사전운동은 뇌졸중의 예방 방법 중 하나로써 신경보호효과, 뇌졸중 후의 부상의 심각도 감소 등에 도음을 준다고 알려져 있다. 하지만 이러한 사전운동이 뇌졸중 후 부상을 줄이고 신경보호에 영향을 미치는 정확한 작용은 알려져 있지 않으며, 특히 동물모델에서의 연구가 부족한 상황이다.
뇌졸중 후 사전운동의 효과를 연구하기 위해 젊은 그룹과 노년그룹을 나누어 트레드밀을 이용하여 운동을 시켰고, 이후 뇌졸중 마우스 모델로 중뇌동맥 폐색수술 (tMCAO) 수술을 사용하였으며 뇌조직을 이용한 단백질 분석과 조직면역염색을 통해 사전운동의 효과를 알아보았다. 또한, 비표적 대사체 프로파일링을 하여 사전운동이 tMCAO 유도에 의한 대사변화에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다.
젊은 그룹과 노년그룹 모두에서 사전운동을 한 tMCAO 그룹은 하지 않은 그룹에 비해 뇌경색 부피를 감소시켰으며 신경행동 또한 개선시켰다.
비표적 대사체 프로파일링을 통해 대조군과 사전운동그룹에서 tMCAO 이후 대사변화를 알아보았다. 대조군은 tMCAO 이후에 다수의 아미노산과 지질을 포함하는 대사변화가 나타났으며 valine, proline, methionine 등 아미노산은 감소하였으며 특히 젊은 사전운동그룹은 대조군에 비해서 아미노산의 감소경향이 완화되었다. 또한, 노년그룹에서 tMCAO 이후에 지질의 증가가 컸으며, 사전운동에 의해 지질이 감소하는 것을 확인하였다.
또한, 사전운동이 젊은그룹과 노년그룹에서 tMCAO 이후 synapsin-1 발현을 증가시켰으며, 젊은그룹에서는 노화마커의 발현 감소, cyclin A 증가, cyclin E가 감소가 관찰되었다. 대조적으로, 노년그룹에서는 이러한 경향이 발견되지 않았으며 운동에 의한 대사체 변화개선이 다소 미미하였다.
노년그룹에서 tMCAO 이후에 운동에 의한 혈관뇌장벽의 누출이 적어진 것을 확인하였으며 이를 통해 운동이 혈관뇌장벽을 보호함을 알 수 있었다. 운동 모방을 위해 bEnd.3 세포에 resveratrol과 BCAA를 처리하였으며, 산소-포도당 결핍을 주었을 때 혈관세포 생존력이 resveratrol과 BCAA처리군에서 높아짐을 알 수 있었다.
종합적으로, 사전운동은 tMCAO 이후에 다양한 기능적 회복, 대사개선을 유도하며 대사체 변화 프로파일링은 뇌졸중 진단 및 예후 평가를 위한 바이오마커로 활용가능성을 제시한다.