본 연구의 목적은 일회성 운동과 12주간의 지속적인 운동이 인체혈액단핵구 (human peripheral blood mononuclear cell)의 nuclear transcription factor E2-related factor 2 (Nrf2) 활성에 의한 heme oxygenase 1 (HO-1)과 NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1)의 발현은 물론 적혈구 (erythrocyte)의 총 glutathione (GSH) 수준에 미치는 영향을 알아보는데 있다. 1차 실험에서 20명의 연구대상자들은 안정시 (REST)와 여유심박수 (HRR)의 40, 60, 80% 강도에서 각각 트레드밀 운동을 실시하였다. 운동 강도가 높을수록 혈중 GSH량은 감소한 반면, Nrf2 활성 및 HO-1과 NQO1의 발현은 유의하게 증가하였다. 2차 실험에서는 1차 실험의 REST 자료를 비교그룹 (CONT)으로 하였으며, 저강도 운동 (low-intensity exercise; LIE, HRR의 40%)과 고강도 운동 (high-intensity exercise; HIE, HRR의 80%) 그룹으로 각각 10명 씩 나누어 12주 동안 주 4일 (1회 400kcal) 트레드밀 운동을 실시하였다. 12주 후, Nrf2 활성과 HO-1의 발현은 HIE이 CONT과 LIE에 비해 유의하게 높았으나, GSH량과 NQO1 발현은 모든 그룹 사이에서 유의한 차이를 보이지 않았다. 결론적으로 운동으로 증가된 산소소비가 세포 내 산화적 스트레스를 일으키고, 이에 대응하기 위해 Nrf2를 통한 항산화효소 HO-1과 NQO1의 발현이 유도되는 것으로 보인다. 특히, Nrf2 활성과 HO-1 발현을 조절하기 위해서는 비교적 높은 강도의 운동이 중요한 요인임을 제시하는 바이다.

The present study was to investigate the effects of both acute and 12-week regular exercise on activation of nuclear transcription factor E2-related factor 2 (Nrf2) and expressions of heme oxygenase 1 (HO-1) and NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1) in human peripheral blood mononuclear cell (PBMC) as well as on total glutathione (GSH) in erythrocyte. In the first experiment, 20 male volunteers following a resting period (REST) performed three trials of acute exercise a motor-driven treadmill at intensities of 40, 60, and 80% heart rate reserve (HRR), respectively. Venous blood samples were collected at the resting period and immediately after each exercise trials, which were used to extract PBMC for the assessments of HO-1, NQO1, and Nrf2. Expressions of HO-1 and NQO1 as well as Nrf2 activation in PBMC were significantly increased in a linear fashion of exercise intensity, while the GSH levels were decreased. In the second experiment, the same 20 participants were randomly assigned to either low-intensity exercise (LIE, n=10) or high-intensity exercise (HIE, n=10) or control (CONT; REST in the first experiment) group, and the LIE and HIE groups participated in a 12-week exercise training at intensities of 40% HRR and 80% HRR, respectively, with a frequency of 4 times per week. After participating in the 12-week exercise training, Nrf2 activation and HO-1 expression were substantially increased in the HIE versus in the CONT or the LIE group. On the other hand, there were no significant group differences in GSH levels and NQO1 expression. The findings of the current study suggest that exercise-induced oxidative stress, especially during an high-intensity exercise, appears to activate Nrf2 significantly, leading to increased the expression of HO-1 and NQO1 in human PBMC.