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문제 정의
- ⑸ 임 등 16-18)에 의하면 둥글레 추출 분획물을 당뇨병 쥐에 투여한 결과 혈당 강하 효능이 있음이 밝혀지었고, 또한 둥글 레 식이를 인슐린 비의존형 당뇨병 환자를 대상으로 섭취하게 한 후에 공복 혈당 수치를 측정한 결과, 유의적 수준으로 감소하였다고 보고된 바 있다. 이와 같이 둥글레가 탁월한 혈당 강하 효능이 있음에 착안하여서, 본 연구에서는 둥글레의 혈당 강하 효능에 대한 기전을 알아보고자 하는 목적으로 당뇨병 쥐를 대상으로 하여서 일정기간 동안 둥글 레를 섭취시킨 한 후에 내인성 인슐린 분비를 억제시키고 혈청 인슐린 수치를 외인성 인슐린을 정주하여서 steadydate 로 고정시킨 상태에서 포도당 이용에 대한 인슐린 작용을 살펴보았다.
제안 방법
- 정상 쥐 (n = 14) 와 당뇨병 쥐 伝 = 13)를 식이 투여 종류에 따라 대 조식 이 군과 둥글레식이군으로 각각 나누었다. 기본식이는 단백질 급원으로 카제인, 탄수화물 급원으로 옥수수 전분, 지방 급원으로 옥수수기름, 미네랄 mix, 비타민 mix를 사용하여 Table 1과 같이 조제하였다. 둥글레식이군은 20% 둥 글레식이를 조제하였는데, 둥글레에 함유되어 있는 단백질, 탄수화물, 지방, 무기질, 섬유질 성분 (지산식품 제공 자료)을 고려하여 기본 식이에서 제함으로써 열량 함량을 비롯하여 일반적인 영양소 함량이 가능한 범위에서 식이군 간 에 서로 유사하도록 하였다.
- 체중 300 g 정도의 Sprague-Dawley계의 웅성 쥐를 환경에 적응시키기 위하여 7일간 pellet diet로 예비사육하였다. 당뇨병은 D-gkicosamine의 N-nitroso 유도체로 췌장의 6-cell에만 선택적으로 작용하여 당뇨병을 유 발시킨다고 알려진 streptozotocin을 이용하여 유발하였 다」9-21) 즉, streptozotocin을 pH 4.5의 신선한 0.01 M citrate buffer에 용해하여 45 ㎎/㎏ Bwt로 복강 주사하였고, 정상군은 당뇨병 군과 동일한 스트레스를 주기 위하여 0.01 M citrate buffer를 복강에 주사하였다. 당뇨병 쥐 는 6시간 절식 혈당이 300 mg/이 이상인 쥐만 선별하여 실험에 사용하였다.
- 기본식이는 단백질 급원으로 카제인, 탄수화물 급원으로 옥수수 전분, 지방 급원으로 옥수수기름, 미네랄 mix, 비타민 mix를 사용하여 Table 1과 같이 조제하였다. 둥글레식이군은 20% 둥 글레식이를 조제하였는데, 둥글레에 함유되어 있는 단백질, 탄수화물, 지방, 무기질, 섬유질 성분 (지산식품 제공 자료)을 고려하여 기본 식이에서 제함으로써 열량 함량을 비롯하여 일반적인 영양소 함량이 가능한 범위에서 식이군 간 에 서로 유사하도록 하였다. 조제한 식이는 신선한 상태를 유지하기 위하여서 냉장 보관하여 사용하였다.
- 정주하는 시간은 총 160분으로써, 혈당치가 안정되는 기간인 마지막 40분 동안에 10분 간격으로 꼬리 정맥에서 혈액을 채취하여 혈당과 인슐린 측정에 이용하였다. 모든 과정에서 쥐의 체온은 열기구를 이용하여서 37~38℃가 항상 유지되도록 하였다.
- 식이 공급 첫날의 체중을 초기 (initial) 체중으로 하였고, 15일째의 체중을 마지막 (final) 체중으로 하여서 체중 변화를 관찰하였다. 식이 공급은 매일 일정한 시간에 공급하였으며, 식이 공급량에서 흘린 량을 제한 양을 식이 섭취량으로 하였고, 15일 동안의 식이 섭취량을 총 식이 섭취량으로 하였다.
- 식이 공급 첫날의 체중을 초기 (initial) 체중으로 하였고, 15일째의 체중을 마지막 (final) 체중으로 하여서 체중 변화를 관찰하였다. 식이 공급은 매일 일정한 시간에 공급하였으며, 식이 공급량에서 흘린 량을 제한 양을 식이 섭취량으로 하였고, 15일 동안의 식이 섭취량을 총 식이 섭취량으로 하였다.
- 15일간의 실험기간 동안에 실험동물의 식이와 물은 자 유롭게 섭취하게 하였다. 실험동물의 사육조건은 stainless steel cage에 개별 사육하였으며, 온도 22 ±2℃, 습도는 50% 전후로 하였고 명암주기는 12시간 (day light 06 : 00-18 : 00)으로 하였다.
- 인슐린 억제 실험 (insulin suppression test)은 실험 식이를 섭취한 정상 쥐와 당뇨병 쥐를 대상으로 실험 마지막 날 실험동물을 6시간 동안 절식시킨 후에 실시하였다. 즉, 우측 경정맥을 분리하여 PE 20 tubing을 삽입하여 정주액을 정주하였다.
- 본 실험실에서는 경남 함안 지방에서 재배된 국산 둥글레 (지산식품, 함양)를 구하여서 분말화하였다. 정상 쥐 (n = 14) 와 당뇨병 쥐 伝 = 13)를 식이 투여 종류에 따라 대 조식 이 군과 둥글레식이군으로 각각 나누었다. 기본식이는 단백질 급원으로 카제인, 탄수화물 급원으로 옥수수 전분, 지방 급원으로 옥수수기름, 미네랄 mix, 비타민 mix를 사용하여 Table 1과 같이 조제하였다.
- Bwt)으로 조제하였다. 정주하는 시간은 총 160분으로써, 혈당치가 안정되는 기간인 마지막 40분 동안에 10분 간격으로 꼬리 정맥에서 혈액을 채취하여 혈당과 인슐린 측정에 이용하였다. 모든 과정에서 쥐의 체온은 열기구를 이용하여서 37~38℃가 항상 유지되도록 하였다.
- 인슐린 억제 실험 (insulin suppression test)은 실험 식이를 섭취한 정상 쥐와 당뇨병 쥐를 대상으로 실험 마지막 날 실험동물을 6시간 동안 절식시킨 후에 실시하였다. 즉, 우측 경정맥을 분리하여 PE 20 tubing을 삽입하여 정주액을 정주하였다. 정주액은 glucose (중외제약, 8 ㎎/㎏/min - Bwt), insulin (Novo Nordisk, Denmark, 2.
- 체중 300 g 정도의 Sprague-Dawley계의 웅성 쥐를 환경에 적응시키기 위하여 7일간 pellet diet로 예비사육하였다. 당뇨병은 D-gkicosamine의 N-nitroso 유도체로 췌장의 6-cell에만 선택적으로 작용하여 당뇨병을 유 발시킨다고 알려진 streptozotocin을 이용하여 유발하였 다」9-21) 즉, streptozotocin을 pH 4.
- 혈당 강하 기능이 있는 한국산 기능성 식물인 둥글레가 치내 인슐린 반응에 미치는 영향을 알아보기 위하여 정상 흰쥐와 streptozotocin으로 유도한 당뇨병 휜 쥐에게 15일 동안 둥글레를 경구 투여하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- ) 를 이용하여 505 nm에서 분광광도계 (Amersham Pha- macia Biotech) 로 흡광도를 측정하였다. 혈청 인슐린은 rat insulin radioimmunoassay kit (Linco Research. Inc)를 사용하여 了-count기 (Packard Instrument Inc.)로 측정하였다.
대상 데이터
- 01 M citrate buffer를 복강에 주사하였다. 당뇨병 쥐 는 6시간 절식 혈당이 300 mg/이 이상인 쥐만 선별하여 실험에 사용하였다.
- 본 실험실에서는 경남 함안 지방에서 재배된 국산 둥글레 (지산식품, 함양)를 구하여서 분말화하였다. 정상 쥐 (n = 14) 와 당뇨병 쥐 伝 = 13)를 식이 투여 종류에 따라 대 조식 이 군과 둥글레식이군으로 각각 나누었다.
- 즉, 우측 경정맥을 분리하여 PE 20 tubing을 삽입하여 정주액을 정주하였다. 정주액은 glucose (중외제약, 8 ㎎/㎏/min - Bwt), insulin (Novo Nordisk, Denmark, 2.5 mU/kg/min - Bwt), propranolol (Sigma Chemical Co., 1.7 ng/kg/min - Bwt), epinephrine (제일제약, 0.8 “g/kg/min ■ Bwt), bovine albumin (Sigma Chemical Co., 65 /zg/kg/min . Bwt)으로 조제하였다. 정주하는 시간은 총 160분으로써, 혈당치가 안정되는 기간인 마지막 40분 동안에 10분 간격으로 꼬리 정맥에서 혈액을 채취하여 혈당과 인슐린 측정에 이용하였다.
데이터처리
- 모든 실험 결과는 SAS를 이용하여 각 실험군의 평균과 표준오차를 계산하고, p < 0.05 수준에서 one-way ANO- VA test를 한 후 Turkey's multiple range test에 의해 각 실험군 간의 유의차를 검증하였다.
이론/모형
- 혈당은 glucose oxidase method (Sigma Chemical Co.) 를 이용하여 505 nm에서 분광광도계 (Amersham Pha- macia Biotech) 로 흡광도를 측정하였다. 혈청 인슐린은 rat insulin radioimmunoassay kit (Linco Research.
성능/효과
- 1) 체중 변화는 정상 쥐의 대조 식이 군을 제외한 모든 군에서 감소하였다. 총 식이 섭취량은 일반적으로 둥글레식 이 군이 대조 식이 군보다 유의적으로 낮았다.
- 2) 실험 첫날의 혈당은 정상 쥐에 있어서 두 식이군 간에 유사하였고, 당뇨병 쥐에서도 두 식이군 간에 서로 유사하였다. 그러나 실험 마지막 날의 혈당은 정상 쥐에서는 별다른 차이가 없었으나, 당뇨병 쥐의 둥글레식이군은 대 조식 이 군에 비하여서 유의적으로 낮았다.
- 5%로써 선진국 수준의 높은 수치를 보이고 있어서 국민건강 면에서 매우 심각하다 하겠다.2) 특히 제2형 당뇨병 환자의 경우에 있어서 우선적 으로 인슐린 저항성의 증가가 관련이 있지만 이들에게서 인슐린 분비 기능의 결함도 발견되어서 당뇨병 치료에 어려움을 나타내고 있다.3) 당뇨병은 장기간 동안 치료하고 관리해야 하는데 있어서 식사 요법은 필수적인 것으로써 매우 중요하며 이에 따라서 새로운 식소 재에 대한 관심이 증가하고 있고JU) 이러한 소재에 대한 효능을 검증하는 연구들이 필요하게 되었다.
- 3) 실험 첫날의 혈청 인슐린 수치는 정상 쥐에 있어서 둥글레식이군과 대조 식이 군이 서로 유사하였으며, 실험 마지막 날의 인슐린 수치도 두 식이군 간에 차이가 없었다. 당뇨병 쥐에서 실험 첫날의 혈청 인슐린 수치는 정상 쥐보다 유의적으로 낮았으며, 두 식이군 간에는 서로 유사하였다.
- 2) 실험 첫날의 혈당은 정상 쥐에 있어서 두 식이군 간에 유사하였고, 당뇨병 쥐에서도 두 식이군 간에 서로 유사하였다. 그러나 실험 마지막 날의 혈당은 정상 쥐에서는 별다른 차이가 없었으나, 당뇨병 쥐의 둥글레식이군은 대 조식 이 군에 비하여서 유의적으로 낮았다.
- 2%의 혈당 감소 효과가 있었음을 보고하였다. 또한 Polygonatum 述icile 의 근경을 methanoL로 주출하여 정상 생쥐와 streptozotocin으로 당뇨병을 유도한 생쥐에 게 복강 투여한 결과, 정상 생쥐 및 당뇨병 생쥐에서 혈당을 유의적으로 감소시켰다고 하였다.他 한편, 제2형 당뇨병 모델인 KK—Ay mice의 경우에서도 Polygonatum si- bricum과 Polygonatum officinale 근경의 methanol 주출물 을 복강에 주사하여 4시간 후에 혈당이 감소됨을 보고된 바 있다.
- 정상 쥐와 당뇨병 쥐의 실험 첫날 혈청 인슐린 농도는 유의적인 차이가 있었다. 실험 마지막 날 인슐린 농도를 실험 첫날의 인슐린 농도와 비교하여서 인슐린 변화 정도를 살펴보면 당뇨병 쥐의 둥글레식이군의 경우 64.4%가 증가하여서 대조 식이 군의 경우와 유의적인 차이가 있었다. 임 등普)의 연구에서는 streptozotocin으로 당뇨병을 유도한 흰쥐에서 둥글레군의 혈장 인슐린 농도는 당뇨병 대조군의 경우와 비교하여서 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았지만 다소 높음을 보고하였다.
- 이상의 연구 결과, 혈당 강하 기능이 있는 둥글레는 streptozotocin 으로 유도한 당뇨병 쥐에서 혈청 인슐린 수치를 증가시켰으며, 인슐린에 대한 말초 조직의 감수성을 증가 시켜 인슐린 예민도를 증가시켰다. 이러한 결과로써 둥글 테의 혈당 강하 효능에 대한 기전을 체내 인슐린 예민도가 증가한 것으로써 설명할 수 있으며, 인슐린의 분비 증가나 인슐린의 분해 감소 등의 기전에 대하여서는 향후 연구가 필요하다고 사료된다.
- 정상 쥐에서 둥글레식이군과 대조 식이 군의 실험 첫날의 혈당은 유사한 수치를 보였으며, 당뇨병 쥐에서 둥글 레식이군, 대조 식이 군의 실험 첫날 혈당도 유사한 수치를 보였다. 정상 쥐에서 둥글레식이군과 대조 식이 군의 실험 마 지 막 날 혈당은 실험 첫날 혈당과 별다른 차이가 없었으나, 당뇨병 쥐에서 둥글레식이군의 실험 마지막 날 혈당은 실험 첫날 혈당보다 66.5%가 감소함을 보였다. 둥글레의 혈당 강하 효능은 타 연구에서 이미 보고된 바가 있다.
- 정상 쥐 군과 당뇨병 쥐 군의 혈당 농도는 Table 3에 나타내었다. 정상 쥐에서 둥글레식이군과 대조 식이 군의 실험 첫날의 혈당은 유사한 수치를 보였으며, 당뇨병 쥐에서 둥글 레식이군, 대조 식이 군의 실험 첫날 혈당도 유사한 수치를 보였다. 정상 쥐에서 둥글레식이군과 대조 식이 군의 실험 마 지 막 날 혈당은 실험 첫날 혈당과 별다른 차이가 없었으나, 당뇨병 쥐에서 둥글레식이군의 실험 마지막 날 혈당은 실험 첫날 혈당보다 66.
- 정상 쥐와 당뇨병 쥐의 실험 첫날 체중은 유사하였으나, 실 毛 마지막날 체중은 정상 쥐에서 둥글레식이군이 대조 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았고 당뇨병 쥐에서는 둥글레식이 군과 대조 식이 군은 서로 유의적인 차이가 없었다 (Table 2). 총 식이 섭취량 (Table 2)은 정상 쥐에서 둥글레식이군이 대조 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았으며 이는 둥글레의 독특한 향미 때문인 것으로 사료된다.
- 정상 쥐에 있어서 둥글레식이군과 대조 식이 군의 실험 첫날 혈청 인슐린 농도는 유사하였으며, 당뇨병 쥐 에 있어서도 둥글레식이군 과 대조 식이 군의 실험 첫날 혈청 인슐린 농도가 유사하였다. 정상 쥐와 당뇨병 쥐의 실험 첫날 혈청 인슐린 농도는 유의적인 차이가 있었다. 실험 마지막 날 인슐린 농도를 실험 첫날의 인슐린 농도와 비교하여서 인슐린 변화 정도를 살펴보면 당뇨병 쥐의 둥글레식이군의 경우 64.
- 정상 쥐와 당뇨병 쥐의 실험 첫날 체중은 유사하였으나, 실 毛 마지막날 체중은 정상 쥐에서 둥글레식이군이 대조 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았고 당뇨병 쥐에서는 둥글레식이 군과 대조 식이 군은 서로 유의적인 차이가 없었다 (Table 2). 총 식이 섭취량 (Table 2)은 정상 쥐에서 둥글레식이군이 대조 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았으며 이는 둥글레의 독특한 향미 때문인 것으로 사료된다. 따라서 정상 쥐에 있어서 둥글레식이군의 체중이 감소한 것은 식이 섭취량이 감소한 것 때문인 것으로 설명할 수 있다.
- 정상 쥐에 있어서 둥글레 식이 군과 대조식이군의 SSSGe 정상 범위를 유지하였다. 한편, 당뇨병 쥐에서 대조 식이 군의 SSSG는 정상 쥐에서 대조 식이 군보다 약 3.5배 높았으며, 이에 반하여서 당뇨병 쥐 의 둥글레식이군은 정상 범위를 유지하였다. 한편, 정상 쥐 와 당뇨병 쥐의 SSSI는 모든 식이 군에서 서로 유사한 수치를 보였다.
후속연구
- 이상의 연구 결과, 혈당 강하 기능이 있는 둥글레는 streptozotocin 으로 유도한 당뇨병 쥐에서 혈청 인슐린 수치를 증가시켰으며, 인슐린에 대한 말초 조직의 감수성을 증가 시켜 인슐린 예민도를 증가시켰다. 이러한 결과로써 둥글 테의 혈당 강하 효능에 대한 기전을 체내 인슐린 예민도가 증가한 것으로써 설명할 수 있으며, 인슐린의 분비 증가나 인슐린의 분해 감소 등의 기전에 대하여서는 향후 연구가 필요하다고 사료된다.
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