아진다.
세포막이 세포벽으로부터 분리되는 원형질 분리가 일어난다.
(6) 삼투압, 팽압, 흡수력
팽압: 팽윤 상태에서 세포벽에 가해지는 압력이다.
흡수력: 삼투압과 팽압의 차이다. (흡수력 = 삼투압 – 팽압)
세포가 물을 흡수하면서 팽압은 점점 커지고 삼투압은 점점 작아진다.
팽압과 삼투압이 같아지면 물은 더 이상 흡수되지 않는다.
On the osmotic pressure of cells
Osmosis and Osmotic Pressure
Balance of osmotic pressures determines the nuclear-to-cytoplasmic volume ratio of the cell
100년 이상 동안, 별도의 부피가 아닌 핵 및 세포질 부피(NC 비율)의 비율이 많은 유형의 유기체의 세포 간에 일정하다는 것이 알려져 왔습니다. NC 비율의 변화는 암성 변형과 관련이 있으며 비율이 생리학적 중요성을 가지고 있음을 시사합니다. 특히, NC 비율의 지배적인 규제 메커니즘은 확인되지 않았습니다. 여기에서 우리는 핵 부피 결정에 연루된 힘의 물리적 추정치를 사용하고 능동적으로 운반되는 단백질의 삼투압에 의해 지배된다는 것을 보여줍니다. 이에 영감을 받아 발표된 실험과 일치하여 NC 비율과 이를 조절하는 요인을 예측하는 세포질 및 핵 부피에 대한 최소 모델을 공식화합니다.
▣ 능동 수송
(1) 능동 수송: 세포막이 농도 경사를 거슬러서 낮은 농도에서 높은 농도 쪽으로 물질을 이동시키는 현상이다.
에너지가 필요하며, 세포 호흡을 통해 얻은 ATP가 공급된다.
Na+-K+ 펌프의 주요 작용
모든 세포에서 세포막을 경계로 Na+과 K+ 의 농도 경사를 만든다. 이것은 신경과 근육 세포의 기능에 필수적인 전기적 신호 발생에 중요한 역할을 한다.
세포 내의 용질의 농도를 조절함으로써 세포의 부피를 조절한다.
Na+-K+ 펌프는 서로 다른 물질을 양방향으로 운반하고, 소장 융털 상피 세포의 포도당, 아미노산 등을 운반하는 펌프는 한 방향으로만 작용한다.
능동 수송의 다른 예: 소화관의 일부 양분 흡수, 세뇨관의 재흡수(포도당의 재흡수), 뿌리털의 무기 양분 흡수, 해조류의 아이오딘(I) 흡수
세포막에 존재하는 운반체 단백질에 의해 일어나며, 특정 물질의 농도가 세포 안과 밖에서 서로 다르게 유지되는 데 이용된다.
Principles of Membrane Transport
세포내 섭취와 세포외 배출
(1) 세포내 섭취: 세포 밖의 물질을 세포막으로 감싸서 세포 안으로 끌어들이는 작용이다.
식세포 작용: 고형 물질을 세포막으로 싸서 식포를 형성하여 세포 안으로 끌어들이는 작용이다. 예) 백혈구의 식균작용, 아메바가 먹이는 잡는 작용
음세포 작용: 액체나 유동성 물질을 세포막으로 둘러싸서 세포질 속으로 받아들이는 작용이다.
세포내 섭취가 일어날 때는 에너지가 사용된다.
(2) 세포외 배출
세포 내의 물질을 세포막으로 감사서 세포 밖으로 내보내는 작용이다.
세포가 합성한 물질이나 소화되지 않은 입자, 사용하고 남은 찌꺼기 등을 세포 밖으로 내보낸다. 예) 세포내에서 생성된 호르몬, 소화 효소와 노폐물의 분비
세포막을 직접 통과하지 못하는 큰 분자들을 세포 밖으로 분비하는 수단이다.
예) 이자 세포에서 인슐린과 글루카곤의 분비, 뉴런의 축삭 돌기 말단에서 신경 전달 물질 분비
세포외 배출이 일어날 때 에너지가 사용된다.
Key principles and methods for studying the endocytosis of biological and nanoparticle therapeutics
Endocytosis는 많은 치료용 나노의약품이 세포 내 표적에 도달하는 과정에서 중요한 단계입니다. 세포 흡수 메커니즘에 대한 우리의 이해는 지난 5년 동안 상당히 발전했습니다. 그러나 세포 생물학의 이러한 발전은 나노과학과 치료학 문헌으로 완전히 번역되지 않았습니다. 다른 세포내이입 경로의 역할과 이러한 경로를 연구하는 방법을 둘러싼 오해는 개선된 나노입자 치료법 개발의 진행을 방해하고 있습니다. 여기에서는 세포 흡수 메커니즘 및 경로에 대한 최신 통찰력을 요약합니다. 우리는 엔도사이토시스, 특히 비특이적 억제제의 문제를 연구하기 위해 현재 시스템의 한계를 강조합니다. 우리는 또한 이러한 경로를 강력하게 조사하기 위한 대안적인 유전적 접근법을 요약하고 세포가 생체 내에서 입자를 엔도사이토시스하는 방법을 이해해야 할 필요성에 대해 논의합니다. 우리는 나노입자 흡수를 연구하는 데 사용되는 현재 방법에 대한 이 중요한 평가가 세포 생물학과 나노의학의 인터페이스에서 향후 연구를 안내할 수 있기를 바랍니다.
Mechanisms of Endocytosis
Endocytic 메커니즘은 원형질막의 지질과 단백질 구성을 제어하여 세포가 환경과 상호 작용하는 방식을 조절합니다. 여기에서 우리는 이러한 사건을 제어하는 세포 단백질에 초점을 두고 포유류의 세포내이입 메커니즘에 대해 알려진 것을 검토합니다. 우리는 잘 연구된 clathrin 매개 endocytic 메커니즘을 논의하고 clathrin과 독립적으로 진행하는 endocytic 경로를 해부합니다. 이러한 클라트린-독립적 경로에는 CLIC/GEEC 세포내이입 경로, arf6-의존적 세포내이입, 플로틸린-의존적 세포내이입, 마크로피노사이토시스, 원형 도랄 주름, 식세포작용 및 트랜스-내포작용이 포함됩니다. 우리는 또한 endocytosis에서 caveolae와 caveolin1의 역할을 비판적으로 검토합니다. 우리는 endocytic 경로에서 지질, 막 곡률 조절 단백질, 작은 G 단백질, 액틴 및 다이나민의 역할을 강조합니다.
키워드
카베올라 , 클라트린 매개 엔도사이토시스 , 클라트린 비의존성 엔도사이토시스 , 다이나민 , 작은 G 단백질
Exocytosis and Endocytosis: Modes, Functions, and Coupling Mechanisms
Endocytosis and exocytosis of nanoparticles in mammalian cells
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단백질은 하나 또는 그 이상의 폴리펩타이드가 꼬이거나 접혀서 생성된 독특한 3차원 구조(입체 구조)를 가진다. 단백질 구조는 보통 자발적으로 생성된다. 단백질이 세포에서 합성되면서 아미노산 서열에 따라 사슬의 부분 사이에 다양한 형태의 결합이 형성된다. 단백질의 독특한 형태는 다른 분자를 인식하고 결합할 수 있도록 한다. 구형 단백질은 대략 구 모양을 띠며 섬유성 단백질은 긴 섬유 모양이다.
1차 구조(primary structure)는 유전적으로 암호화된 단백질 내의 아미노산 서열이다.
2차 구조(secondary structure)는 한 펩타이드 결합의 산소와 다른 펩타이드 결합의 질소에 부착한, 부분적으로 양전하를 띠는, 수소 사이의 수소 결합으로 안정화되는, 폴리펩타이드 골격의 꼬임 또는 접힘 부위를 포함한다. α-나선(α-helix)은 매 4번째 아미노산 사이의 수소 결합으로 형성된 나선이다. β 병풍구조(β pleated sheet)는 서로 평행하게 놓인 폴리펩타이드 골격 부위를 따라 반복되는 수소 결합으로 연결되어 있다.
3차 구조(tertiary structure)는 아미노산의 다양한 곁사슬 (R기) 사이의 상호작용으로 인해 생긴 단백질의 3차원 구조이다. 아래와 같은 여러 화학적 상호작용이 안정되고 독특한 단백질 모양을 이루도록 한다: 물에 의한 반발력에 의해 분자의 중심에 모여 덩어리를 이룬 비극성 곁사슬 사이의 소수성 상호작용(hydrophobic interaction), 비극성 곁사슬을 따라 존재하는 반데르발스 상호작용, 극성 곁사슬 사이의 수소 결합 및 음전하를 띤 곁사슬과 양전하를 띤 곁사슬 사이의 이온 결합. 이황화 결합(disulfide bridge)이라 불리는 강한 공유 결합이 폴리펩타이드가 접히면서 가까워진 시스테인의 황화수소기 사이에서 일어나기도 한다.
4차 구조(quaternary structure)는 둘 이상의 폴리펩타이드로 이루어진 단백질에서 일어난다. 각 폴리펩타이드 소단위는 구조적으로 정확하게 배열을 이루면서 연결되어 기능성 단백질을 형성한다.
유전병인 낫형 적혈구빈혈증(sickle-cell disease)은 단 하나의 아미노산이 변화되어 헤모글로빈 분자 구조에 영향을 미쳐서 적혈구 세포를 낫모양으로 변형시켜 작은 혈관을 막는다.
단백질의 3차 구조를 유지하는 결합이나 상호작용은 pH 변화, 염 농도나 온도 등의 방해를 받아 단백질을 풀리게 한다. 단백질을 유기 용매에 넣어도 변성(denaturation)된다. 이 경우 소수성 부위는 비극성 용매와 작용하여 바깥쪽에 위치하게 된다.
생화학자들은 X선 결정학(X-ray crystallography) 기술을 사용하여 많은 단백질의 구조를 밝혀냈다. 이러한 구조들을 한 단백질의 서로 다른 부위의 특정한 기능과 연관시킬 수 있다.
참고자료: 캠벨 생명과학 요점과 문제풀이, Martha R. Taylor , Urry , Cain , Wasserman , Minorsky , Jackson , Reece 저자(글) · 전상학 , 강성만 , 고영규 , 권혁빈 외 23명 번역, 바이오사이언스 · 2016년 08월 30일
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생화학(Stryer), Jeremy M. Berg , John L. Tymoczko , Gregory J. Gatto, Jr. , Lubert Stryer 저자(글) · 고문주 번역, 범문에듀케이션 · 2020년 09월 07일
운동은 체력을 향상시키고 건강을 유지하는 데 있어 적극적인 역할을 하는 것으로 오랫동안 알려져 왔습니다. 규칙적인 적당한 강도의 운동은 인간 건강의 모든 측면을 개선하며 다양한 질병에 대한 예방 및 치료 전략으로 널리 받아들여지고 있습니다. 운동은 유기체, 조직, 세포 및 분자 수준에서 항상성을 유지하고 복원하여 결과적으로 다양한 병리학적 상태로부터 보호하는 긍정적인 생리학적 적응을 자극한다는 것이 잘 문서화되어 있습니다. 여기에서는 중간 강도 운동이 장벽의 완전성, 국소적 교란의 억제, 재활용 및 전환, 회로 통합, 리듬 진동, 항상성 탄력성, 호르몬 조절, 회복 및 재생을 포함하여 건강의 주요 특징에 어떻게 영향을 미치는지 주로 요약합니다. 또한, 우리는 운동에 대한 반응으로 유익한 적응을 담당하는 메커니즘에 대한 현재의 이해를 요약합니다. 이 리뷰는 중간 강도의 운동이 건강을 유지하고 다른 건강 중재에 적용할 수 있는 창을 여는 중요한 생물학적 메커니즘에 대한 포괄적인 요약을 제공하는 것을 목표로 했습니다. 우리는 이 분야에 대한 지속적인 조사를 통해 중간 강도 운동의 긍정적인 역할과 관련된 과정에 대한 이해를 더욱 높이고 삶의 질을 향상시키는 새로운 치료법을 찾는 데 더 가까워지기를 바랍니다.
소개
현대화로 인해 인구 수명이 연장되었지만, 비만, 고혈압, 제2형 당뇨병, 암 등 비전염성 질병도 지속적으로 증가했습니다. 비전염성 질병은 특정 국가에서 사망의 80% 이상을 초래하기 때문에 이제 전 세계적으로 “제1의 살인자”로 간주됩니다. 비전염성 질병의 유병률은 적어도 부분적으로는 신체 활동이나 운동이 부족하기 때문일 수 있습니다. 세계보건기구(WHO)의 데이터에 따르면, 2016년에 전 세계 성인의 4분의 1 이상이 신체적으로 활동적이지 않았습니다. 신체 활동 부족이라는 세계적인 유행병은 공중 보건의 우선순위가 되어야 합니다. 건강한 생활 방식은 전체 사망률의 위험을 현저히 낮추고 기대 수명을 연장시키는 것과 관련이 있다는 것은 잘 알려져 있습니다. 건강하고 적절한 식이 패턴과 함께 운동은 비만과 관련된 만성 대사 질환 및 염증성 질환의 위험을 줄이기 위한 유망한 전략을 나타냅니다. 일반적으로 신체활동이란 걷기, 육체 노동, 집안일 등 에너지가 있어야 하는 모든 움직임으로 정의됩니다. 이에 반해 운동은 체력 향상을 목표로 계획되고 구성된 신체 활동의 루틴을 의미합니다. 이 리뷰에서 우리는 최대 산소 섭취량 (VO2max )이 70% 미만인 정기적인 중간 강도의 운동을 지칭하기 위해 “규칙적인 운동”이라는 용어를 사용합니다.
어린이와 성인은 앉아 있는 시간을 제한해야 하며, 이는 모든 원인으로 인한 사망, 심혈관 질환, 암, 제2형 당뇨병 발병 등 건강에 좋지 않은 결과와 관련이 있습니다. 앉아서 생활하는 행동을 모든 강도(빛의 강도 포함)의 신체 활동으로 대체하는 것은 건강에 유익합니다. 상당한 건강상의 이점을 위해 세계보건기구(WHO)는 성인이 일주일 내내 최소 150~300분의 중강도 또는 75~150분의 고강도 유산소 신체 활동을 수행하거나 중강도와 고강도 유산소 신체 활동을 이에 상응하는 조합으로 수행해야 한다고 권장합니다. 성인은 일주일 내내 중강도 유산소 신체활동을 300분 이상으로 늘리거나, 격렬한 유산소 신체활동을 150분 이상 수행하거나, 중강도와 고강도 유산소 신체활동을 동등한 조합으로 수행하도록 권장됩니다. 성인은 또한 모든 주요 근육 그룹을 포함하는 근육 강화 활동을 일주일에 2일 이상 중간 강도 이상의 강도로 수행하는 것이 좋습니다. 유산소 활동 다음으로 65세 이상 성인은 기능적 균형과 근력 운동을 포함한 복합 신체 활동을 중강도 이상의 강도로 일주일에 3일 이상 하는 것이 좋습니다.
임신 전 30시간의 대사 등가 작업은 임신성 당뇨병의 상대적 위험을 12% 감소시키는 것과 관련이 있고, 임신 전과 임신 중 주당 7시간의 신체 활동은 30% 감소와 관련이 있다는 증거가 있습니다. 위험은 각각 37% 감소했습니다. 또한, 주당 500회 대사량에 해당하는 유산소 신체 활동(중등도 신체 활동 150분 또는 고강도 신체 활동 75분에 해당)은 전체 원인으로 인한 사망 위험을 14% 감소시키는 것으로 나타났습니다. 심혈관 질환 환자는 건강한 성인의 경우 위험이 7% 감소합니다. 그리고 5~17세 어린이와 청소년은 하루 평균 60분 동안 중등도에서 격렬한 강도의 신체 활동을 수행했는데, 이는 심폐 건강, 근력 건강, 뼈 건강 및 심대사 건강을 포함한 여러 가지 유익한 건강 결과와 관련이 있었습니다.
많은 연구에서 규칙적인 운동이 심혈관 질환의 위험을 줄이고 비만, 제 2형 당뇨병, 다발성 경화증, 뇌졸중, 노화 관련 근육 감소증 및 일부 유형의 암 등 다양한 기타 병리를 앓고 있는 환자의 건강 결과를 개선하는 데 중요한 역할을 한다는 개념을 뒷받침합니다. 역학 연구에 따르면 심혈관 질환 유무와 관계없이 신체 활동 수준이 높을수록 사망 위험이 낮아지지만, 사망률과 관련하여 신체 활동의 이점은 더 큰 것으로 나타납니다. 심혈관 질환이 있는 사람과 심혈관 질환이 없는 사람의 비교. 더욱이, 규칙적인 신체 활동이나 운동은 일반적으로 건강에 해로운 결과(예: 장애 수준, 사망률)의 위험 감소 및 더 나은 생존과 관련이 있습니다. 운동은 낮은 신체 활동과 관련된 만성 질환과 복합 질병을 부분적으로 역전시킬 수 있으며 삶의 질을 향상시키기 위한 예방적 접근 방식으로 사용될 수 있습니다. 또한, 더 많은 양과 더 높은 강도의 신체 활동뿐만 아니라 다양한 유형의 신체 활동(예: 유산소 운동, 근육 및 뼈 강화 활동)은 여러 가지 유익한 건강 결과(예: 심폐 건강, 근육 강화 활동)와 관련이 있습니다. 5~17세 어린이 및 청소년을 위한 피트니스, 뼈 건강 및 심장 대사 건강).
근력, 지구력, 균형, 유연성, 협응력과 같은 규칙적인 중간 강도 유형의 운동은 인간 건강의 모든 측면에 유익하며 심혈관 질환(예: 심근병증, 심장병, 심장 질환)을 비롯한 다양한 질병에 대한 치료 및 예방 전략으로 널리 받아들여지고 있습니다. (허혈/ 재관류 손상, 심부전), 대사질환 (예: 고지혈증, 대사증후군, 제2형 당뇨병), 신경계 질환 (예: 파킨슨 병, 다발성 경화증), 폐질환 등. 그러나 신체 운동이 최소 강도 수준을 약화시키는 경우 신체 항상성에 큰 변화가 예상되지 않습니다. 훈련을 받지 않은 개인의 경우 갑자기 격렬한 강도의 운동을 시작하면 심혈관 질환이 발생할 수 있으며 장기간 강렬한 운동을 하면 경색의 발생률이 높아질 수 있습니다. 따라서 운동의 강도와 방식은 건강에 긍정적인 영향을 미치는 데 매우 중요합니다.
운동의 생물학은 복잡하며 여러 기관 시스템의 적응 반응을 포함합니다. 움직임과 신체 활동은 에너지 수요를 충족시키기 위해 골격근을 전신 조절자로 바꾸는 진화적 생존 이점입니다. 운동은 심혈관, 호흡기, 근골격계 뿐만 아니라 면역계와 내분비계에도 영향을 미치는 역동적인 에너지 소모 활동입니다. 운동의 효능에 대한 광범위한 조사에도 불구하고 운동의 이점에 대한 기본 메커니즘은 아직 파악하기 어렵습니다. 운동에 대한 심리사회적, 생물학적 반응을 요약한 논문이 꽤 많지만, 대부분은 특정 질병이나 장기 시스템에 초점을 맞추고 있습니다. 우리가 아는 한, 유기체의 전반적인 “조직”과 기본 메커니즘의 관점에서 운동으로 인한 변화를 보고하는 연구는 거의 없습니다.
최근 논문에서 이 연구의 공동 저자 중 2명은 건강의 8가지 특징을 제안했습니다: 장벽의 완전성, 국소적 교란의 억제, 재활용 및 회전율, 회로 통합, 리듬 진동, 항상성 탄력성, 호르몬 조절 및 회복 그리고 재생. 더 많은 조사가 필요하지만, 운동이 이러한 특징의 대부분에 영향을 미칠 수 있다는 증거가 풍부 합니다( 그림 1 ). 이 리뷰는 운동이 건강에 유익한 효과를 가져오는 중요한 생물학적 변화에 대한 포괄적인 요약을 제공하는 것을 목표로 했습니다. 또한, 이 리뷰에서는 운동 중재가 질병, 특히 연령 관련 질병(알츠하이머병, 파킨슨병), 제2형 당뇨병, 심혈관 질환(심근병증, 심장 허혈/재관류 손상, 심부전)을 예방하는 데 효과적인 메커니즘을 요약합니다. 및 특정 암(유방암 및 대장암). 더 나은 독해를 위해 동물 연구의 운동 프로토콜을 자세히 설명하는 보충 표 1, 인간 연구의 운동 프로토콜을 자세히 설명하는 표 1, 본 리뷰에서 인용된 무작위 대조 시험을 기반으로 한 증거를 요약한 표 2를 포함했습니다.
구체적인 내용은 원문에서 확인하세요.
운동은 장벽의 무결성을 보호합니다
운동은 국소 항상성 유지에 도움이 됩니다
재활용 및 회전율에 있어서 운동의 이점
다양한 회로에 대한 운동의 효과
리듬 진동에 대한 운동의 효과
항상성 회복력에 있어서 운동의 이점
호르몬 조절에 있어 운동의 이점
운동이 회복과 재생에 미치는 영향
운동이 건강에 미치는 통합적 효과
결론 및 전망
운동의 유익한 효과는 대사 및 심폐 건강 관련 결과의 개선에 대해 잘 문서화되어 있습니다. 규칙적인 운동은 본질적으로 특정 동반 질환이 있는 환자에게 비약리학적 폴립 제로 간주됩니다. 치료 운동은 비만, 제2형 당뇨병, 심혈관 질환, 노화 관련 근육 위축 및 특정 암과 같은 질병을 예방, 관리 및 치료하기 위해 채택될 수 있습니다. 그러나 운동 프로토콜은 연구마다 다를 수 있으므로 이러한 발견을 해석할 때는 주의해야 합니다.
운동은 자유로운 생활을 하는 개인을 정확하게 평가하기 어려운 복잡하고 다차원적인 과정입니다. 운동을 정량화하는 데 적용되는 방법의 일관성 부족은 데이터 분석의 한계이며 실험 결과를 임상 실습으로 전환하는 데 방해가 될 수 있습니다. 따라서 운동과 관련된 향후 작업은 재현성이 뛰어나고 엄격하게 설계되고 잘 보고된 시험을 기반으로 수행되어야 합니다.
본 리뷰에서 우리는 생물학적 원인의 관점에서 운동의 건강상의 이점을 요약하려고 시도했습니다. 지면의 제약으로 인해 개별 주제별로 종합적인 리뷰를 제공하기는 어렵습니다. 그러나 지금까지 논의된 주제와 특징은 운동 관련 연구에 대한 기계적 관점을 제공할 수 있습니다. 운동의 생물학은 복잡하므로 각 주제와 특성에 대한 운동의 효과를 설명하기 위해 예를 나열했으며, 이는 운동으로 인한 적응을 포괄적으로 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
현재의 Mendelian 무작위화 연구와 섹션 7.2 의 전통적인 관찰 연구 사이의 상충되는 결과와 관련하여 미래의 연구자들은 운동의 생물학적 경로를 밝히기 위해 더욱 기계적인 연구를 수행해야 합니다. 게다가 운동으로 자극된 기관간 의사소통에 대해서는 아직 연구가 덜 되어 있습니다. 운동과 관련된 기관간 의사소통과 그 기본 메커니즘에 대한 더 자세한 연구는 운동 반응 분자를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 규칙적인 운동은 의심할 여지 없이 전반적인 건강에 유익합니다. 그러나 운동의 다양한 건강상의 이점을 뒷받침하는 메커니즘은 복잡하며 세포 소기관(예: 미토콘드리아, 핵, ER)의 적응을 탐구하는 데 전념하는 노력은 운동의 긍정적인 효과를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
운동의 유익한 효과를 뒷받침하는 메커니즘에 대한 추가 조사는 운동 중재의 설계를 개선하고 치료 효과를 극대화하는 데 도움이 될 것입니다. 그러므로 건강 증진을 위한 운동 방법의 수정을 지향하는 잠재적인 후속 개입의 효과를 더 잘 이해하고 사람의 건강을 향상할 수 있는 특정 분자를 연구하기 위해서는 운동의 과학적 기초에 대한 사전 심층 지식이 필요합니다. 우리는 이 분야에 대한 지속적인 조사가 운동의 유익한 역할과 관련된 과정에 대한 이해를 높이고 삶의 질을 향상하기 위한 새로운 치료법의 식별을 촉진할 수 있기를 바랍니다.