근육조직은 신체구조와 지지역할뿐만 아니라 운동과 관련한 대사적 변화, 면역반응, 세포분화 등의 광범위한 생체기능을 나타내는 마이오카인 (myokine)을 분비한다. 여러 선행연구에서 고강도 운동 시 마이오카인의 분비가 증가된다고 보고하고 있으며, 이는 고강도 운동 시 급격히 증가하는 젖산(Lactic acid; LA)이 마이오카인의 발현에 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다. 특히, LA가 근육 내 에너지대사과정에 관여하는 중간 매개 물질이기 때문에, 에너지 대사 조절효소인 5-AMP activated protein kinase (AMPK)의 조절 인자로 작용하는 인터류킨-6(IL-6)와 미토콘드리아 생합성에 관여하는 Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha(PGC-1α)의 하위인자인 Irisin이 젖산과 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다. 그러나, 운동 시 생성되는 젖산과 마이오카인의 상관성은 잘 알려져 있지 않으며, 이에 따라 본 연구에서는 젖산이 골격근세포주인 C2C12의 근관세포에서 마이오카인의 발현에 어떠한 영향을 미치는지 평가하고, 어떠한 기전을 조절하는지 탐구하는 것을 목표로 하였다.
다수의 연구에서 고강도 운동 시 혈액 내에서 젖산은 4-20mM 정도 축적된다고 보고되어 있으며, 이에 따라 C2C12 근관세포에 젖산을 0, 2, 4, 8, 12, 16mM로 처리한 후, 젖산의 반감기가 1시간 정도인 것을 감안하여 30분, 1시간, 4시간, 24시간에서 마이오스타틴(Mstn), IL-6, fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5 (FNDC5; Irisin의 전구체)의 mRNA와 단백질 수준을 각각 real-time PCR 기법과 western blot 기법으로 관찰하였다. 자료 처리는 Quantity one으로 발현 정도를 수치화한 후, SPSS 18.0 통계 프로그램을 이용하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 측정변인들에 대한 농도 별 평균의 차이 검증은 비 모수적 검정으로서 Mann-Whitney U test를 이용하였으며, p<0.05일 때 유의성이 있다고 판단하였다.
Mstn은 LA 처리 시 mRNA와 단백질 모두 4시간에서 감소하는 것으로 나타났다. IL-6는 LA 처리 시간에 따라 mRNA발현 수준이 감소하였으며, 단백질은 4시간에서 억제되는 양상을 보였다. FNDC5 mRNA는 LA 처리1시간에서 증가하였다가 4시간에 다시 원래 발현 수준으로 되돌아왔으나, 단백질 수준에서는 LA 농도에 따라 발현이 증가하였다. 또한, 세포 내 에너지 대사의 조절인자인 AMPK의 인산화 (활성화)와 그 하위 표적단백질인 acetyl-CoA carboxylase(ACC) 인산화는 LA 30분에 증가되었다가 이 후 원래 수준으로 되돌아오는 양상을 보였다. 반대로, 염증인자 중 하나인 cyclooxygenase 2(COX-2)의 발현은 시간에 따라 증가하는 양상을 보였다.
본 연구는 LA가 마이오카인인 Mstn, IL-6, Irisin의 발현을 조절하며, 고강도 운동에 의해 축적되는 LA가 골격근에서 분비되는 마이오카인의 발현에 영향을 미치는 대사적 인자로 작용할 가능성이 있다는 점을 제시하였다. 또한, 운동에 따른 LA의 초기 축적은 세포 내 에너지대사의 기전에 영향을 미칠 수 있을 것으로 추측하며, 반면에 LA의 오랜 축적은 근육의 염증을 유도할 수 있을 것으로 판단된다. 위와 같은 연구결과를 확인하기 위해 앞으로 더 많은 연구가 진행되어야 할 것이다.