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문제 정의
- 혈액으로 배출되는 당에 의하여 영향을 받는다. 본 실험에서 나타난 혈당 강하 효과는 OCB의 혈당 조절 가능성을보여 준다.
- 본 연구에서는 손바닥선인장에 기존에 혈당 강하 등의 기능성 효과가 있는 것으로 알려진 천연물들인 여주, 천화분, 목단피, 산약, 강황과 호로파를 조합하여 혈당 강하 효과와 당뇨의 합병증인 지질대사 이상의 개선효과를 조사해 새로운 당뇨치료제를 개발하고자 한다.
- 손바닥선인장 복합물(OCB)의 항당뇨 효과 및 기작을 알아보기 위한 연구의 일환으로 OCB의 급여가 STZ으로 당뇨가 유발된 8주령 수컷 흰쥐의 음수량, 식이 섭취량, 체중, 공복혈당, 당내성에 미치는 효과와 당뇨의 합병증인 고지혈증(중성지방, 유리 지방산, 총 콜레스테롤, LDL.콜레스테롤, VLDL 콜레스테롤, HDL콜레스테롤)의 개선효과를 조사하였다. OCB 는 손바닥선인장의 줄기, 여주, 천화분, 목단피, 산약, 강황과호로파를 조합하여 제조하였고, 기본사료에 2%와 5%의 수준으로 첨가하여 8주령 rat 수컷에게 3주간 자유 채식시켰다.
제안 방법
- 5)에 용해시켜 STZ 50 ㎎/㎏씩 1회 복강주사하였다. 24시간 경과 후 당뇨 유발 정도를 요당 측정용 strip(영동제 약, Uriscan GP2)을 이용하여 확인하였고, 요당이 300 mg/cl 이하인 개체는 2회 복강 주사하여 최종 당뇨 유발 후 공복 시 혈당이 300 mg/cl 이상에 이르도록 하였다. 당뇨를 유발하지 않은 정상군은 동량의 saline액을 주사하였다.
- 콜레스테롤, VLDL 콜레스테롤, HDL콜레스테롤)의 개선효과를 조사하였다. OCB 는 손바닥선인장의 줄기, 여주, 천화분, 목단피, 산약, 강황과호로파를 조합하여 제조하였고, 기본사료에 2%와 5%의 수준으로 첨가하여 8주령 rat 수컷에게 3주간 자유 채식시켰다. OCB의 수분함량 약 12%, 조회분 15.
- 기 초식 이는 AIN-76(American Institute Nutrition-76)의 사양표준에 준하여 제조되었으며, 각 실험에서 당뇨를 유발하지않은 군(NC)과 당뇨를 유발한 당뇨대조군(DC)에는 기초식이를 OCB-2군 및 OCB-5군은 기초식 이에 각각 2%와 5% 수준으로 OCB를 첨가하여 자유채식시켰다. 실험동물은 금속케 이지에 한 마리씩 분리 사육하였으며, 사육실 내 환경은 온도 20-25℃, 습도 60-70%, 광주기 12시간을 유지하였다.
- 24시간 경과 후 당뇨 유발 정도를 요당 측정용 strip(영동제 약, Uriscan GP2)을 이용하여 확인하였고, 요당이 300 mg/cl 이하인 개체는 2회 복강 주사하여 최종 당뇨 유발 후 공복 시 혈당이 300 mg/cl 이상에 이르도록 하였다. 당뇨를 유발하지 않은 정상군은 동량의 saline액을 주사하였다.
- 딩내성 실험(glucose tolerance test, GTT)은 혈액 내 포도당이 세포 내로 유입되는 능력을 측정하기 위한 실험으로, 본실험에서는 일정량의 포도당을 투여한 후 혈액 내 포도당 유지능력을 매 30분 간격으로 2시간 동안 측정하였다(Fig. 2). NC, DC, OCB-2와 OCB-5 모두 30분에 최고치의 혈당을 나타냈고, DC와 OCB-2는 유의적인 차이가 없었으나, OCB-5는 유의적인 차이를 나타냈다⑦<0.
- 공시하였다. 먼저 7일간의 적응기간을 거친 다음 당뇨를 유발하지 않은 정상군(NC), 당뇨를 유발한 당뇨대조군 (DC), 당뇨를 유발한 후 기초식 이에 2% 수준으로 OCB 를 혼합하여 급여 한 실험군(OCB-2)과 5% 수준으로 OCB를 혼합하여 급여한 실험군(OCB-5)으로 구분하고 각 군당 8마리씩 평균 혈당을 동일하게 배치하여 3주 동안 사육하였다.
- 측정하였다. 식이 섭취량은 2일 간격으로 측정하였다. 식 이 효율(fixxi efficiency ratio, FER)은 체중 증가량(g)/총 식이 섭취량(g)xl00으로 계산하였다.
- 실험동물은 7일간 적응기간을 두고 실험식이 급여에 들어가기 전 12시간 동안을 절식시킨 다음에, 당뇨군은 STZ을 0.1 M citrate bufifer(pH 4.5)에 용해시켜 STZ 50 ㎎/㎏씩 1회 복강주사하였다. 24시간 경과 후 당뇨 유발 정도를 요당 측정용 strip(영동제 약, Uriscan GP2)을 이용하여 확인하였고, 요당이 300 mg/cl 이하인 개체는 2회 복강 주사하여 최종 당뇨 유발 후 공복 시 혈당이 300 mg/cl 이상에 이르도록 하였다.
- OCB를 첨가하여 자유채식시켰다. 실험동물은 금속케 이지에 한 마리씩 분리 사육하였으며, 사육실 내 환경은 온도 20-25℃, 습도 60-70%, 광주기 12시간을 유지하였다.
- 실험식이를 급여한 지 3주 후 12시간 절식시켜 공복 시 혈당을 측정한 뒤, glucose(50 ㎎/㎏ body weight)를 복강 주사하고 30, 60, 90, 120분 경과 후에 앞에서와 동일한 방법으로 혈당을 측정하였다.
- 음수는 수돗물을 자율 섭취케 하였고 1일 간격으로 음수 소비량을 측정하였다. 식이 섭취량은 2일 간격으로 측정하였다.
- 체중과 혈당은 당뇨 유발 후 실험 식이에 들어가기 전에 측정한 다음, 실험기간 중에는 1주 간격으로 3주간 측정하였다. 혈당은 12시간 절식 후 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 공복시 혈당을 혈당측정기(녹십자, MyCare GAM-2200)로 측정하였다.
- 측정하였다. 혈당은 12시간 절식 후 꼬리정맥에서 혈액을 채취하여 공복시 혈당을 혈당측정기(녹십자, MyCare GAM-2200)로 측정하였다.
- 혈장 HDL-cholesterol의 함량은 dextran sulhte와 magnesium sulf注e를 이용하여 LDL과 VLDL의 lipoprotein을 침전시킨 후상층액에 남아 있는 HDL 중의 콜레스테롤을 측정하였으며, kit(신양화학)를 사용하였다. 혈장 0.
- 혈장과 표준액(300 mg/cU)을 각각 20 ul와 효소제 3 ml를 37℃ 에서 5분간 반응시킨 뒤 spectrophotoineter(S2100, Biochrom, England) 505 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 공식으로 계산하였다.
대상 데이터
- 손바닥선인장 줄기는 멕시코산이고, 그 외의 원료는 중국산이며 건조된 상태로 구입하여 분쇄 후 사용하였고, 이 복합물을 OCB(Opuntia ficus-indica Cotnplex-B)로 지 칭하였다.
- 실험동물은 평균 체중 250±10 g의 Sprague-Dawley 쥐 8주령 수컷을 (주)샘타코에서 분양 받아 실험군 당 8마리씩 32마리를 공시하였다. 먼저 7일간의 적응기간을 거친 다음 당뇨를 유발하지 않은 정상군(NC), 당뇨를 유발한 당뇨대조군 (DC), 당뇨를 유발한 후 기초식 이에 2% 수준으로 OCB 를 혼합하여 급여 한 실험군(OCB-2)과 5% 수준으로 OCB를 혼합하여 급여한 실험군(OCB-5)으로 구분하고 각 군당 8마리씩 평균 혈당을 동일하게 배치하여 3주 동안 사육하였다.
데이터처리
- 3)Values with diferent superscripts within columns are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
- 4) Values with different superscripts within columns are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
- NC, nondiabetic control; DC, diabetic control; OCB-2, diabetic Opuntia ficus-indica Complex B-2%; OCB-5, diabetic Opuntia ficus-indica Complex B-5%. Values with different letters at same time points are significantly different by Duncan's multiple range test(p<0.05).
- 본 실험연구에서 얻어진 모든 측정치는 MemtSE로 나타내었고, 각 평균치간 차이에 대한 유의성은 Statistical Analysis System(SAS, Veraion 9.2)을 이용하여 ANOVA를 실시한 후 Duncan's multiple range test로 각 군의 평균차이에 대한 사후검정을 하였으며, 통계적 유의성을 5% 수준에서 분석하였다.
이론/모형
- 시료의 일반성분 분석은 AOAC법에 의거하여, 수분은 상압가열건조법, 조회분은 회화법, 조단백질은 Kjeldahl 방법 (Kjeltec system, ITecator사, Denmark), 조지방은 Soxhlet 추출법 (JISICO, Jiel Sci. Co., Korea), 조섬유는 산알칼리분해법 (Fibertec system, ITecator사, Denmark) 을 이용하여 정 량하였다.
- 혈장 내 총 콜레스테롤의 함량은 cholesterolester hydrolase, cholesterol oxidase 및 hydrogen peroxidase를 이용한 효소법으로 kit(신양화학)를 이용하여 측정하였다. 혈장과 표준액(300 mg/100ul을 20 ul씩 넣고 효소시 약 3 M를 혼합한 후 항온수조에서 15분간 반응시켜 505 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같이 계산하였다.
- 혈장 중 LDL-콜레스테롤은 Hitachi 7600-110(auto system, Hitachi Co., Japan), LDL-C plus(Roche) 시 약을 사용하여 homogeneous enzymatic colorimetric method로 분석하였다. 검체 및 표준의 흡광도는 600 nm에서 측정하였다.
- 혈장 중 유리지방산(non-esterified fetty acid, NEFA)의 함량은 Acylcoenzyme A synthetase(ACS)법을 이용한 kit(신양화학)를 사용하여 측정하였다. 맹검인 증류수, 혈장과 표준액의 사용량은 4.
- 혈장 중 인슐린 함량은 방사선면역측정법에 의하여 측정하였는데, 외부분석기관(삼광의료재단)에 분석을 의뢰하였다.
- 혈장 중 중성지방 함량은 Glycerol kinase(GK)-Glycerol phospho- oxidase(GPO) 법을 이용한 kit(신양화학)를 사용하여 측정 하였다. 혈장과 표준액(300 mg/cU)을 각각 20 ul와 효소제 3 ml를 37℃ 에서 5분간 반응시킨 뒤 spectrophotoineter(S2100, Biochrom, England) 505 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 공식으로 계산하였다.
성능/효과
- 3주간의 실험기간 동안 섭취한 평균 사료섭취량(g)은 NC 483.2 g과 DC 827.3 g으로 DC는 NC의 1.5배 이상의 많은 양의 사료섭취량을 보였고 (P<0.05), OCB-2 856.1 g과 OCB-5 811.1 g으로 DC와 유의적인 차이는 없었다. 이는 당뇨의 주된 3가지 증상 중 한가지인 다식(多食) 현상에 의한 것으로혈중 포도당 함량은 높으나 이를 세포 내에서 이용하지 못하여 에너지 부족 현상을 보이게 되며, 이로 인해 식이 섭취량이증가하는 것으로 여겨진다24).
- 초래한다2526). Fig. 1에서 나타나듯이 DC의 공복 혈당과 비교해 OCB-2는 13%, OCB-5는 21%의 감소를 보였고, 특히 OCB-5는 DC와 비교해 유의적으로 혈당이 감소했다 (p<0.05).
- LDL-콜레스테롤 함량과 VLDL-콜레스테롤 함량도 Ng] 비하여 DC에서 유의적으로 증가하였고, OCB-2와 OCB-5는 DC에 비하여 유의적인 감소를 보였다(p<0.05). Steinberg 등의 연구에 의하면 당뇨에서 나타나는 고지단백혈증, 고콜레스테롤혈증은 LDL콜레스테롤 함량이 증가된 때문이라고 하였다.
- 2). NC, DC, OCB-2와 OCB-5 모두 30분에 최고치의 혈당을 나타냈고, DC와 OCB-2는 유의적인 차이가 없었으나, OCB-5는 유의적인 차이를 나타냈다⑦<0.05). DC는 당뇨병으로 인해 인슐린의 작용이 저하되어 당분해능력이 저하됨으로써 분해속도가 느려지는 것으로 해석되며, OCB의 급여가 내 당 능을 회복시키는 작용이 있는 것으로 판단된다.
- OCB 는 손바닥선인장의 줄기, 여주, 천화분, 목단피, 산약, 강황과호로파를 조합하여 제조하였고, 기본사료에 2%와 5%의 수준으로 첨가하여 8주령 rat 수컷에게 3주간 자유 채식시켰다. OCB의 수분함량 약 12%, 조회분 15.4%, 조지방 1.26%, 조단백질 4.9%, 조섬유량 6.3% 및 탄수화물 함량은 60% 이상으로주성분은 탄수화물이었다. 체중은 NC에 비해 DC, OCB-2와 OCB-5에서 감소하였다.
- NC의 공복 혈당은평균 100 mg/dl, DC는 416 mg/dl 이었으며, OCB-2는 362 mg/ M, 그리고 0CB5는 329 mg/M로 혈당농도의 감소를 보였다. 당 내성 실험에서 모든 실험군은 포도당을 급여한지 30분 후에 최고 혈당을 나타냈고, OCB-5는 유의적인 감소를 보였다 (p<0.05). 혈장 인슐린 함량도 DC와 비교해 NC, OCB-2, 그리고 OCB5에서 유의적인 증가를 보였다g.
- 따라서 본 연구에서 OCB-5의 급여는 당뇨의 부작용으로 나타나는 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 및 VLDL-콜레스테롤 증가를 완화시킴으로써 지질대사 이상으로 인한 혈관합병증을 줄여줄 것으로 판단된다.
- 가용무질소물(Nitrogen-&ee extracts, NFE)은 100-(수분+조회분+조단백+조지 방+조섬유)의 값으로 표시하며, 주성분은 soluble sugar, starch, 일부 cellulose, hemicellulose및 lignin 등이다. 본 분석방법에서 탄수화물은 NFE와 조섬유의 합으로 표현할 수 있어 OCB의 탄수화물 함량은 60% 이상으로 나타났다.
- 6으로 나타났다.본 실험에서 NC에 비해 당뇨를 유발한 실험군들은 다량의 식이 섭취에도 불구하고 체중 감소가 나타났는데, 이는 당뇨에의한 체내 대사 작용의 이상으로 섭취한 식이가 에너지 대사에 제대로 사용되지 못하고 체외로 배출된 것으로 판단된다.
- 인슐린이 부족한 상태에서는 포도당이 열량 원으로 이용되지 못하므로 지방조직에서 유리지 방산으로 동원되고 이어서 케톤체의 생산 항진과 a-글리세르인 산염이 증가되므로 결과적으로 중성지질 합성이 항진되는 것으로 알려져 있다29). 본 연구에서 DC에 비하여 OCB-5의 중성지질 함량이 유의적0<0.05)으로 감소된 것을 볼 때 OCB-5 의 급여가 STZ으로 당뇨를 유발한 쥐에서 혈중 지질 증가를 억제함으로써 항고지혈증의 효과를 발휘하는 것으로 생각된다.
- 손바닥선인장 복합물(OCB)의 성분을 보면(Table 2), 수분 약 11.9%, 조회분 15.4%, 조지방 1.3%, 조단백질 4.9% 및 조섬유 6.3%였다. 가용무질소물(Nitrogen-&ee extracts, NFE)은 100-(수분+조회분+조단백+조지 방+조섬유)의 값으로 표시하며, 주성분은 soluble sugar, starch, 일부 cellulose, hemicellulose및 lignin 등이다.
- 체중은 NC에 비해 DC, OCB-2와 OCB-5에서 감소하였다. 음수량과 사료섭취 량은 NW] 비해 DC가 각각 약 8배 및 1.5배 이상 증가하였고, 0CB2와 OCB-5 는 DC와 비교해 유의적 차이가 없었다. NC의 공복 혈당은평균 100 mg/dl, DC는 416 mg/dl 이었으며, OCB-2는 362 mg/ M, 그리고 0CB5는 329 mg/M로 혈당농도의 감소를 보였다.
- 05). 이상의 결과에서 OCB의 급여는 STZ으로 당뇨가 유발된 쥐에서 당뇨의 개선효과가 있는 것으로 판단된다. 또한, OCB의 급여는 당뇨의 합병증인 지질대사에서 혈장의 중성지방, 유리지방산, 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 그리고 VLDL 콜레스테롤을 모두 DC와 비교해 유의적인 수준으로 감소시켰다00.
- 주었기 때문으로 여겨진다. 최종 평균체중을 보면, 정상군에서는 50.4 g의 체중 증가를 보였고, 당뇨대조군에서는 23.9 g, OCB-2에서는 24.6 g, OCB-5에서는 22.4 g의 평균체중 감소를 하였으나 유의적인 차이는 없었다.
- 혈장 인슐린 농도는 Fig. 3에 제시한 바와 같이 NC에 비하여 DC에서 유의적인 감소를 보였고, OCB-5는 DC에 비하여유의적인 증가를 보였다(p<0.05). 이러한 인슐린 농도의 회복수준은 다른 연구들과 유사하였다24)
후속연구
- 따라서 췌장조직과 B-세포의 회복 여부 및 파괴 정도를 관찰함으로써 손바닥선인장 열매와 줄기의 효과를 좀 더 확증할 필요성이 있다고 판단된다.
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