함초(Salicornia herbacea)는 염습 지대에서 자생하는 명아주과에 속하는 일년초 식물로서 우리말로는 퉁퉁마디라고 불리우며, 식용과 약용으로 이용되고 있다. 건조된 함초로부터 열수 추출을 하여 조추출물(CSP)을 얻었으며 조추출물을 한외 여과하여 다당체(SP1)를 얻었다. 이렇게 얻은 조추출물과 다당체에 대해 streptozotocin (55 mg/mL/kg)으로 유발한 당뇨 쥐를 이용하여 정상 대조군(NC)과 당뇨 대조군(DC), 당뇨 조추출물군(DCSP), 당뇨 다당체군(DSP1)으로 분류하고 각각 조추출물과 다당체 2%를 6주간 공급하여 실험한 결과, DCSP군과 DSP1군에서는 대조군과 비교하여 혈당은 10%, 25%씩 감소하고, 중성 지방은 13%, 20%씩 감소하여 유의적인 수치를 나타내었다. 즉, 함초로부터 조추출물과 다당체를 획득하여 이들에 대한 항당뇨 실험을 한 결과, 조추출물과 다당체에서 혈당 저하와 중성 지방 저하의 효과를 보였는데, 조추출물보다 다당체에서 더 높은 활성을 보였다. 따라서 함초 다당체는 항당뇨 활성을 가진 바이오헬스 소재로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
함초(Salicornia herbacea)는 염습 지대에서 자생하는 명아주과에 속하는 일년초 식물로서 우리말로는 퉁퉁마디라고 불리우며, 식용과 약용으로 이용되고 있다. 건조된 함초로부터 열수 추출을 하여 조추출물(CSP)을 얻었으며 조추출물을 한외 여과하여 다당체(SP1)를 얻었다. 이렇게 얻은 조추출물과 다당체에 대해 streptozotocin (55 mg/mL/kg)으로 유발한 당뇨 쥐를 이용하여 정상 대조군(NC)과 당뇨 대조군(DC), 당뇨 조추출물군(DCSP), 당뇨 다당체군(DSP1)으로 분류하고 각각 조추출물과 다당체 2%를 6주간 공급하여 실험한 결과, DCSP군과 DSP1군에서는 대조군과 비교하여 혈당은 10%, 25%씩 감소하고, 중성 지방은 13%, 20%씩 감소하여 유의적인 수치를 나타내었다. 즉, 함초로부터 조추출물과 다당체를 획득하여 이들에 대한 항당뇨 실험을 한 결과, 조추출물과 다당체에서 혈당 저하와 중성 지방 저하의 효과를 보였는데, 조추출물보다 다당체에서 더 높은 활성을 보였다. 따라서 함초 다당체는 항당뇨 활성을 가진 바이오헬스 소재로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.
The present study investigated the effect of physiologically active polysaccharide (SP1) isolated from Salicornia herbacea on streptozotocin-induced diabetic rats. Male Spraque-Dawley rats were divided into four groups which were normal control group (NC), diabetic control group (DC), diabetic CSP g...
The present study investigated the effect of physiologically active polysaccharide (SP1) isolated from Salicornia herbacea on streptozotocin-induced diabetic rats. Male Spraque-Dawley rats were divided into four groups which were normal control group (NC), diabetic control group (DC), diabetic CSP group (DCSP), and diabetic SP1 group (DSP1). Animals were administrated with 2% experimental drinks for 6 weeks. The levels of glucose, triglyceride, total cholesterol, and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol in the serum were measured before and after intake of test compounds. The levels of glucose and triglyceride in the DSP1 were significantly lower than those in the DC by 25% and 20%, respectively. The levels of total cholesterol and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol in the DSP1 were similar to those in the DC. These results suggest that SP1 substantially exhibit anti-hyperglycemic and anti-hypertriglyceridemic activity in diabetic rats. Therefore SP1 is believed to show remarkable anti-diabetic effect on streptozotocin-induced diabetic rats.
The present study investigated the effect of physiologically active polysaccharide (SP1) isolated from Salicornia herbacea on streptozotocin-induced diabetic rats. Male Spraque-Dawley rats were divided into four groups which were normal control group (NC), diabetic control group (DC), diabetic CSP group (DCSP), and diabetic SP1 group (DSP1). Animals were administrated with 2% experimental drinks for 6 weeks. The levels of glucose, triglyceride, total cholesterol, and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol in the serum were measured before and after intake of test compounds. The levels of glucose and triglyceride in the DSP1 were significantly lower than those in the DC by 25% and 20%, respectively. The levels of total cholesterol and high density lipoprotein (HDL)-cholesterol in the DSP1 were similar to those in the DC. These results suggest that SP1 substantially exhibit anti-hyperglycemic and anti-hypertriglyceridemic activity in diabetic rats. Therefore SP1 is believed to show remarkable anti-diabetic effect on streptozotocin-induced diabetic rats.
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문제 정의
이와 같이 다양한 약리 작용이 기대되는 함초의 개발은 많은 부가가치 창출이 기대되나 생리 활성에 대한 기초 자료가 부족하므로 과학적이고 실증적인 연구가 필요하다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 함초로부터 조추출물과 다당체를 얻어, 당뇨 유발 실험 동물모델에서 항당뇨 효과를 나타내는지의 여부를 규명해 보고자 한다.
실험 동물의 사육 조건은 실내 온도 20±20(2, 습도는 50% 전후로 흐]였고, 명암은 12시간(day light 06:00 ~18:00)을 주기로 조절하였다. 본 연구는 실험동물의 사육에 대한 윤리위원회의 가이드라인을 토대로 진행하였다.
제안 방법
5 mL씩의 분획을 얻었으며 , 각각의 분획은 페놀황산법으로 총 당량을 측정하였다. Blue dextran(Sigma, USA)을 standard로 하여 CSP로부터 분리되어 나온 다당체의 분자량을 추정하였으며, CSP 를 한외여 과기 (ProFlux M12, Millipore, USA)에서 1 kD membrane (Millipore, US A)을 사용하여 여 과한 후에 다당체인 S. herbacea polysaccharide(SP 1)을 얻었다(Fig. 1).
Louis)를 1회 (55㎎/㎏ body weight) 실험 동물의 복강에 주사하여 당뇨를 유발하였다. 그리고 당뇨 유발 여부의 확인은 당뇨 유발 48시간 후에 실험 동물을 12시간 절식시킨 후 꼬리 정맥에서 혈액을 시험지에 채취하여 혈당기 (Accu-Check Active, Roche Diagnostics, Germany)로 측정하였으며, 혈당 농도가 200 mg/mL 이상인 것들만 당뇨쥐로 사용하였다.
2). 상기의 분자량을 포함한 다당체 혼합물을 얻기 위하여 CSP를 1 kD membrane을 사용하여 한외 여과시킨 후 S. herbacea polysaccharide(SPl)를 얻었다 (Fig. 1).
실제 식이 섭취량은 식이 공급량에서 흘린 양을 제한 양으로 하였고, 총 식이 섭취량은 6주 동안의 식이 섭취량으로 하였다. 식이 효율비 (food efficiency ratio : FER)는 실험 기간인 6주 동안의 체중 증가량을 총 식이 섭취량으로 나누어 다음과 같이 산출하였다.
체중으로 하였다. 실제 식이 섭취량은 식이 공급량에서 흘린 양을 제한 양으로 하였고, 총 식이 섭취량은 6주 동안의 식이 섭취량으로 하였다. 식이 효율비 (food efficiency ratio : FER)는 실험 기간인 6주 동안의 체중 증가량을 총 식이 섭취량으로 나누어 다음과 같이 산출하였다.
실험 동물은 12시간 절식시킨 후 신선한 0.05M citrate buffer(pH 4.5)에 용해시킨 streptozotocin(STZ, Sigma Chemical Co., St. Louis)를 1회 (55㎎/㎏ body weight) 실험 동물의 복강에 주사하여 당뇨를 유발하였다. 그리고 당뇨 유발 여부의 확인은 당뇨 유발 48시간 후에 실험 동물을 12시간 절식시킨 후 꼬리 정맥에서 혈액을 시험지에 채취하여 혈당기 (Accu-Check Active, Roche Diagnostics, Germany)로 측정하였으며, 혈당 농도가 200 mg/mL 이상인 것들만 당뇨쥐로 사용하였다.
적응시켜 사용하였다. 실험 동물은 체중과 혈당 농도를 고려한 난괴법(randomized design)에 의해 정상 대조군(NC), 당뇨 대조군(DC), 당뇨 조추출물군(DCSP), 당뇨 다당체 군(DSP1)의 네 군으로 나누어서 실험 동물 식이는 일반 배합 고형 사료를 공급하였고, DCSP군은 2% 함초 조 추출물을, DSP1 군은 2% 함초 다당체를 하루 50mL씩 일정한 시간에 6주간 공급하였으며 NC군과 DC군은 물을 동량 공급하였다. 실험 동물의 사육 조건은 실내 온도 20±20(2, 습도는 50% 전후로 흐]였고, 명암은 12시간(day light 06:00 ~18:00)을 주기로 조절하였다.
실험 동물은 체중과 혈당 농도를 고려한 난괴법(randomized design)에 의해 정상 대조군(NC), 당뇨 대조군(DC), 당뇨 조추출물군(DCSP), 당뇨 다당체 군(DSP1)의 네 군으로 나누어서 실험 동물 식이는 일반 배합 고형 사료를 공급하였고, DCSP군은 2% 함초 조 추출물을, DSP1 군은 2% 함초 다당체를 하루 50mL씩 일정한 시간에 6주간 공급하였으며 NC군과 DC군은 물을 동량 공급하였다. 실험 동물의 사육 조건은 실내 온도 20±20(2, 습도는 50% 전후로 흐]였고, 명암은 12시간(day light 06:00 ~18:00)을 주기로 조절하였다. 본 연구는 실험동물의 사육에 대한 윤리위원회의 가이드라인을 토대로 진행하였다.
후, 꼬리 정맥에서 채취하였다. 실험 사육 6주가 되는 마지막 날에 실험 동물을 12시간 절식시킨 후, urethane (3 g/kg body weight; Sigma Chemical Co., St. Louis)을 복강에 주사하여 마취시켜 실험 동물의 복강 대정맥에서 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액은 실온에 30분간 방치하여 응고시킨 다음 6, 000 rpm, 4℃ 조건에서 20분간 원심 분리하여 혈청을 분리하였고, 분리된 혈청은 -20°Ofl 냉동 보관하였다.
실험 첫날 꼬리 정맥으로부터 얻은 혈청과 실험 마지막 날 복강 정맥으로부터 얻은 혈청에 대해서 혈당, 중성 지방, 총 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤의 혈액 생화학적 검사를 COBAS mira plus (Roche Diagnostics. Korea)를 사용하여 측정하였다. 이들 측정치로부터 마지막 날의 중성 지방/HDL 콜레스테롤 비와 동맥 경화 지수(Atherogenic Index, Al = (총 콜레스테롤 - HDL 콜레스테롤)/HDL 콜레스테롤)를 계산하였다.
Korea)를 사용하여 측정하였다. 이들 측정치로부터 마지막 날의 중성 지방/HDL 콜레스테롤 비와 동맥 경화 지수(Atherogenic Index, Al = (총 콜레스테롤 - HDL 콜레스테롤)/HDL 콜레스테롤)를 계산하였다.
조추출물인 crude S. herbacea polysaccharide extract (CSP)를 sephadex G-50으로 중전된 칼럼에 주입하여 gel filtration chromatography로 다당체 분획을 획인하였으며, 이 분획은 페놀-황산법으로 총 당량을 측정하여 10~40kDa의 분자량으로 추정되었다(Fig. 2). 상기의 분자량을 포함한 다당체 혼합물을 얻기 위하여 CSP를 1 kD membrane을 사용하여 한외 여과시킨 후 S.
체중 변화는 1주 간격으로 살펴보았으며 , 시료 공급 첫날의 체중을 초기 (initial) 체중으로 하였고 6주 후 체중을 최종(final) 체중으로 하였다. 실제 식이 섭취량은 식이 공급량에서 흘린 양을 제한 양으로 하였고, 총 식이 섭취량은 6주 동안의 식이 섭취량으로 하였다.
대상 데이터
실험 동물은 7주령의 200~230g Spraque-Dawley 계열의 수컷 흰쥐를 효창 사이언스로부터 구입하여 실험 식이 시작 전 2주일 동안 고형 사료와 물을 공급하여 먹이면서 사육환경에 적응시켜 사용하였다. 실험 동물은 체중과 혈당 농도를 고려한 난괴법(randomized design)에 의해 정상 대조군(NC), 당뇨 대조군(DC), 당뇨 조추출물군(DCSP), 당뇨 다당체 군(DSP1)의 네 군으로 나누어서 실험 동물 식이는 일반 배합 고형 사료를 공급하였고, DCSP군은 2% 함초 조 추출물을, DSP1 군은 2% 함초 다당체를 하루 50mL씩 일정한 시간에 6주간 공급하였으며 NC군과 DC군은 물을 동량 공급하였다.
실험 재료는 (주)다사랑으로부터 건조된 함초를 구입하여 분말화하여 사용하였다. 건조된 함초를 잘게 분쇄하여 고온, 가압 조건 하에서 3시간 동안 열수 추출한 후에 filter paper (Whatman No.
데이터처리
처리하였다. 통계 처리는 one-way analysis of variance(ANOVA)에 의해 수행하였고 p<0.05 수준에서 Student t-test에 의해 대조군과 각 실험군 사이의 유의차를 검증하였다.
이론/모형
)에 충전시켰다. CSP를 sephadex G-50으로 충전된 칼럼에 2 mL 주입하여 분당 3 mL 유속으로 2.5 mL씩의 분획을 얻었으며 , 각각의 분획은 페놀황산법으로 총 당량을 측정하였다. Blue dextran(Sigma, USA)을 standard로 하여 CSP로부터 분리되어 나온 다당체의 분자량을 추정하였으며, CSP 를 한외여 과기 (ProFlux M12, Millipore, USA)에서 1 kD membrane (Millipore, US A)을 사용하여 여 과한 후에 다당체인 S.
Aliquot of polysaccharide extracts dissolved in distilled water was applied to sephadex G-50 column chromatography. Fractions were collected and monitored by phe- nol-H2SO4 method.
모든 실험 결과는 Levenek test에 준해 분산 처리하였다. 통계 처리는 one-way analysis of variance(ANOVA)에 의해 수행하였고 p<0.
성능/효과
STZ로 유발한 당뇨군에서 나타난 초기와 6주 뒤의 혈청 중 당 함량은 정상 대조군과 비교하면 현저한 차이가 있는 것을 알 수 있다. 당뇨 유발 후 당뇨군에서 모두 고혈당이 초래되었는데 , 이는 STZ으로 인하여 췌장 P 세포에서 분비되는 인슐린 분비의 감소로 인해당 분해가 원활하게 이루어지지 않기 때문으로 보인다(2).
Table 3에 나타낸 바와 같이 실험 마지막 날 혈청 중 총 콜레스테롤 함량은 정상 실험군에 비해 당뇨 실험군에서 높은 경향을 나타냈으며, 당뇨 실험군에서 혈청의 총 콜레스테롤 수준이 유의적이지는 않으나 DC군에 비해 DCSP군과 DSP1 군이 다소 낮아지는 경향을 보였다. 이것은 혈당 조절이 원활하지 않아 간의 HMG-CoA reductase 효소 활성감소와 장의 HMG-CoA reductase 효소 활성의 증가로 당뇨시 혈청의 총 콜레스테롤 함량이 높아진다는 보고[기와 유사하다.
위험성을 낮출 수 있다고 사료된다[14]. 결론적으로, 당뇨 흰쥐에게 함초를 음용시키면 혈당 강하와 체내 지질 개선 효과를 보이는 것으로 나타났으며, 특히 DSP1 군이 대체로 DCSP군보다 효과적이었다.
또한 Goswamy 등[8]이 보고한 바와 같이 본 연구에서도 당뇨 시 중성 지방의 함량이 정상 쥐의 수준보다 높게 나타났으며, 총 콜레스테롤과 같은 경향으로 중성 지방 함량은 DC군과 비교하여 DCSP군과 DSP1 이 각각 13%, 20%씩 감소하여 유의적인 수치를 나타내었다. 이러한 결과는 함초 식이가 당뇨 쥐의 당 대사를 개선시켜 간에서 중성 지방 합성이 감소하여 혈청 중성 지방의 상승이 억제된 것으로 사료된다.
체중 변화는 Table 1에 제시한 바와 같이 정상 대조군에서는 6주 동안 꾸준한 증가를 보인 반면, 당뇨군은 실험 기간 동안 계속적으로 체중이 감소하여 실험 마지막 날에는 초기 체중에 비해 DC군(257.2±17.2g), DCSP군(260.9±10.8 g) 및 DSP1군(266.4±6.6g)이 모두 낮은 체중을 나타내었다. 이는 STZ 가 췌장의 p 세포를 선택적으로 파괴하여 인슐린 생성의 이상을 일으키고 당 대사의 불균형을 초래하여 체중이 쉽게 회복되지 않는 때문으로 사료된다[3, 12], Table 2에 나타낸 바와 같이 당뇨의 증상 중 다식증의 현상으로 당뇨군은 정상 대조군에 비해 총 식이 섭취량과 하루 식이 섭취량이 높은 경향을 나타내었고, DCS?군은 DSP1 군에 비해 다소 높게 나타났다.
이는 STZ 가 췌장의 p 세포를 선택적으로 파괴하여 인슐린 생성의 이상을 일으키고 당 대사의 불균형을 초래하여 체중이 쉽게 회복되지 않는 때문으로 사료된다[3, 12], Table 2에 나타낸 바와 같이 당뇨의 증상 중 다식증의 현상으로 당뇨군은 정상 대조군에 비해 총 식이 섭취량과 하루 식이 섭취량이 높은 경향을 나타내었고, DCS?군은 DSP1 군에 비해 다소 높게 나타났다. 총 식이 섭취량과 하루 식이 섭취량은 DC군에 비해 DSP1 군이 유의적으로 낮게 나타났다. 식이효율비는 정상 실험군에 비해 당뇨 실험군이 매우 낮았으나 DC군 (-2.
후속연구
당뇨병의 고혈당 현상은 당뇨 합병증의 원인이며, 고혈당 자체가 신장의 angiotensinogen 유전자 발현을 통하여 인슐린 저항을 일으킨다는 보고 [18]로 볼 때 당뇨 시 혈당 강하 효과는 당뇨 합병증 발생 방지를 위해 필수적이라고 할 수 있을 것이다. 이상의 결과에서 SP1은 인슐린의 감수성을 증진시키거나 췌장 p 세포의 손상을 완화시켜서 당뇨 쥐의 혈당 조절을 개선시킨 것으로 사료되며 , 앞으로 당뇨병의 예방과 치료에서 약물요법과 함께 항당뇨 효과를 높이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
이상의 연구 결과로 SP1은 당뇨병 환자에서 식후 갑작스런 혈당의 상승을 억제하며 중성 지방 농도를 낮추고 혈중지질 조성을 개선시켜 당뇨 상태를 호전시키고 합병증을 예방하는 효과가 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (18)
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