Multiple Low Dose Streptozotocin으로 유도된 고혈당 흰쥐에서 인삼ㆍ상엽 단독 및 복합 처방의 항당뇨 효과 Antidiabetic Effects of Ginseng Radix Alba (GRA) and Mori Folium (MF) on Multiple Low Dose Streptozotocin-induced Diabetic Rats원문보기
We compared the hypoglycemic effects of Ginseng Radix Alba (GRA) and Mori Folium (MF) in multiple low dose (MLD) streptozotocin(STZ)-induced diabetic rats. In order to induce hyperglycemic state 25 mg/kg of STZ was injected intraperitoneally for 5 consecutive days. SD rats were randomly divided into...
We compared the hypoglycemic effects of Ginseng Radix Alba (GRA) and Mori Folium (MF) in multiple low dose (MLD) streptozotocin(STZ)-induced diabetic rats. In order to induce hyperglycemic state 25 mg/kg of STZ was injected intraperitoneally for 5 consecutive days. SD rats were randomly divided into diabetic control and treatment groups. Treatment groups were administered with either 500 mg/kg of GRA (G500), 500 mg/kg of MF (M500), or 250 mg/kg of GRA mixed with same dose of MF (GM250) for 3 weeks. Blood glucose level and body weight were measured every 5th day. G500 and M500 both significantly reduced blood glucose levels as compared to the diabetic control group (diabetic control, 458.3$\pm$25.4 mg/dl; G500, 275.0$\pm$12.0; M500, 278.0$\pm$15.4; GM250, 324.0$\pm$18.4). While body weight in diabetic control group was decreased slightly after 3 weeks, treatment groups showed gradual increases of body weight during 3 week-period. Plasma insulin level was increased by treatment with GRA, but those levels in M500 and GM250 groups were similar to the diabetic control (normal control, 32.0$\pm$13.9 $\mu$IU/mι; diabetic control, 12.4$\pm$1.9; G500, 17.5$\pm$3.4; M500, 11.1$\pm$3.2; GM250, 10.5$\pm$t3.7). Urine glucose levels were also remarkably reduced in all treatment groups (normal control, 0.0$\pm$0.0 g/day; diabetic control, 11.4$\pm$2.5; G500, 4.9$\pm$0.2; M500, 5.7$\pm$1.6 ; GM250, 8.2$\pm$0.2). At the second and third week of the treatment, food and water intakes were determined. At the third week, food and water intakes were significantly decreased in all treatment groups. Taken together, we may conclude that GRA and MF alone may prevent or delay the development of hyperglycemia, however, synergistic hypoglycemic activity was not be seen in group treated with mixed formula of GRA and MF when compared to GRA or MF alone.
We compared the hypoglycemic effects of Ginseng Radix Alba (GRA) and Mori Folium (MF) in multiple low dose (MLD) streptozotocin(STZ)-induced diabetic rats. In order to induce hyperglycemic state 25 mg/kg of STZ was injected intraperitoneally for 5 consecutive days. SD rats were randomly divided into diabetic control and treatment groups. Treatment groups were administered with either 500 mg/kg of GRA (G500), 500 mg/kg of MF (M500), or 250 mg/kg of GRA mixed with same dose of MF (GM250) for 3 weeks. Blood glucose level and body weight were measured every 5th day. G500 and M500 both significantly reduced blood glucose levels as compared to the diabetic control group (diabetic control, 458.3$\pm$25.4 mg/dl; G500, 275.0$\pm$12.0; M500, 278.0$\pm$15.4; GM250, 324.0$\pm$18.4). While body weight in diabetic control group was decreased slightly after 3 weeks, treatment groups showed gradual increases of body weight during 3 week-period. Plasma insulin level was increased by treatment with GRA, but those levels in M500 and GM250 groups were similar to the diabetic control (normal control, 32.0$\pm$13.9 $\mu$IU/mι; diabetic control, 12.4$\pm$1.9; G500, 17.5$\pm$3.4; M500, 11.1$\pm$3.2; GM250, 10.5$\pm$t3.7). Urine glucose levels were also remarkably reduced in all treatment groups (normal control, 0.0$\pm$0.0 g/day; diabetic control, 11.4$\pm$2.5; G500, 4.9$\pm$0.2; M500, 5.7$\pm$1.6 ; GM250, 8.2$\pm$0.2). At the second and third week of the treatment, food and water intakes were determined. At the third week, food and water intakes were significantly decreased in all treatment groups. Taken together, we may conclude that GRA and MF alone may prevent or delay the development of hyperglycemia, however, synergistic hypoglycemic activity was not be seen in group treated with mixed formula of GRA and MF when compared to GRA or MF alone.
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문제 정의
gw) 한편 상엽의 경우는 한방에서 소갈증에 사용되어 온 약제 중 대표적인 것으로 혈당 강하 활성은 소장에서 탄수화물의 소화에 관여하는 효소인 a-glycosidase 활성을 억제하는데 기인하는 것으로 알려지고 있다."-19)따라서 본 연구에서는 다른 기전에 의해 혈당 강하 활성을 나타내는 것으로 알려진 인삼과 상엽에 대해 단독 투여와 병용 투여간의 혈당 강하 활성을 비교하고자 하였다.
따라서 이들을 조기에 발견하는 것도 중요하지만 IGT를 가진 사람들이 당뇨병으로 진행되는 것을 차단하거나 지연시킬 수 있는 약제를 개발하는 것 또한 매우 중요한 이슈이다. 이러한 점에 착안하여 본 연구에서는 저용량의 streptozotocin (STZ)을 5일간 SD계 흰쥐에 복강 투여하여 얻은 고혈당 당뇨 질환 모델에 인삼과 상엽을 STZ와 동시에 투여함으로 이들이 고혈당 발현에 억제 활성을 나타내는지도 살펴보았다.
제안 방법
실험군은 Normal control(NC), Diabetic control(DC), 인삼 500 mg/kg 투여군(G500), 상엽 500 mg/kg 투여군(M500), 인삼과 상엽 각 250 mg/kg 투여군 (GM250) 의 다섯 군으로 나누었다. 6시간 절식 후 100 mM citrate buffer(pH 4.5)에 녹인 25 mg/kg의 STZ를 5일간 매일 오후 4 시에 복강 투여를 하여 당뇨를 유도하였고, 시료 투여는 STZ 투여와 동시에 시작하여 3주간 매일 오후 5시에 경구 투여 하였다.
혈액지표 분석을 위한 혈액 채취는 5일마다 실시하였으며 뇨당 농도 측정을 위한 뇨의 채취는 시료 투여 마지막 주에 실시하였다. 실험군은 Normal control(NC), Diabetic control(DC), 인삼 500 mg/kg 투여군(G500), 상엽 500 mg/kg 투여군(M500), 인삼과 상엽 각 250 mg/kg 투여군 (GM250) 의 다섯 군으로 나누었다. 6시간 절식 후 100 mM citrate buffer(pH 4.
시'용하였다. 실험동물은 습도 50%, 온도 24〜26°C로 유지되는 동물사육장에서 사육하였으며 물과 사료는 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다. 혈액지표 분석을 위한 혈액 채취는 5일마다 실시하였으며 뇨당 농도 측정을 위한 뇨의 채취는 시료 투여 마지막 주에 실시하였다.
실시하였다. 안와정맥으로부터 혈액을 채취하여 5, 000 rpm에서 5분간 원심분리한 후 혈장을 분석에 사용하였다. 혈중 포도당 농도는 glucose oxidase method (IHnder법)을 이용하여 측정하였으며 혈장 insulin 농도는 anti-rat insulin antibody를 사용한 insulin enzyme immunoassay kit (Rat Insulin ELISA KIT, Shibayagi, Japan)를 이용하여 측정하였다.
세절하여 다음과 같이 추출하였다. 인삼과 상엽 각 200 禮 3 L의 증류수로 90°C에서 4시간씩 2회 가온 추출하여 여과한 다음 여액을 감압 농축 및 동결 건조하여 인삼 32 g (16%), 상엽 26 g (13%)을 얻었다.
체중은 5일마다 측정하였으며, 식이 및 음수량은 실험 둘째 및셋째 주에 24시간 동안의 식이 음수 섭취량을 주 3일간 측정하였다.
혈액 지표 분석을 위한 혈액 채취는 6시간 절식 후 오후 3시에 실시하였다. 안와정맥으로부터 혈액을 채취하여 5, 000 rpm에서 5분간 원심분리한 후 혈장을 분석에 사용하였다.
실험동물은 습도 50%, 온도 24〜26°C로 유지되는 동물사육장에서 사육하였으며 물과 사료는 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다. 혈액지표 분석을 위한 혈액 채취는 5일마다 실시하였으며 뇨당 농도 측정을 위한 뇨의 채취는 시료 투여 마지막 주에 실시하였다. 실험군은 Normal control(NC), Diabetic control(DC), 인삼 500 mg/kg 투여군(G500), 상엽 500 mg/kg 투여군(M500), 인삼과 상엽 각 250 mg/kg 투여군 (GM250) 의 다섯 군으로 나누었다.
대상 데이터
6주령의 수컷 SD rat을 한림실험동물 (화성, 대한민국)로부터 구입하여 본 실험실에서 1주간 적응시킨 후 실험에 시'용하였다. 실험동물은 습도 50%, 온도 24〜26°C로 유지되는 동물사육장에서 사육하였으며 물과 사료는 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다.
본 실험에 사용된 인삼과 상엽은 경동시장에서 구입하여 음건 후 세절하여 다음과 같이 추출하였다. 인삼과 상엽 각 200 禮 3 L의 증류수로 90°C에서 4시간씩 2회 가온 추출하여 여과한 다음 여액을 감압 농축 및 동결 건조하여 인삼 32 g (16%), 상엽 26 g (13%)을 얻었다.
데이터처리
모든 실험 결과는 평균土평균 오차로 나타냈으며 자료 분석은 Student's t-test를 이용하여 유의성을 검정하였다.
이론/모형
Metabolic cage에서 24시간 동안 채취한 소변을 20배 희석한 후 혈당과 마찬가지로 glucose oxidase method fBindei법)을 이용하여 뇨당을 측정하였다.
안와정맥으로부터 혈액을 채취하여 5, 000 rpm에서 5분간 원심분리한 후 혈장을 분석에 사용하였다. 혈중 포도당 농도는 glucose oxidase method (IHnder법)을 이용하여 측정하였으며 혈장 insulin 농도는 anti-rat insulin antibody를 사용한 insulin enzyme immunoassay kit (Rat Insulin ELISA KIT, Shibayagi, Japan)를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
또한 GM250 투여군에서 인슐린 치가 당뇨 대조군과 비교 시 차이가 없는 것으로 보아 인삼 250 mg/kg 용량은 췌장 베타세포에 대한 작용을 나타내기에는 부족한 용량으로 사료된다. (본 연구실에서 최근 실시한 인삼 사포닌과 비사포닌과의 혈당강하 활성을 비교한 실험 결과를 살펴보면 인삼 사포닌 30 mg/kg (복강투여)은 같은 동물모델에서 혈중 인슐린치를 48% 상승시켜 혈당강하 작용을 나타나는 것으로 분석된 반면 비사포닌 분획은 혈당강하 활성을 보이지 못하였다. 이 실험에서 사포닌 분획은 복강으로 투여한 것으로 평균적으로 인삼 엑스 중 사포닌 분획의 비율을 3%로 본다면 본 실험에서 GM250군의 인삼 250 mg/kg (경구투여)에는 7.
최근에 비만 인구가 급격히 늘고 있고 또한 부적절한 생활 습관으로 인해 추후 당뇨 환자가 급격히 늘 것으로 우려되 H 국가적인 차원의 대처가 시급한 상황이다.12)당뇨병 환자의 90% 이상을 차지하고 있는 2형 당뇨는 인슐린의 작용에 문저 가 있거나 혹은 인슐린 분비에 결함이 있어 발병되는 것으로 살켜겨 있으며 이의 치료를 위한 많은 경구용 혈당강하제들이 개발되어 임상에 사용되고 있다. 경구용 혈당강하제나 인슐린 제제를 적극적으로 사용할 경우 혈당 조절이 어느 정도 가능하지만 최근 완료된 두 개의 대규모 임상 시험 결과는 매우 부정적이다.
3주간의 인삼 상엽 단독 및 복합 투여가 저용량 STZ로 유도된 당뇨 흰쥐의 체중, 혈당, 혈중 인슐린, 식이 및 음용수 섭취량에 미치는 영향을 검토한 결과 인삼, 상엽 각 500 mg^g 용량을 단독으로 투여한 그룹(G50師과 M500)은 체중, 혈당, 식이 및 음용수 섭취량에서 비슷한 크기의 활성을 나타낸 반면 인삼 250 mg/kg과 상엽 250 mg/kg을 배합하여 투여한 그룹 (GM250)은 인삼 혹은 상엽을 단독으로 투여한 그룹에 비해 모든 지표에서낮은 활성을 나타내어 배합에 따른 상승 효과는 얻지 못하였다. 본 실험 결과로부터 인삼이나 상엽 물 추출물 엑스는 고혈당이 유도되는 시기에 투여할 경우 혈당 상승을 효과적으로 차단시키는 활성을 나타내어 당뇨의 특징적인 증상은 없으나 impaired glucose tolerance (IGT)를 나타내는 사람에서 향후 당뇨병의 발병을 예방할 수 있는 제제로 개발이 가능하리라 기대한다.
정상 대조군은 실험 전기간에 걸쳐 식이량과 음용수 섭취량게 커다란 차이를 보이지 않은 반면 당뇨 대조군은 고혈당이 유도되면서 식이량과 음용수 섭취량이 큰 폭으로 증가함을 알 수 있다. 3주째에 당뇨 대조군은 정상 대조군에 비해 식이량과 음용수 섭취량이 각각 163%, 469% 유의하게 증가하였다 (FcO.OOl). 한편 시료 투여군에서는 투여 2주째에는 인삼 단독투여군에서 유일하게 식이 및 음용수 섭취량이 당뇨 대조군에 비해 유의하게 감소한 반면 3주째에는 모든 그룹에서 유의한 차이를 나타내었다.
한편 시료 투여군에서는 투여 2주째에는 인삼 단독투여군에서 유일하게 식이 및 음용수 섭취량이 당뇨 대조군에 비해 유의하게 감소한 반면 3주째에는 모든 그룹에서 유의한 차이를 나타내었다. 3주째에 음용수 섭취량을 그룹간 비교해 본 결과 G500, M500, GM250 순으로 음용수 섭취량을 감소시키는 활성을 나타내었다.
G500 투여군과 M500 투여군의 경우는 시료 투여 전에 비해 각각 16 g, 17 g의 체중이 증가한 반면 GM250 투여군에서는 이보다는 약간 낮은 10 g의 체중 증가를 나다내었다. 이 결과는 STZ 투여로 인한 체중 감소 현상은 인삼이나 상엽 투여로 어느 정도 억제되는 경향을 보여주었지만 그 효과는 크지 않음을 보여주었다.
표에서 보듯이 인삼과 상엽 단독 투여군은 당뇨 대조군에 비해 각각 40%, 39% 혈당 상승을 억제하여 거의 같은 활성을 나타낸 반면 인삼과 상엽을 1/2 용량으로 배합하여 투여한 군에서는 당뇨 대조군에 비해 29% 혈당 상승을 억제한 결과를 보여주었다. 이 결과로부터 인삼과 상엽 500 m以kg 용량은 본 실험에서 사용한 당뇨 질환 모델에서 거의 같은 혈당 상승 억제 활성을 나타낸 반면 두 시료를 배합한 경우는 시료를 단독 투여한 경우보다 혈당 상승 억제 활성이 오히려 작아짐을 알 수 있었다.
(본 연구실에서 최근 실시한 인삼 사포닌과 비사포닌과의 혈당강하 활성을 비교한 실험 결과를 살펴보면 인삼 사포닌 30 mg/kg (복강투여)은 같은 동물모델에서 혈중 인슐린치를 48% 상승시켜 혈당강하 작용을 나타나는 것으로 분석된 반면 비사포닌 분획은 혈당강하 활성을 보이지 못하였다. 이 실험에서 사포닌 분획은 복강으로 투여한 것으로 평균적으로 인삼 엑스 중 사포닌 분획의 비율을 3%로 본다면 본 실험에서 GM250군의 인삼 250 mg/kg (경구투여)에는 7.5 mg의 총사포닌이 함유되어 있는 것으로 계산이 된다. 따라서 이 용량은 인슐린 분비를 촉진하여 혈당을 떨어뜨리기에는 부족한 용량이라고 사료된다.
본 결과는 그룹간 뇨 당 수치를 투여 마지막 주에 비교한 것으로 Table III에 나타내었다. 표에서 보듯이 당뇨 대조군은 정상 대조군에서 전혀 나타나지 않았던 뇨 당이 상당량 나타남을 알 수 있었고 반면 시료 투여군에서는 모두 당뇨 대조군과 비교시 유의한 뇨 당 배설 억제 활성을 나타내었다. 뇨 당배설을 억제하는 활성은 G500, M500, GM250 투여군 순으로 나타났다.
결과는 Table II와 같다. 표에서 보듯이 인삼과 상엽 단독 투여군은 당뇨 대조군에 비해 각각 40%, 39% 혈당 상승을 억제하여 거의 같은 활성을 나타낸 반면 인삼과 상엽을 1/2 용량으로 배합하여 투여한 군에서는 당뇨 대조군에 비해 29% 혈당 상승을 억제한 결과를 보여주었다. 이 결과로부터 인삼과 상엽 500 m以kg 용량은 본 실험에서 사용한 당뇨 질환 모델에서 거의 같은 혈당 상승 억제 활성을 나타낸 반면 두 시료를 배합한 경우는 시료를 단독 투여한 경우보다 혈당 상승 억제 활성이 오히려 작아짐을 알 수 있었다.
2에서 보는 바와 같이 당뇨 대조군은 STZ 투여 5일부터 200 mg/dl 이상의 고혈당을 나타내었고 15일 이후에는 400 mg/dl의 고혈당을 유지하였다. 한편 G500 투여군은 실험 시작 후 5일 동안은 당뇨 대조군과 비슷한 경향으로 혈당이 상승하다가 더 이상 혈당이 상승하지 않아 투여 15일째에는 231+35 mg/dl로 당뇨 대조군과 유의적인 차이 (P<0.05X 보였고 투여가 끝난 20일째에는 275土12 mg/dl의 혈당 치를 나타내어 당뇨 대조군과 역시 유의적인 차이를 나타내었다 (P<0.01). M500 투여군 역시 G500 투여군과 비슷하게 투여 마지막 날에 278+24 mg/dl의 혈당 치를 나타내어 당뇨 대조군과 유의한 차이를 보여주었다 (P<0.
OOl). 한편 시료 투여군에서는 투여 2주째에는 인삼 단독투여군에서 유일하게 식이 및 음용수 섭취량이 당뇨 대조군에 비해 유의하게 감소한 반면 3주째에는 모든 그룹에서 유의한 차이를 나타내었다. 3주째에 음용수 섭취량을 그룹간 비교해 본 결과 G500, M500, GM250 순으로 음용수 섭취량을 감소시키는 활성을 나타내었다.
이는 STZ 투여로 인해 췌장 베타세포가 파괴된 결과라 사료된다. 한편 시료 투여그룹의 경우 M500과 GM250 투여군에서는 인슐린 수치가 당뇨 대조군과 차이가 없었으나 G500 투여군에서는 인슐린 수치가 당뇨 대조군에 비해 41% 상승하였다. 따라서 인삼의 경우에는 혈당 상승 억제 활성이 췌장 베타세포 (인슐린을 분비할 수 있는 functional한 베타세포)를 자극하거나 혹은 췌장 베타세포를 STZ로부터 보호한 결과에 기인한다고 추측할 수 있는 반면 상엽이나 인삼 .
후속연구
못하였다. 본 실험 결과로부터 인삼이나 상엽 물 추출물 엑스는 고혈당이 유도되는 시기에 투여할 경우 혈당 상승을 효과적으로 차단시키는 활성을 나타내어 당뇨의 특징적인 증상은 없으나 impaired glucose tolerance (IGT)를 나타내는 사람에서 향후 당뇨병의 발병을 예방할 수 있는 제제로 개발이 가능하리라 기대한다.
본 실험에서 시료는 모두 경구로 투여한 반면 사포닌에 대한 실험에서는 복강으로 투여하였기에 GM250내 인삼 투여량은 더욱 부족하다. 앞으로 인삼과 상엽 각각에 대해 혈당 강하 활성을 위한 최대 및 최소 용량을 먼저 결정한 후 배합 연구를 추진함이 좋을 것으로 사료된다).
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