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문제 정의
- 涉 산초는 우리나라 야산에 널리 자생하여 향신료로 추어탕에 첨가되어 비린내 제거뿐만 아니라 민물 추어에 많이 함유된 불포화지방산의 과산화억제효과와도 관련이 있을 것으로 추정되고 있다. 또한 in vitro 실험에서 산초 및 그 활성성분인 guercetin-3-O-0-D- galactopytoanoside (hyperoside) 가 항산화능이 매우 높다는 사실이 밝혀져 있으며, 加 산초의 메탄올 추출물은 사염화탄소로 독성을 유발시킨 흰쥐에서 혈청 및 간장에서 의지 질과 산화 억제효과 및 간독성 예방효과가 보고되었다 본 연구에서는 우리나라 고유 식용식물 자원의 효능탐색을 체계적으로 수행하고자 계획된 연구의 일환으로 한국에서 자생하는 방향성 식용 및 약용식물인 고본, 누룩치, 모시대 및 산초를 이용하여 당뇨병 치료의 실질적 접근을 위한 항당뇨 효능에 관하여 알아보고자 하였다. 본 실험 식물의 섭취가 당뇨 쥐에서 혈당, 글리코겐 및 단백질농도에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.
- 또한 in vitro 실험에서 산초 및 그 활성성분인 guercetin-3-O-0-D- galactopytoanoside (hyperoside) 가 항산화능이 매우 높다는 사실이 밝혀져 있으며, 加 산초의 메탄올 추출물은 사염화탄소로 독성을 유발시킨 흰쥐에서 혈청 및 간장에서 의지 질과 산화 억제효과 및 간독성 예방효과가 보고되었다 본 연구에서는 우리나라 고유 식용식물 자원의 효능탐색을 체계적으로 수행하고자 계획된 연구의 일환으로 한국에서 자생하는 방향성 식용 및 약용식물인 고본, 누룩치, 모시대 및 산초를 이용하여 당뇨병 치료의 실질적 접근을 위한 항당뇨 효능에 관하여 알아보고자 하였다. 본 실험 식물의 섭취가 당뇨 쥐에서 혈당, 글리코겐 및 단백질농도에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.
가설 설정
- 2) Values with different superscripts within the column are significantly different at 5% level. Abbreviations.
- 2) Values with different superscripts within the row are significantly different at 5% level. Abbreviations.
제안 방법
- ) 의 4가지 당뇨실험군으로 분리하였다. Stainless steel cage에 1마리씩 분리하여 4주간 사육하였다. 정상군과 당뇨대조군은 AIN-93조제식이®를, 당뇨 실험군은 AIN-93 조제식이를 변형하여 (대조군의 cellulose를 5%, corn starch 15%대신 실험재료의 섬유소가 대조군의 cellulose 5%와 비슷하게 들어있다는 것을 가정하여 실험군에서는 해당 실험식물분말을 10%, corn starch 10% 첨가) 동물사료로 사용하였다.
- 매일 일정한 시간에 식이섭취량을 측정하였다. 식이 효율은 전체 체중증가량을 같은 기간동안의 식이섭취량으로 나누어 계산하였으며 매주 일정한 시간에 동일한 순서로 체중을 측정하였다.
- 본 실험에서는 방향성 식물 중 항당뇨효과가 기대되는 고본, 누룩치, 모시대 및 산초를 streptozotocin (STZ) 으로당뇨를 유발시킨 흰쥐에게 4주간 섭취시킨 후, 혈당, 글리코겐 및 단백질 함량에 미치는 영향을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 식이 효율은 전체 체중증가량을 같은 기간동안의 식이섭취량으로 나누어 계산하였으며 매주 일정한 시간에 동일한 순서로 체중을 측정하였다. 헤마토크릿치는 microhematiocrit 법"曲으로 측정하였고, aspartate aminotransferase (AST) 와 alanine aminotransferase (ALT) 활성도를 알아보기 위하여 Reitman-Frankel법'坳에 의해 제조된 kit (영동제약)를 사용하여 측정하였다.
- 실험동물의 간장, 폐, 신장, 심장, 췌장 및 비장의 무게는 [Table 2]와 같으며 각 장기를 체중 100 g당 무게로 환산하였다. 간장의 무게는 정상군에 비해 당뇨대조군이 무겁게 나타났으며 모든 실험군의 무게가 정상군에 비하여 모두 증가하였으므로 본 실험 결과는 당뇨유발시 간장의 크기가 정상에 비해 비대해진다는 보고如功와 일치하였다.
- Stainless steel cage에 1마리씩 분리하여 4주간 사육하였다. 정상군과 당뇨대조군은 AIN-93조제식이®를, 당뇨 실험군은 AIN-93 조제식이를 변형하여 (대조군의 cellulose를 5%, corn starch 15%대신 실험재료의 섬유소가 대조군의 cellulose 5%와 비슷하게 들어있다는 것을 가정하여 실험군에서는 해당 실험식물분말을 10%, corn starch 10% 첨가) 동물사료로 사용하였다.
- 01 M citrate buffer에 45 ㎎/㎏ 농도로 녹여 꼬리정맥에 주사하였다. 정상군은 동량의 citrate buffer 용액을 주사하였다. 주 사후 24시간 후에 안구정맥총에서 혈액을 채취하여 원심분리 (HA-300, Hanil Centrifuge Co.
- 실험 마지막 주에는 실험동물을단두로 희생시킨 직후, 헤파린 처리한 시험관에 혈액을 취하여 그 일부는 헤마토크릿치를 측정하였고 나머지는 3, 000 rpm에서 15분간 냉장 (4© 에서 원심분리한 후 혈장만을 취하여 분석시까지 -70 ℃ 에서 급속 냉동시켜 보관하였다. 채혈 후 즉시 실험동물의 복부를 절개하여 간장, 폐, 신장, 심장, 췌장 및 비장을 적출하여 각각의 무게를 측량하였다. 근육은 뒷다리 상단부에서 적출한 후 분석시까지 -70℃에서 보관하였다.
- 혈액의 채취는 일주일 간격으로 9 : 00-10 : 00에 실험동물을 에테르로 마취시킨 후 안구정맥총에서 채혈하여 3, 000 rpm에서 15분간 원심분리한 후 혈장만을 취해 비공복시포도당 농도를 측정하였다. 실험 마지막 주에는 실험동물을단두로 희생시킨 직후, 헤파린 처리한 시험관에 혈액을 취하여 그 일부는 헤마토크릿치를 측정하였고 나머지는 3, 000 rpm에서 15분간 냉장 (4© 에서 원심분리한 후 혈장만을 취하여 분석시까지 -70 ℃ 에서 급속 냉동시켜 보관하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 식물은 "천연소재 식물성자원활용 식품개발”연구의 일환으로 한국에서 자생하는 방향성식물을 선택하고 그 중에서 고본, 누룩치, 모시대 및 산초의 4가지 식물을 선택하였다. 실험재료 중 고본의 근경과 산초의 열매는 음건한 것을 경동시장에서 구입하였고, 누룩치와 모시대는 강원도산으로 잎, 줄기 및 뿌리의 식물 전체를 세정한 후 음건하였다.
- 샘타코 (Sam : TacN (SD)BR) 로부터 공급받은 7주령의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 환경에 적응시키기 위해 고형사료 (삼양사료주식회사)로 예비사육한 후 체중에 따라 난괴법에 의하여 1군의 정상군과 5군의 당뇨 유발 군으로 분리하였다. 당뇨유발군은 당뇨대조군 (STZ-control) 과 고본군 (A.
- 선택하였다. 실험재료 중 고본의 근경과 산초의 열매는 음건한 것을 경동시장에서 구입하였고, 누룩치와 모시대는 강원도산으로 잎, 줄기 및 뿌리의 식물 전체를 세정한 후 음건하였다. 모든 재료는 분쇄하여 분말 (80 mesh) 로 만들어 식이에 첨가하였다.
데이터처리
- ">간장, 폐, 신장 및 췌장의 단백질함량은 Lowry 등働의 방법에 따라 분석하였다. 모든 실험 결과는 평균 및 표준편차를 계산하였고 비교군들 간의 유의성 검증은 PC-Stat Program弛'을 이용하여 F-test를 한 후 L.S.D. 검사법으로 확인하였다.
성능/효과
- 한편 식이이용효율은 정상군에서만 양성을 보이었고, 당뇨 대조군과 모든 실험군에서는 음성효과를 나타내었다. 이와같이 정상군에 비해 당뇨군의 식이섭취량이 많음에도 불구하고 계속적인 체중감소가 나타난 것은 당뇨에 의한 체내대사의 퇴행적인 변화 때문인 것으로 보여진다;。그러나 당뇨 대조군에 비하여 누룩치군 (P. 如")을 제외한 당뇨 실험군에서 유의적으로 높은 식이이용효율을 보이었다.
- rem.) 및 산초군 (Z. Ⅲ.) 이 각각 110.6%, 103.1%, 107.2% 및 117% 증가함을 보였으므로 본 실험 식물 식이 섭취가 당뇨시 급격한 혈당 증가를 억제함을 볼 수 있었다.
- 1) 당뇨 흰쥐에 4가지 실험식물을 섭취시킨 결과 당뇨 대조군에 비하여 체중감소를 완화시킴을 확인할 수 있었다. 특히 모시대군의 경우 4주 후의 체중이 초기체중에 비하여 증가하기 시작함을 볼 수 있었다.
- 2) 장기무게를 체중 100 g당 환산하였을 때 당뇨 쥐의 간장, 폐, 신장 및 심장의 무게가 정상 쥐에 비하여 증가함을 확인할 수 있었고, 모시대군의 경우는 당뇨대조군에 비하여 폐, 심장 및 신장의 무게에서 유의적으로 가벼운 경향을 보였다.
- 3) Values with different superscripts within the cohjmn are significantly different at 5% level. Abbreviations.
- 3) 본 실험식물 섭취군에서 헤마토크릿수준은 대조군과 비교하여 차이가 없었고, AST 활성도는 누룩치군을 제외한 모든 실험군에서 정상군과 비슷하게 감소하였고 ALT 활성도는 고본군에서 감소하였다.
- 4) 혈장 중의 포도당 수준은 당뇨대조군에서 초기 혈당치에 비하여 142.9%로 증가한데 비하여, 고본군, 누룩치군, 모시대군 및 산초군은 각각 110.6%, 103.1%, 107.2% 및 117.0%로 증가함을 보였으므로 모든 당뇨 실험군은 당뇨 대조군에 비하여 혈당 증가폭이 감소한 경향을 나타내었고, 특히 고본군, 누룩치군 및 모시대군에서 혈당치 상승이 적게 나타났다. 혈장 인슐린 함량은 정상군에 비하여 당뇨 대조군에서 인슐린 함량이 유의적으로 낮았고 당뇨 실험군 간에서는 고본군과 모시대군에서 높은 경향을 보였다.
- 5) 본 실험식물 섭취에 따른 간장 글리코겐 함량은 당뇨 대조군보다 고본군 및 산초군에서 높은 함량을 보였다.
- 6) 혈장과 간장 및 췌장의 단백질 함량은 정상군과 당뇨군 사이에 유의적인 차이가 없었으며 고본군, 모시대군 및 산 초군은 혈장, 간장, 신장 및 폐의 단백질 함량에서 당뇨 대조군보다 다소 증가하는 경향을 보이었다.
- 근육 내 글리코겐 함량은 정상군에 비하여 당뇨대조군이다소 감소한 경향을 보였으며 누룩치군 (P. kam)을 제외한 당뇨 실험군에서는 당뇨대 조군보다 높은 수치를 나타내었으나 유의적인 차이는 보이지 않았다. STZ으로 인해 당뇨가 유발되면 인슐린 저항은 골격근보다 간에서 빠르게 나타나며, 골격근에서는 STZ 주입 후 14일이 지나도 그 영향이 완전히 나타나지 않았다고 한다.
- 이는 Koh와 Kim의 연구에서 옥천산을 당뇨유발 쥐에게 투여하였을 때 간의 단백질농도가 비슷한 수준을 보였다는 결과와 일치한다. 당뇨대조군에 비해 누룩치군 (P. kam.)을제외한 당뇨실험군에서 증가하였으며 산초군 (Z. sc//.)에서 유의적으로 증가하였다. 신장 단백질 함량은 정상군에 비하여 당뇨대조군은 유의적으로 낮은 수치를 보이었으며, 누룩치군 (P.
- 정상군과 유사한 수준을 나타났으나 유의적인 차이는 보이지 않았다. 또한 ALT활성도에서는 당뇨대조군에 비해 고본실험군 에서 약간의 감소함을 보이었다.
- 특히 모시대군의 경우 4주 후의 체중이 초기체중에 비하여 증가하기 시작함을 볼 수 있었다. 또한 당뇨 쥐에서는 식이 이용효율이 떨어졌으나, 고본군과 모시대군에서 식이이 용 효율이 당뇨실험군 중 높았다.
- 1]에 나타나 있다. 본 실험기간동안 실험동물의 체중변화는 초기체중에 비해 당뇨가 유발되지 않은 정상군이 127.6 ± 16.9 g의 가장 큰 체중증가를 보인 반면, 당뇨대조군은 56.0 ± 16.9 g의 체중감소를 나타내었다. 당뇨실험군에서 모시대군04.
- 보고하였다. 본 실험에서는 당뇨에 의한 AST 및 ALT 활성도가 고본의 투여로 인해 감소하였으며 이는 STZ 로 인한 간손상이 개선될 가능성을 시사하였다.
- 정상군에 비해 당뇨대조군에서 증가하였다. 본 실험에서는 혈장 AST 활성도가 당뇨대조군에 비해 누룩치군 (R 如m.) 을 제외한 당뇨실험군에서 감소하였으며 (Table 3). 정상군과 유사한 수준을 나타났으나 유의적인 차이는 보이지 않았다.
- )에서 유의적으로 증가하였다. 신장 단백질 함량은 정상군에 비하여 당뇨대조군은 유의적으로 낮은 수치를 보이었으며, 누룩치군 (P. 如成.)을 제외한 당뇨실험군에서는 유의적이지는 아니지만 약간의 높은 수준을 보이었다. 폐의 단백질 함량도 정상군에 비하여 당뇨대조군에서 유의적으로 낮았으며, 실험 식물을 섭취한 당뇨실험군은 다소 증가된 함량을 나타내었다.
- 2]에 나타나 있다. 실험 기간 중에 STZ 주사로 인하여 당뇨대조군은 정상군에 비해 혈장 포도당 수준이 현저하게 증가하였으며 실험 4주 후 모든 당뇨실험군은 당뇨대조군에 비하여 유의적으로 감소하였다. 당뇨대조군은 초기에 비해 149.
- ) 에서 유의적이지는 않지만 높은 경향을 보였다. 실험식물의 투여로 혈장 인슐린의 농도는 당뇨대조군에 의해서 증가하는 경향이었으며 반면 혈당치는 감소하였다. 따라서 혈장 인슐린 농도가 낮을수록 혈당수준이 높아지는 상관관계를 나타냈다.
- 5™ 한편 Schaefer 등의 연구时에서 STZ 당뇨 유발시 세포증식과 사구체내에 matrix 축적으로 당뇨 동물의 신장크기가 증가된다고 하는 보고와 본 실험의 당뇨대조군이 정상군에 비하여 크게 비대해짐의 결과와 일치하였다. 심장의 무게는 정상군과 당뇨대조군 비교시 당뇨 대조군이 유의적으로 무겁게 나타났으나, 모든 당뇨실험군은 당뇨 대조군에 비하여 유의적으로 가볍게 나타났으며 정상군과 같은 수준이었다. 췌장은 모든 실험군간에 유의적인 차이를 보이지 않았고 비장은 누룩치군 (R 如m)에서 유의적으로 감소하였다.
- 정상군은 동량의 citrate buffer 용액을 주사하였다. 주 사후 24시간 후에 안구정맥총에서 혈액을 채취하여 원심분리 (HA-300, Hanil Centrifuge Co., Ltd) 한 후 상징액을 취하여 비공복시 혈장 중의 포도당 농도가 300 mg/dl 이상인 것을 당뇨가 유발된 것으로 확인하였다.
- ) 이 가장 작은 수치를 보였다. 폐와 신장의 무게도 정상군에 비해 당뇨대조군이 유의적으로 무겁게 나타났으며, 한편 당뇨대조군에 비하여 모든 당뇨실험군이 가벼운 경향을 보였으며 모시대군 (A. rem) 에서 특히 유의적인 차이를 보였다. 당뇨가 유발되면 배설량이 증가되고 혈액 내의 높은 농도의 포도당이 pentose phosphate 경로를 거쳐 phophoribosyl pyrophosphate를 공급하여 DNA와 RNA 합성의 증가 등 신장의 세포분열을 증가 시켜 신장이 비대해지기 때문으로 추정된다고 한다V 또한 신장의 비대현상은 혈장내 높은 농도의 포도당이 세포막의 비대를 가져오는 UDP-galactose 또는 글리코겐으로 대사되어 사구체내의 mesangial cell에 축적되어 나타난다고 하였다.
- )을 제외한 당뇨실험군에서는 유의적이지는 아니지만 약간의 높은 수준을 보이었다. 폐의 단백질 함량도 정상군에 비하여 당뇨대조군에서 유의적으로 낮았으며, 실험 식물을 섭취한 당뇨실험군은 다소 증가된 함량을 나타내었다. 췌장의 단백질 함량에서는 당뇨대조군 및 당뇨 실험군 모두 정상군과 비교하여 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 정상군과 비교할 때 당뇨실험군에서 뚜렷한 식이섭취량의 증가를보였는데 이는 당뇨병의 주요증세인 다식현상으로 생각된다. 한편 식이이용효율은 정상군에서만 양성을 보이었고, 당뇨 대조군과 모든 실험군에서는 음성효과를 나타내었다. 이와같이 정상군에 비해 당뇨군의 식이섭취량이 많음에도 불구하고 계속적인 체중감소가 나타난 것은 당뇨에 의한 체내대사의 퇴행적인 변화 때문인 것으로 보여진다;。그러나 당뇨 대조군에 비하여 누룩치군 (P.
- )을 제외한 당뇨실험군에서 당뇨대조군과 비교하여 감소하였으나 유의적인 차이는 없었다. 한편 혈장 ALT 활성도는 정상군에 비해 당뇨대조군과 당뇨실험군에서 유의적으로 상승되었으나 당뇨대조군에 비해 고본 섭취군 (A. ten.) 에서 감소하는 경향을 보였다.
- 혈장 AST 활성도는 정상군에 비해 당뇨대조군에서 상승하였으나 유의적인 차이는 보이지 않았으며 누룩치군 (P. Zsn.)을 제외한 당뇨실험군에서 당뇨대조군과 비교하여 감소하였으나 유의적인 차이는 없었다. 한편 혈장 ALT 활성도는 정상군에 비해 당뇨대조군과 당뇨실험군에서 유의적으로 상승되었으나 당뇨대조군에 비해 고본 섭취군 (A.
- 췌장의 단백질함량은 [Table 5]와 같다. 혈장 단백질을 보면 정상군에 비하여 당뇨대조군에서 감소하는 경향을 보였으나, 당뇨실험군은 당뇨대조군에 비하여 증가하였음을 알 수 있었으나 이러한 현상은 모두 유의적이지는 않았다. 혈장의 단백질 농도가 정상군에 비해 당뇨실험군에서 감소되었음은 다른 보고°时와 일치한다.
- 0%로 증가함을 보였으므로 모든 당뇨 실험군은 당뇨 대조군에 비하여 혈당 증가폭이 감소한 경향을 나타내었고, 특히 고본군, 누룩치군 및 모시대군에서 혈당치 상승이 적게 나타났다. 혈장 인슐린 함량은 정상군에 비하여 당뇨 대조군에서 인슐린 함량이 유의적으로 낮았고 당뇨 실험군 간에서는 고본군과 모시대군에서 높은 경향을 보였다.
- 혈장 인슐린함량은 [Table 4]에 나타난 바와 같이 정상군에 비하여 당뇨대조군이 유의적으로 낮은 것으로 나타났으나 당뇨대조군에 비해 고본군 (A. 招如.)과 모시대군 (A. rem.) 에서 유의적이지는 않지만 높은 경향을 보였다. 실험식물의 투여로 혈장 인슐린의 농도는 당뇨대조군에 의해서 증가하는 경향이었으며 반면 혈당치는 감소하였다.
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