Streptozotocin-유발 당뇨 흰쥐에서 발효 당귀 첨가가 혈당 및 지질대사에 미치는 영향 Effect of Fermented Dangui (Angelica gigas Nakai) on Serum Glucose and Lipid Metabolism in Streptozotocin-induced Diabetic Rats ...
Streptozotocin-유발 당뇨 흰쥐에서 발효 당귀 첨가가 혈당 및 지질대사에 미치는 영향 Effect of Fermented Dangui (Angelica gigas Nakai) on Serum Glucose and Lipid Metabolism in Streptozotocin-induced Diabetic Rats 생명공학과 김 유 라 지 도 교 수 조 영 수 본 연구는 국내산 참당귀의 생리활성 물질을 이용한 건강기능식품 및 기능성화장품 개발을 위한 기초 연구의 일환으로 참당귀 뿌리를 2종류의 곰팡이 균주 A. oryzae 및 M. purpureus 로 발효시켜 유용성분 함량, 항산화 활성 및 미백 활성을 조사하였으며, 또한 streptozotocin(STZ)-유발 제 1형 당뇨 흰쥐에서 혈당 및 지질대사에 미치는 효과에 대하여 검토하였다. 이를 위하여 당귀(AG) 및 발효당귀(FAG) 수용성 추출물의 decursin, decursinol angelate, polyphenol compounds, flavonoid 및 mineral 함량 분석과 DPPH free radical scavenging 활성, Cu/Fe-환원력 및 tyrosinase 저해활성에 미치는 영향을 검토하였다. 참당귀의 유용성분으로 알려진 decursin과 decursinol angelate의 총 면적에 대한 함량 비율은 뿌리에서 44.0% 및 27,3% 이었으며 A. oryzae 및 M. purpureus에 의한 발효당귀의 decursin 함량 비율은 각각 52.0% 및 53.7%로 증가하였다. 참당귀 뿌리의 polyphenolic compounds 함량은 2.78% 이었으나 발효당귀에서 모두 약간씩 감소하였고, flavonoid 함량은 1.03% 함유되었으나 M. purpureus 발효 당귀에서 1.18%로 약간 증가하였다. 참당귀 뿌리의 미네랄 조성은 K, Mg, Fe, Na, Ca, Mn, Zn 순이었으며, 발효당귀에서 Na은 감소하고 나머지는 모두 증가하였다. 참당귀 뿌리의 DPPH 유리 라디컬 소거능에 대한 항산화 활성이 19%에 비해 A. oryzae 및 M. purpureus 발효 당귀에서 각각 46% 및 56%로 모두 2배 이상 증가하였다. Fe- 및 Cu-환원력은 참당귀 뿌리보다 발효당귀에서 모두 낮아지는 경향을 보였다. tyrosinase 저해 활성은 당귀 뿌리의 18%에 비해 A. oryzae 및 M. purpureus 발효 당귀에서 각각 34% 및 45%로 발효에 의해 2배 이상 증가하였다. 당뇨모델에서 M. purpureus 발효당귀 분말의 혈당 및 지질대사에 대한 효과를 검토하기 위하여 흰쥐에 streptozotocin (60 mg/kg B.W.)을 복강 주사하여 당뇨를 유발시킨 후 총 4군: 정상군(N), 당뇨대조군(STZ), 당귀 분말 급여군(AG), 발효당귀 분말 급여군(FAG) 으로 나누어 실험식이를 4주간 급여하였다. 당귀와 발효당귀 분말은 식이 중에 5% 수준으로 첨가하였다. 체중 증가량은 정상군에 비해 당뇨유발군에서 모두 저하되었으며, 식이 및 음수 섭취량은 정상군에 비해 당뇨유발군에서 증가하였다. 비공복시 및 공복시 혈당치는 정상군에서는 100 mg/dL 내외로 일정하였으나 당뇨유발군에서는 STZ투여 후 급격히 증가하였고 AG군 및 FAG군에서 감소하는 경향을 보였다. 혈당관련 지표인 당화혈색소와 fructosamine 농도는 AG군과 FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 신장기능 지수인 BUN 농도는 AG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였다. 췌장조직의 병리조직학적 관찰을 한 결과 STZ군은 랑게르한스섬의 모양이 불규칙하며 세포가 많이 손상된 것을 관찰할 수 있었으나 AG군과 FAG군에서 섬의 모양이 둥근 모양을 유지하며 세포의 괴사 또한 감소함을 관찰할 수 있었고, 췌장 mRNA에서의 인슐린 발현량을 비교한 결과 FAG군에서 정상군보다도 높은 수준으로 증가함을 확인할 수 있어 STZ 투여로 인해 손상된 췌도 세포가 회복하는 것을 확인 할 수 있었다. 간 기능 지수인 ALT 및 AST 활성은 AG군과 FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며 FAG군은 AST 활성이 정상군과 비슷한 수준으로 감소하였다. 혈청 총 지질과 중성지방 농도는 AG군, FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율은 AG군과 FAG군에서 유의적으로 증가하였고, 고지혈 지수는 FAG군에서 정상군과 비슷한 수준으로 AG군과도 유의적인 차이가 있었다. 혈청 및 각 조직의 과산화지질(TBARS) 함량은 FAG군에서 다른 군와 비교하여 유의적으로 가장 감소한 것을 확인할 수 있어 발효당귀가 지질대사에도 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 참당귀 뿌리를 M. purpureus 균주로 발효시킨 결과 decursin, decursinol angelate 및 생리활성 물질 함량 증가와 항산화 활성이 증가하였으며, STZ-유발 제 1형 당뇨 흰쥐에서 비공복시 및 공복시 혈당 농도와 혈당관련지표 및 신장관련지수의 감소, 췌장 mRNA에서의 인슐린 발현량의 증가, 손상된 췌도 세포의 재생 및 회복이 관찰되어 당뇨병에서의 혈당강하 효과가 기대되며 더불어 산화적 스트레스로 인한 과산화지질 또한 감소시켜 당뇨병의 개선과 합병증 예방 효과가 기대되는 건강기능식품 소재라고 사료된다. 주요어: Angelica gigas Nakai, antioxidant activity, Monascus purpureus, streptozotocin, type-1 diabetic rat, blood glucose, lipid metabolism
Streptozotocin-유발 당뇨 흰쥐에서 발효 당귀 첨가가 혈당 및 지질대사에 미치는 영향 Effect of Fermented Dangui (Angelica gigas Nakai) on Serum Glucose and Lipid Metabolism in Streptozotocin-induced Diabetic Rats 생명공학과 김 유 라 지 도 교 수 조 영 수 본 연구는 국내산 참당귀의 생리활성 물질을 이용한 건강기능식품 및 기능성화장품 개발을 위한 기초 연구의 일환으로 참당귀 뿌리를 2종류의 곰팡이 균주 A. oryzae 및 M. purpureus 로 발효시켜 유용성분 함량, 항산화 활성 및 미백 활성을 조사하였으며, 또한 streptozotocin(STZ)-유발 제 1형 당뇨 흰쥐에서 혈당 및 지질대사에 미치는 효과에 대하여 검토하였다. 이를 위하여 당귀(AG) 및 발효당귀(FAG) 수용성 추출물의 decursin, decursinol angelate, polyphenol compounds, flavonoid 및 mineral 함량 분석과 DPPH free radical scavenging 활성, Cu/Fe-환원력 및 tyrosinase 저해활성에 미치는 영향을 검토하였다. 참당귀의 유용성분으로 알려진 decursin과 decursinol angelate의 총 면적에 대한 함량 비율은 뿌리에서 44.0% 및 27,3% 이었으며 A. oryzae 및 M. purpureus에 의한 발효당귀의 decursin 함량 비율은 각각 52.0% 및 53.7%로 증가하였다. 참당귀 뿌리의 polyphenolic compounds 함량은 2.78% 이었으나 발효당귀에서 모두 약간씩 감소하였고, flavonoid 함량은 1.03% 함유되었으나 M. purpureus 발효 당귀에서 1.18%로 약간 증가하였다. 참당귀 뿌리의 미네랄 조성은 K, Mg, Fe, Na, Ca, Mn, Zn 순이었으며, 발효당귀에서 Na은 감소하고 나머지는 모두 증가하였다. 참당귀 뿌리의 DPPH 유리 라디컬 소거능에 대한 항산화 활성이 19%에 비해 A. oryzae 및 M. purpureus 발효 당귀에서 각각 46% 및 56%로 모두 2배 이상 증가하였다. Fe- 및 Cu-환원력은 참당귀 뿌리보다 발효당귀에서 모두 낮아지는 경향을 보였다. tyrosinase 저해 활성은 당귀 뿌리의 18%에 비해 A. oryzae 및 M. purpureus 발효 당귀에서 각각 34% 및 45%로 발효에 의해 2배 이상 증가하였다. 당뇨모델에서 M. purpureus 발효당귀 분말의 혈당 및 지질대사에 대한 효과를 검토하기 위하여 흰쥐에 streptozotocin (60 mg/kg B.W.)을 복강 주사하여 당뇨를 유발시킨 후 총 4군: 정상군(N), 당뇨대조군(STZ), 당귀 분말 급여군(AG), 발효당귀 분말 급여군(FAG) 으로 나누어 실험식이를 4주간 급여하였다. 당귀와 발효당귀 분말은 식이 중에 5% 수준으로 첨가하였다. 체중 증가량은 정상군에 비해 당뇨유발군에서 모두 저하되었으며, 식이 및 음수 섭취량은 정상군에 비해 당뇨유발군에서 증가하였다. 비공복시 및 공복시 혈당치는 정상군에서는 100 mg/dL 내외로 일정하였으나 당뇨유발군에서는 STZ투여 후 급격히 증가하였고 AG군 및 FAG군에서 감소하는 경향을 보였다. 혈당관련 지표인 당화혈색소와 fructosamine 농도는 AG군과 FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 신장기능 지수인 BUN 농도는 AG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였다. 췌장조직의 병리조직학적 관찰을 한 결과 STZ군은 랑게르한스섬의 모양이 불규칙하며 세포가 많이 손상된 것을 관찰할 수 있었으나 AG군과 FAG군에서 섬의 모양이 둥근 모양을 유지하며 세포의 괴사 또한 감소함을 관찰할 수 있었고, 췌장 mRNA에서의 인슐린 발현량을 비교한 결과 FAG군에서 정상군보다도 높은 수준으로 증가함을 확인할 수 있어 STZ 투여로 인해 손상된 췌도 세포가 회복하는 것을 확인 할 수 있었다. 간 기능 지수인 ALT 및 AST 활성은 AG군과 FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며 FAG군은 AST 활성이 정상군과 비슷한 수준으로 감소하였다. 혈청 총 지질과 중성지방 농도는 AG군, FAG군에서 STZ군에 비해 유의적으로 감소하였으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율은 AG군과 FAG군에서 유의적으로 증가하였고, 고지혈 지수는 FAG군에서 정상군과 비슷한 수준으로 AG군과도 유의적인 차이가 있었다. 혈청 및 각 조직의 과산화지질(TBARS) 함량은 FAG군에서 다른 군와 비교하여 유의적으로 가장 감소한 것을 확인할 수 있어 발효당귀가 지질대사에도 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 참당귀 뿌리를 M. purpureus 균주로 발효시킨 결과 decursin, decursinol angelate 및 생리활성 물질 함량 증가와 항산화 활성이 증가하였으며, STZ-유발 제 1형 당뇨 흰쥐에서 비공복시 및 공복시 혈당 농도와 혈당관련지표 및 신장관련지수의 감소, 췌장 mRNA에서의 인슐린 발현량의 증가, 손상된 췌도 세포의 재생 및 회복이 관찰되어 당뇨병에서의 혈당강하 효과가 기대되며 더불어 산화적 스트레스로 인한 과산화지질 또한 감소시켜 당뇨병의 개선과 합병증 예방 효과가 기대되는 건강기능식품 소재라고 사료된다. 주요어: Angelica gigas Nakai, antioxidant activity, Monascus purpureus, streptozotocin, type-1 diabetic rat, blood glucose, lipid metabolism
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