두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물이 Streptozotocin 투여 흰쥐의 혈장바이오마커에 미치는 영향 Effects of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana Water Extracts on Plasma Biomarkers in Streptozotocin - Induced Diabetic Rats원문보기
Wistar계 흰쥐에게 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물을 급여하여 7주간 급여하였으며 희생 2주전에 STZ으로 당뇨를 유발하여 혈당이 300 ㎎/dL 이상인 흰쥐를 대상으로 혈장 중의 포도당 농도 및 바이오마커에 미치는 영향을 구명하였다. 혈장의 포도당 함량은 두릅나무과 식물의 열수추출물 급여시 대조군에 비해 유의적인 혈당저하 효과가 관찰되었으며, 혈장의 인슐린과 C-펩타이드 함량 역시 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물 급여시 STZ 투여에 의한 변화가 완화되었다. 혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었다. 빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여로 유의적으로 증가되었으나 실험식이를 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되었다. 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물은 당뇨 유발로 증가된 혈장의 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성을 유의적으로 억제하였다. 따라서 두릅나무과 식물 중 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물은 STZ 투여 흰쥐의 혈당강하 및 혈장바이오마커의 변화 개선에 효과적인 것으로 관찰되었다.
Wistar계 흰쥐에게 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물을 급여하여 7주간 급여하였으며 희생 2주전에 STZ으로 당뇨를 유발하여 혈당이 300 ㎎/dL 이상인 흰쥐를 대상으로 혈장 중의 포도당 농도 및 바이오마커에 미치는 영향을 구명하였다. 혈장의 포도당 함량은 두릅나무과 식물의 열수추출물 급여시 대조군에 비해 유의적인 혈당저하 효과가 관찰되었으며, 혈장의 인슐린과 C-펩타이드 함량 역시 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물 급여시 STZ 투여에 의한 변화가 완화되었다. 혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었다. 빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여로 유의적으로 증가되었으나 실험식이를 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되었다. 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물은 당뇨 유발로 증가된 혈장의 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성을 유의적으로 억제하였다. 따라서 두릅나무과 식물 중 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물은 STZ 투여 흰쥐의 혈당강하 및 혈장바이오마커의 변화 개선에 효과적인 것으로 관찰되었다.
This study was conducted to investigate the effects of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts on plasma glucose and biomarkers in the streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. Male Wistar rats were divided into normal and diabetic groups. The diabetic groups subdivi...
This study was conducted to investigate the effects of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts on plasma glucose and biomarkers in the streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. Male Wistar rats were divided into normal and diabetic groups. The diabetic groups subdivided into the control group (DM), Aralia elata (DM-AE), Acanthopanacis cortex (DM-AC) and Ulmus davidiana (DM-UD). The extracts were supplemented in diet base on 11.42 g of raw materials/㎏ diet for 7 weeks. The diabetes was induced by injecting STZ (55 ㎎/㎏ B.W., i.p.) once 2 weeks before sacrifying. Plasma glucose level was significantly higher in the DM group than in the normal group, whereas insulin and C-peptide concentrations were significantly lowered in the DM groups compared to the normal group. These parameters were normalized in the DM-AE, DM-AC and DM-UD supplemented groups. Plasma albumin content was significantly lowered in the DM group compared to the normal group, yet it was significantly higher in the DM-AE group than in the DM group. Bilirubin and creatinine contents were elevated in the DM group, while the supplementation of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts ameliorate the change of these contents in STZ-induced diabetic rats. Plasma AST, ALT, ALP and LDH activities were significantly higher in the DM group than in the normal groups. The supplementation of Araliaceae family water extracts significantly lowered these parameters compared to the DM group. Accordingly, these results indicate that Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts would seem to improve the glucose and biomarker in STZ-induced diabetic rats.
This study was conducted to investigate the effects of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts on plasma glucose and biomarkers in the streptozotocin (STZ)-induced diabetic rats. Male Wistar rats were divided into normal and diabetic groups. The diabetic groups subdivided into the control group (DM), Aralia elata (DM-AE), Acanthopanacis cortex (DM-AC) and Ulmus davidiana (DM-UD). The extracts were supplemented in diet base on 11.42 g of raw materials/㎏ diet for 7 weeks. The diabetes was induced by injecting STZ (55 ㎎/㎏ B.W., i.p.) once 2 weeks before sacrifying. Plasma glucose level was significantly higher in the DM group than in the normal group, whereas insulin and C-peptide concentrations were significantly lowered in the DM groups compared to the normal group. These parameters were normalized in the DM-AE, DM-AC and DM-UD supplemented groups. Plasma albumin content was significantly lowered in the DM group compared to the normal group, yet it was significantly higher in the DM-AE group than in the DM group. Bilirubin and creatinine contents were elevated in the DM group, while the supplementation of Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts ameliorate the change of these contents in STZ-induced diabetic rats. Plasma AST, ALT, ALP and LDH activities were significantly higher in the DM group than in the normal groups. The supplementation of Araliaceae family water extracts significantly lowered these parameters compared to the DM group. Accordingly, these results indicate that Aralia elata, Acanthopanacis cortex and Ulmus davidiana water extracts would seem to improve the glucose and biomarker in STZ-induced diabetic rats.
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문제 정의
최근 세계적으로 다양한 종류의 herbs 식물들이 당뇨병의 치료에 사용되어 왔으며, 우리나라에서도 옛부터 민간에서 이용되어 온 천연식물에 대한 항당뇨 검색이 진행(5, 6)되고 있다. 따라서 본 실험에서는 민간에서 당뇨병 치료에 사용되고 있거나 혈당강하작용이 기대되는 천연유래 물질 중 두릅나무과(Araliaceae) 식물로부터 혈당강하 효과를 관찰하고자 두릅(Aralia elata), 오가피(Acanthopanax cortex), 느릅(Ulmus davidiana var. japonica)의 열수추출물을 STZ으로 당뇨를 유발한 흰쥐에게 급여한 후 혈당강하 효과와 혈장 바이오마커에 미치는 영향을 구명하고자 하였다.
가설 설정
1)Values are mean±SD (n=8).
1)Values are mean±SD (n=8).
2)Means in the same column not sharing a common superscript are significantly different (p<0.05).
3)The extracts were supplemented in diet base on 11.42 g of raw materialsAg diet.
제안 방법
Wistar계 흰쥐 에게 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물을 급여하여 7주간 급여하였으며 희생 2주전에 STZ으로 당뇨를 유발하여 혈당이 300 mg/dL 이상인 흰쥐를 대상으로 혈장 중의 포도당 농도 및 바이오마커에 미치는 영향을 구명하였다. 혈장의 포도당 함량은 두릅나무과 식물의 열수 추출물 급여시 대조군에 비해 유의적인 혈당저하 효과가 관찰되었으며, 혈장의 인슐린과 C-펩타이드 함량 역시 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물 급여시 STZ 투여에 의한 변화가 완화되었다.
당뇨 유발은 실험종료 2주전에 streptozotocin(STZ, Sigma Co.)을 0.1 M sodium citrate buffer(pH 4.3)에 녹여 체중 kg 당 55 mg을 1회 복강주사하였다. 당뇨유발 3일 후의 정혈당기(Glucocard test stripl27, Arkray)를 이용하여 꼬리 정맥혈의 비공복시 혈당을 측정하여 혈당이 300 mg/dL 이상인 동물을 본 실험에 사용하였다(Fig.
실험동물은 Wistar계의 이유한 웅성 흰쥐 50마리를 10일간 기본식이로 적응시킨 후 평균체중이 120±10g인 것을 난괴법에 의해 정상군(Normal), 당뇨대조군(DM) 및 두릅 열수추출물군(DM-AE), 오가피 열수추출물군(DM-AC), 느릅열수추출물군(DM-UD)으로 나누어 7주간 사육하였다. 당뇨 유발은 실험종료 2주전에 streptozotocin(STZ, Sigma Co.
옥수수 기름(제일제당)을 사용하였다. 실험식이는 사람의 일일 섭취량과 흰쥐의 일일 사료섭취량을 고려하여 시료를 풍건물 기준으로 1.14%가 함유되도록 각각의 열수추출물을 첨가·급여하였으며 (Table 1) 물은 제한없이 공급하였다.
대상 데이터
3)에 녹여 체중 kg 당 55 mg을 1회 복강주사하였다. 당뇨유발 3일 후의 정혈당기(Glucocard test stripl27, Arkray)를 이용하여 꼬리 정맥혈의 비공복시 혈당을 측정하여 혈당이 300 mg/dL 이상인 동물을 본 실험에 사용하였다(Fig. 1). 사육실 온도는 20±2℃ 로 유지하였으며 조명의 주기는 12시간(08:00~20:00)으로 조절하였다.
대구약령시장에서 한국산의 두릅, 오가피 및 느릅 뿌리를 구입하여 세척 · 건조 후 균질기로 조직을 파쇄하여 분말화하였다. 각각의 뿌리분말 100g에 증류수 1000 mL를 가한 다음 가열맨틀에서 3시간 동안 가열하여 여과한 다음 상층액을 진공 회전 증발기로 감압농축한 후 동결건조하여 사용하였다.
데이터처리
실험 결과는 SPSS package 프로그램을 이용하여 실험군당 평균±표준편차로 표시하였으며 각 군간의 평균치의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 ANOVA와 Duncan의 사후검정방법에 의해 검정하였다.
이론/모형
Glucose 함량은 GOD법(8)에 의하여 조제된 kit(아산제약) 시약을 사용하였으며, insulin과 C-peptide는 방사선면역측정법(9)에 따라 인슐린 kit(USA)를 사용하여 측정하였다. Albumin 함량은 BCG법(10), bilirubin 함량은 Evelyn-Malloy 변법(11), creatinine 함량은 Jaffe방법(12)으로 조제된 kit(아산제약)를 사용하였다. 혈장 중의 AST, ALT의 활성은 Reitman과 Frankel의 방법 (13), ALP 활성은 King과 King의 방법 (14), LDH 활성은 Holbrook와 Gutfreund의 방법(15)에 준하여 조제된 kit(아산제약)를 사용하여 측정하였다.
혈액은 4℃에서 20분간 방치한 후 600×g에서 10분간 원심분리하여 혈장을 얻어 시료로 사용하였다. Glucose 함량은 GOD법(8)에 의하여 조제된 kit(아산제약) 시약을 사용하였으며, insulin과 C-peptide는 방사선면역측정법(9)에 따라 인슐린 kit(USA)를 사용하여 측정하였다. Albumin 함량은 BCG법(10), bilirubin 함량은 Evelyn-Malloy 변법(11), creatinine 함량은 Jaffe방법(12)으로 조제된 kit(아산제약)를 사용하였다.
본 실험에 사용한 기본식이는 AIN-76(7)의 식이조성에 준하였으며, 단백질 급원으로는 카제인(Murray, UK)을 공급하고 탄수화물 급원은 옥수수 전분(신동방), 지방 급원으로는 옥수수 기름(제일제당)을 사용하였다. 실험식이는 사람의 일일 섭취량과 흰쥐의 일일 사료섭취량을 고려하여 시료를 풍건물 기준으로 1.
Albumin 함량은 BCG법(10), bilirubin 함량은 Evelyn-Malloy 변법(11), creatinine 함량은 Jaffe방법(12)으로 조제된 kit(아산제약)를 사용하였다. 혈장 중의 AST, ALT의 활성은 Reitman과 Frankel의 방법 (13), ALP 활성은 King과 King의 방법 (14), LDH 활성은 Holbrook와 Gutfreund의 방법(15)에 준하여 조제된 kit(아산제약)를 사용하여 측정하였다.
성능/효과
2)Vitamin mixture (g/kg Vit. Mix.) according to AIN-76: Thiamine~HCl 0.60, biotin 0.02, riboflavin 0.60, vitamin B12 (0.1% in mannitol) 1.00, pyridoxine-HCl 0.70, vitamin A palmitate 0.80, niacin 3.00, vitamin E acetate 1.00, calcium pantothenate 1.60, vitamin D3 0.25, folic acid 0.20, menadione sodium bisulfite 0.15, sucrose 981.08.
간세포에 다량 존재하는 AST 및 ALT의 활성은 정상군에 비하여 당뇨대조군에서 유의적으로 증가됨으로써 STZ 투여로 인한 간손상이 관찰되었다. 반면 실험식이 급여시 당뇨유발로 증가된 혈장의 AST와 ALT 활성이 유의적으로 억제되었다.
각각의 뿌리분말 100g에 증류수 1000 mL를 가한 다음 가열맨틀에서 3시간 동안 가열하여 여과한 다음 상층액을 진공 회전 증발기로 감압농축한 후 동결건조하여 사용하였다. 동결건조한 시료의 수율은 두릅 18.5%, 오가피 8.8%, 느릅 11.8%이었다.
빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여로 유의적으로 증가되었으나 실험식이를 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되었다. 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물은 당뇨유발로 증가된 혈장의 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성을 유의적으로 억제하였다. 따라서 두릅나무과 식물 중 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물은 STZ 투여 흰쥐의 혈당강하 및 혈장바이오마커의 변화 개선에 효과적인 것으로 관찰되었다.
두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물은 당뇨유발로 증가된 혈장의 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성을 유의적으로 억제하였다. 따라서 두릅나무과 식물 중 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물은 STZ 투여 흰쥐의 혈당강하 및 혈장바이오마커의 변화 개선에 효과적인 것으로 관찰되었다.
또한 혈중 빌리루빈 함량은 중독성 빌리루빈 간장해나 폐쇄성 ·용혈성 황달, 만성 에탄올중독의 경우 증가된다(27). 따라서 두릅나무과 식물의 열수추출물은 당뇨흰쥐의 빌리루빈 함량과 크레아티닌 함량을 감소시킴으로써 간손상과 신장기능 손상을 억제하여 당뇨로 인한 체중감소를 회복한 것으로 사료된다.
인한 간손상이 관찰되었다. 반면 실험식이 급여시 당뇨유발로 증가된 혈장의 AST와 ALT 활성이 유의적으로 억제되었다. AST 및 ALT는 간손상시 혈중으로 다량 유출되어 활성이 증가됨으로써 간손상의 지표로 이용되는 효소로서 AST 활성은 간괴사, 간경변 등의 간질환에서, ALT의 활성은 간염, 폐쇄성 황달 및 심근경색 등에서 증가된다(28).
당뇨병의 고혈당 현상은 당뇨 합병증의 원인이며 당뇨시 혈당강하 효과는 당뇨 합병증 발생 방지를 위하여 필수적이라 할 수 있다. 본 실험에서는 당뇨유발전 실험식이를 섭취함으로써 당뇨에 대한 예방효과로 혈당강하 작용이 우수하게 나타났을 것으로 사료된다.
있다. 본 실험에서도 두릅나무과 식물의 열수추출물이 C-펩타이드 함량을 증가시킴으로써 당뇨병으로 인한 혈당 변화를 조절할 수 있을 것으로 사료된다.
2에 나타내었다. 본 실험은 5주간 실험식이를 급여한 후 STZ을 투여하여 혈당치가 300mg/dL 이상인 동물을 사용하였는데 Fig. 1과 같이 STZ 투여로 인한혈당치는 당뇨대조군(487.35±15.89 mg/dL), 두릅 열수추출물군(325.38± 12.35 mg/dL), 오가피 열수추출물군(353.45±10.30 mg/dL) 및 두릅열수출물군(397.52±11.58 mg/dL)으로 두릅나무과 식물의 급여 가 당뇨유발을 유의적으로 억제하는 것으로 나타났다. 이들 당뇨유발 동물에게 실험식이를 2주 급여한 후 혈장의 포도당 함량은 당뇨대조군(436.
혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었다. 빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여로 유의적으로 증가되었으나 실험식이를 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되었다. 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물은 당뇨유발로 증가된 혈장의 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성을 유의적으로 억제하였다.
이상의 결과에서 실험식이 급여시 당뇨로 인한 AST, ALT, ALP 및 LDH의 활성 증가가 억제됨을 확인함으로써 두릅나무과 식물이 당뇨성 간손상 예방 및 개선에 효과적일 것으로 사료된다.
정상군에 비하여 STZ만을 투여한 당뇨대조군에서 유의적인 증가를 나타낸 ALP 활성은 실험식이를 급여한 모든 군에서 감소되었으며 특히 오가피열수추출물군의 억제 효과가 높게 나타났다. ALP는 체내에서 인산에스터를 분리시키고 골격내에서 석회화를 촉진하며 장내에서 인의 흡수에 관여하는 효소로서 간과 담도질환의 경우 활성이 높아지는 것으로 보고(31)되어 있다.
이는 STZ 투여시 췌장의 베타세포파괴로 인슐린 분비가 저하될 뿐만 아니라 고혈당 자체가 인슐린 분비를 억제하는 직접적인 요인(16)으로 작용한 때문으로 생각된다. 혈장 중의 C-펩타이드 함량 역시 당뇨대조군이 정상군에 비하여 24% 감소됨으로써 인슐린 변화와 유사한 양상을 나타내었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었는데 특히 느릅열수추출물의 C-펩타이드 함량 회복 효과가 우수한 것으로 나타났다. 이는 Oshida 등(17)이 STZ을 투여한 당뇨 흰쥐군이 정상군 흰쥐보다 C-펩타이드 함량이 낮았다는 보고와 유사한 경향으로서 당뇨유발 흰쥐에게 느릅 열수추출물을 급여할 경우 인슐린 분비가 증가됨으로써 혈장 중의 C-펩타이드 함량이 증가된 결과로 생각된다.
ALP는 체내에서 인산에스터를 분리시키고 골격내에서 석회화를 촉진하며 장내에서 인의 흡수에 관여하는 효소로서 간과 담도질환의 경우 활성이 높아지는 것으로 보고(31)되어 있다. 혈장 중의 LDH 활성은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 증가되었으나 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물 급여시 활성 억제 효과가 유의적인 것으로 나타났다. 체내에서 혐기적해당의 최종 단계중 산화· 환원반응에 관여하는 효소인 LDH는 급성 간염 , 초기 간암, 심근경색, 악성빈혈 등에서 활성이 현저하게 높아지는 것으로 알려져 있다(27).
혈장 중의 빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여시 유의적으로 증가되었으나 두릅, 오가피 및 느릅의 열수추출물을 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되어 정상수준을 회복하였다. 이는 당뇨흰쥐의 혈장 중 크레아티닌 함량이 증가된다는 Domingo 등(25)의 보고와 일치하는 결과이다.
혈장의 포도당 함량은 두릅나무과 식물의 열수 추출물 급여시 대조군에 비해 유의적인 혈당저하 효과가 관찰되었으며, 혈장의 인슐린과 C-펩타이드 함량 역시 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물 급여시 STZ 투여에 의한 변화가 완화되었다. 혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었다. 빌리루빈과 크레아티닌 함량은 STZ 투여로 유의적으로 증가되었으나 실험식이를 급여한 모든 군에서 유의적으로 감소되었다.
혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 회복되는 경향이었는데 특히 두릅열수추출물군의 알부빈 함량은 유의적으로 증가되었다. 혈장의 알부민 함량은 당뇨 신증후군의 임상인자로서 단백 이화작용의 증가를 확인하는 요소로 알려져 있는데(24) 본 실험에서도 당뇨가 유발된 흰쥐의 인슐린 함량 저하는 단백이화를 촉진시켜 미단백과 알부민이 신장을 통한 배설이 촉진됨으로써 혈중의 알부민 함량 감소를 유발한 것으로 생각된다.
3과 같다. 혈장의 인슐린 함량은 정상군에 비하여 당뇨대조군에서 52% 낮았으나 실험식이를 급여한 모든 군은 당뇨대조군에 비하여 유의적으로 높았다. 이는 STZ 투여시 췌장의 베타세포파괴로 인슐린 분비가 저하될 뿐만 아니라 고혈당 자체가 인슐린 분비를 억제하는 직접적인 요인(16)으로 작용한 때문으로 생각된다.
혈장의 포도당 함량은 두릅나무과 식물의 열수 추출물 급여시 대조군에 비해 유의적인 혈당저하 효과가 관찰되었으며, 혈장의 인슐린과 C-펩타이드 함량 역시 두릅, 오가피 및 느릅 열수추출물 급여시 STZ 투여에 의한 변화가 완화되었다. 혈장 중의 알부민 함량은 당뇨대조군이 정상군에 비하여 유의적으로 감소되었으며 실험식이 급여시 증가되는 경향이었다.
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