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문제 정의
- 혈중 creatinine의 측정은 신장기능을 판단하는데 중요하며 그 농도가 증가할수록 신장의 장애가 커진다는 것을 의미한다. 따라서 실험동물의 혈장 중 creatinine의 함량을 측정함으로써 streptozotocin에 의한 직접적인 신장기능의 저하와 streptozo-tocin에 의해 유발된 당뇨병에 의한 이차적인 신장기능의 저하에 미치는 배양인삼의 영향을 조사하였다. 혈장 중 creatinine 함량은 윤 등(34)과 곽 등(35)의 결과들과 같은 경향으로 정상군이 0.
- 한편, 그동안 인삼성분에 관한 기초적인 자료와 생화학적인 연구에 의하여 인삼의 암, 당뇨병, 고지혈증 등 각종 성인병에 대한 치료효과가 확인되어 왔음에도 불구하고 이러한 생리활성에 관한 연구들은 대부분 재배인삼과 홍삼에 치우쳐 있는 실정이다(4,13,14). 이에 본 연구에서는 현재까지 보고된 인삼 및 홍삼의 당뇨개선에 관한 연구결과들을 배경으로 streptozotocin 유도 당뇨쥐를 이용하여 배양인삼을 첨가한 식이가 혈당강하, 지질대사의 개선 및 장기기능 등에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 당뇨병의 유도는 10일간의 적응이 끝난 당뇨군의 동물에 0.01 M citric acid buffer 용액 (pH 4.5)에 녹인 streptozotocin (45 ㎎/㎏, BW)을 복강 내에 1회 주사하여 당뇨를 유발시켰으며, 정상대조군은 동량의 0.01 M citric acid buffer 용액(pH 4.5)을 복강 내에 주사하였다. 당뇨유발 확인은 streptozotocin 주사 48시간 후 공복상태에서 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 공복시 혈당 수준이 300 mg/dL 이상일 때 당뇨병이 유발된 것으로 간주하고 실험을 실시하였다.
- 5)을 복강 내에 주사하였다. 당뇨유발 확인은 streptozotocin 주사 48시간 후 공복상태에서 꼬리 정맥으로부터 채혈하여 공복시 혈당 수준이 300 mg/dL 이상일 때 당뇨병이 유발된 것으로 간주하고 실험을 실시하였다.
- 당뇨병에서는 Langerhans선의 변화, 섬유화, 지방침착, lipomatosis, 발육불량 등의 조직병리학적 변화로 췌장 외분비 기능장애를 가져올 수 있으며(32), 그 외에도 insulin의 감소나 glucagon의 증가로 인한 췌장 내분비 기능장애 등이 유발될 수 있다(33). 당뇨쥐들의 췌장기능 평가는 혈장 amylase의 활성을 측정함으로써 살펴보았다. 정상군에 비해 모든 당뇨군들이 약 50%의 감소를 보였고, 5% 첨가군은 당뇨대조군에 비해 그 감소가 적었으나 유의적인 결과는 보이지 않았다.
- 본 실험에 사용한 배양인삼은 충북대학교 첨단원예기술개발 연구센터로부터 열풍 건조된 분말형태로 제공받았다. 사육기간 중 물과 사료는 자유로이 섭취하도록 하였고 사육실의 온도는 22±2℃, 습도는 55~60%를 항상 유지하였으며 명암은 12 시간을 주기로 자동 조절하였다.
- 감하여 계산하였다. 식이 효율(food efficiency ratio; FER)은 2주간의 체중 증가량을 같은 기간의 식이 섭취량으로 나누어 산출하였다.
- 나누었다. 즉 실험군은 control(정상대조군), D-control(당뇨대조군), D-5%(5% 배양인삼분말 식이 당뇨군) 그리고 D-10% (10% 배양 인삼분말 식이 당뇨군)으로 분류하여 2주간 사육하였다. 본 실험에 사용한 배양인삼은 충북대학교 첨단원예기술개발 연구센터로부터 열풍 건조된 분말형태로 제공받았다.
- Heparin 처리가 된 주사기로 복부 대동맥에서 채취한 혈액은 4℃에서 3,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 혈장을 분리한 즉시 각 성분분석에 사용하였다. 채혈 후 간, 신장 및 비장을 적출하고, 즉시 생리식염수로 혈액을 제거한 다음 각각의 무게를 측정하고, 체중 100 g당 장기무게로 환산하였다.
- 체중 증가량은 실험식이 개시일을 시작으로 충분한 양의 사료와 물을 급여하면서 3일 간격으로 일정시간에 측정하였으며, 식이 섭취량은 매일 일정시간에 측정한 후 급여량에서 잔량을 감하여 계산하였다. 식이 효율(food efficiency ratio; FER)은 2주간의 체중 증가량을 같은 기간의 식이 섭취량으로 나누어 산출하였다.
- 혈장 중 AST, ALT 및 amylase 활성과 creatinine 함량을 측정함으로써 배양인삼 첨가식이가 당뇨쥐의 간, 췌장 및 신장 기능에 미치는 영향을 조사하였다. AST와 AIT는 생체내 아미노산을 형성하는 역할을 하는 효소로서 여러 장기세포에 존재하지만 그 중 간에 가장 많은 양이 존재하며, 약물이나 외부적 스트레스에 의해 간조직이 손상을 받으면 혈액중 이들 효소들의 활성이 증가하게 된다.
- 이상의 측정용 kit는 모두 아산제약으로부터 구입하여 사용하였다. 혈장 중의 AST, ALT, amylase 활성 및 creatinine 함량은 auto dry chemistry analyzer(SPOTCHEM™ SP-4410, ARKRAY, Inc., Japan)을 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 동물은 중앙실험동물로부터 분양 받은 생후 6주된 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐(180~200 g)로서 일반 고형사료(삼양유지사료)로 10일간 적응시킨 후 평균체중이 유사하도록 난괴법에 의해 group당 7마리씩 4개군으로 나누었다. 즉 실험군은 control(정상대조군), D-control(당뇨대조군), D-5%(5% 배양인삼분말 식이 당뇨군) 그리고 D-10% (10% 배양 인삼분말 식이 당뇨군)으로 분류하여 2주간 사육하였다.
- 즉 실험군은 control(정상대조군), D-control(당뇨대조군), D-5%(5% 배양인삼분말 식이 당뇨군) 그리고 D-10% (10% 배양 인삼분말 식이 당뇨군)으로 분류하여 2주간 사육하였다. 본 실험에 사용한 배양인삼은 충북대학교 첨단원예기술개발 연구센터로부터 열풍 건조된 분말형태로 제공받았다. 사육기간 중 물과 사료는 자유로이 섭취하도록 하였고 사육실의 온도는 22±2℃, 습도는 55~60%를 항상 유지하였으며 명암은 12 시간을 주기로 자동 조절하였다.
- 이상의 측정용 kit는 모두 아산제약으로부터 구입하여 사용하였다. 혈장 중의 AST, ALT, amylase 활성 및 creatinine 함량은 auto dry chemistry analyzer(SPOTCHEM™ SP-4410, ARKRAY, Inc.
데이터처리
- Different superscripts in the same column indicate significant differences between groups at P<0.05 by Duncan's multiple comparison test.
- 실험결과는 SAS Program을 이용하여 분산 분석한 후 유의차가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiple range test로 P<0.05 수준에서 시료간의 유의차를 검정하였다.
이론/모형
- 혈장 중 glucose 농도는 glucose oxidase법(16)에 따라 조제된 시약 kit, 총 지질 함량은 phospho-vanillin 법(17), 중성지방은 Bucolo법(18)에 따라 조제된 시약 kit, 총 콜레스테롤 함량은 효소법(20)에 준한 측정용 kit 그리고 HDL-콜레스테롤 농도는 효소법(21)에 준한 측정용 kit을 각각 사용하여 측정하였다. 이상의 측정용 kit는 모두 아산제약으로부터 구입하여 사용하였다.
성능/효과
- 3배의 증가를 보임으로써 5% 첨가군은 당뇨대조군에 비해 간기능의 향상을 가져온 것으로 나타났다. ALT 활성 당뇨군들 사이에 유의적인 차이는 보이지 않았지만 10% 첨가군이 AST와 같이 당뇨대조군에 비해 높은 값을 보였다(Table 4). 당뇨병에서는 Langerhans선의 변화, 섬유화, 지방침착, lipomatosis, 발육불량 등의 조직병리학적 변화로 췌장 외분비 기능장애를 가져올 수 있으며(32), 그 외에도 insulin의 감소나 glucagon의 증가로 인한 췌장 내분비 기능장애 등이 유발될 수 있다(33).
- 따라서, 혈중 AST와 AIT의 활성 측정은 간기능을 살펴보는 하나의 지표가 된다. AST 활성은 정상군에 비해 당뇨대조군이 2배, 배양인삼 5% 첨가군이 1.4배 그리고 10% 첨가군이 약 2.3배의 증가를 보임으로써 5% 첨가군은 당뇨대조군에 비해 간기능의 향상을 가져온 것으로 나타났다. ALT 활성 당뇨군들 사이에 유의적인 차이는 보이지 않았지만 10% 첨가군이 AST와 같이 당뇨대조군에 비해 높은 값을 보였다(Table 4).
- 05). HDL-콜레스테롤의 수준은 정상군에 비해 모든 당뇨군들에서 높은 수준을 보였으나(P<0.05), 당뇨군들 사이에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율은 배양인삼 첨가군들이 정상군과 당뇨대조군에 비해 높은 비율을 보였으며 (P<0.
- 식이효율(FER)의 경우에서도 5% 첨가군이 정상군에는 미치지 못했지만 당뇨대조군과 비교해서 유의적으로 높은 수준을 보였다. 공복시의 혈당 수준은 정상군의 97mg/dL에 비해 모든 당뇨군에서 326~404mg/dL에 이르는 높은 혈당치를 보였으나, 배양인삼의 첨가로 인해 혈당수준이 저하됨을 알 수 있었다. 당뇨병의 주요 증세가 고혈당 그리고 다식에도 불구하고 급격한 체중감소를 보인다는 점에서 본 실험결과는 배양인삼을 당뇨동물에 급여함으로써 체중 저하를 방지하고 당대사를 개선함으로써 당뇨병의 증세가 어느 정도 호전될 수 있음을 보여준다.
- 체중변화에 있어서 모든 당뇨군들은 정상군에 비해 유의적으로 낮은 체중증가를 보였으며, 이는 Ohara 등(21)의 실험에서 streptozotocin-유도 당뇨쥐의 성장이 급격히 감소하여 체중 감소가 일어난다는 보고와 일치하였다. 그러나 상대적으로 5% 첨가군은 당뇨대조군에 비해 유의적으로 낮은 체중 감소를 보여 식이 2주째에 약 23.67 g의 체중 증가를 보였으며, 이는 8.50 g의 증가를 보인 10% 첨가군 보다도 높은 증가였다. 황(22) 등은 인삼분말을 일정량 이상 경구적으로 투여하였을 때 백서의 기초대사량이 증가되어 대조군에 비해 체중증가량이 감소하였으며, 인삼분말의 첨가비율이 높을수록 체중증가량이 감소하였다고 보고하였다.
- 05), 당뇨군들 사이에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율은 배양인삼 첨가군들이 정상군과 당뇨대조군에 비해 높은 비율을 보였으며 (P<0.05), 그 중 5% 첨가군이 가장 높은 값을 보였다. 동맥경화지수 또한 배양인삼 첨가군들이 당뇨군들에 비해 유의적으로 낮았으며(P<0.
- 따라서, 당뇨쥐에 있어서 배양인삼의 첨가는 신장의 부담을 감소시켜 주며, 당대사의 개선에도 관여하는 것으로 생각된다. 그러나, 비장의 경우는 모든 실험군에서 비슷한 수준을 보여 간장과 신장과 비교해 당뇨병의 영향을 적게 받는 것으로 나타났다.
- 공복시의 혈당 수준은 정상군의 97mg/dL에 비해 모든 당뇨군에서 326~404mg/dL에 이르는 높은 혈당치를 보였으나, 배양인삼의 첨가로 인해 혈당수준이 저하됨을 알 수 있었다. 당뇨병의 주요 증세가 고혈당 그리고 다식에도 불구하고 급격한 체중감소를 보인다는 점에서 본 실험결과는 배양인삼을 당뇨동물에 급여함으로써 체중 저하를 방지하고 당대사를 개선함으로써 당뇨병의 증세가 어느 정도 호전될 수 있음을 보여준다.
- 05), 그 중 5% 첨가군이 가장 높은 값을 보였다. 동맥경화지수 또한 배양인삼 첨가군들이 당뇨군들에 비해 유의적으로 낮았으며(P<0.05), 5% 첨가군이 역시 가장 낮은 값을 보였다. 이는 배양인삼 식이가 대조군에 비해 총 콜레스테롤 수준은 낮추고 HDL-콜레스테롤의 수준은 상대적으로 높인데 기인한 결과로 보여지며, 이는 배양인삼이 심각한 당뇨병 환자들에게 합병증으로 발생하는 동맥경화와 심장질환의 예방에 기여할 수 있음을 시사한다.
- 이는 배양인삼 식이가 대조군에 비해 총 콜레스테롤 수준은 낮추고 HDL-콜레스테롤의 수준은 상대적으로 높인데 기인한 결과로 보여지며, 이는 배양인삼이 심각한 당뇨병 환자들에게 합병증으로 발생하는 동맥경화와 심장질환의 예방에 기여할 수 있음을 시사한다. 따라서, 배양인삼 첨가는 당뇨쥐에 있어 혈장 지질대사의 개선효과가 있는 것으로 보이며, 특히 5% 배양인삼 첨가군이 10% 첨가군에 비해 상대적으로 그 개선효과가 우수한 것으로 나타났다.
- 이는 당뇨유발시 면역기능의 저하를 보이며 인슐린 분비가 저하되어 당대사가 정상적으로 진행되지 않아 간장내에 지질이 축적됨으로써 간장이 비대해지는 것으로 보고되고 있으며(26), 비록 유의적인 차이는 보이지 않았지만 배양인삼 첨가군이 당뇨대조군에 비해 간장의 무게가 낮은 것으로 나타났다. 신장의 무게는 배양인삼 첨가군이 당뇨대조군에 비해 비교적 낮았으며, 그 중 5% 배양인삼 첨가군은 유의적인 감소를 보였다. 당뇨쥐에 있어서 신장은 포도당이 UDP-glucose 또는 glycogen으로 대사되어 사구체내의 mesangial cells에 축적되거나(27), pentose phosphate 경로에서 포도당의 유출과 RNA 및 DNA의 합성을 증가시킴으로써 신장의 세포분열을 촉진시켜 신장이 비대해지는 것으로 보고되고 있으며(25), 또한 당뇨 유발시 배설량의 증가로 신장의 부담이 커짐으로써 비대해지는 경향도 있는 것으로 생각된다.
- 05), 5% 첨가군이 역시 가장 낮은 값을 보였다. 이는 배양인삼 식이가 대조군에 비해 총 콜레스테롤 수준은 낮추고 HDL-콜레스테롤의 수준은 상대적으로 높인데 기인한 결과로 보여지며, 이는 배양인삼이 심각한 당뇨병 환자들에게 합병증으로 발생하는 동맥경화와 심장질환의 예방에 기여할 수 있음을 시사한다. 따라서, 배양인삼 첨가는 당뇨쥐에 있어 혈장 지질대사의 개선효과가 있는 것으로 보이며, 특히 5% 배양인삼 첨가군이 10% 첨가군에 비해 상대적으로 그 개선효과가 우수한 것으로 나타났다.
- 이상의 결과에서 배양인삼 5% 첨가군이 10% 첨가군에 비해서 당뇨병의 개선효과가 조금 높게 나타났으며, 이는 일정량 이상의 배양인삼 첨가는 당뇨쥐의 기초대사량을 증가시킨다는 보고와 관련이 있을 것으로 생각된다. 앞으로 배양인삼의 섭취량과 대사적인 측면에서 당뇨쥐에 미치는 영향에 대한 연구와 함께 당뇨병 개선 효과를 가지는 활성성분들의 규명과 그 작용 기작 등에 관한 더 많은 연구가 이루어진다면 재배인삼과 더불어 배양인삼 또한 당뇨병을 개선할 수 있는 자원으로서 그 활용을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
- 당뇨쥐들의 췌장기능 평가는 혈장 amylase의 활성을 측정함으로써 살펴보았다. 정상군에 비해 모든 당뇨군들이 약 50%의 감소를 보였고, 5% 첨가군은 당뇨대조군에 비해 그 감소가 적었으나 유의적인 결과는 보이지 않았다. 당뇨군이 정상군에 비해 감소를 보인 결과는 Palla 등(33)이 alloxan 유도 diabetic rat의 혈청 amylase 활성이 정상군에 비해 훨씬 낮았다는 보고와 같은 경향이었다.
- 그러나, 본 실험에서는 Ohara 등(21)의 결과와 유사한 경향으로 중성지방의 수준은 당뇨쥐가 정상쥐에 비해 높은 경향이였으나, 총 콜레스테롤 함량은 반대의 결과를 보였다. 혈장 중성지방은 배양인삼 첨가군에서 당뇨대조군에 비해 현저한 저하를 보였으며 (P<0.05), 총 콜레스테롤 또한 정상군에 비해서는 다소 높은 수준이었지만 당뇨대조군에 비해서는 10% 식이군에서 유의적인 저하를 보였다(P<0.05). HDL-콜레스테롤의 수준은 정상군에 비해 모든 당뇨군들에서 높은 수준을 보였으나(P<0.
후속연구
- 보고와 관련이 있을 것으로 생각된다. 앞으로 배양인삼의 섭취량과 대사적인 측면에서 당뇨쥐에 미치는 영향에 대한 연구와 함께 당뇨병 개선 효과를 가지는 활성성분들의 규명과 그 작용 기작 등에 관한 더 많은 연구가 이루어진다면 재배인삼과 더불어 배양인삼 또한 당뇨병을 개선할 수 있는 자원으로서 그 활용을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
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