본 연구는 당뇨처방을 근거로 구성된 생약재 복합물의 항당뇨 효능을 조사하기 위하여 복합물의 인슐린성 물질을 탐색하고 ${\alpha}$-amylase 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 평가하였다. 3T3-L1 세포에 복합 생약재 추출물을 $10{\mu}g/mL$의 농도로 처리하였을 때 지방세포로의 분화능은 151.7%로 인슐린의 작용을 향상시키는 것으로 확인되었다. 혈당저하제로서 생약재 복합 추출물의 ${\alpha}$-amylase에 대한 저해활성은 생약재 복합 추출물 10.0, 1.0 및 0.1 mg/mL의 농도에서 각각 38.4, 31.5 및 16.6%이었으며, ${\alpha}$-glucosidase에 대한 생약재 복합 추출물의 저해활성은 같은 농도에서 각각 81.3, 35.8 및 26.7%였다. 열수 추출물과 80% ethanol 추출물의 각종 용매 분획물에 대한 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성은 다양한 용매 분획물 가운데 ethyl acetate층에서 66.9%와 55.1%로 가장 높은 활성을 나타내었다.
본 연구는 당뇨처방을 근거로 구성된 생약재 복합물의 항당뇨 효능을 조사하기 위하여 복합물의 인슐린성 물질을 탐색하고 ${\alpha}$-amylase 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성을 평가하였다. 3T3-L1 세포에 복합 생약재 추출물을 $10{\mu}g/mL$의 농도로 처리하였을 때 지방세포로의 분화능은 151.7%로 인슐린의 작용을 향상시키는 것으로 확인되었다. 혈당저하제로서 생약재 복합 추출물의 ${\alpha}$-amylase에 대한 저해활성은 생약재 복합 추출물 10.0, 1.0 및 0.1 mg/mL의 농도에서 각각 38.4, 31.5 및 16.6%이었으며, ${\alpha}$-glucosidase에 대한 생약재 복합 추출물의 저해활성은 같은 농도에서 각각 81.3, 35.8 및 26.7%였다. 열수 추출물과 80% ethanol 추출물의 각종 용매 분획물에 대한 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성은 다양한 용매 분획물 가운데 ethyl acetate층에서 66.9%와 55.1%로 가장 높은 활성을 나타내었다.
For the purpose of investigating the in vitro antidiabetic activity of a medicinal herb mixture prepared through traditional antidiabetic prescription, the study analyzed the existence of insulin-similar components and examined ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhi...
For the purpose of investigating the in vitro antidiabetic activity of a medicinal herb mixture prepared through traditional antidiabetic prescription, the study analyzed the existence of insulin-similar components and examined ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity. As a result of arranging the medicinal herb mixture extracts over the 3T3-L1 fibroblast in the concentration of $10{\mu}g/mL$, which confirmed that it included much of insulin sensitizer components as 151.7% in the differentiation of 3T3-L1 fibroblast. The inhibition activity against ${\alpha}$-amylase of the medicinal herb mixture extracts as hypoglycemic agent were 38.4, 31.5 and 16.6% in the concentration of 10.0, 1.0 and 0.1 mg/mL, respectively. The inhibition activity against ${\alpha}$-glucosidase of the medicinal herb mixture extracts were 81.3, 35.8 and 26.7% in the concentration of 10.0, 1.0 and 0.1 mg/mL, respectively. The inhibition activity against ${\alpha}$-glucosidase in the ethyl acetate fractions of the water and 80% ethanol extracts were 66.9% and 55.1%, respectively, the highest levels in the various solvent extracts.
For the purpose of investigating the in vitro antidiabetic activity of a medicinal herb mixture prepared through traditional antidiabetic prescription, the study analyzed the existence of insulin-similar components and examined ${\alpha}$-amylase and ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity. As a result of arranging the medicinal herb mixture extracts over the 3T3-L1 fibroblast in the concentration of $10{\mu}g/mL$, which confirmed that it included much of insulin sensitizer components as 151.7% in the differentiation of 3T3-L1 fibroblast. The inhibition activity against ${\alpha}$-amylase of the medicinal herb mixture extracts as hypoglycemic agent were 38.4, 31.5 and 16.6% in the concentration of 10.0, 1.0 and 0.1 mg/mL, respectively. The inhibition activity against ${\alpha}$-glucosidase of the medicinal herb mixture extracts were 81.3, 35.8 and 26.7% in the concentration of 10.0, 1.0 and 0.1 mg/mL, respectively. The inhibition activity against ${\alpha}$-glucosidase in the ethyl acetate fractions of the water and 80% ethanol extracts were 66.9% and 55.1%, respectively, the highest levels in the various solvent extracts.
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문제 정의
본 연구는 당뇨처방을 근거로 구성된 생약재 복합물의 항당뇨 효능을 조사하기 위하여 복합물의 인슐린성 물질을 탐색하고 α-amylase 및 α-glucosidase 저해활성을 평가하였다.
제안 방법
48시간 후 10% fetal bovine serum (FBS)이 첨가된 medium에 분화 유도 물질인 0.5 mM dexamethasone (DEXA), 10 μg/mL insulin, 1 μM 1-methyl-3-isobutyl xanthine (IBMX)을 48시간 처리하였다.
그 후 6일 동안 이틀에 한번씩 10% FBS가 첨가된 medium에 10 μg/mL의 생약 복합 추출물을 처리하였다.
그리고 3T3-L1 세포의 분화는 역상현미경으로 관찰하여 세포내에 밝은색의 작은 지방과립이 형성되는 것으로 확인하였고, 세포의 분화 정도는 oil red O로 염색하여 측정하였다(29). Oil red O stock solution (500 mg oil red O를 60% triethyl-phosphate 100 mL에 녹임)을 녹여 여과한 후 용액 12 mL을 취하고 여기에 8 mL의 증류수를 첨가하여 실험에 이용하였다.
1에 나타난 바와 같이 물 추출물과 80% ethanol 추출물을 각각 물에 녹여 분액여두에 넣고 hexane을 가하여 hexane층과 물층을 분리한 후 감압 농축하여 hexane 분획물을 얻었다. 동일방법으로 chloroform, ethyl acetate, butanol을 순차적으로 가하여 chloroform, ethylacetate, butanol 및 물 분획물을 얻었다. 이들 분획물들은 감압농축 및 동결건조에 의해 용매를 완전히 제거한 후 고형분 함량을 측정하였다.
따라서 본 연구에서는 한의학과 민간의학에서 당뇨의 개선 및 치료효과가 우수한 것으로 알려진 생약재를 사용하여 생약재 복합물을 구성하고, 복합물의 인슐린성 물질을 탐색한 후 α-amylase 및 α-glucosidase 저해활성을 통하여 항당뇨 활성을 평가하였다.
본 실험에 사용된 생약재 복합물은 Table 1과 같이 Lee(26)의 연구결과에 따라 황정, 생지황, 단삼, 갈근, 오미자 및 감초를 6 : 6 : 6 : 3 : 3 : 1.2의 비율로 구성하였다. 생약재 복합물에 사용된 생약재는 경북 영천 소재의 (주)옴니허브에서 구입하였으며, 전문가의 감정을 거친 후 분쇄 하여 실험재료로 사용하였다.
생약재 복합 추출물에 대한 α-glucosidase 저해활성은 대조약물로 사용한 acarbose와 유사하였으므로, 생약재 복합 추출물에 함유되어 있는 활성물질 분획물을 얻고자 열수 및 80% ethanol 추출물을 제조하고 이를 hexane, chloroform, ethyl acetate, butanol 등으로 단계적으로 분획하였다.
생약재 복합 추출물의 제조를 위하여 시료 중량의 20배 증류수 또는 80% ethanol을 가하였다. 열수추출을 위해서는 95℃에서 150분, 80% ethanol 추출물 제조를 위해서는 80℃에서 150분간 환류냉각하면서 추출하였다.
추출물은 여과지(Whatman No 2)로 여과하여 50℃에서 감압농축한 후, 동결건조하여 활성 측정 및 분획물 제조용 시료로 사용하였다. 이 추출물을 극성이 다른 용매를 사용하여 단계적으로 분획하였다(27). 즉, Fig.
전통적으로 한의학에서 소갈(消渴)의 치료에 사용되어져 온 처방들을 바탕으로 빈번하게 사용되는 생약재를 조사하고 중의학, 한의학 등 문헌의 혈당저하를 위한 처방을 근거로 하여 새로운 복합물을 조사하였다(8,24,25). 이에 식품원료로 사용 가능한 생약재로 구성된 복합물을 선정하고, 생약재의 가감을 통하여 복합물을 재구성한 후 본 실험의 재료로 사용하였다.
이 추출물을 극성이 다른 용매를 사용하여 단계적으로 분획하였다(27). 즉, Fig. 1에 나타난 바와 같이 물 추출물과 80% ethanol 추출물을 각각 물에 녹여 분액여두에 넣고 hexane을 가하여 hexane층과 물층을 분리한 후 감압 농축하여 hexane 분획물을 얻었다. 동일방법으로 chloroform, ethyl acetate, butanol을 순차적으로 가하여 chloroform, ethylacetate, butanol 및 물 분획물을 얻었다.
대상 데이터
그 후 6일 동안 이틀에 한번씩 10% FBS가 첨가된 medium에 10 μg/mL의 생약 복합 추출물을 처리하였다. 대조군은 분화유도 물질만이 함유된 DMEM 배지를 사용하였다(28).
2의 비율로 구성하였다. 생약재 복합물에 사용된 생약재는 경북 영천 소재의 (주)옴니허브에서 구입하였으며, 전문가의 감정을 거친 후 분쇄 하여 실험재료로 사용하였다. 또한 구성된 생약재 복합물은 20배 중량의 증류수 또는 80% 에탄올을 가하고 가열 추출 후 여과한 여액을 동결건조하여 -20℃에서 보관하면서 실험에 사용하였다.
실험에 사용된 3T3-L1 세포(preadipocyte)는 ATCC에서 구입하여 Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM)에 10% calf serum, 50 U/mL penicillin, 50 μg/mL streptomycin 과 함께 37℃, 5% CO2 세포 배양기에 배양하였다.
전통적으로 한의학에서 소갈(消渴)의 치료에 사용되어져 온 처방들을 바탕으로 빈번하게 사용되는 생약재를 조사하고 중의학, 한의학 등 문헌의 혈당저하를 위한 처방을 근거로 하여 새로운 복합물을 조사하였다(8,24,25). 이에 식품원료로 사용 가능한 생약재로 구성된 복합물을 선정하고, 생약재의 가감을 통하여 복합물을 재구성한 후 본 실험의 재료로 사용하였다.
열수추출을 위해서는 95℃에서 150분, 80% ethanol 추출물 제조를 위해서는 80℃에서 150분간 환류냉각하면서 추출하였다. 추출물은 여과지(Whatman No 2)로 여과하여 50℃에서 감압농축한 후, 동결건조하여 활성 측정 및 분획물 제조용 시료로 사용하였다. 이 추출물을 극성이 다른 용매를 사용하여 단계적으로 분획하였다(27).
이론/모형
시료의 α-amylase에 대한 저해활성은 Hansawasdi 등의 방법(30)으로 측정하였다.
성능/효과
1.0 mg/mL 의 농도에서 모든 분획물이 α-glucosidase 저해활성을 나타내는 것으로 나타났으며, ethyl acetate 분획물의 α-glucosidase 저해활성이 66.9%로 가장 높은 활성을 나타내었고, 그 다음으로 chloroform, butanol층 순으로 큰 차이 없이 α -glucosidase 저해활성을 가진 것으로 조사되었다.
3T3-L1 세포는 인슐린, DEX, IBMX로 조성된 분화유도물질을 첨가하였을 때 지방세포로 전환되므로(32), 분화유도물질과 함께 10 μg/mL 생약 복합 추출물을 첨가하여 본 결과 생성된 중성지방량이 대조군인 DMSO를 처리한 것보다 많은 151.7%의 분화능을 나타내었다.
3T3-L1 세포에 복합 생약재 추출물을 10 μg/mL의 농도로 처리하였을 때 지방세포로의 분화능은 151.7%로 인슐린의 작용을 향상시키는 것으로 확인되었다.
80% ethanol 추출물의 각종 용매 분획물에 대한 α -glucosidase 저해활성을 측정한 결과 Fig. 5와 같이 물 추출물의 각종 용매 분획물과 비슷한 경향을 나타내었으며, ethyl acetate 분획물이 1.0 mg/mL의 농도에서 55.1%로 가장 높은 저해활성을 나타내었다.
따라서 본 실험에 사용된 한의학적 당뇨처방 생약재 복합물은 식후 혈당을 가능한 한 정상치에 가깝게 조절하는 것으로 여겨지며, 식후 혈당조절제 acarbose와 유사한 효과를 나타내어 당뇨처방 생약재 복합물을 이용함으로서 acarbose, voglibose 등의 사용에 따른 부작용을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
또한 α-glucosidase에 대한 생약재 복합 추출물의 저해활성은 같은 농도에서 81.3, 35.8 및 26.7%였으며, 대조군으로 사용한 acarbose와 유사한 활성을 나타내었다(Fig. 4).
7%였다. 열수 추출물과 80% ethanol 추출물의 각종용매 분획물에 대한 α-glucosidase 저해활성은 다양한 용매 분획물 가운데 ethyl acetate층에서 66.9%와 55.1%로 가장 높은 활성을 나타내었다.
이상의 결과에 의하면, 황정, 생지황, 단삼, 갈근, 오미자, 감초 등 각종 한약재를 이용하여 처방된 생약재 복합 추출물에는 인슐린성 물질 또는 인슐린의 작용을 향상시키는 성분이 함유되어 있음을 확인할 수 있었으며, α-amylase 및 α-glucosidase 효소활성 저해 성분들이 물 추출물 및 80% ethanol 추출물 모두에서 추출되어 그 효과를 입증할 수 있었다.
혈당저하제로서 생약재 복합 추출물의 α-amylase에 대한 저해활성은 생약재 복합 추출물 10.0, 1.0 및 0.1 mg/mL의 농도에서 각각 38.4, 31.5 및 16.6%이었으며, α-glucosidase에 대한 생약재 복합 추출물의 저해활성은 같은 농도에서 각각 81.3, 35.8 및 26.7%였다.
후속연구
그러므로 본 생약재 복합 추출물은 혈당을 조절하는 식용 한방소재로 타당성이 있는 것으로 여겨진다. 그리고 생약재 복합 추출물 각종 용매 분획물 중 ethyl acetate 분획물이 활성이 가장 높은 것으로 확인되었으므로 추후 생약재 복합 추출물의 ethyl acetate 분획물을 이용하여 항당뇨 활성성분에 대한 보다 더 깊은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
당뇨병에 사용되는 약물들의 부작용은 무엇이 있느가?
당뇨병의 치료방법에는 식이요법, 운동요법과 함께 약물 요법이 있으며, 임상에서 사용되고 있는 약물로는 인슐린 제제, sulfonylurea 제제, biguanide 제제, troglitazone 제제 등이 있지만 저혈당, 유산증 등의 치명적 부작용이 보고되고 있다(1). 또 다른 혈당관리 방법은 섭취한 식이 중 탄수화 물의 소화와 흡수를 지연시켜 식후 혈당 및 혈중 인슐린의 상승을 저하시킴으로써 당뇨병의 치료효과를 가져오는 것이 있으며, 이러한 물질로는 식이섬유(2,3)와 장내소화효소인 α-glucosidase에 대한 억제제(4)가 있다.
당뇨병의 임상에서 사용되고 있는 약물로는 무엇이 있는가?
당뇨병의 치료방법에는 식이요법, 운동요법과 함께 약물 요법이 있으며, 임상에서 사용되고 있는 약물로는 인슐린 제제, sulfonylurea 제제, biguanide 제제, troglitazone 제제 등이 있지만 저혈당, 유산증 등의 치명적 부작용이 보고되고 있다(1). 또 다른 혈당관리 방법은 섭취한 식이 중 탄수화 물의 소화와 흡수를 지연시켜 식후 혈당 및 혈중 인슐린의 상승을 저하시킴으로써 당뇨병의 치료효과를 가져오는 것이 있으며, 이러한 물질로는 식이섬유(2,3)와 장내소화효소인 α-glucosidase에 대한 억제제(4)가 있다.
당뇨병의 치료방법 중 약물 요법이외에 다른 혈당관리 방법은 무엇이 있는가?
당뇨병의 치료방법에는 식이요법, 운동요법과 함께 약물 요법이 있으며, 임상에서 사용되고 있는 약물로는 인슐린 제제, sulfonylurea 제제, biguanide 제제, troglitazone 제제 등이 있지만 저혈당, 유산증 등의 치명적 부작용이 보고되고 있다(1). 또 다른 혈당관리 방법은 섭취한 식이 중 탄수화 물의 소화와 흡수를 지연시켜 식후 혈당 및 혈중 인슐린의 상승을 저하시킴으로써 당뇨병의 치료효과를 가져오는 것이 있으며, 이러한 물질로는 식이섬유(2,3)와 장내소화효소인 α-glucosidase에 대한 억제제(4)가 있다. 최근에는 독성과 내성 등의 부작용이 우려되는 약물치료 이외에 민간요법이나 자연식품 등을 통해 혈당을 정상상태로 유지하고자 하는 경향이 두드러져 생약재 및 식품원료로부터 혈당강하 소재를 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다(5-7).
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