[학위논문]한국의 상용 채소·과일 50종의 in vitro 항당뇨 활성 평가 A study on evaluating in vitro antidiabetic activity of regularly consumed 50 vegetables and fruits in Korea원문보기
당뇨병(Diabetes mellitus)이란 현대인에 있어서 가장 흔한 내분비질환으로 당뇨병성 망막증, 뇌졸중, 만성 신부전증, 협심증, 심근경색, 시신경손상, 족부궤양 등과 같은 다양하고 심각한 합병증으로 인해 환자의 ...
당뇨병(Diabetes mellitus)이란 현대인에 있어서 가장 흔한 내분비질환으로 당뇨병성 망막증, 뇌졸중, 만성 신부전증, 협심증, 심근경색, 시신경손상, 족부궤양 등과 같은 다양하고 심각한 합병증으로 인해 환자의 삶의 질 저하 및 사망을 일으킬 수 있다. 제 2형 당뇨병은 전체 당뇨병의 90∼95%로 대부분을 차지하고 있다. 제2형 당뇨병의 치료는 식이요법과 약물치료에 의존하고 있으나 약물치료제의 장기간 복용에 따른 부작용(심근경색, 뇌졸중, 신부전증 등)을 나타내기도 한다. 따라서 장기복용에 따른 부작용의 위험성을 해소할 수 있는 천연 소재의 개발이 필요하다. 평소 우리 식탁에 즐겨 오르는 제철 채소와 과일은 손쉽게 구하여 섭취할 수 있는 식품이지만 과일의 경우 당뇨병 환자에게 혈당을 높인다는 이유로 제한되는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 2005년 국민건강영양조사의 연간 섭취량을 기반으로 하여 한국인의 상용 채소·과일 50종을 선정한 후 α-glucosidase 저해활성, 인슐린유사작용, 인슐린 작용 증가 및 당대사 관련 효소를 측정하여 한국인의 상용 채소·과일의 항당뇨 활성을 지표들을 평가하고자 하였다. 본 연구 결과 50가지의 채소·과일 추출물 중 연근즙(Whole juice; WJ)의 α-glucosidase 저해활성은 30.4%로 가장 높은 저해활성을 나타내었고, 에탄올 추출물(Ethanol extracts; EE)에서는 감자가 73.9%로 가장 높은 α-glucosidase 저해활성을 보였으며 그 외 WJ 4종과 EE 16종에서 α-glucosidase 저해활성이 나타났다. α-glucosidase 저해활성이 확인 된 22종의 채소·과일의 세포독성을 측정한 결과 22종 채소·과일 모두 70% 이상의 세포생존율을 나타내었다. 22종의 채소·과일 추출물을 3T3-L1 preadipocyte에 처리한 결과 매실 WJ와 부추 그리고 미나리 EE에서 대조군과 비교하여 유의적으로 증가된 분화율을 나타내어 인슐린 유사활성을 가지고 있음을 확인하였다. 또한 채소·과일 추출물을 분화유도물질과 함께 처리하여 배양한 결과 연근, 깻잎 WJ와 오이, 부추, 시금치 및 미나리 EE에서 대조군과 비교하여 유의적으로 증가된 분화율을 나타내었다. α-glucosidase 저해활성이 확인된 22종 채소·과일 추출물에 대한 간세포 내 glucokinase(GK) 활성을 측정한 결과 매실 WJ와 깻잎 EE에서 normal control(NC)과 비교하여 높은 활성을 나타내었다. 또한 채소·과일 추출물을 처리하여 세포 내 pyruvate dehydrogenase(PDH) 활성을 측정한 결과 연근WJ 그리고 자두 EE에서 NC와 비교하여 높은 활성을 나타내었고, acetyl CoA carboxylase(ACC) 활성 측정에서는 시금치 WJ와 고사리 EE가 NC 와 비교하여 증가된 활성을 나타내었다.
본 연구 결과를 종합해 보면, 한국인의 상용 채소·과일 50종 중 α-glucosidase 저해활성을 가지는 추출물 22가지에서 추출물의 종류에 따라 차이는 있지만 인슐린 유사활성, 인슐린 작용의 증가 및 당대사 효소활성의 증가를 확인할 수 있었다. 따라서 22종 채소·과일이 항당뇨 소재로서 이용 가능성이 있을 것으로 사료된다. 또한 채소·과일의 추출방법에 따라 α-glucosidase 저해활성과 3T3-L1 preadipocyte의 분화 정도에 차이가 나타남을 알 수 있었다.
한국에서 상용되는 채소·과일 50종의 항당뇨 활성 평가에 대한 본 연구의 결과는 앞으로 채소·과일이 항당뇨 효능을 가진 천연소재로서 이용될 수 있는 가능성을 보여준다고 판단된다. 앞으로 채소·과일을 기능성 식품의 형태로 섭취 시 당대사 관련 효소 활성에 미치는 영향과 분자 수준에서 항당뇨 기전을 규명하여 그들 간의 상관성을 밝히고 중재연구를 통해 기능성 항당뇨 소재임을 밝히는 더욱 심도 있는 연구가 요구된다 하겠다.
당뇨병(Diabetes mellitus)이란 현대인에 있어서 가장 흔한 내분비질환으로 당뇨병성 망막증, 뇌졸중, 만성 신부전증, 협심증, 심근경색, 시신경손상, 족부궤양 등과 같은 다양하고 심각한 합병증으로 인해 환자의 삶의 질 저하 및 사망을 일으킬 수 있다. 제 2형 당뇨병은 전체 당뇨병의 90∼95%로 대부분을 차지하고 있다. 제2형 당뇨병의 치료는 식이요법과 약물치료에 의존하고 있으나 약물치료제의 장기간 복용에 따른 부작용(심근경색, 뇌졸중, 신부전증 등)을 나타내기도 한다. 따라서 장기복용에 따른 부작용의 위험성을 해소할 수 있는 천연 소재의 개발이 필요하다. 평소 우리 식탁에 즐겨 오르는 제철 채소와 과일은 손쉽게 구하여 섭취할 수 있는 식품이지만 과일의 경우 당뇨병 환자에게 혈당을 높인다는 이유로 제한되는 경우가 많다. 따라서 본 연구에서는 2005년 국민건강영양조사의 연간 섭취량을 기반으로 하여 한국인의 상용 채소·과일 50종을 선정한 후 α-glucosidase 저해활성, 인슐린유사작용, 인슐린 작용 증가 및 당대사 관련 효소를 측정하여 한국인의 상용 채소·과일의 항당뇨 활성을 지표들을 평가하고자 하였다. 본 연구 결과 50가지의 채소·과일 추출물 중 연근즙(Whole juice; WJ)의 α-glucosidase 저해활성은 30.4%로 가장 높은 저해활성을 나타내었고, 에탄올 추출물(Ethanol extracts; EE)에서는 감자가 73.9%로 가장 높은 α-glucosidase 저해활성을 보였으며 그 외 WJ 4종과 EE 16종에서 α-glucosidase 저해활성이 나타났다. α-glucosidase 저해활성이 확인 된 22종의 채소·과일의 세포독성을 측정한 결과 22종 채소·과일 모두 70% 이상의 세포생존율을 나타내었다. 22종의 채소·과일 추출물을 3T3-L1 preadipocyte에 처리한 결과 매실 WJ와 부추 그리고 미나리 EE에서 대조군과 비교하여 유의적으로 증가된 분화율을 나타내어 인슐린 유사활성을 가지고 있음을 확인하였다. 또한 채소·과일 추출물을 분화유도물질과 함께 처리하여 배양한 결과 연근, 깻잎 WJ와 오이, 부추, 시금치 및 미나리 EE에서 대조군과 비교하여 유의적으로 증가된 분화율을 나타내었다. α-glucosidase 저해활성이 확인된 22종 채소·과일 추출물에 대한 간세포 내 glucokinase(GK) 활성을 측정한 결과 매실 WJ와 깻잎 EE에서 normal control(NC)과 비교하여 높은 활성을 나타내었다. 또한 채소·과일 추출물을 처리하여 세포 내 pyruvate dehydrogenase(PDH) 활성을 측정한 결과 연근WJ 그리고 자두 EE에서 NC와 비교하여 높은 활성을 나타내었고, acetyl CoA carboxylase(ACC) 활성 측정에서는 시금치 WJ와 고사리 EE가 NC 와 비교하여 증가된 활성을 나타내었다.
본 연구 결과를 종합해 보면, 한국인의 상용 채소·과일 50종 중 α-glucosidase 저해활성을 가지는 추출물 22가지에서 추출물의 종류에 따라 차이는 있지만 인슐린 유사활성, 인슐린 작용의 증가 및 당대사 효소활성의 증가를 확인할 수 있었다. 따라서 22종 채소·과일이 항당뇨 소재로서 이용 가능성이 있을 것으로 사료된다. 또한 채소·과일의 추출방법에 따라 α-glucosidase 저해활성과 3T3-L1 preadipocyte의 분화 정도에 차이가 나타남을 알 수 있었다.
한국에서 상용되는 채소·과일 50종의 항당뇨 활성 평가에 대한 본 연구의 결과는 앞으로 채소·과일이 항당뇨 효능을 가진 천연소재로서 이용될 수 있는 가능성을 보여준다고 판단된다. 앞으로 채소·과일을 기능성 식품의 형태로 섭취 시 당대사 관련 효소 활성에 미치는 영향과 분자 수준에서 항당뇨 기전을 규명하여 그들 간의 상관성을 밝히고 중재연구를 통해 기능성 항당뇨 소재임을 밝히는 더욱 심도 있는 연구가 요구된다 하겠다.
The α-glucosidase inhibition, insulin-like activity and hepatic glucose-regulating enzymes activity analyzes of 50 fruits and vegetables commonly consumed in Korea were analyzed using whole juice(WJ) samples and ethanol extracts(EE). Among the WJ samples, lotus root(30.4%) exhibited the highest α-gl...
The α-glucosidase inhibition, insulin-like activity and hepatic glucose-regulating enzymes activity analyzes of 50 fruits and vegetables commonly consumed in Korea were analyzed using whole juice(WJ) samples and ethanol extracts(EE). Among the WJ samples, lotus root(30.4%) exhibited the highest α-glucosidase inhibitory activity, followed by Japanese apricot, sesame leaf, bracken, and spinach. Among the EE, 17 EE including potato(73.9%) were confirmed to have α-glucosidase inhibitory activity. The insulin-like activity of 22 types of fruits and vegetables with confirmed α-glucosidase inhibitory activity was tested by Oil Red O staining. WJ samples of Japanese apricot and EE of leek and water dropwort induced 3T3-L1 cell differentiation into adipocytes in the absence of insulin. When 6 samples were mixed with insulin, lotus root WJ and sesame leaf WJ and EE of cucumber, leek, spinach and water dropwort showed enhanced 3T3-L1 differentiation compare with PC. The hepatic glucose-regulating enzymes activity of 22 types of fruits and vegetables with confirmed α-glucosidase inhibitory activity was tested by GK, PDH and ACC activity assay. 3 WJ samples(Japanese apricot, sesame leaf and spinach) and 15 EE samples(sesame leaf, potato, young radish, sweet potato, cucumber, spinach, pear, bracken, ballon flower, plum, green pepper, garlic, green bean sprout, chive and water dropwort) increased the GK activity. Among the WJ samples, 5 WJ samples(lotus loot, Japanese apricot, sesame leaf and ballon flower) and 10 EE samples(plum, bracken, spinach, Japanese apricot, leek, green pepper, sesame leaf, cucumber, pear and chive) increased in hepatic PDH activity. When 4 WJ samples (spinach, lotus root, sesame leaf and Japanese apricot) and 17 EE samples(bracken, sweet potato, spinach, water dropwort, sesame leaf, leek, Japanese apricot, young radish, green bean sprout, pear, chive, cucumber, plum, garlic, green pepper, potato) led to increased hepatic ACC activity.
Our data demonstrate that certain 22 kinds of the 50 vegetables and fruits regularly consumed in Korea have antidiabetic effects via α-glucosidase inhibitory activity, insulin-like action, insulin sensitization and hepatic glucose metabolism. These fruits and vegetables extracts may provide antidiabetic effect.
Further studies are requires to confirm the mechanisms of action and identify the active constituents contributing to the antidiabetic activity of the fruits and vegetables identified in this study.
The α-glucosidase inhibition, insulin-like activity and hepatic glucose-regulating enzymes activity analyzes of 50 fruits and vegetables commonly consumed in Korea were analyzed using whole juice(WJ) samples and ethanol extracts(EE). Among the WJ samples, lotus root(30.4%) exhibited the highest α-glucosidase inhibitory activity, followed by Japanese apricot, sesame leaf, bracken, and spinach. Among the EE, 17 EE including potato(73.9%) were confirmed to have α-glucosidase inhibitory activity. The insulin-like activity of 22 types of fruits and vegetables with confirmed α-glucosidase inhibitory activity was tested by Oil Red O staining. WJ samples of Japanese apricot and EE of leek and water dropwort induced 3T3-L1 cell differentiation into adipocytes in the absence of insulin. When 6 samples were mixed with insulin, lotus root WJ and sesame leaf WJ and EE of cucumber, leek, spinach and water dropwort showed enhanced 3T3-L1 differentiation compare with PC. The hepatic glucose-regulating enzymes activity of 22 types of fruits and vegetables with confirmed α-glucosidase inhibitory activity was tested by GK, PDH and ACC activity assay. 3 WJ samples(Japanese apricot, sesame leaf and spinach) and 15 EE samples(sesame leaf, potato, young radish, sweet potato, cucumber, spinach, pear, bracken, ballon flower, plum, green pepper, garlic, green bean sprout, chive and water dropwort) increased the GK activity. Among the WJ samples, 5 WJ samples(lotus loot, Japanese apricot, sesame leaf and ballon flower) and 10 EE samples(plum, bracken, spinach, Japanese apricot, leek, green pepper, sesame leaf, cucumber, pear and chive) increased in hepatic PDH activity. When 4 WJ samples (spinach, lotus root, sesame leaf and Japanese apricot) and 17 EE samples(bracken, sweet potato, spinach, water dropwort, sesame leaf, leek, Japanese apricot, young radish, green bean sprout, pear, chive, cucumber, plum, garlic, green pepper, potato) led to increased hepatic ACC activity.
Our data demonstrate that certain 22 kinds of the 50 vegetables and fruits regularly consumed in Korea have antidiabetic effects via α-glucosidase inhibitory activity, insulin-like action, insulin sensitization and hepatic glucose metabolism. These fruits and vegetables extracts may provide antidiabetic effect.
Further studies are requires to confirm the mechanisms of action and identify the active constituents contributing to the antidiabetic activity of the fruits and vegetables identified in this study.
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