본 연구에서는 대두 이소플라본이 난소를 절제한 성장기 흰쥐의 골격 발달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 3주령 된 Wister 암컷 쥐를 난소절제한 후 8주 동안 genistein을 경구 투여하여 골대사에 미치는 일반지표 및 생화학지표를 관찰하였다. 1. 체중 증가는 OVX군$(230.2{\pm}25.15\;g)$이 SH군$(170.6{\pm}20.51\;g)$에 비해 유의적으로 높게 나타났으나 (p<0.05), OVX+GEN군과 OVX+ES군의 체중 증가는 OVX군에 비해 유의적인 차이를 보이지 않았다. 2. 체중 당 간과 자궁의 무게는 난소를 절제한 모든군에서 SH군에 비해 유의적으로 낮았으며(p<0.05), 신장의 무게 또한 SH군에 비해 난소를 절제한 모든 군에서 유의적으로(p<0.05) 감소하였으나 난소절제군 사이에서 유의적인 차이는 없었다. 3. 대퇴골의 무게는 모든 군간에서 유의적인 차이는 없었으나 대퇴골의 길이는 SH군에 비해 OVX군에서 길게 나타났다. 4. 뇨 중 creatinine의 양은 난소 절제군에서 모두 증가하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또한 hydroxyproline 함량도 모든 군간에서 차이가 나타나지 않았다. 5. 혈청 ALP 활성은 모든 군에서 차이가 없었으며 대퇴골, 변, 혈청, 뇨에서의 Ca의 함량도 모든 군간에서 유의적인 차이가 없었다. 6. 대퇴골의 골밀도는 SH군에 비해 난소를 절제한 군에서 낮았으며 genistein 투여로 다시 증가하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 파단력과 stiffiness의 경우 난소 절제 및 genistein 처리에 의한 영향을 받지 않았다. 본 결과를 통하여 genistein에 의한 투여는 난소를 절제한 성장기의 흰쥐에서도 최대골질량을 유지하고 골질량의 손실을 억제할 수 있는 효과가 있어 성장기 동안의 섭취가 골다공증 예방에 효과가 있을 것으로 예상된다.
본 연구에서는 대두 이소플라본이 난소를 절제한 성장기 흰쥐의 골격 발달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 3주령 된 Wister 암컷 쥐를 난소절제한 후 8주 동안 genistein을 경구 투여하여 골대사에 미치는 일반지표 및 생화학지표를 관찰하였다. 1. 체중 증가는 OVX군$(230.2{\pm}25.15\;g)$이 SH군$(170.6{\pm}20.51\;g)$에 비해 유의적으로 높게 나타났으나 (p<0.05), OVX+GEN군과 OVX+ES군의 체중 증가는 OVX군에 비해 유의적인 차이를 보이지 않았다. 2. 체중 당 간과 자궁의 무게는 난소를 절제한 모든군에서 SH군에 비해 유의적으로 낮았으며(p<0.05), 신장의 무게 또한 SH군에 비해 난소를 절제한 모든 군에서 유의적으로(p<0.05) 감소하였으나 난소절제군 사이에서 유의적인 차이는 없었다. 3. 대퇴골의 무게는 모든 군간에서 유의적인 차이는 없었으나 대퇴골의 길이는 SH군에 비해 OVX군에서 길게 나타났다. 4. 뇨 중 creatinine의 양은 난소 절제군에서 모두 증가하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또한 hydroxyproline 함량도 모든 군간에서 차이가 나타나지 않았다. 5. 혈청 ALP 활성은 모든 군에서 차이가 없었으며 대퇴골, 변, 혈청, 뇨에서의 Ca의 함량도 모든 군간에서 유의적인 차이가 없었다. 6. 대퇴골의 골밀도는 SH군에 비해 난소를 절제한 군에서 낮았으며 genistein 투여로 다시 증가하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 파단력과 stiffiness의 경우 난소 절제 및 genistein 처리에 의한 영향을 받지 않았다. 본 결과를 통하여 genistein에 의한 투여는 난소를 절제한 성장기의 흰쥐에서도 최대골질량을 유지하고 골질량의 손실을 억제할 수 있는 효과가 있어 성장기 동안의 섭취가 골다공증 예방에 효과가 있을 것으로 예상된다.
This study attempted to investigate if the soy isoflavone, genistein, influences bone metabolism in ovariectomized, 4-week-old female Wister rats. All the rats were divided into sham (SH) and ovariectomized (OVX) groups consisting of OVX-17${\beta}$-estradiol($10\;{\mu}g/kg$ b....
This study attempted to investigate if the soy isoflavone, genistein, influences bone metabolism in ovariectomized, 4-week-old female Wister rats. All the rats were divided into sham (SH) and ovariectomized (OVX) groups consisting of OVX-17${\beta}$-estradiol($10\;{\mu}g/kg$ b.w.), OVX-1mg or 5 mg or 10mg of genistein/kg b.w. The rates were allowed ad libitum access to foods and water for 8 weeks. The Results showed that body weight had significantly increased in the OVX group compared to the SH group (p<0.05) and was not different among the OVX-GEN and OVX-ES groups and the OVX group. The liver and uterus weights in the OVX groups were slighter than those in SH group (p0.05). Breaking force and stiffness did not change by ovariectomy and feeding genistein. Hence, these results suggested that estrogen may affect bone mineralization in growing rats and that genistein be may involved in the prevention of bone loss. However, more studies are needed to identify the proper mechanism of genistein and bone formation.
This study attempted to investigate if the soy isoflavone, genistein, influences bone metabolism in ovariectomized, 4-week-old female Wister rats. All the rats were divided into sham (SH) and ovariectomized (OVX) groups consisting of OVX-17${\beta}$-estradiol($10\;{\mu}g/kg$ b.w.), OVX-1mg or 5 mg or 10mg of genistein/kg b.w. The rates were allowed ad libitum access to foods and water for 8 weeks. The Results showed that body weight had significantly increased in the OVX group compared to the SH group (p<0.05) and was not different among the OVX-GEN and OVX-ES groups and the OVX group. The liver and uterus weights in the OVX groups were slighter than those in SH group (p0.05). Breaking force and stiffness did not change by ovariectomy and feeding genistein. Hence, these results suggested that estrogen may affect bone mineralization in growing rats and that genistein be may involved in the prevention of bone loss. However, more studies are needed to identify the proper mechanism of genistein and bone formation.
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문제 정의
따라서 본 실험에서는 성장기 쥐를 대상으로 난소를 절제한 후 대두 이소플라본인 genistein을 경구 투여하여 성장기 흰쥐의 골격에 미치는 영향을 알아보았다.
본 연구에서는 대두 이소플라본이 난소를 절제한 성장기 횐쥐의 골격 발달에 미치는 영향을 알아보기 위하여 3주령 된 Wister 암컷 쥐를 난소절제한 후 8주동안 genistein을 경구 투여하여 골대사에 미치는 일반지표 및 생화학지표를 관찰하였다.
제안 방법
각 군에 해당하는 실험시료를 8주간 경구투여한 후뇨와 변을 수집하고 혈액을 채취한 다음 개복하여 간, 신장, 비장, 자궁 및 뼈를 적출하였다. 뇨와 변은 실험종료 일주일 전에 대사장(metabolic cage)에서 15시간 뇨와 대변을 수집하였으며 장기는 채취 후 주변의 조직을 모두 제거하였다.
골밀도(bone mineral density: BMD) 측정은 이중에너지방사선 골밀 도 측정기 (Dual energy X-ray absorptionmeter, Hologic QDR-4500A, Waltham, MA,U.S.A.) 중 소동물 분석기를 이용하여 측정하였다(양승오와 함수연 2001). 파단력(breaking force)은 먼저 대퇴골의 길이를 디지털 계측기 (Mitutoyo Absolute digimatic, Model CD-15CP, JAPAN)로 측정한 후 Instron(model 1127, Instron Co.
LTD, Young-In, Korea)를 구입하여 1주 동안 적응시킨 후 난괴 법 (randomized complete block design) 으로 군을 분류하였다. 난소절제한 군들은 sodium pentobarbitol(40 mg/kg b.w.)로 마취한 후 복부를 절개하여 양쪽 난소를 절제 (ovaHectomized: OVX) 하였고, sham군은 복부를 개복한 후 난소를 절제하지 않고 다시 복부를 봉합하였다. 모든 동물은 수술 후 1주 동안의 회복기를 거쳐 5주령이 되었을 때 6군(SH군: Sham, OVX군: Ovariectomy, OVX+ES군: Ovariectomy + 17β-estradiol 10/zg/kg b.
LTD, Young-In, Korea)는 자유롭게 주었으며, 사료의 함량은 Table 1에 제시하였다. 동물 사육실 환경은 온도 22±2℃, 상대습도 65±5%, 명암 주기 12 시간(6:00~18:00)으로 조절하였고, 실험기간동안 체중은매일 일정한 시간에 측정하였다.
)로 마취한 후 복부를 절개하여 양쪽 난소를 절제 (ovaHectomized: OVX) 하였고, sham군은 복부를 개복한 후 난소를 절제하지 않고 다시 복부를 봉합하였다. 모든 동물은 수술 후 1주 동안의 회복기를 거쳐 5주령이 되었을 때 6군(SH군: Sham, OVX군: Ovariectomy, OVX+ES군: Ovariectomy + 17β-estradiol 10/zg/kg b.w. in com oil, OVX+GEN 1: Ovariectomy + genistein Img/kg b.w. in com oil, OVX+GEN 5: Ovariectomy + genistein 5mg/kg b.w. in com' oil, OVX+GEN 10: Ovariectomy + genistein 10 mg/kg b.w. in com oil)으로 나누어 대두의 genistein (BioSpectrum Co. LTD, Young-In, Korea) 및 17β-estradiol(Sigma U.S.A.)을 매일 일정량씩 공급하였다. 성장률이 가장 높은 기간을 고려하여 난소 절제 후 8주 동안 사육하였다.
)을 매일 일정량씩 공급하였다. 성장률이 가장 높은 기간을 고려하여 난소 절제 후 8주 동안 사육하였다. 모든 실험기간 동안 물과 사료 (Orient.
실험동물은 3주령인 암컷 흰쥐 (Wister female rats: Samtaco. Co. LTD, Young-In, Korea)를 구입하여 1주 동안 적응시킨 후 난괴 법 (randomized complete block design) 으로 군을 분류하였다. 난소절제한 군들은 sodium pentobarbitol(40 mg/kg b.
실험동물의 체중은 실험개시일로부터 종료일 전날까지 매일 측정하여 체중 중가량을 구하였고, 희생시키기 직전에 몸무게를 측정하여 장기무게를 보정하였다.
힘이 가해진 단면적을 측정하기 위해 뼈를 얇게 자르고 완전히 건조시킨 후 FE-SEM(field emission scanning electron microscope, JSM-6340F, JAPAN)으로 25배 확대하여 촬영하였다. 이 단면도를 image processing을 이용하여 대퇴골 단면적(mn?)을 구하였다.
) 중 소동물 분석기를 이용하여 측정하였다(양승오와 함수연 2001). 파단력(breaking force)은 먼저 대퇴골의 길이를 디지털 계측기 (Mitutoyo Absolute digimatic, Model CD-15CP, JAPAN)로 측정한 후 Instron(model 1127, Instron Co. U.S.A.)을 이용하여 threepoint loading 방법으로 load cell(50 kg), crosshead speed(5mm/min)의 조건에서 뼈가 부러지기 직전의 파단력 (broking force, maximum load, kg)을 측정하였다 (Turner CH와 Burr DB 1993). 힘이 가해진 단면적을 측정하기 위해 뼈를 얇게 자르고 완전히 건조시킨 후 FE-SEM(field emission scanning electron microscope, JSM-6340F, JAPAN)으로 25배 확대하여 촬영하였다.
)을 이용하여 threepoint loading 방법으로 load cell(50 kg), crosshead speed(5mm/min)의 조건에서 뼈가 부러지기 직전의 파단력 (broking force, maximum load, kg)을 측정하였다 (Turner CH와 Burr DB 1993). 힘이 가해진 단면적을 측정하기 위해 뼈를 얇게 자르고 완전히 건조시킨 후 FE-SEM(field emission scanning electron microscope, JSM-6340F, JAPAN)으로 25배 확대하여 촬영하였다. 이 단면도를 image processing을 이용하여 대퇴골 단면적(mn?)을 구하였다.
데이터처리
)를 이용하여 평균값(mean)과 표준편차(SD)를 계산하였고, 각 군간의 유의성을 검중하기 위해 one-way ANOVA를 사용하였다. ANOVA에 의하여 통계적 유의성이 나타나는 경우 각 군간의 유의성은 Duncan's multiple range test에 의해서 분석하였다.
abc Value with different letters are signifantly different among groups at p<0.05 by Duncan multiple range test.
본 실험의 결과는 SPSS(Statistical Package for Social Science 9.0 Program, SPSS. Co. U.S.A.)를 이용하여 평균값(mean)과 표준편차(SD)를 계산하였고, 각 군간의 유의성을 검중하기 위해 one-way ANOVA를 사용하였다. ANOVA에 의하여 통계적 유의성이 나타나는 경우 각 군간의 유의성은 Duncan's multiple range test에 의해서 분석하였다.
이론/모형
뇨 creatinine 함량은 Creatihine kit(AsanPharm. Co. Asan, Korea)으로 520 rm에서, hydroxyproline (OHpr) 측정은 Jamall 둥(1981) 의 방법을 이용하여 558 nm에서 각각 흡광도를 측정하여 농도를 산출하였다.
대퇴골, 혈청, 뇨, 변에서 Ca 측정은 AOAC의 방법 (1984)을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
1. 체중 중가는 OVX군(230.2±25.15 g)이 SH군(170.6 ±20.51 g) 에 비해 유의적으로 높게 나타났으나 (p<0.05), OVX+GEN군과 OVX+ES군의 체중 중가는 OVX군에 비해 유의적인 차이를 보이지 않았다.
뇨 중 creatinine의 양은 Table 5와 같았다. 15시간 채취한 뇨 중 SH군의 creatinine 양이 5.25+0.37 mg/15hr urine ml로 가장 낮았으며, 난소 절제한 군의 creatinine 양은 모두 증가하였다. 뇨 중 creatininee 신사구체에서 여과되어 세뇨관에서는 재흡수되지 않고 체외로 배설되며, 신장 이외에는 영향을 받지 않으므로 신장의 기능을 나타내는 지표가 되는데 여성은 폐경기 이후에는 estrogen의 결핍으로 신장 기능이 저하된다{Kopple JD 1996).
2. 체중 당 간과 자궁의 무게는 난소를 절제한 모든 군에서 SH군에 비해 유의적으로 낮았으며 (p<0.05), 신장의 무게 또한 SH군에 비해 난소를 절제한 모든 군에서 유의적으로(p<0.05) 감소하였으나 난소절제군 사이에서 유의적인 차이는 없었다.
3. 대퇴골의 무게는 모든 군간에서 유의적인 차이는 없었으나 대퇴골의 길이는 SH군에 비해 OVX군에서 길게 나타났다.
4. 뇨 중 creatinine의 양은 난소 절제군에서 모두 증가하였으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또한 hydroxyproline 함량도 모든 군간에서 차이가 나타나지 않았다.
5. 혈청 ALP 활성은 모든 군에서 차이가 없었으머 대퇴골, 변, 혈청, 뇨에서의 Ca의 함량도 모든 군 간에서 유의적인 차이가 없었다.
6. 대퇴골의 골밀도는 SH군에 비해 난소를 절제한 곤에서 낮았으며 genistein 투여로 다시 중가하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 파단력과 stiffiness의 경우 난소 절제 및 genistein 처리에 의한 영향을 받지 않았다.
혈청 내 ALP의 활성은 Table 6와 같았다. ALP 활성은 0VX군에서 낮았으며, OVX+ES와 0 VX+GEN군에서 다시 높아지는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 김민선(1999)의 연구에서도 8주령 쥐를 난소절제한 후 7주 동안 이소플라본을 처리했을 때 ALP의 농도는 증가하였으나 유의적인 차이는 없었다 ALP는 골아세포에 존재하며, 국소부위의 골에 무기질이 침착되는 것을 항진시키는 역할을 하므로 조골세포의 활성을 나타내는 인자로, 소아기나 골형성이 활발하게 진행되는 시기에는 혈청 내에 증가됨을 볼 수 있다(서부 일과 안낙균 1998).
송미경(1996)의 연구에서도 난소절제군에서 creatinine의 양이 증가하여 본 실험 결과와 일치하였다. 난소절제 후 genistein을 처리했을 때 난소절제 후 genistein을 처리하지 않은 군에 비해 뇨중 creatinine 양은 감소하였다.
그러나 암컷 쥐의 골격성장이 12개월까지 계속되어 그 이후에 멈춘다는 연구결과를 비추어 볼 때(Dike NK 둥1989), 본 실험에서 사용된 쥐는 아직 최대골밀도에 도달하지 않았고 골격형성 중이라 실험결과에 유의적 차이가 나타나지 않았다고 예상된다. 변에서의 회분 및 Ca의 양과 혈청, 뇨에서의 Ca의 양에서는 유의적인 차이가 없는 것으로 보아 성장기 시 짧은 기간 동안에는 난소절제가 골손실에 영향을 주지 않으나 실험기간이 길어지면 골손실이 증가되어 골질량이 감소될 것으로 판단된다.
본 결과를 통하여 genistein에 의한 투여는 난소를 절제한 성장기의 흰쥐에서도 최대골질량을 유지하고 골질량의 손실을 억제할 수 있는 효과가 있어 성장기 동안의 섭취가 골다공증 예방에 효과가 있을 것으로 예상된다.
측정한 결과는 Table 2와 같았다. 수술 8주 후 OVX군의 체중 증가<230.2±25.15 g)가 SH군의 체중 증가(170.6±20.51 g)에 비해 유의적으로 높게 나타났으나 (p<0.05), OVX+GEN군과 OVX+ES군의 체중 증가는 OVX군에 비해 유의적인 차이를 보이지 않았다. 여러 연구를 통해서 난소절제로 유발된 체중 증가는 이미 보고된 바 있으며, 특히 김화영 등(1998)은 10개월 된 난소절제 쥐보다 2개월된 난소절제 성장기 쥐에서 체중증가량이 높음을 관찰한 바 있다.
이같은 결과는 난소를 절제한 군에서 간과 신장의 무게가 감소한다는 안혜선(1997)의 연구와 일치하였으며, 난소 절제 시 체중의 증가로 체중 100 g당 간과 신장의 무게가 상대적으로 낮게 나타난 것으로 판단된다. 자궁의 무게는 난소절제 시 estrogen의 감소로 자궁의 발육이 억제되어 SH 군과 비교했을 때 확연한 차이를 나타내었다 (p<0.05). 자궁은 estrogen에 의존적으로 변화하여 17(β-estradiol의 투여시 무게가 증가한 연구결과가 있었으나(Jung KY 등 2004), 본 연구에서는 176-estradiol의 투여로 자궁의 무게가 유의적으로 증가하지는 않았다.
같았다. 체중 당 간의 무게는 난소를 절제한 모든 군에서 SH 군에 비해 유의적으로 낮았으며(p<0.05), 신장의 무게 또한 SH군에 비해 난소를 절제한 군에서 유의적으로 감소하였으나(p<0.05), 난소절제군 사이에서 유의적인 차이는 없었다. 반면, 비장의 경우는 모든 군간에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
후속연구
현재까지 발표된 연구결과를 보면 골다공증이 발생하지 않도록 예방하는 것이 가장 중요하며, 현재 처방되고 있는 estrogen, calcitonin, bisphosphonate, ipiriflavone 등의 약물은 더 이상의 골손실이 일어나지 않도록 지연시킬 뿐 손실된 골질량을 보수하기는 힘들다는 결과가 대부분이다(서부일과 안덕균 1998, Argmandi 2000). 그러므로 골다공증을 예방하기 위하여 성장기 동안 최대 골밀도에 이르게 하는 것이 중요하며, 골질량을 감소시키는 위험인자를 피해야 할 것이다.
김민선(1999)의 연구에서도 8주령 쥐를 난소절제한 후 7주 동안 이소플라본을 처리했을 때 ALP의 농도는 증가하였으나 유의적인 차이는 없었다 ALP는 골아세포에 존재하며, 국소부위의 골에 무기질이 침착되는 것을 항진시키는 역할을 하므로 조골세포의 활성을 나타내는 인자로, 소아기나 골형성이 활발하게 진행되는 시기에는 혈청 내에 증가됨을 볼 수 있다(서부 일과 안낙균 1998). 본 실험에서는 모든 군에서 ALP 활성에 유의적 차이는 없었는데 ALP가 골 뿐만 아니라 다른 조직인 간, 신장에서도 존재하므로 뼈에서의 monoclonal antibody를 이용한 특이적인 ALP의 활성만을 측정할 필요가 있겠다.
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