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문제 정의
- 본 연구는 주박 열수추출물이 제 2형 당뇨 유발 동물인 db/db mouse에서 혈당 강하효과가 있는지 알아보기 위해행해졌다. 주박 열수추출물이 0, 1, 2, 또는 4% 포함된 식이를 4주간 섭취시키면서, 주 2회 혈당을 측정하였고, 체중의 변화 및 사료 섭취량를 비교하였으며 가자미 근의 GLUT4발현을 분석하였다.
- 본 연구자는 이미 streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 흰쥐에서 식후 혈당수준을 저하시키는 효과가 있음을 보고한 바 있다(Kim & Cho 2006). 이번 연구에서는 제2형 당뇨모델인 db/db mouse를 이용하여 주박 섭취가 혈당에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다.
제안 방법
- 근육 표본을 HES buffer(HEPES 20 mM, sucrose 250 mM, EDTA 1 mM, pH 7.4)로 균질화시킨 후 원심분리하여 상층 균질액을 취하여, 단백질을 정량(BCA method, BioRad)한 후 50 µg의 단백질에 해당하는 균질액을 SDSPAGE(12.5%)로 전기영동을 실시하였다.
- 사육기간이 끝난 실험동물을 에테르로 마취하고 후대정맥에서 혈액을 채취하여 원심분리한 후 혈청을 분리하여 혈당 분석에 사용하였다. 또한 마취 후 가자미근에서 근육 표본을 채취하여 glucose transporter 4(GLUT4) 함량 분석에 사용하였다.
- 사육기간이 끝난 실험동물을 에테르로 마취하고 후대정맥에서 혈액을 채취하여 원심분리한 후 혈청을 분리하여 혈당 분석에 사용하였다. 또한 마취 후 가자미근에서 근육 표본을 채취하여 glucose transporter 4(GLUT4) 함량 분석에 사용하였다.
- 조제한 식이는 고형으로 만들어 건조시키 후 -18℃로 냉동보관하면서 사용하였다. 실험동물은 사육 상자 당 5마리씩 넣어 사육하였고, 물과 사료는 자유 섭취시켰으며, 온도와 습도는 각각 20℃와 50%를 유지하였고, 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등하였다. 전 동물에 대하여 매일 1회 이상 증상을 관찰하였으며, 주 1회 사료섭취량과 체중을 측정하였다.
- 실험동물은 사육 상자 당 5마리씩 넣어 사육하였고, 물과 사료는 자유 섭취시켰으며, 온도와 습도는 각각 20℃와 50%를 유지하였고, 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등하였다. 전 동물에 대하여 매일 1회 이상 증상을 관찰하였으며, 주 1회 사료섭취량과 체중을 측정하였다.
- 제 2형 당뇨 모델 동물인 5주령의 수컷 db/db mouse 40마리를 중앙실험동물(주)로부터 구입하여 2주간 적응시킨 후 체중에 따른 난괴법을 이용하여 4군으로 나누어 각각 AIN-93G사료(15)에 0%(G0), 1%(G1), 2%(G2) 또는 4%(G4)의 주박추출물을 첨가한 식이로 4주간 사육하였다. 조제한 식이는 고형으로 만들어 건조시키 후 -18℃로 냉동보관하면서 사용하였다.
- 본 연구는 주박 열수추출물이 제 2형 당뇨 유발 동물인 db/db mouse에서 혈당 강하효과가 있는지 알아보기 위해행해졌다. 주박 열수추출물이 0, 1, 2, 또는 4% 포함된 식이를 4주간 섭취시키면서, 주 2회 혈당을 측정하였고, 체중의 변화 및 사료 섭취량를 비교하였으며 가자미 근의 GLUT4발현을 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다.
- 주박 추출물의 혈당 강하 효과의 기전을 밝히기 위하여 골격근중 가자미 근의 포도당 운반체(GLUT4) 발현을 측정하였다. GLUT4는 근육과 지방조직에 존재하는 insulinregulated glucose transporter로서 인슐린에 의한 혈당조절에 매우 중요한 역할을 한다(Bryant 등 2002, Olson & Knight 2004, Watson 등 2004).
- 주박추출물 섭취에 의한 혈중 인슐린 농도 변화를 검증하기 위하여 실험종료 후 채취한 혈액에서 인슐린 농도를 측정하였다. 그 결과 대조군(G0) 0.
- 혈당은 주2회 혈당측정기(Accu-chek active, Roche, Germany)를 사용해 미정맥에서 채혈하여 혈당을 측정하였다. 혈당의 측정일에는 오전에 사료를 제거하여 약 3 시간 절식 시킨 후 측정하였다.
- 혈당은 주2회 혈당측정기(Accu-chek active, Roche, Germany)를 사용해 미정맥에서 채혈하여 혈당을 측정하였다. 혈당의 측정일에는 오전에 사료를 제거하여 약 3 시간 절식 시킨 후 측정하였다.
대상 데이터
- 주박 열수 추출물은 2차 압착과정에서 제거된 주박을 ‘인천탁주’로부터 제공받아 3배의 증류수로 희석하였으며 90℃에서 4 시간 추출한 후 저온에서 침전시킨 상등액을 취하여 동결 건조시켜 사용하였다.
데이터처리
- 각 실험식이에 따른 차이는 일원배치분산분석을 통해 유의성이 인정되면 Duncan’s multiple range test를 이용하여 사후검증을 실시하였다.
- 실험결과는 SPSS 12.0 프로그램을 이용하여 각 군의 평균과 표준편차를 계산하였다. 각 실험식이에 따른 차이는 일원배치분산분석을 통해 유의성이 인정되면 Duncan’s multiple range test를 이용하여 사후검증을 실시하였다.
이론/모형
- 주박 열수 추출물은 2차 압착과정에서 제거된 주박을 ‘인천탁주’로부터 제공받아 3배의 증류수로 희석하였으며 90℃에서 4 시간 추출한 후 저온에서 침전시킨 상등액을 취하여 동결 건조시켜 사용하였다. 주박 열수 추출물의 성분은 식품공전(한국식품공업협회 1999) 시험법에 준하여 분석하였다.
성능/효과
- (1) 사료섭취량과 체중증가량은 각 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다.
- (2) 1%의 주박 추출물을 섭취한 시험군은 대조군(0%)과 비교해서 투여 개시 10일째와 14일째에 혈당이 유의적으로 감소하였으며, 2%의 주박 추출군은 10, 14, 17 및 21일째에 유의적인 혈당감소를 보였다.
- (3) 가자미 근의 GLUT4 발현량은 각 실험군 간에 유의 적인 차이가 없었다.
- 주박 추출물에 상당량의 열량영양소가 함유되어 있어, 이것을 계산하여 보정해준 정제식이를 제공하는 것이 바람직했을 것이나, 편의상 기본식이(AIN93G diet)에 0, 1, 2, 또는 4%의 주박추출물을 포함한 식이를 제공하여 각 군에 완전한 isocaloric diet을 제공하지 못한 제한점이 있다. AIN93G 식이와 본 실험에 사용한 주박추출물의 열량 차이가 약 10% 정도에 불과하고 db/db mouse의 1일 사료섭취량이 약 4~5 g 정도로 작으므로 그 차이는 미미할 것으로 사료되나 본 연구에서 사용한 주박추출물이 고혈당지수 식품으로 나타나(Lee 등 2008) 당뇨식으로 주박추출물을 첨가할 때는 혈당지수도 고려해야할 것으로 보인다. 본 연구결과에서는 제2형 당뇨모델에게주박추출물을 4%까지 식이에 첨가해도 사료섭취량 또는 체중에는 영향을 미치지 않는 것으로 볼 수 있다.
- 그 결과 대조군(G0) 0.81±0.23, G1 2.92±1.36, G2 1.11±0.25, 그리고 G4 2.67±1.04 mg/mL로 주박추출물 섭취군과 대조군 간에 혈중 인슐린 농도는 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 61 mg을 함유하고 있고, 나이아신은 검출되지 않았다. 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인 및 철은 100 g당 각각 57.36, 36.03, 51.44, 124.07 및 2.21 mg을 함유하고 있는 것으로 나타났다 [Table 1].
- 그런데 이 효과는 투여 후 어느 일정 시기에만 나타나서, 그 효과가 나타나기에는 어느 정도 시간이 필요한 것으로 보이며, 섭취 후 4주경에는 혈당강하 효과가 감소하는 것으로 보아 일정 기간 이후에는 주박추출물의 혈당강하 효과에 실험동물이 적응현상이 나타나는 것으로 사료된다. 또한 4% 주박추출물 섭취군에서는1 또는 2% 섭취군에서 보여진 혈당강하 효과가 나타나지 않고 오히려 일정 기간 후에는 혈당이 더 증가하는 것으로 나타나 주박추출물이 dose-dependent 하게 혈당강하 효과를 나타내는 것이 아님을 알 수 있었다. 이것은 본 연구에서 사용한 주박추출물이 고혈당지수(97.
- GLUT4는 근육과 지방조직에 존재하는 insulinregulated glucose transporter로서 인슐린에 의한 혈당조절에 매우 중요한 역할을 한다(Bryant 등 2002, Olson & Knight 2004, Watson 등 2004). 본 연구 결과 주박추출물 섭취군과 대조군간에 GLUT4 발현량에는 유의적인 차이가 없었다[Figure 2]. 이것은 주박추출물 섭취에 따라 혈중 인슐린 농도가 변하지 않았던 것과 관계가 있는 것으로 보이며, 주박 추출물의 혈당 강하 효과는 포도당 운반체의 발현을 증가시킨 결과는 아닌 것으로 볼 수 있다.
- AIN93G 식이와 본 실험에 사용한 주박추출물의 열량 차이가 약 10% 정도에 불과하고 db/db mouse의 1일 사료섭취량이 약 4~5 g 정도로 작으므로 그 차이는 미미할 것으로 사료되나 본 연구에서 사용한 주박추출물이 고혈당지수 식품으로 나타나(Lee 등 2008) 당뇨식으로 주박추출물을 첨가할 때는 혈당지수도 고려해야할 것으로 보인다. 본 연구결과에서는 제2형 당뇨모델에게주박추출물을 4%까지 식이에 첨가해도 사료섭취량 또는 체중에는 영향을 미치지 않는 것으로 볼 수 있다. 이것은 streptozotocin으로 유발된 제1형 당뇨모델 쥐에서는 주박 섭취군의 식이섭취량은 차이가 없었음에도 체중증가량이 대조군에 비해 유의적으로 컸던 보고(Kim & Cho 2006)와는 차이가 있다.
- 68%였다. 섬유소를 포함한 탄수화물 함량은 76.53%이었으며, 불용성 식이섬유소와 수용성 식이섬유소는 각각 3.62%와 13.93%였다 [Table 1]. 이런 결과로 볼 때, 주박 열수 추출물은 고단백, 저지방, 고섬유소 식품 재료로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.
- 이런 결과로 볼 때, 1과 2%의 주박추출물 섭취는 혈당강하 효과가 있는 것으로 사료된다. 그런데 이 효과는 투여 후 어느 일정 시기에만 나타나서, 그 효과가 나타나기에는 어느 정도 시간이 필요한 것으로 보이며, 섭취 후 4주경에는 혈당강하 효과가 감소하는 것으로 보아 일정 기간 이후에는 주박추출물의 혈당강하 효과에 실험동물이 적응현상이 나타나는 것으로 사료된다.
- 93%였다 [Table 1]. 이런 결과로 볼 때, 주박 열수 추출물은 고단백, 저지방, 고섬유소 식품 재료로 이용될 수 있음을 알 수 있었다. 쌀의 단백질 함량이 100 g당 6%인 것에 비해 탁주 주박 추출물의 단백질 함량이 17%로 상대적으로 많은 것은 탁주 담금 과정에 첨가되는 입국성분 및 발효과정에 증식하는 효모에 의한 것으로 사료되며 발효과정에서의 효소작용에 의해 수용성 식이섬유소 함량이 증가되는 것으로 보인다.
- 이런 연구결과들로 볼 때, 주박 추출물 1% 또는 2% 섭취는 제 2형 당뇨 모델인 db/db mouse에서 혈당 강하 효과를 나타내는 것으로 사료되며, 그러나 이것이 GLUT4의 발현에 영향을 주어서 나타나는 현상은 아님을 알 수 있었다. 앞으로 주박 추출물의 항당뇨 효과와 그 기전을 입증하기 위한 후속연구가 필요할 것으로 본다.
후속연구
- 즉 주박추출물은 제2형 당뇨모델 동물에서 혈당 조절 효과를 가지나, 일정 수준 이상 첨가시 그것이 가진 당과 고혈당지수의 효과로 인해 오히려 역효과를 낼 수도 있을 것으로 사료된다. 따라서 주박 추출물을 혈당강하 목적으로 이용하기 위해서는 그 적정 수준과 투여 기간에 대한 후속 연구가 필요한 것으로 본다.
- 이것은 주박추출물 섭취에 따라 혈중 인슐린 농도가 변하지 않았던 것과 관계가 있는 것으로 보이며, 주박 추출물의 혈당 강하 효과는 포도당 운반체의 발현을 증가시킨 결과는 아닌 것으로 볼 수 있다. 따라서 주박추출물의 혈당강하 기전을 규명하기 위한 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이런 연구결과들로 볼 때, 주박 추출물 1% 또는 2% 섭취는 제 2형 당뇨 모델인 db/db mouse에서 혈당 강하 효과를 나타내는 것으로 사료되며, 그러나 이것이 GLUT4의 발현에 영향을 주어서 나타나는 현상은 아님을 알 수 있었다. 앞으로 주박 추출물의 항당뇨 효과와 그 기전을 입증하기 위한 후속연구가 필요할 것으로 본다.
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