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문제 정의
- 홍삼은 인삼을 열을 가해 쪄낸 후 건조한 것을 말하며 동양에서 大補元氣하여功 消穀善飢하고 渴而多飮하는 증상특징을 가진 消渴의 치료에 頻用되어온 생약재로 다양한 약리작용 및 임상효과가 발표되 있으나, 주요유효성 분으로 알려 진 사포닌이 배당체가 당 성분이 혼합된 구조로 극성이 높아 위장이나 십이지장에서 소화가 잘 안 되고 주로 소장에서 장내의 유산균 등의 대사 작용을 통해서 극성이 낮은 대사체의 형태로 흡수됨으로써 그 효능을 증강시킬 수 있다고 알려져 최근에는 발효를 통한 인삼 및 홍삼의 효능을 증강시키고자 하는 연구가 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구가 발효 방법에 있어 유산균을 이용한 발효로 국한되어 있어 본 연구에서는 유산균과 효모를 각각 이용한 것과 두 가지를 혼합한 발효 방법을 이용해 홍삼을 발효시킨 후 이 추출물의 인삼사포닌 조성과 및 streptozotocin(STZ)으로 유발된 당뇨쥐의 혈당에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.
- 당뇨병의 치료 목적은 당뇨병성 합병증의 발생을 예방 또는 지연시키는 것이며 이는 엄격한 혈당 조절에 의해서 효과적으로 달성될 수 있음이 Diabetes Control and Complication Trial(DCCT) 찌, Kumamoto Study 對, United Kingdom Prospective Diabetes Study(UKPDS)등科의 대규모 임상시험 결과로부터 입증되었다. 이에 홍삼 발효 추출물 투여로 인한 혈당조절효능을 보기 위해 혈당농도의 변화를 3일 간격으로 측정하여 살펴보았다. 실험기간 중 DC군은 지속적으로 고혈당을 유지한 반면 15일간의 시료투여 완료 후 혈당이 초기 혈당 대비 PC군이 4.
제안 방법
- SOD 유사 활성 (SOD-like activity) 측정은 Dojindo 사 (Dojindo Molecular Technologies, Inc., U.S.A)의 SOD assay kit 를 이용하여 superoxide anion radicale') 2]소거 활성율을 측정하였다. 증류수에 농도별로 희석한 동결건조 시료 20 ml를 WST-1 용액 200 ml, enzyme 용액 20 ml와 반응시키고, blank는 시료 대신 증류수를 첨가하여 37℃에서 20분간 반응시킨 후 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 정상군은 동일한 스트레스를 주기 위해동량의 citrate buffer 용액을 주사하였다. 당뇨병의 유발확인은 24시간 후 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 비공복시 혈당 농도가 300 mg/g 이상인 것을 당뇨가 유발된 것으로 간주하여 실험에 사용하였다. 실험군의 분류는 먼저 정상대조군 (normal control group; NC)과 당뇨 유발군으로 분류하였으며 당뇨 유발 군은 다시 당뇨대조군(diabetic control group; DC)과 acarbose를 투여한 양성대조군(positive control group; PC), 발효하지 않은 홍삼 추출물 투여군 (non fermented red ginseng extracts group; R), 유산균발효홍삼 추출물 투여군 (red ginseng extracts fermented with Lactobacillus plantarum group; RL)과 효모발효 홍삼 추출물 투여군(red ginseng extracts fermented with Saccharomyces cerevisiae group; RS) 및 유산균/ 효모 혼합 발효 홍삼 추출물 투여군 (red ginseng extracts fermented with L.
- 당뇨병의 유발확인은 24시간 후 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 비공복시 혈당 농도가 300 mg/g 이상인 것을 당뇨가 유발된 것으로 간주하여 실험에 사용하였다. 실험군의 분류는 먼저 정상대조군 (normal control group; NC)과 당뇨 유발군으로 분류하였으며 당뇨 유발 군은 다시 당뇨대조군(diabetic control group; DC)과 acarbose를 투여한 양성대조군(positive control group; PC), 발효하지 않은 홍삼 추출물 투여군 (non fermented red ginseng extracts group; R), 유산균발효홍삼 추출물 투여군 (red ginseng extracts fermented with Lactobacillus plantarum group; RL)과 효모발효 홍삼 추출물 투여군(red ginseng extracts fermented with Saccharomyces cerevisiae group; RS) 및 유산균/ 효모 혼합 발효 홍삼 추출물 투여군 (red ginseng extracts fermented with L. plantarum and S. cerevisiae group; RLS) 등 총 7군으로 나누었다. 정상대조군과 당뇨 대조군은 0.
- Roche Diagnostics GmbH, Germany)를 이용하여 측정하였다. 실험기간 동안의 식이 섭취량은 매일, 체중은 3일 간격으로 일정 시간에 측정하였으며 식이 효율(food efficiency ratio, FER)은 전 체중증 가량을 같은 기간 동안의 식이 섭취량으로부터 계산하였다.
- 발효 종료 후 각각에 10배의 에탄올(99%)을 가해 90℃에서 4시간 환류냉각 추출하였다. 이 추출물들을 여과하여 감압 농축한 후 동결 건 조하여 각각 유산균발효홍삼추출물(red ginseng extracts fermented with Lactobacillus plantarum; RL) 과효모발효홍삼추출물 (red ginseng extracts fermented with Saccharonryces cerevisiae; RS) 및 유산균, 효모 혼합 발효 홍삼 추출물(red ginseng extracts fermented with L. plantarum and S. cerevisiae; RLS) 이라 명명하였다.
- 5)에 50 ㎎/㎏ body weight 농도로 녹여 복강에 투여하여 유도하였 다. 정상군은 동일한 스트레스를 주기 위해동량의 citrate buffer 용액을 주사하였다. 당뇨병의 유발확인은 24시간 후 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 비공복시 혈당 농도가 300 mg/g 이상인 것을 당뇨가 유발된 것으로 간주하여 실험에 사용하였다.
- cerevisiae group; RLS) 등 총 7군으로 나누었다. 정상대조군과 당뇨 대조군은 0.9% 식염수를, 양S 대조군은 acarbose를 50 ㎎/㎏ body weight 농도로, 각 추출물은 식염수에 300 ㎎/㎏ body weight 농도로 희석하여 1일 1회 일정 시간에 경구 투여하였으며 사료와 물은 자유롭게 섭취하도록 하였다.
- 분양받아 실험에 사용하였다. 조분쇄한 홍삼에 20배의 50% 에탄올을 가한 후 9ITC에서 4시간 환류 냉각 추출하여 여과한 추출물을 감압 농축한 후 동결건조한 시료를 비 발효홍삼 추출물(non fermented red ginseng extracts; R)이라 하였다. 홍삼의 발효 추출물의 제조는 조분쇄한 홍삼을 3개의 배양 통에 동량으로 나누어 넣고 10배의 증류수를 가해 1ZTC에서 15분간 멸균한 후 하나는 2%의 유산균(Lactobacillus plantarum)^, 하나는 2%의 효모(Saccharomyces cerevisiae)^, 나머지 하나는 1%의 유산균과 1%의 효모를 혼합하여 각각 접종한 후 30℃에서 36시간 발효하였다.
- 채취한 혈액은 2시간 방치한 후 3, 000 rpm에서 20분간 원심분리하여 혈청을 분리하여 분석 시료로 사용하였다. 채혈후 즉시 간장, 신장, 고환, 췌장을 분리 적출하 여 생리식염수로 세척한 후 거즈로 수분을 제거하였고 각각의 무게를 측정하였으며 체중 100 g 당 장기무게로 환산하였다.
- 혈당측정은 3일 간격으로 일정 시간에 51리정맥에서 채혈하여 혈당즉 정기 (Accuchek Active. Roche Diagnostics GmbH, Germany)를 이용하여 측정하였다. 실험기간 동안의 식이 섭취량은 매일, 체중은 3일 간격으로 일정 시간에 측정하였으며 식이 효율(food efficiency ratio, FER)은 전 체중증 가량을 같은 기간 동안의 식이 섭취량으로부터 계산하였다.
- 혈청중의 ALT (alanine aminotransferase) 5]- AST(aspartate aminotransferase), 총 콜레스테롤, 중성지질의 농도는 각각의 측정용 kit(Bayer, USA)를 이용하여 자동분석기 (Advia 1650, Japan)로 측정하였다.
- 홍삼발효 추출물에 대한 a-glucosidase저해활성을 경구용 혈당강하제인 acarbose와 비교, 측정하였으며 그 결과는 Fig. 2와 같다.
- 증류수에 농도별로 희석한 동결건조 시료 20 ml를 WST-1 용액 200 ml, enzyme 용액 20 ml와 반응시키고, blank는 시료 대신 증류수를 첨가하여 37℃에서 20분간 반응시킨 후 450 nm에서 흡광도를 측정하였다. 홍삼발효 추출물에 대한 양성대조군으로는 BHT(butylated hydroxy toluene)을 사용하였다 '
- 조분쇄한 홍삼에 20배의 50% 에탄올을 가한 후 9ITC에서 4시간 환류 냉각 추출하여 여과한 추출물을 감압 농축한 후 동결건조한 시료를 비 발효홍삼 추출물(non fermented red ginseng extracts; R)이라 하였다. 홍삼의 발효 추출물의 제조는 조분쇄한 홍삼을 3개의 배양 통에 동량으로 나누어 넣고 10배의 증류수를 가해 1ZTC에서 15분간 멸균한 후 하나는 2%의 유산균(Lactobacillus plantarum)^, 하나는 2%의 효모(Saccharomyces cerevisiae)^, 나머지 하나는 1%의 유산균과 1%의 효모를 혼합하여 각각 접종한 후 30℃에서 36시간 발효하였다. 발효 종료 후 각각에 10배의 에탄올(99%)을 가해 90℃에서 4시간 환류냉각 추출하였다.
- 효모와 유산균을 이용한 홍삼의 발효가 생리활성과 혈당 강하에 어떤 영향을 미치는지 탐색하고자 추출물의 생리활성을 분석하고, 흰쥐에 STZ로 당뇨를 유발한 후 혈당과 혈액검사 및 장기에 미치는 영향을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 홍삼은 금산에서 재배가공된 것(6년근)을구입하여 정선하였으며, 발효에 사용한 유산균(LacfobaaM/s plantarum 3108)과 효모(Soccnmmyces cerevisiae 7268)는 한국생명공학연구원에서 분양받아 실험에 사용하였다. 조분쇄한 홍삼에 20배의 50% 에탄올을 가한 후 9ITC에서 4시간 환류 냉각 추출하여 여과한 추출물을 감압 농축한 후 동결건조한 시료를 비 발효홍삼 추출물(non fermented red ginseng extracts; R)이라 하였다.
- 실험동물은 6주령의 Sprague Dawley 계의 雄性 흰쥐를 (주 오리엔트에서 분양받아 실험실 환경(온도 22±2℃, 습도 50+5%) 에서 한 마리씩 stainless cage에 넣어 일주일간 적응시킨 후 실험에 사용하였다. 당뇨 유발은 실험동물을 16시간 절식시킨 후 췌장의 #세포에만 특이적으로 작용하여 다른 기관에 영향을 미치지 않는다고 알려진 streptozotocin (STz Sigma.
- 이 여과액과 여과액을 10배, 100배 희석한시료를 HPLC를 이용하여 ginsenoside 분리 정량에 사용하였다. 이때 분석 조건으로 컬럼은 Xterra®MS C18을 사용하였으며, 검출기는 분자량 측정기, 이동상으로는 18% acetonitrile과 80% acetonitrile을 이용하였으며, 이동상 유량 속도는 0.25 me/min, 시료 주입량은 5ue이었다.
- 01 M Na2CO3< 가하여 반응을 정지시킨 후 405 ml에서 흡광도를 측정하여 저해율을 계산하였다. 홍삼 발효추출물에 대한양성 대 조군으로는 acarbose를 사용하였다.
데이터처리
- 모든 자료의 통계분석은 SPSS program(ver. 12, 0)을 이용하여 일원 배치 분산분석(one-way ANOVA)으로 검정하여 평균±표준오차토 나타내었으며, 유의성은 Duncan's multiple range test 에 따라p<0.05 수준에서 검정하였다
성능/효과
- 유사 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 10 mg/m£ 농도에서는 BHT틀 제외한 각 추출물간에의 유의적 차이틀 나타내지 않았으나 낮은 농도인 1 mg/m£ 농도에서는 R 0.34%, RL 9.32%, RS 10.31%, RLS 16.76%로 각각 나타나 RLS의 활성이 가장 높게 나타났다.
- 2주간의 체중 증가량은 NC군에서는 4.83 g/day로 체중이 증가한 반면 DC군 -1.93 g/day로 감소한 것으로 나타났으며 PC군은 0.05 g/day, R군 -0.45 g/day, RL군 -1.00 g/day, RS군 0.04 g/day, RLS군 0.30 g/day으로 각각 나타나 DC군의 체중감량이 가장 높게 나타났고, RS군과 RLS군의 경우 NC군 PC군과 함께 체중이 증가한 것으로 나타났다. 식이 섭취량은 NC군이 20.
- 50 ml/g 농도에서 양성대 조군인 acarbose는 44.53%, R 30.22%, RL 43.93%, RS 49.42%, RLS 55.39%로 나타나 R이 가장 낮게 나타났으며 RLe acarbose와 동일한 수준으로 RS와 RLS는 acarbose 보다도 활성이 높게 나타났다. 각 추출물 중에서는 RLS 의 활성이 가장 높게 나타났다.
- 총 콜레스테롤은 RLS군이 가장 높게 나타났고, 중성지질은 R 군이 가장 높게 나타났다. ALT, AST는 RLS군의 농도가 가장 낮은 것으로 나타났고 creatininee 군간 차이가 나타나지 않았으며 BUNe DC군 보다는 낮게 나타났으나 추출물간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.
- ginsenoside의 구성에 있어서는 ginsenoside Re가 가장 높게 나타났고, 그 다음이 Rc, Rbl 순으로 나타났다. SOD 유사 활성을 인공항산화제인 BHT틀 양성대조군으로 측정한 결과 발효하지 않은 R의 SOD 유사 활성이 가장 낮은 것으토 나타났으며 유산균과 효모를 이용해 혼합발효한 RLS의 유사 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 인삼은 주요 유효성분이 사포닌임이 제시된 이후 사포닌 중심으로 많은 연구들이 이루어졌으나 인삼에서 분리한 순수 사포닌에 대해서는 항산화 효과가 나타나지 않거나 미약한 것으로 보고 되어 있으나 본 실험에서는 발효 후 SOD 유사 활성이 발효 전에 비해 일정 정도 상승하는 것으로 나타났다 끼.
- 나지 않았다. SOD유사활성은 RLS가 가장 높게 나타났으며, a-glucosidase 저해 활성은 R이 가장 낮게 나타났고, RLe 양성대조군인 acarbose와 동일한 수준으로 RS와 RLS는 acarbose 보다 각각 10.98%, 24.38% 이상 높은 것으로 나타났다. STZ로 유발된 당뇨쥐의 혈당은 당뇨 유발 15일째 DC군은 지속적으로 고혈당을 유지한 데 비해 다른 군들의 경우 초기 혈당 대비 PC군 4.
- 38% 이상 높은 것으로 나타났다. STZ로 유발된 당뇨쥐의 혈당은 당뇨 유발 15일째 DC군은 지속적으로 고혈당을 유지한 데 비해 다른 군들의 경우 초기 혈당 대비 PC군 4.08%, R군 18.0%, RL군 28.07%, RS군 29.03%, RLS군 42.42% 감소하였다. 혈중 지질에 있어서 RL군의 총 콜레스테롤과 중성지질 모두 가장 낮게 나타났다.
- ginsenoside 함량은 RS, R, RL, RLS 순으로 높게 나타났으나 홍삼제조 과정에서 특유하게 나타나는 ginsenoside로 알려진 Rg3의 경우 R이 1.801 mg/g, RL 5.751 mg/g, RS 3.316 mg/g, RLS 3.259 mg/g 으로 RL이 가장 높게 나타났다. 각각의 ginsenoside 중에서는 모든 추출물이 ginsenoside Re가 각각 12.
- 39%로 나타나 R이 가장 낮게 나타났으며 RLe acarbose와 동일한 수준으로 RS와 RLS는 acarbose 보다도 활성이 높게 나타났다. 각 추출물 중에서는 RLS 의 활성이 가장 높게 나타났다.
- 259 mg/g 으로 RL이 가장 높게 나타났다. 각각의 ginsenoside 중에서는 모든 추출물이 ginsenoside Re가 각각 12.174 mg/g, 5.865 mg/& 15.50 mg/g, 5.560 mg/g로 가장 높게 나타났고, 그 다음이 ginsenoside Rc, ginsenoside Rbl 순으로 나타났으나 RL의 경우 ginsenoside Rc 보다 ginsenoside Rg3의 함량이 높은 것으로 나타났다.
- 간 기능의 지표인 AST는 NC군이 122.20 IU/L, DC군 275.00 IU/L, PC 군 194.17 IU/L, R군 159.00 IU/L, RL군 139.00 IU/L, RS군 128.50 IU/L, RLS군 109.50 IU/L으로 당뇨 대조군인 DC군이 가장 높게 나타났고 RLS군이 가장 낮게 나타났다. 추출물투여 군중에서는 R군이 가장 높게 나타났으나 양성대 조군인 PC군에 비해서는 낮게 나타났고 가장 낮은 RLS군의 경우 정상대조군인 NC군보다 낮게 나타났다.
- 간, 신장 및 고환 의 무게는 모든 실험군이 NC군보다 높게 나타났으며 간 무게에 있어서는 DC군이 4.60 g/100 g body weight로 가장 높고, PC군이 3.68 g/100 g body weight로 R군 4.34 g/100 g body weiolit, RL군 4.01 g/100 g body weiait, RS군 4.33 g/100 g body weight, RLS군 4.14 g/100 g body weight에 비해 낮게 나타났다. 신장과 고환의 무게에 있어서는 NC군을 제외한 나머지군 간의 유의적 차이 (p<0.
- 특히 RLS군은 식이 섭취량에 이어 체중 증가량에 있어서도 다른 추출물 투여군보다 높게 나타나 결과적으로 식이 효율에 있어서 NC 군을 제외한 다른 군들에 비해서도 가장 양호한 결과를 나타내었다. 간, 신장, 고환 의 무게는 모든 당뇨 유발군이 NC군보다 높게 나타났으나 추출물 투여군의 장기 무게는 당뇨 대조군인 DC군에 비해서는 유의적으로 낮게 나타났으며 신장과 고환무게의 경우 NC군을 제외한 모든 실험군이 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 당뇨병의 치료 목적은 당뇨병성 합병증의 발생을 예방 또는 지연시키는 것이며 이는 엄격한 혈당 조절에 의해서 효과적으로 달성될 수 있음이 Diabetes Control and Complication Trial(DCCT) 찌, Kumamoto Study 對, United Kingdom Prospective Diabetes Study(UKPDS)등科의 대규모 임상시험 결과로부터 입증되었다.
- 이러한 결과는 최근 Waki 등)과 Sievepiper 등, Sotaniemi 등 찌의 인슐린 비의존형 당뇨에서의 홍삼의 혈당강하 효능과 인슐린 조절 작용에 대한 보고와 홍삼의 주요 사포닌 성분인 ginsenoside Rh2 가 인슐린 분비를 증가시킨다는 Lee 등의 보고 34), Rb2 가 혈당강하 성분이라는 Yokozawa 등의 보고 22), STZ로 유발된 당뇨쥐에서 ginsenoside Re가 혈당저하 작용을 한다는 Cho 등의 보고히와 일치하는 결과루 보인다. 그러나 본 실험의 ginsenoside 분석결과를 살펴볼 때위에서 언급한 ginsenoside Rh2의 경우 모든 추출물에서 그 함량이 낮게 나타났으며 그 중 효모를 이용해 발효한 RS군의 함량이 가장 높았고, ginsenoside Re도 RS군이 가장 높게 그 다음이 발효하지 않은 R군으로 나타났으며, Rb2 또한 동일하게 나타났다. 홍삼제작과정에서 특이적으로 발생되며 발효홍삼에 대한 Trinh 등의 연구36)에서 혈당강하 효능이 있다고 언급된 ginsenoside Rg3의 경우에도 효모를 이용해 발효한 RS군이 가장 높게 나타남으로써 혈당강하효능이 가장 높은 RLS군과는 큰 연관성을 갖지 않았다.
- 가장 높게 나타났다. 동물실험에 있어서는 혈당 강하작용은 발효한 추출물들이 발효하지 않은 추출물보다 우수한 것으로 나타났고 발효에 있어서는 효모와 유산균을 혼합발효한 RLS군이 가장 우수하게 나타났다. 혈중 지질에 있어서는 RL군의 총콜레스테롤과 중성지질 함량이 가장 낮았고 ALT, AST는 RLS군의농도가 가장 낮게 나타났다.
- 모든 시료가 농도의존적으로 활성이 높아지는 경향을 나타내었으나 양성대 조군인 BHT에 비해선 활성이 낮게 나타났으며 추출물간에는 R의 SOD유사활성이 가장 낮고 RLS의 유사 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 10 mg/m£ 농도에서는 BHT틀 제외한 각 추출물간에의 유의적 차이틀 나타내지 않았으나 낮은 농도인 1 mg/m£ 농도에서는 R 0.
- 발효한 홍삼 추출물의 ginsenoside 조성은 ginsenoside Re가 가장 높게 나타났고, 그 다음이 Rc, Rbl 순으로 나타났으며 추출물 간에서의 측정된 ginsenoside함량은 RS가 가장 높게 나타났고 RLS의 함량이 가장 낮게 나타났으나 조사포닌 함량에서는 큰 차이가 나지 않았다. SOD유사활성은 RLS가 가장 높게 나타났으며, a-glucosidase 저해 활성은 R이 가장 낮게 나타났고, RLe 양성대조군인 acarbose와 동일한 수준으로 RS와 RLS는 acarbose 보다 각각 10.
- 그러나 유산균을 이용해 발효한 RL군의 경우 추출물 투여군 중체중감량이 가장 많기는 했으나 DC군에 비해서는 체중 감소가 적었는데도 불구하고 총 콜레스테롤과 중성지질이 모두 다른 실험군에 비해 낮게 나타난 것은 체중 감량 이외에 다른 변수가 작용했을 것으로 사료되며 이에 대해서는 혈중지질 저하 기전 및 관련 유효성분에 대한 심도 있는 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다. 본 연구에서 AST의 경우 당뇨 대조군인 DC군은 정상 대조군인 NC군에 비해 2배 이상 높게 나타났는데 이는 STZ로 유발된 당뇨에 의한 간 손상으로 보인다. 통계적으로 유의적인 차이가 나지는 않았으나 추출물 투여군들이 DC 군과 PC군 보다 낮게 나타난 것은 동일하게 STZ로 당뇨가 유발됐음에도 DC군과 PC군 보다는 그 손상의 적었거나 간 손상이 일정 부분 회복된 것으로 추정된다.
- 본 연구에서는 당뇨 유발군들이 정상인 NC군보다 오히려 총콜레스테롤과 중성지질 모두 유의적으로 낮게 나타났으며 지속적으로 고혈당을 유지한 DC군의 경우 총 콜레스테롤 함량이 혈당조절이 가장 양호했던 RLS군보다도 낮게 나타났다. 이러한 결과는 DC군의 체중 감소가 다른 군들에 비해 두드러져 상대적으로 혈중 지질농도가 저하된 것으로 사료되며 이는 체중증가가 가장 높았던 NC군과 당뇨 유발군 중 체중 증가량이 높았던 RLS 군의 총 콜레스테롤 함량이 높은 것과 일정한 상관관계를 가진 것으로도 알 수 있다.
- 42%로 각각 나타나 홍삼발효 추출물들의 혈당강하폭이 acarbose 투여군인 PC군에 비해 많게는 10배가량 높게 나타났다. 시료 간에는 발효하지 않은 R군의 혈당강하폭이 발효시료들에 비해 낮게 나타났고 발효한 시료들 중에서는 효모와 유산균을 혼합발효한 RLS 군의 혈당강하 효능이 가장 높게 나타났으며 최종 혈당도 가장 낮게 나타났다. 혈당강하 경향에 있어서도 RLS군이 지속적으로혈당이 낮아지는 경향을 나타내었다.
- 42%로 각각 나타나 홍삼발효추출물들의 혈당강하폭이 acarbose 투여군인 PC군에 비해 많게는 10배 높게 나타났다. 시료 간에는 발효하지 않은 R군의 혈당강하폭이 발효시료들에 비해 낮게 나타났으며 발효한 시료들 중에서는 RLS군의 혈당 강하 폭이 가장 높게 나타났으며 최종 혈당도 가장 낮게 나타났다. 혈당 강하 경향에 있어서도 RLS군이 지속적으로 혈당이 낮아지는 경향을 나타내었다.
- 30 g/day으로 각각 나타나 DC군의 체중감량이 가장 높게 나타났고, RS군과 RLS군의 경우 NC군 PC군과 함께 체중이 증가한 것으로 나타났다. 식이 섭취량은 NC군이 20.19 g/day, DC군 23.46 g/day, PC군 21.06 g/day, R군 24.37 g/day, RL군 25.22 g/day, RS군 25.67 g/day, RLS군 19.42 g/day으로 각각 나타나 RLS군의 식이 섭취량기 가장 낮게 나타났고 R, RL, RS군은 DC군 보다 높게 나타났다. 식이 효율에 있어서는 DC군이 -8.
- 42 g/day으로 각각 나타나 RLS군의 식이 섭취량기 가장 낮게 나타났고 R, RL, RS군은 DC군 보다 높게 나타났다. 식이 효율에 있어서는 DC군이 -8.57%로 식이 섭취량에 비해 체중감소가 많았던 것으로 나타났으나 PC군이 0.51%, R군 -1.84%, RL군 -4.03%, RS군 0.38%, RLS군 3.21%로 각각 나타나 체중 증가가 나타난 RS군과 RLS군의 식이 효율이 역시 높았으며 그 중에서 RLS 군은 PC군보다 식이 효율이 높은 것으로 나타났다.
- 이러한 결과는 발효를 통해 홍삼의 a-glucosidase 저해 활성을 증강시킬 수 있으며 발효에 있어서는 유산균보다는 효모에 의한 발효가 또 단일 균주를 이용한 발효보다는 효모와 유산균의 혼합 발효가 더 효과적이라는 결론을 얻을 수 있었다. 실험기간 동안 실험동물의 2주간의 식이 섭취량은 정상 대조군인 NC군에 비해 PC군을 비롯한 당뇨 대조군들의 섭취량이 다소 높았으나 RLS군의 경우 당뇨 유발군 임에도 불구하고 NC군보다 낮게 나타났다. 이는 RLS의 투여가 혈당조절에 긍정적인 영향을 끼친 결과로 보여지며 이는 다시 공복감을 줄여 多食으로 인한 고혈당의 유발과 이로 인한 인슐린의 혈당조절능력의 저하를 줄여줄 수 있을 것으로 추정된다.
- 이에 홍삼 발효 추출물 투여로 인한 혈당조절효능을 보기 위해 혈당농도의 변화를 3일 간격으로 측정하여 살펴보았다. 실험기간 중 DC군은 지속적으로 고혈당을 유지한 반면 15일간의 시료투여 완료 후 혈당이 초기 혈당 대비 PC군이 4.08%, R군 18.0%, RL군 28.07%, RS군 29.03%, RLS군 42.42%로 각각 나타나 홍삼발효 추출물들의 혈당강하폭이 acarbose 투여군인 PC군에 비해 많게는 10배가량 높게 나타났다. 시료 간에는 발효하지 않은 R군의 혈당강하폭이 발효시료들에 비해 낮게 나타났고 발효한 시료들 중에서는 효모와 유산균을 혼합발효한 RLS 군의 혈당강하 효능이 가장 높게 나타났으며 최종 혈당도 가장 낮게 나타났다.
- 실험기간 중 DC군은 지속적으로 고혈당을 유지한 반면 15일간의 추출물투여 완료 후 혈당이 초기혈당 대비 PC군이 4.08%, R군 18.0%z RL군 28.07%, RS군 29.03%, RLS군 42.42%로 각각 나타나 홍삼발효추출물들의 혈당강하폭이 acarbose 투여군인 PC군에 비해 많게는 10배 높게 나타났다. 시료 간에는 발효하지 않은 R군의 혈당강하폭이 발효시료들에 비해 낮게 나타났으며 발효한 시료들 중에서는 RLS군의 혈당 강하 폭이 가장 높게 나타났으며 최종 혈당도 가장 낮게 나타났다.
- 00 ing/g로 나타났다. 이 결과를 토대로 산출한 동맥경화지수 AI 는 NC군 2.04, DC군 1.80, PC군 1.71, R군 1.84 RL군 1.61, RS 군 1.56, RLS군 2.12로 나타났으며 심장병 위험지수인 CRF는 각각 NC군 3.04, DC군 2.80, PC군 2.70, R군 2.84, RL군 2.61, RS군 2.56, RLS군 3.13으토 나타났다.
- 가장 양호했던 RLS군보다도 낮게 나타났다. 이러한 결과는 DC군의 체중 감소가 다른 군들에 비해 두드러져 상대적으로 혈중 지질농도가 저하된 것으로 사료되며 이는 체중증가가 가장 높았던 NC군과 당뇨 유발군 중 체중 증가량이 높았던 RLS 군의 총 콜레스테롤 함량이 높은 것과 일정한 상관관계를 가진 것으로도 알 수 있다. 그러나 유산균을 이용해 발효한 RL군의 경우 추출물 투여군 중체중감량이 가장 많기는 했으나 DC군에 비해서는 체중 감소가 적었는데도 불구하고 총 콜레스테롤과 중성지질이 모두 다른 실험군에 비해 낮게 나타난 것은 체중 감량 이외에 다른 변수가 작용했을 것으로 사료되며 이에 대해서는 혈중지질 저하 기전 및 관련 유효성분에 대한 심도 있는 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다.
- 38% 이상의 높은 활성을 나타냈다. 이러한 결과는 발효를 통해 홍삼의 a-glucosidase 저해 활성을 증강시킬 수 있으며 발효에 있어서는 유산균보다는 효모에 의한 발효가 또 단일 균주를 이용한 발효보다는 효모와 유산균의 혼합 발효가 더 효과적이라는 결론을 얻을 수 있었다. 실험기간 동안 실험동물의 2주간의 식이 섭취량은 정상 대조군인 NC군에 비해 PC군을 비롯한 당뇨 대조군들의 섭취량이 다소 높았으나 RLS군의 경우 당뇨 유발군 임에도 불구하고 NC군보다 낮게 나타났다.
- 이상의 실험 결과 주요 ginsenoside 함량은 RS가 가장 높게 나타났으며, SOD유사활성과 a-이ucosidase 저해활성은 발효한 추출물들의 활성이 비발효 추출물보다 높게 나타났고 그 중에서 RLS가 가장 높게 나타났다. 동물실험에 있어서는 혈당 강하작용은 발효한 추출물들이 발효하지 않은 추출물보다 우수한 것으로 나타났고 발효에 있어서는 효모와 유산균을 혼합발효한 RLS군이 가장 우수하게 나타났다.
- a 잉ucosidase®는 소장상피세포 내막에 위치한 탄수화물 분해효소로 이당류나 다당류를 단 당류로 가수분해효소로 a -glucosidase 활성 저해제는 식후단당류의 흡수를 지연시켜 혈당 증가를 현저하게 감소시킴으로서 점차적으로 공복시 혈당을 감소시키는 효과를 가져오게 된다. 이에 홍삼발효추출물들의 혈당 강하 능을 알아보고자 대표적인 a-glucosidase 저해제인 acarbose를 대조군으로 측정한 결과, acarbose가 44.53%의 저해. 활성을 나타낸 데 비해 R 30.
- 인삼 사포닌은 그 화학구조에 따라 열, 산 또는 알칼리에 불안정하여 추출 조건에 따라 가공 방법에 따라 비당부분의 구조에 변환이 일어난다고 알려져 있어 홍삼발효추출물들의 ginsenoside 함량을 분석하여 발효에 따른 ginsenoside 함량과 구성에 변화가 있는지를 HPLC를 이용해 분석하였으며 그 결과 효모를 이용해 발효한 RS의 함량이 가장 높게 나타났고 그 다음이 발효를 하지 않은 b에서 높게 나타났으며 RL과 RLS는 다른 두 군에 비해 그 함량이 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 ginsenoside의 추출 시 에탄올의 함량이 수율과 관계가 있다는 Sung 등씨의 연구 결과에 비주어볼 때 효모 발효로 인해 발생되는 알코올 성분으로 ginseriodise의 추출이 용이해진 결과 일 것으로 추정된다.
- SOD 유사 활성을 인공항산화제인 BHT틀 양성대조군으로 측정한 결과 발효하지 않은 R의 SOD 유사 활성이 가장 낮은 것으토 나타났으며 유산균과 효모를 이용해 혼합발효한 RLS의 유사 활성이 가장 높은 것으로 나타났다. 인삼은 주요 유효성분이 사포닌임이 제시된 이후 사포닌 중심으로 많은 연구들이 이루어졌으나 인삼에서 분리한 순수 사포닌에 대해서는 항산화 효과가 나타나지 않거나 미약한 것으로 보고 되어 있으나 본 실험에서는 발효 후 SOD 유사 활성이 발효 전에 비해 일정 정도 상승하는 것으로 나타났다 끼. 이는 Choi 등 26)의 백삼의 에스테르형과 폐놀산분획물의 SOD 유사 활성이 10 mg/g에서 각각 10.
- 이는 RLS의 투여가 혈당조절에 긍정적인 영향을 끼친 결과로 보여지며 이는 다시 공복감을 줄여 多食으로 인한 고혈당의 유발과 이로 인한 인슐린의 혈당조절능력의 저하를 줄여줄 수 있을 것으로 추정된다. 체중 증가량은 NC군에서는 4.83 g/day로 체중이 증가했으나 DC군은 -1.93 g/day로 가장 많이 감소했으며, 추출물 투여군 간에서는 R군과 RL군은 체중의 감소가 나타났으나 DC군에 비해서는 낮게 나타났고, RS군과 RLS군은 체중이 증가한 것으로 나타났다. 특히 RLS군은 식이 섭취량에 이어 체중 증가량에 있어서도 다른 추출물 투여군보다 높게 나타나 결과적으로 식이 효율에 있어서 NC 군을 제외한 다른 군들에 비해서도 가장 양호한 결과를 나타내었다.
- 혈중 지질에 있어서 RL군의 총 콜레스테롤과 중성지질 모두 가장 낮게 나타났다. 총 콜레스테롤은 RLS군이 가장 높게 나타났고, 중성지질은 R 군이 가장 높게 나타났다. ALT, AST는 RLS군의 농도가 가장 낮은 것으로 나타났고 creatininee 군간 차이가 나타나지 않았으며 BUNe DC군 보다는 낮게 나타났으나 추출물간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.
- ALT의 경우 또한 정상대조군인 NC군보다 당뇨 유발군들의 값이 모두 높게 나타나 AST와 유사한 결과로 사료된다. 추출물 투여군 간에는 ALT, AST 모두 R, RL, RS, RLS군 순으로, 혈당강하폭이 클수록 낮게 나타남에 따라 혈당 조절과 일정한 관계가 있을 것으로 사료된다. 이러한 결과는 향후 홍삼의 발효뿐 아니라 한약재의 발효방법에 대한 연구의 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 75 IU/L으로 양성대 조군인 PC 군이 가장 높게 나타났고 정상 대조군인 NC군이 가장 낮게 나타났다. 추출물 투여군 중에서는 AST와 동일하게 RLS군이 가장 낮게, R군이 가장 높게 나타났으며 R군의 경우 당뇨 대조군인 DC군이나 양성대 조군인 PC군에 비해 낮게 나타났다. 혈중 creatinine 은 각군 간의 유의적인 차이가 나타나지 않았고, BUN의 경우 NC군 8.
- 50 IU/L으로 당뇨 대조군인 DC군이 가장 높게 나타났고 RLS군이 가장 낮게 나타났다. 추출물투여 군중에서는 R군이 가장 높게 나타났으나 양성대 조군인 PC군에 비해서는 낮게 나타났고 가장 낮은 RLS군의 경우 정상대조군인 NC군보다 낮게 나타났다. ALT의 경우 NC군이 28.
- 93 g/day로 가장 많이 감소했으며, 추출물 투여군 간에서는 R군과 RL군은 체중의 감소가 나타났으나 DC군에 비해서는 낮게 나타났고, RS군과 RLS군은 체중이 증가한 것으로 나타났다. 특히 RLS군은 식이 섭취량에 이어 체중 증가량에 있어서도 다른 추출물 투여군보다 높게 나타나 결과적으로 식이 효율에 있어서 NC 군을 제외한 다른 군들에 비해서도 가장 양호한 결과를 나타내었다. 간, 신장, 고환 의 무게는 모든 당뇨 유발군이 NC군보다 높게 나타났으나 추출물 투여군의 장기 무게는 당뇨 대조군인 DC군에 비해서는 유의적으로 낮게 나타났으며 신장과 고환무게의 경우 NC군을 제외한 모든 실험군이 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 이러한 결과는 ginsenoside의 추출 시 에탄올의 함량이 수율과 관계가 있다는 Sung 등씨의 연구 결과에 비주어볼 때 효모 발효로 인해 발생되는 알코올 성분으로 ginseriodise의 추출이 용이해진 결과 일 것으로 추정된다. 혈당강하작용을 가진다고 알려진 Rb2와 Rez Rhl의경우끄23)에도 동일한 경향 으토 나타났으나 홍삼의 특유의 성분으로 항암 활성을 가지고 있다고 알려진 ginsenoside Rg3”)의 경우에는 유산균을 이용해 발효한 RL이 가장 높게, 그 다음이 RS와 RLS로 각각 나타났으며 발효하지 않은 R의 함량이 가장 낮게 나타남으로써 발효공정이 그 함량을 높일 수 있을 것으로 보이며 발효 중에서는 유산균을 이용한 발효가 효과적일 것으로 사료된다. Rg2는 유산균 혹은 효모의 단독 발효가 그 함량을 높이는 것으로 나타났고 혼합발효 시에는 그 함량이 발효하지 않은 것과 차이가 나지 않는 것으로 나타났다.
- 추출물 투여군 중에서는 AST와 동일하게 RLS군이 가장 낮게, R군이 가장 높게 나타났으며 R군의 경우 당뇨 대조군인 DC군이나 양성대 조군인 PC군에 비해 낮게 나타났다. 혈중 creatinine 은 각군 간의 유의적인 차이가 나타나지 않았고, BUN의 경우 NC군 8.74 mg/dg, DC군 24.05 mg/dgz PC군 16.37 mg/gz R군 16.82 mg/ d£, RL군 16.37 mg/ di, RS군 17.95 mg/g, RLS군 17.95 mg/g로 추출물 투여군이 NC군 보다는 높게 나타났으나 DC군보다 낮았고 추출물군 간의 유의적 차이는 나타나지 않았다.
- 동물실험에 있어서는 혈당 강하작용은 발효한 추출물들이 발효하지 않은 추출물보다 우수한 것으로 나타났고 발효에 있어서는 효모와 유산균을 혼합발효한 RLS군이 가장 우수하게 나타났다. 혈중 지질에 있어서는 RL군의 총콜레스테롤과 중성지질 함량이 가장 낮았고 ALT, AST는 RLS군의농도가 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 향후 홍삼을 비롯한 한약재의 발효에 대한 연구의 유용한 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단되며 전통적으로 消渴에 이용되어온 홍삼이 발효를 통해 혈당강하 효과가 증가되는 것으로 나타남에 따라 향후 이를 이용한 당뇨 예방 및 치료의 기능성 소재로의 개발이 가능할 것으로 사료된다.
- 53%의 저해. 활성을 나타낸 데 비해 R 30.22%, RL 43.93%, RS 49.42%, RLS 55.39%로 나타나 추출물 중에서는 발효하지 않은 R의 활성이 가장 낮게 나타났으며 효모를 이용해 발효한 RS와 효모와 유산균을 혼합 발효한 RLS의 경우 acarbose보다 각각 10.98%, 24.38% 이상의 높은 활성을 나타냈다. 이러한 결과는 발효를 통해 홍삼의 a-glucosidase 저해 활성을 증강시킬 수 있으며 발효에 있어서는 유산균보다는 효모에 의한 발효가 또 단일 균주를 이용한 발효보다는 효모와 유산균의 혼합 발효가 더 효과적이라는 결론을 얻을 수 있었다.
후속연구
- 이러한 결과는 DC군의 체중 감소가 다른 군들에 비해 두드러져 상대적으로 혈중 지질농도가 저하된 것으로 사료되며 이는 체중증가가 가장 높았던 NC군과 당뇨 유발군 중 체중 증가량이 높았던 RLS 군의 총 콜레스테롤 함량이 높은 것과 일정한 상관관계를 가진 것으로도 알 수 있다. 그러나 유산균을 이용해 발효한 RL군의 경우 추출물 투여군 중체중감량이 가장 많기는 했으나 DC군에 비해서는 체중 감소가 적었는데도 불구하고 총 콜레스테롤과 중성지질이 모두 다른 실험군에 비해 낮게 나타난 것은 체중 감량 이외에 다른 변수가 작용했을 것으로 사료되며 이에 대해서는 혈중지질 저하 기전 및 관련 유효성분에 대한 심도 있는 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다. 본 연구에서 AST의 경우 당뇨 대조군인 DC군은 정상 대조군인 NC군에 비해 2배 이상 높게 나타났는데 이는 STZ로 유발된 당뇨에 의한 간 손상으로 보인다.
- 혈중 지질에 있어서는 RL군의 총콜레스테롤과 중성지질 함량이 가장 낮았고 ALT, AST는 RLS군의농도가 가장 낮게 나타났다. 이러한 결과는 향후 홍삼을 비롯한 한약재의 발효에 대한 연구의 유용한 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단되며 전통적으로 消渴에 이용되어온 홍삼이 발효를 통해 혈당강하 효과가 증가되는 것으로 나타남에 따라 향후 이를 이용한 당뇨 예방 및 치료의 기능성 소재로의 개발이 가능할 것으로 사료된다.
- 추출물 투여군 간에는 ALT, AST 모두 R, RL, RS, RLS군 순으로, 혈당강하폭이 클수록 낮게 나타남에 따라 혈당 조절과 일정한 관계가 있을 것으로 사료된다. 이러한 결과는 향후 홍삼의 발효뿐 아니라 한약재의 발효방법에 대한 연구의 기초자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
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