본 연구에서는 유전적으로 제2형 당뇨를 가진 Goto-Kakizaki 흰쥐의 간 세포액에 함유된 당대사 관련 주요 효소인 glucokinase(GK)와 acetyl-CoA carboxylase(ACC)의 활성 및 $\alpha$-glucosidase 저해 활성을 측정하였다. 사용된 소재로는 지골피(Lycium chinense), 동충하초(Cordyceps militaris), 가시오가피(Acanthopanax senticosus)를 선정하였고, 이를 단독으로 사용하기 보다는 유효성분의 항당뇨 효능에 대한 상승효과를 알아보기 위하여 일정비율로 혼합하였다. 각 소재들을 일정 비율로 혼합한 모든 추출물에서 GK와 ACC의 활성이 증가하였으며, 가시오가피와 동충하초의 혼합 비율이 높아질수록 효소의 활성 증가율도 높아진 것으로 나타났다. 이는 지골피와 가시오가피, 동충하초의 상승작용 때문으로 사료된다. $\alpha$-glucosidase의 저해 활성은 JDG 5(1:6:6) 처리군에서 acarbose 보다 높은 억제율을 나타내었다. 결론적으로 지골피, 가시오가피, 동충하초의 혼합 비율이 1:6:6 일 때 당대사 관련 효소인 GK와 ACC 효소를 활성화시키고, $\alpha$-glucosidase의 활성을 저해하여 흡수된 당의 이용에 유리하게 작용함으로써 항당뇨 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서는 유전적으로 제2형 당뇨를 가진 Goto-Kakizaki 흰쥐의 간 세포액에 함유된 당대사 관련 주요 효소인 glucokinase(GK)와 acetyl-CoA carboxylase(ACC)의 활성 및 $\alpha$-glucosidase 저해 활성을 측정하였다. 사용된 소재로는 지골피(Lycium chinense), 동충하초(Cordyceps militaris), 가시오가피(Acanthopanax senticosus)를 선정하였고, 이를 단독으로 사용하기 보다는 유효성분의 항당뇨 효능에 대한 상승효과를 알아보기 위하여 일정비율로 혼합하였다. 각 소재들을 일정 비율로 혼합한 모든 추출물에서 GK와 ACC의 활성이 증가하였으며, 가시오가피와 동충하초의 혼합 비율이 높아질수록 효소의 활성 증가율도 높아진 것으로 나타났다. 이는 지골피와 가시오가피, 동충하초의 상승작용 때문으로 사료된다. $\alpha$-glucosidase의 저해 활성은 JDG 5(1:6:6) 처리군에서 acarbose 보다 높은 억제율을 나타내었다. 결론적으로 지골피, 가시오가피, 동충하초의 혼합 비율이 1:6:6 일 때 당대사 관련 효소인 GK와 ACC 효소를 활성화시키고, $\alpha$-glucosidase의 활성을 저해하여 흡수된 당의 이용에 유리하게 작용함으로써 항당뇨 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.
In this study, we examined the anti-diabetic activity in vitro by the mixed Korean herb water extracts(JDG) composed of Lycium chinense, Cordyceps militaris, and Acanthopanax senticosus on hepatic glucose-regulating enzyme activities such as glucokinase(GK), acetyl-CoA carboxylase(ACC), and inhibiti...
In this study, we examined the anti-diabetic activity in vitro by the mixed Korean herb water extracts(JDG) composed of Lycium chinense, Cordyceps militaris, and Acanthopanax senticosus on hepatic glucose-regulating enzyme activities such as glucokinase(GK), acetyl-CoA carboxylase(ACC), and inhibition activity of $\alpha$-glucosidase. The hepatic cytosol fraction of a type II diabetic animal(Goto-Kakizaki rat) was used in GK and ACC activity assays. JDG mixed water extracts significantly increased the hepatic GK and ACC activity. The highest anti-$\alpha$-glucosidase activity was observed in JDG 5 water extract when compared to the acarbose control, inhibitor of $\alpha$-glucosidase. We suggest that Lycium chinense, Cordyceps militaris, and Acanthopanax senticosus mixed water extracts may exert an anti-diabetic activity by enhancing the glucose metabolism and may be used as natural $\alpha$-glucosidase inhibitors in type 2 diabetic conditions.
In this study, we examined the anti-diabetic activity in vitro by the mixed Korean herb water extracts(JDG) composed of Lycium chinense, Cordyceps militaris, and Acanthopanax senticosus on hepatic glucose-regulating enzyme activities such as glucokinase(GK), acetyl-CoA carboxylase(ACC), and inhibition activity of $\alpha$-glucosidase. The hepatic cytosol fraction of a type II diabetic animal(Goto-Kakizaki rat) was used in GK and ACC activity assays. JDG mixed water extracts significantly increased the hepatic GK and ACC activity. The highest anti-$\alpha$-glucosidase activity was observed in JDG 5 water extract when compared to the acarbose control, inhibitor of $\alpha$-glucosidase. We suggest that Lycium chinense, Cordyceps militaris, and Acanthopanax senticosus mixed water extracts may exert an anti-diabetic activity by enhancing the glucose metabolism and may be used as natural $\alpha$-glucosidase inhibitors in type 2 diabetic conditions.
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문제 정의
, 1988). 따라서 본 연구에서 지골피, 가시오가피, 동충하초를 1:3:3비율로 혼합했을 때 GK를 활성화시켜 당뇨 증상을 개선해줄 것으로 사료된다.
따라서 본 연구에서는 지골피(Lycium chinense), 동충 하초(Cordyceps militaris), 가시오가피(Acanthopanax senticosus)를 선정하여 이를 단독으로 사용하기 보다는 유효성분의 항당뇨 효능에 대한 상승효과를 알아보기 위하여 각 소재들을 일정비율로 혼합했을 때의 효소 활성을 각각 측정하였다.
제안 방법
α-glucosidase 저해 활성은 synthetic substrate인 2.5 mM p-nitrophenyl-α-D-glucospyranoside를 phosphate buffer (pH 6.8)에 첨가한 후 소재 혼합물을 넣고 그 혼합액에 enzyme solution 첨가 후 37℃, 20분간 반응시키고 0.1M NaOH를 첨가하여 반응을 종결시켜 substrate인 p-nitrophenyl-α-D-glucospyranoside로부터 유리되어 나오는 반응 생성물인 p-nitrophenol을 405 ㎚에서 αglucosidase 활성의 억제정도를 측정하였다(Ogawa et al, 2004; Gao and Kawabata, 2005).
ACC 효소 활성은 Hess와 Brand(1974)의 방법으로 측정하였다. 250 mM Tris-HCl(pH 7.5), 50 mM MgCl2, 18.75 mM glutathione, 0.625 mM (pH 8.0), NADH, 0.625 mM acetyl-CoA, 2.5 mM potassium phosphoenolpyruvate, 10 unit lactate dehydrogenase, 10 unit pyruvate kinase 와 소재 혼합물과 GK 흰쥐의 간조직으로부터 분획한 cytosol 을 혼합하여 37℃에서 1분간 배양시킨 후 37.5 mM ATP와 250 mM KHCO3을 넣고 340 ㎚에서 2분간 흡광도를 측정하여 NADH가 NAD+로 환원되는 정도를 통해 측정하였다.
GK 활성도는 Sharma 등(1963)의 방법으로 측정하였다. 44 mM sodium glycylglycinate(pH 7.4), 3 mM NADP+, 30 mM MgCl2, 30 mM ATP, 0.2 unit glucose-6- phosphate dehydrogenase, 500 mM glucose을 첨가하여 28℃에서 배양한 후 소재 혼합물과 GK 흰쥐의 간조직으로부터 분획한 cytosol을 혼합하여 흡광광도계(SP-2000UV, Biochrom, USA)를 이용하여 340 ㎚에서 3분간 흡광도를 측정하여 NADPH의 산화정도를 측정하였다.
기능성 소재의 항당뇨 활성을 상승시킬 수 있는 제품 개발의 일환으로 선행 실험결과(Kim et al, 2009)를 바탕으로 대조군을 100%로 하였을 때 각각 GK와 ACC의 활성을 가장 활성화시킨 10 mg/mL 지골피 물 추출물(373.3%)과5 mg/mL 동충하초 물 추출물(166.4%) 그리고 α-glucosidase의 활성을 유의적으로 가장 저해한 1 mg/mL 가시오가피물 추출물(88.7%)을 선발하였고, 이들 세 가지 소재를 일정비율로 혼합하여 복합물을 제조하였다.
본 연구에서는 유전적으로 제2형 당뇨를 가진 GotoKakizaki 흰쥐의 간 세포액에 함유된 당대사 관련 주요 효소인 glucokinase(GK)와 acetyl-CoA carboxylase(ACC)의 활성 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정하였다.
대상 데이터
당대사 관련 주요 효소인 GK, ACC, α-glucosidase 활성을 측정하기 위해서 (주)중앙실험동물에서 유전적으로 제2형 당뇨를 가진 수컷 GK(Goto-Kakizaki) 흰쥐를 분양 받아 1주일간 안정시킨 뒤 동물을 희생하여 혈액을 제거한 후 간을 적출하여 생리식염수에 세척하였고, 완충액(20 mM HEPES, 140 mM KCl, pH 7.4)을 넣고 균질기(WH358029, WHEATON, USA)를 이용하여 30초간 3회 반복하여 간조직을 용액에 분쇄한 후 4℃에서 3,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하여 상층액을 얻었다.
본 연구에서는 유전적으로 제2형 당뇨를 가진 GotoKakizaki 흰쥐의 간 세포액에 함유된 당대사 관련 주요 효소인 glucokinase(GK)와 acetyl-CoA carboxylase(ACC)의 활성 및 α-glucosidase 저해 활성을 측정하였다. 사용된 소재로는 지골피(Lycium chinense), 동충하초(Cordyceps militaris), 가시오가피(Acanthopanax senticosus)를 선정하였고, 이를 단독으로 사용하기 보다는 유효성분의 항당뇨 효능에 대한 상승효과를 알아보기 위하여 일정비율로 혼합하였다. 각 소재들을 일정 비율로 혼합한 모든 추출물에서 GK와 ACC의 활성이 증가하였으며, 가시오가피와 동충하초의 혼합 비율이 높아질수록 효소의 활성 증가율도 높아진 것으로 나타났다.
7배 증류수를 첨가하여 60℃ shaking incubator(KMC 8480SF, VISION, Korea)에서 24시간 추출한 후 원심 분리하여 상층액을 취하였다. 상층액을 syringe filter 0.45㎛로 여과한 후 동결건조기(BD8512, IlShin Lab. Co. Ltd., Korea) 로 건조하여 얻어진 고형분은 재용해하여 최종 농도 1 ㎎/㎖ 되도록 조정하여 실험에 이용하였으며, 실험에 사용한 모든 시약은 sigma(St Louis, Mo) 제품을 사용하였다.
지골피, 동충하초, 가시오가피는 춘천시 소재 한약재료 상에서 제공받아 사용하였다. 시료는 정선 후 건조기(OF02G, JEIO TECH.
데이터처리
실험에서 얻어진 결과는 GraphPad InStat(GraphPad InStat Version 3.0, 2003) package를 이용하여 평균 ±표준오차로 나타내었고, 대조군과 각 처리군의 유의성을 p<0.05 수준에서 Tukey-Kramer multiple comparisons test에 의해 검정하였다.
이론/모형
ACC 효소 활성은 Hess와 Brand(1974)의 방법으로 측정하였다. 250 mM Tris-HCl(pH 7.
GK 활성도는 Sharma 등(1963)의 방법으로 측정하였다. 44 mM sodium glycylglycinate(pH 7.
성능/효과
α-glucosidase의 저해 활성은 JDG 5(1:6:6) 처리군에서 acarbose 보다 높은 억제율을 나타내었다.
GK 효소의 활성 증가율은 지골피, 가시오가피, 동충하초의 비율이 1:3:3로 혼합된 JDG 3 복합물에서 306.%로 무처리군인 대조군에 비해 가장 높았고(p<0.001), JDG 5(1:6:6, 291.2%, JDG 4(1:5:5, 265.2%) 순이었다.
사용된 소재로는 지골피(Lycium chinense), 동충하초(Cordyceps militaris), 가시오가피(Acanthopanax senticosus)를 선정하였고, 이를 단독으로 사용하기 보다는 유효성분의 항당뇨 효능에 대한 상승효과를 알아보기 위하여 일정비율로 혼합하였다. 각 소재들을 일정 비율로 혼합한 모든 추출물에서 GK와 ACC의 활성이 증가하였으며, 가시오가피와 동충하초의 혼합 비율이 높아질수록 효소의 활성 증가율도 높아진 것으로 나타났다. 이는 지골피와 가시오가피, 동충하초의 상승작용 때문으로 사료된다.
특히, 가시오가피와 동충하초의 비율이 높아질수록 JDG 1 처리군에 비해 ACC 의 활성이 증가하는 것으로 보아 ACC 활성이 가시오가피와 동충하초 농도에 의존적임을 알 수 있었다. 결과적으로 지골피, 가시오가피, 동충하초의 복합물은 당대사 관련 효소인 ACC 효소를 활성화시켜 흡수된 당의 이용에 유리하게 작용할 것으로 사료된다.
결론적으로 지골피, 가시오가피, 동충하초의 혼합 비율이 1:6:6 일 때 당대사 관련 효소인 GK와 ACC 효소를 활성화시키고, α-glucosidase의 활성을 저해하여 흡수된 당의 이용에 유리하게 작용함으로써 항당뇨 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.
우리는 선행 연구에서 전통적으로 한방에서 당뇨 치료에 사용되어 온 단삼, 지골피, 산약, 야생배, 산수유, 목단피, 동충하초, 가시오가피 등 천연 기능성 식의약 소재를 탐색하여 항당뇨 효능을 보고한 바 있다(Kim et al, 2009). 그결과 대조군을 100%로 하였을 때 GK와 ACC 활성은 모든 처리군에서 증가하였고 특히, 동충하초 물 추출물 5 ㎎/㎖와 지골피 물 추출물 10 ㎎/㎖ 처리에 의해 활성이 가장 높았다. 또한 가시오가피는 0.
또한 가시오가피는 0.1 ㎎/㎖ 농도에서 α-glucosidase 저해 활성이 43.3%로 아카보스 1 ㎎/㎖와 비슷한 수준으로 억제되었다.
본 연구에서는 지골피, 가시오가피, 동충하초의 혼합 비율이 1:6:6인 추출물은 강력한 α-glucosidase 활성 저해에 의해 항당뇨 효과를 나타낼 수 있을 것으로 추정된다.
1과 같다. 이들 세 가지 소재들을 일정 비율로 혼합한 모든 복합물의 GK 활성은 복합물을 첨가하지 않은 대조군(100%)에 비해 각각 193.5%, 204.3%, 306.5%, 265.2%, 291.2%로 증가하였다. GK 효소의 활성 증가율은 지골피, 가시오가피, 동충하초의 비율이 1:3:3로 혼합된 JDG 3 복합물에서 306.
2%) 순이었다. 이상의 결과에서 가시오가피와 동충하초의 비율이 높아질수록 GK의 활성 증가율도 높아진 것으로 나타났다. 이는 지골피와 가시오가피, 동충하초의 상승 작용 때문으로 사료된다.
지골피, 가시오가피, 동충하초의 복합물은 가시오가피와 동충하초의 비율이 높아지면서 α-glucosidase 억제 정도가 유의적으로 증가하였으며(p<0.001).
0%)의 활성 증가를 나타내었다. 특히, 가시오가피와 동충하초의 비율이 높아질수록 JDG 1 처리군에 비해 ACC 의 활성이 증가하는 것으로 보아 ACC 활성이 가시오가피와 동충하초 농도에 의존적임을 알 수 있었다. 결과적으로 지골피, 가시오가피, 동충하초의 복합물은 당대사 관련 효소인 ACC 효소를 활성화시켜 흡수된 당의 이용에 유리하게 작용할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
당뇨병의 치료를 위해 약물요법에 사용되는 것은?
당뇨병의 치료는 대부분 약물치료, 식이요법 및 운동 요법이 있으나 아직까지 근원적인 치료법은 없는 실정이다. 이 중 약물요법으로 사용되고 있는 인슐린 제제, sulfonylurea 계, biguanide계, α-glucosidase 저해제, glitazone계, meglitinide계 등은 화학물질을 사용하고 있어 약물 복용에 따른 부작용과 환자의 내성이 끊임없는 문제가 되고 있기 때문에 부작용이 덜하고 당뇨병 개선에 효과적인 천연물을 이용한 치료제의 개발 연구가 최근 많이 이루어지고 있다(Jang and Rhee, 2004; Ham et al, 2008; Kim, 2008; Lee et al., 2008).
당뇨병의 종류는?
당뇨병은 췌장에서 인슐린이 분비되지 않는 제1형과 인슐린 저항성과 분비의 상대적인 결핍으로 인해 발생되는 제2형 당뇨로 분류하고 있다. 그 중 우리나라의 경우 2형 당뇨의 환자수가 전체 당뇨환자의 90～95% 정도 차지하고 있으며, 2010년에는 전체 인구의 7.
당뇨병의 치료법은?
9%)로 급격히 증가할 것으로 예상된다(Task Force Team, 2007). 당뇨병의 치료는 대부분 약물치료, 식이요법 및 운동 요법이 있으나 아직까지 근원적인 치료법은 없는 실정이다. 이 중 약물요법으로 사용되고 있는 인슐린 제제, sulfonylurea 계, biguanide계, α-glucosidase 저해제, glitazone계, meglitinide계 등은 화학물질을 사용하고 있어 약물 복용에 따른 부작용과 환자의 내성이 끊임없는 문제가 되고 있기 때문에 부작용이 덜하고 당뇨병 개선에 효과적인 천연물을 이용한 치료제의 개발 연구가 최근 많이 이루어지고 있다(Jang and Rhee, 2004; Ham et al, 2008; Kim, 2008; Lee et al.
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