[논문]HIT-T15 세포에서 돼지감자 추출물의 항당뇨 효과

김정란; 배초롱; 차연수

doi:10.3746/jkfn.2010.39.1.031

[국내논문] HIT-T15 세포에서 돼지감자 추출물의 항당뇨 효과
Helianthus tuberosus Extract Has Anti-Diabetes Effects in HIT-T15 Cells 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.39 no.1, 2010년, pp.31 - 35

김정란 (전북대학교 식품영양학과) , 배초롱 (전북대학교 식품영양학과) , 차연수 (전북대학교 식품영양학과)

초록
AI-Helper

본 실험에서는 hamster $\beta$-cell인 HIT-T15 cell을 이용하여 돼지감자추출물의 생리활성 및 기능을 검증하고자 하였다. 돼지감자추출물을 첨가한 NC(0 ${\muL/mL$), HT2(1.1 ${\muL/mL$), HT3(1.5 ${\muL/mL$)군과 inulin을 첨가한 NC(0 ${\muL/mL$), IN2(1.8 ${\muL/mL$), IN3(2.5 ${\muL/mL$)군으로 나누어 실험하였다. 세포 viability 측정한 결과 시료를 첨가하지 않은 군을 100%로 보았을 때 돼지감자추출물을 첨가한 HT3(1.5 ${\muL/mL$)군과 inulin을 첨가한 IN2(1.8 ${\muL/mL$), IN3(2.5 ${\muL/mL$) 군에서 세포생존율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 시료처리 후 췌장 $\beta$-세포 파괴를 유도하지 않고 HIT-T15 cell의 cell culture supernatant를 이용하여 cytotoxicity를 측정한 결과 시료를 첨가하지 않은 NC(0${\muL/mL$)군에 비해 모든 군에서 cytotoxicity가 낮게 나타났다. Alloxan(4 mM)으로 $\beta$-세포 파괴를 유도하여 HIT-T15 cell에서 세포보호 효과를 측정한 결과 시료를 첨가하지 않은 NC(0 ${\muL/mL$)군에 비해 돼지감자추출물을 첨가한 HT2(1.1 ${\muL/mL$), HT3(1.5 ${\muL/mL$)군에서 세포생존율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 또한 췌장 $\beta$-세포 파괴를 유도하여 HIT-T15 cell이 분비한 인슐린 분비능 및 세포 내 $NAD^+$/NADH 함량을 측정한 결과 시료를 첨가하지 않은 NC(0 ${\muL/mL$)군에 비해 돼지감자추출물을 첨가한 HT3(1.5 ${\muL/mL$)군에서 인슐린 분비량과 $NAD^+$/NADH 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 이상의 연구 결과 돼지감자추출물은 HIT-T15 cell의 생존율을 높이고, 세포보호 효과를 가짐으로써 인슐린 분비능 정상화 및 $NAD^+$ 함량을 증가시켜 혈당 조절 및 당뇨에 긍정적 효과가 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was designed to evaluate anti-diabetes effect of Helianthus tuberosus extract (HT) in HIT-T15 cells. There were 5 experimental groups according to treatment NC (0 ${\muL/mL$), HT2 (1.1 ${\muL/mL$), HT3 (1.5 ${\muL/mL$), IN2 (1.8 ${\muL/mL$), IN3 (2.5 ${\muL/mL$). Inulin (IN) was used as a positive control for the Helianthus tuberosus extract groups. Cell viability was significantly increased in the HT3 (1.5 ${\muL/mL$), IN2 (1.8 ${\muL/mL$), IN3 (2.5 ${\muL/mL$) groups, compared with the NC group. There was no significant difference in cytotoxicity among all groups. Cell survival by MTT assay with alloxan was significantly increased in the HT2 (1.1 ${\muL/mL$), HT3 (1.5 ${\muL/mL$) groups, compared with the NC group. Insulin secretion and NAD+/NADH ratio were significantly increased in the HT3 group, compared with the NC group. We found that Helianthus tuberosus extract increased cell viability, had a protective effect on $\beta$-cells, and increased insulin secretion level and $NAD^+$/NADH ratio in HIT-T15 cells. These results suggest that Helianthus tuberosus extract improves the diabetes-related factors.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 췌장 β-세포인 HIT-T15 cell을 이용하여 돼지 감자추출물의 생리활성 및 기능을 검증함으로써 돼지감자의 항당뇨 및 기능성식품 소재 개발을 위한 기초자료가 되고 자 한다.

제안 방법

MTT(Thiazoly blue tetrazolium bromide, 5 mg/mL)와 10% FBS-RPMI-1640 배지를 넣어 37℃, 5% CO2에서 30분간(빛 차단) 방치한 뒤 배양액을 버리고 각 well에 dimethly surfoxide(DMSO) 100 μL를 가하여 세포 내 formazan crystal을 용해시키고 540 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
Free-glucose RPMI-1640 배지로 교환하여 1시간 동안 배양하였다. 여기에 각 군별 시료를 다시 첨가하고 각 well당 4 mM alloxan(Sigma)을 처리하여 1시간 동안 배 양한 후 PBS(phosphate buffered saline)로 4회 세척하여 NAD⁺/NADH Quantification kit(Bio Vision, Mountain view, USA)를 이용하여 NAD⁺/NADH 함량을 측정하였다.

대상 데이터

Inulin은 정제된 inulin(Inulin from Dahlia tubers, Fluka, Saint Louis, USA)을 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 녹여 NC(0 μL/mL), IN2(1.8 μL/mL), IN3(2.5 μL/mL)군으로 나누어 배양하는데 사용하였으며, inulin의 양은 돼지감자추출물(g)의 70%를 사용하였다.
췌장 세포주인 HIT-T15 cell(KCLB, Korea)을 10% FBS(HYCLONE)와　penicillin/streptomycin(Sigma, Saint Louis, USA)이 들어 있는 RPMI-1640 배지로 37℃, 5% CO₂에서 배양하였다. 세포밀도(confluence)가 약 70%에 이르면 phosphate buffered saline(PBS)으로 세척하고 1 mM의 trypsin-EDTA용액을 처리하여 탈착 후 계대배양하고 2×10⁵ cells/well의 농도로 plate에 넣은 다음 각 군별로 시료를 첨가하여 48시간 동안 배양하였다.

데이터처리

a-cValues with different superscripts are significantly different by ANOVA with Duncan's multiple range test (p<0.05).
각 군 간에 유의한 차이가 있을 경우 Duncan's multiple range test를 실시하여 p<0.05 수준에서 검증하였다.
모든 실험 결과는 평균(mean)±표준편차(SD)로 표시하였고, 각 군 간의 통계적 유의성 검증은 Statistical Package for S℃ial Science(SPSS) version 12.0.1을 이용하여 ANOVA분석을 하였다.

이론/모형

HIT-T15 cell의 alloxan에 대한 보호 효과는 MTT assay(22)로 측정하였다. 2×10⁵ cells/well의 농도로 96 well plate에 HIT-T15 cell을 분주하여 10% FBS-RPMI-1640 배 지로 배양 후 각 군별로 시료를 첨가한 후 37℃, 5% CO₂에서 24시간 동안 배양하였다.
세포생존율 측정은 trypan blue exclusion 방법(21)으로 측정하였다. HIT-T15 cell을 37℃, 5% CO₂에서 24시간 동안 배양한 후 Free-glucose RPMI-1640 배지로 교환하였다.

성능/효과

시료 처리 후 β-세포 파괴를 유도하지 않고 HIT-T15 cell 의 cell culture supernatant를 이용하여 각 군별 cytotoxicity 를 측정한 결과 시료를 첨가하지 않은 NC(0 μL/mL)군과 비교하여 모든 군에서 cytotoxicity가 낮게 나타났다(Table 2).
시료 처리 후 alloxan(4 mM)에 의한 β-세포 파괴를 유도하여 HIT-T15 cell의 NAD+/NADH 함량을 측정한 결과 (Fig. 4), 시료를 첨가하지 않은 NC(0 μL/mL)군과 비교하여 볼 때 돼지감자추출물을 첨가한 HT3(1.5 μL/mL)군에서 NAD+/NADH 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
시료를 첨가하지 않은 NC(0 μL/mL)군에 비해 돼지감자추출물을 첨가한 HT3(1.5 μL/mL)군과 inulin을 첨가한 IN2(1.8 μL/mL), IN3(2.5 μL/ mL)군에서 세포생존율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
시료를 첨가하지 않은 NC(0 μL/mL)군에 비해 돼지감자추출물을 첨가한 HT3(1.5 μL/mL)군에서 인슐린 분비능이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
시료를 첨가하지 않은 NC(0 μL/mL)군을 100%로 보았을 때 돼지감자추출물을 첨가한 HT2(1.1 μL/ mL), HT3(1.5 μL/mL)군에서 HIT-T15 cell의 세포생존율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
이상의 실험결과 돼지감자추출물의 첨가는 췌장 β-세포의 생존율을 높이고, 세포보호 효과를 가짐으로써 인슐린 분비의 정상화 및 NAD+ 함량을 회복시켜 혈당조절 및 당뇨에 긍정적 효과가 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당뇨병이란?	당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 대사질환의 일종으로, 혈중 포도당의 농도가 높아지는 고혈당이 나타나고, 소변으로 포도당을 배출하게 되는 질병으로(4) 크게 췌장 β-세포의 파괴에 의한 인슐린 결핍으로 발생하는 제1형 당뇨병과 인슐린 분비 및 작용의 결함에 의해 발생하는 제2형 당뇨병으로 나눌 수 있다(5). 이러한 당뇨병에 있어서 췌장 β-세포는 인슐린을 분비하여 혈당을 조절하고, 인슐린 수용체가 존재하여 인슐린 신호전달에 중요한 역할을 담당하고 있으며(6,7), 최근 β-세포의 성장과 증식이 당뇨병의 치료와 예방에 영향이 있다는 연구가 보고되면서 prediabetes 시기에 베타세포의 완전한 파괴를 막는 치료방법이 더욱 주목받고 있다(8,9)
	당뇨병을 크게 두가지로 나눈다면?	당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이루어지지 않는 대사질환의 일종으로, 혈중 포도당의 농도가 높아지는 고혈당이 나타나고, 소변으로 포도당을 배출하게 되는 질병으로(4) 크게 췌장 β-세포의 파괴에 의한 인슐린 결핍으로 발생하는 제1형 당뇨병과 인슐린 분비 및 작용의 결함에 의해 발생하는 제2형 당뇨병으로 나눌 수 있다(5). 이러한 당뇨병에 있어서 췌장 β-세포는 인슐린을 분비하여 혈당을 조절하고, 인슐린 수용체가 존재하여 인슐린 신호전달에 중요한 역할을 담당하고 있으며(6,7), 최근 β-세포의 성장과 증식이 당뇨병의 치료와 예방에 영향이 있다는 연구가 보고되면서 prediabetes 시기에 베타세포의 완전한 파괴를 막는 치료방법이 더욱 주목받고 있다(8,9)
	돼지감자 괴정의 주성분인 Inulin의 장점은?	Inulin의 구조는 fructose의 중합체로써 β-D-fructofuranose가 β-2,1 결합을 하고 비환원성 말단기에 D-glucose 가 α-1,2 결합을 하고 있는 구조를 가지고 있으며(13,14), 이러한 inulin을 산이나 효소 처리하면 fructose의 중합체인 inulin 및 inulooligosaccharides(ISO)와 di-D-fructofuranose anhydries(DFA) 등의 fructooligosaccharides(FOS) 가 생성된다. 이는 인간의 위액과 소화효소에 의해서 분해되지 않고 장내 미생물에 의하여 발효되어 장내환경 개선 및 배변기능 촉진에 효과가 있다. 또한 분해되더라도 fructose 형태이므로 혈당치를 상승시키지 않으며, 열량이 낮아(1.0∼ 1.5 kcal/g) 비만개선효과, 중성지질의 감소효과, 대장암 발생억제 등의 효과가 있다고 보고되었으며(15-17), 장생도라지에서 추출한 이눌린을 STZ으로 유발된 당뇨흰쥐에 경구 투여한 결과 당뇨대조군에 비해 혈당이 유의적으로 감소해 혈당강하 효과가 있는 것으로 나타났다(18). 그러나 최근까지의 돼지감자 연구는 prebiotic의 효능, 돼지감자로부터의 inulin 추출, 가수분해 물질 생산 및 에탄올 발효 등에 관한 연구가 대부분이었으며(19-21), 돼지감자 분말이나 추출액을 이용한 당뇨의 연구는 아직 부족한 실정이다.

참고문헌 (33)

Park YH. 1994. Understanding of diabetes. J Life Sci 4: 130-131.
Ministry of Health and Welfare. 2005. The Third Korea National Health and Nutrition Examination Survey (KNHANES III), Korea. p 193-195.
Korea National Statistical Office. 2008. Case Report-2007 Death and death statistics.
DeFronzo RA, Bonadonna RC, Ferrannini E. 1992. Pathogenesis of NIDDM: A balanced overview. Diabetes Care 15: 318-353.

상세보기
The Expert committee on the diagnosis and classification of diabetes mellitus. 2002. Report of the expert committee on the diagnosis and classification of diabetes mellitus. Diabetes Care 25: s5-s20.

상세보기
Park YH. 2007. Type 1 diabetes as an autoimmune disease. Medical Postgraduates 35: 141-149.
Kim BJ. 2007. Glucotoxicity. Medical Postgradates 35: 150-157.
Ohtani KI, Shimizu H, Sato N, Mori M. 1998. Troglitazone (CS-045) inhibits $\beta$ -cell proliferation rate following stimulation of insulin secretion in HIT-T 15 cells. Endocrinology 139: 172-178.

상세보기
Lee IS, Rhee IJ, Kim KT. 1997. Prediabetic in vitro model in pancreatic beta cells induced by streptozotocin. Yakhak Hoeji 41: 260-267.
Go GS, Jeon US. 2003. Ferns, fern-allies and seed-bearing plants of Korea. Iljinsa, Seoul. p 659.
Lee YN. 2006. New flora of Korea II. Kyohak, Seoul. p 278-279.
Kim CG, Kim SI, Shin HK. 1993. Effect of fructooligosaccharide-inulin of Jerusalem artichoke on the growth of intestinal microorganisms of pig. Korean J Food Sci Technol 25: 395-399.
Oscarson S, Sehgelmeble FW. 2002. Chemical syntheses of inulin and levan structures. J Org Chem 67: 8457-8462.

상세보기
Lee EH, Lee YJ, Choi OB, Kang SM. 2007. Effects of combined diet of Jerusalem Artichoke's Inulin, lotus leaf and herb extracts in obesity-induced white rat with fat diet. J Korean Soc Appi Biol Chem 50: 295-303.
National rural resources development institute, RDA. 2006. Seventh revision food composition table, Korea. p 62-63.
Roberfroid M. 2002. Functional food concept and its application to prebiotics. Digest Liver Dis 34: s105-s110.

상세보기
Carabin IG, Flamm WG. 1999. Evaluation of safety of inulin and oligofructose as dietary fiber. Regul Toxicol Pharmacol 30: 268-282.

상세보기
Sung HY, Jeoung HJ, Choi YS, Cho SH, Yun JW. 2004. Effects of chicory inulin and oligosaccharides on lipid metabolism in rat fed a high-cholesterol diet. J Korean Soc Food Sci Nutr 33: 305-310.

원문보기 상세보기
Jhon DY, Kim MH. 1998. Studies on inulase form Jerusalem artichoke. J Korean Soc Food Nutr 17: 205-210.
Chae EM, Chol EH. 1991. Optimization for alcohol fermentation by Kluyveromyces marxianus using Jerusalem artichoke powder. Kor J Appl Microbiol Biotechnol 19: 265-271.
Rosengard BR, Cochrane DE. 1983. Complement-mediated cytolysis: A quick, simple method for determining levels of immunoglobulin E bound to mast cells. J Histochem 31: 441-444.

상세보기
Carmichael J, De Graff WG, Gazder AF, Minna JD, Mitchell JB. 1978. Evaluation of a tetrazolium based semiautomated colorimetric assay: assessment of chemosensitivity testing. Cancer Res 47: 943-946.
Franceschi C. 1989. Cell proliferation, cell death and aging. Aging 1: 3-15.
Society of toxicology. 2007. The Toxicologist. Reston, USA p 181.
Park TS, Lee TH, Kim HR. 1999. Protective mechanism of glucose against alloxan-induced HIT-T15 cell damage. Korean Diabetes J 23: 530-540.
Gupta AK, Kaur KN. 2000. Carbohydrate reserves in plants: synthesis and regulation. Elsevier, Ludhiana, India. p 223-248.
Bari LD, Valenti D, Pizzuto R, Atlante A, Passarella S. 2007. Phosphoenolpyruvate metabolism in Jerusalem artichoke mitochondria. Biochim Biophys Acta 1767: 281- 294.

상세보기
Jhon DY, Kim MH. 1988. Studies on inulase form Jerusalem artichoke. J Korean Soc Food Nutr 17: 205-210.
Scheynius A, Taljedal IB. 1971. On the mechanism of glucose protection against alloxan toxicity. Diabetologia 7: 252-255.

상세보기
Rho HW, Lee JN, Kim HR, Park BH, Park JW. 2000. Protective mechanism of glucose against alloxan-induced cell damage: Pivotal role of ATP. Exp Mol Med 32: 12-17.

상세보기
Weaver DC, McDaniel ML, Naber SP, Barry CD, Lacy PE. 1978. Alloxan stimulation and inhibition of insulin release from isolated rat islets of Langerhans. Diabetes 27: 1205-1214.

상세보기
Balcazar-Munoz BR, Martinez-Abundis E, Gonzalez-Ortiz M. 2003. Effect of oral inulin administration on lipid profile and insulin sensitivity in subjects with obesity and dyslipidemia. Rev Med Chil 131: 597-604.
Yeh SL, Lin MS, Chen HL. 2007. Inhibitory effects of a soluble dietary fiber from Amorphophallus konjac cytotoxicity and DNA damage induced by fecal water in Caco-2 cells. Planta Med 73: 1384-1388.

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증