산양산삼(山養山蔘) 열수추출물이 db/db 마우스 당뇨모델에서 혈중 지질대사와 혈당에 미치는 영향 Mountain cultivated ginseng water boiled extract decreases blood glucose level and improves lipid metabolism in male db/db mice원문보기
Objectives : We investigated the effects of mountain cultivated ginseng water boiled extract(MCG) on blood glucose and insulin levels, and examined whether lipid metabolism are improved by it in male db/db mice(a murine model of type 2 diabetes mellitus). Methods : 9 weeks old, male db/db mice were ...
Objectives : We investigated the effects of mountain cultivated ginseng water boiled extract(MCG) on blood glucose and insulin levels, and examined whether lipid metabolism are improved by it in male db/db mice(a murine model of type 2 diabetes mellitus). Methods : 9 weeks old, male db/db mice were divided into 5 groups : C57BL/6J normal, control, MCG-250mg/kg (MCG-1), MCG-500mg/kg(MCG-2) and MCG-1000mg/kg(MCG-3). After mice were treated with MCG for 8 weeks, we measured body weight, food intake, fat weight, visceral organ weight and blood glucose, insulin and lipid levels. Results : 1. We found no difference in body weight, food intake, fat weight and visceral organ weight among the animal groups. 2. Compared with controls, MCG-treated mice had lower blood glucose level and higher blood insulin levels, the magnitude of which was prominent in MCG-2. 3. Compared with controls, MCG-treated mice had lower LDL-cholesterol and higher HDL-cholesterol levels. 4. Compared with controls, MCG-treated mice had blood triglyceride and free fatty acid levels, the magnitude of which was prominent in MCG-2. 5. Blood AST and ALT concentrations were not changed by MCG, indicating MCG do not show any toxic effects. Conclusions : These results demonstrate that MCG effectively increases blood insulin level and decreases blood glucose level, blood lipid levels, and prevents and improves diabetic dyslipidemia and cardiovascular disease.
Objectives : We investigated the effects of mountain cultivated ginseng water boiled extract(MCG) on blood glucose and insulin levels, and examined whether lipid metabolism are improved by it in male db/db mice(a murine model of type 2 diabetes mellitus). Methods : 9 weeks old, male db/db mice were divided into 5 groups : C57BL/6J normal, control, MCG-250mg/kg (MCG-1), MCG-500mg/kg(MCG-2) and MCG-1000mg/kg(MCG-3). After mice were treated with MCG for 8 weeks, we measured body weight, food intake, fat weight, visceral organ weight and blood glucose, insulin and lipid levels. Results : 1. We found no difference in body weight, food intake, fat weight and visceral organ weight among the animal groups. 2. Compared with controls, MCG-treated mice had lower blood glucose level and higher blood insulin levels, the magnitude of which was prominent in MCG-2. 3. Compared with controls, MCG-treated mice had lower LDL-cholesterol and higher HDL-cholesterol levels. 4. Compared with controls, MCG-treated mice had blood triglyceride and free fatty acid levels, the magnitude of which was prominent in MCG-2. 5. Blood AST and ALT concentrations were not changed by MCG, indicating MCG do not show any toxic effects. Conclusions : These results demonstrate that MCG effectively increases blood insulin level and decreases blood glucose level, blood lipid levels, and prevents and improves diabetic dyslipidemia and cardiovascular disease.
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문제 정의
임상에서 산양산삼 단미로 사용한 결과 혈당강하효과가 있는 것으로 나타나 동물실험상에서도 같은 효과가 있는지를 검증하고자 본실험을 수행하게 되었다. 본 연구에서는 7주령의 제2형 당뇨모델 동물인 db/db 마우스를 이용하여 산양산삼 물추출액의 투여가 혈당 및 인슐린 농도와 지질대사에는 어떤 영향을 주는 지에 대해서 조사하였다.
본 연구에서는 산양산삼이 소갈(당뇨병에 해당됨)에 효과가 있다는 문헌7)과 산양산삼 단미로 사용할 경우 혈당강하작용이 있다는 임상적인 근거에 바탕을 두고 db/db 마우스 제2형 당뇨모델을 이용하여 산양산삼의 물추출물의 투여가 체중, 사료섭취량, 지방무게, 장기무게 및 육안적 관찰과 혈중 항당뇨 지표, 지질대사 지표와 간독성 지표의 변화에 어떤 영향을 미치는 지에 대해서 알아보았다.
임상에서 산양산삼 단미로 사용한 결과 혈당강하효과가 있는 것으로 나타나 동물실험상에서도 같은 효과가 있는지를 검증하고자 본실험을 수행하게 되었다. 본 연구에서는 7주령의 제2형 당뇨모델 동물인 db/db 마우스를 이용하여 산양산삼 물추출액의 투여가 혈당 및 인슐린 농도와 지질대사에는 어떤 영향을 주는 지에 대해서 조사하였다.
제안 방법
MCG가 식욕과 관련이 있는지를 알아보기 위하여 체중은 매주 2회, 사료섭취량은 매주 1회 8주 동안 측정하였고, 이를 근거로 하여 식이효율을 계산하였다.
MCG가 체중증가량에는 어떤 변화를 주는지 알아보기 위하여 매주 2회 8주 동안 체중을 측정하고, 이를 근거로 하여 체중증가량을 계산하였다.
혈액 채취는 실험시작 8주 후 12시간 절식한 뒤 diethyl ether로 마취한 다음 개복하여 복대정맥에서 혈액 1㎖을 채취하였으며, 고속원심분리기(Micro 12, Hanil, Korea)를 이용하여 13,000 rpm에서 5분간 원심분리하였다. 분리된 혈장은 냉동고(-20℃)에 보관하고 혈액생화학분석기(Selectra 2, Vitalab, Netherlands)를 사용하여 asparate aminotransferase, alanine aminotransferase, triglyceride, total cholesterol, high density lipoprotein cholesterol(HDL-cholesterol), low density lipoprotein cholesterol(LDL-cholesterol), free fatty acid, glucose, insulin과 leptin의 혈중 농도를 각각 측정하였다.
사육환경은 온도 21±2 ℃, 습도 55±5 %, 환기 횟수 15~17 회/hour, 조도 150~300 lux, 그리고 조명은 12시간 명암(점등： 06：00, 소등： 18：00)으로 조정하여 실험 기간동안 일정하게 SPF(specific pathogen free) 상태로 유지하였다.
제2형 당뇨 모델인 db/db 마우스를 이용하여 산양산삼 물 추출물(MCG)의 투여가 체중, 사료섭취량, 지방조직 및 장기의 무게, 혈중 항당뇨지표와 지질대사 지표의 변화를 분석하고 평가하여 다음의 결론을 얻었다.
채혈한 뒤에 부검하여 지방조직, 간장, 췌장, 비장, 심장과 신장의 무게를 측정하고, 이들의 크기와 색깔을 관찰하였다.
혈액 채취는 실험시작 8주 후 12시간 절식한 뒤 diethyl ether로 마취한 다음 개복하여 복대정맥에서 혈액 1㎖을 채취하였으며, 고속원심분리기(Micro 12, Hanil, Korea)를 이용하여 13,000 rpm에서 5분간 원심분리하였다. 분리된 혈장은 냉동고(-20℃)에 보관하고 혈액생화학분석기(Selectra 2, Vitalab, Netherlands)를 사용하여 asparate aminotransferase, alanine aminotransferase, triglyceride, total cholesterol, high density lipoprotein cholesterol(HDL-cholesterol), low density lipoprotein cholesterol(LDL-cholesterol), free fatty acid, glucose, insulin과 leptin의 혈중 농도를 각각 측정하였다.
대상 데이터
실험물질은 산양산삼(mountain cultivated ginseng, MCG)의 열수추출물이다. 산삼연구가 김창식 선생 (Daejeon, South Korea)으로부터 생물 산양산삼을 제공받아 동의대학교 한의과대학 방제학교실에서 전초의 무게를 재고 사진촬영하였으며 잔사를 제거하였다. 산양산삼은 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 것을 채취하였다.
실험물질은 산양산삼(mountain cultivated ginseng, MCG)의 열수추출물이다. 산삼연구가 김창식 선생 (Daejeon, South Korea)으로부터 생물 산양산삼을 제공받아 동의대학교 한의과대학 방제학교실에서 전초의 무게를 재고 사진촬영하였으며 잔사를 제거하였다.
산양산삼이 혼효림에서 자랄 경우 9월 중순까지 산양산삼의 잎이 보존되어 있어 광합성을 충분히 하게 되지만, 산양산삼이 활엽수 환경에서 자랄 경우 일조량 과다로 6-7월경에 잎이 떨어지게 되어 광합성을 충분히 못하게 된다. 압력밀폐식 가마솥 중탕기 오쿠((주)오쿠, Gyeonggi province, South Korea)를 이용하여 산양산삼 40g, 정수기물 1,000㏄를 붓고 112℃에서 5시간 열수추출한 뒤에 산양산삼 찌꺼기를 믹서기에 갈고 이를 앞의 추출물에 혼합하고 농축하여 동결건조한 뒤에 실험에 사용하였으며, 대조물질은 autoclaved water (멸균수)를 사용하였다.
산삼의 생태를 오랫동안 연구해 온 산삼연구가 김창식 선생에 의하면 산삼은 주로 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 것이 상품인 것으로 알려져 있다. 이런 점에 착안하여 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 산양산삼을 채취하여 시료로 사용하였다. 산양산삼이 혼효림에서 자랄 경우 9월 중순까지 산양산삼의 잎이 보존되어 있어 충분히 광합성 작용을 하게 되지만, 산양산삼이 활엽수 환경에서 자랄 경우 일조량 과다로 6-7월경에 잎이 떨어지게 되어 광합성 작용을 충분히 하지 못하게 된다.
제2형 당뇨 모델 동물인 7주령의 수컷 db/db mouse 20마리와 C57BL/6J 5마리를 중앙실험동물(주) (Seoul, South Korea)로부터 구입하여 2주간 적응시킨 후 5군으로 나누어 각 군 당 5마리를 체중범위에 따른 무작위법에 의하여 군 분리를 실시하고, 8주간 사육하였다.
데이터처리
모든 값은 mean ± standard deviation (SD)으로 표시하며, OriginLab Version 7.5 (OriginLab Corporation, MA, USA)의 one way ANOVA를 이용하여 통계적 유의성을 검증하였다.
성능/효과
1. MCG는 대조군에 비하여 체중, 사료섭취량, 지방무게 및 장기무게, 혈중 AST 및 ALT의 변화가 통계적인 유의한 차이를 보이지 않았다.
2. MCG는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 혈중 glucose의 농도는 낮추었고 insulin의 농도는 높였으며, 그 효과는 MCG(2)에서 현저하였다.
3. MCG는 대조군에 비하여 혈중 total cholesterol과 LDL-cholesterol의 농도는 낮추고 HDL-cholesterol의 농도는 높이는 것으로 나타났다.
4. MCG는 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 혈중 triglyceride와 free fatty acid의 농도를 낮추는 것으로 나타났으며, 그 효과는 MCG(2)에서 뚜렷하였다.
5. MCG는 대조군에 비하여 혈중 AST와 ALT의 농도에 이상이 없는 것으로 나타났다.
실험시작 8주 후 혈장 내 asparate aminotransferase와 alanine aminotransferase의 양을 측정한 결과, asparate aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다. Alanine aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-2에서 낮은 것으로 나타났고, 반면에 MCG-3은 대조군에 비하여 약간 높은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다 (Table 6).
Glucose의 값은 대조군에 비하여 MCG-1에서는 비슷하였고, MCG-3에서는 높은 것으로 나타났으며, MCG-2에서는 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다. Insulin의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서는 낮은 것으로 나타났으나 MCG-2에서는 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났다.
1-A). HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서 약간 높았고, MCG-2는 대조군과 비슷하게 나타났으나 모두 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다(Fig. 1-B). LDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1에서 높은 것으로 나타났고, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 MCG-3에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig.
1-A). HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서 약간 높았고, MCG-2는 대조군과 비슷하게 나타났으나 모두 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다(Fig. 1-B).
Insulin의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서는 낮은 것으로 나타났으나 MCG-2에서는 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났다(Fig. 3-B).
Insulin의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서는 낮은 것으로 나타났으나 MCG-2에서는 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났다(Fig. 3-B).
1-B). LDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1에서 높은 것으로 나타났고, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 MCG-3에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 1-C).
1-B). LDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1에서 높은 것으로 나타났고, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 MCG-3에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 1-C).
Total cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-2와 MCG-3에서 낮은 것으로 나타났고, MCG-1에서 높은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다. HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서 약간 높았고, MCG-2는 대조군과 비슷하게 나타났으나 모두 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다.
2-A). Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 세 농도 중 MCG-2에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 2-B).
2-A). Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 세 농도 중 MCG-2에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 2-B).
Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 세 농도 중 MCG-2에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다. 따라서 산양산삼은 HDL-cholesterol의 농도를 높이고 LDL-cholesterol의 농도를 낮추며, Triglyceride와 Free fatty acid의 농도도 낮추고 있어 당뇨병의 이상지질혈증을 개선하고 더 나아가 심혈관질환의 주요 위험인자인 이상지질혈증을 개선함으로써 심혈관질환을 예방하고 개선할 수 있음을 시사한다.
따라서 db/db 마우스는 렙틴이 불활성화되면서 식욕을 억제하지 못해 생기는 비만이 원인이 된 전형적인 제2형 당뇨모델이다. 본 실험기간 중 산양산삼 물추출물의 섭취와 관련된 이상증상은 관찰되지 않았으나, 당뇨의 유발로 인한 다뇨, 다갈, 다식의 증상이 실험 기간 동안 모든 동물에서 관찰되었다.
본 실험종료 후 부검한 뒤에 지방조직과 장기의 육안적인 이상소견은 관찰되지 않았으며, 모든 농도에서 각 지방조직의 무게와 각 장기의 무게는 각 실험군 간에 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 혈중 asparate aminotransferase(AST)와 alanine aminotransferase (ALT)의 농도가 각 실험군 간에 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났고, 산양산삼의 약침제제에 대한 항독성 작용도 이미 보고된 바8) 있어 산양산삼은 독성으로부터는 안전한 것으로 생각된다.
본 실험종료 후 부검한 뒤에 지방조직과 장기의 육안적인 이상소견은 관찰되지 않았다. 생식기주변 백색지방조직(EAT)의 경우, 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-2는 그 무게가 증가하였고, MCG-3은 감소되어 있었으며, 후복벽주변 백색 지방조직(RAT)의 경우, 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3은 그 무게가 감소하였고 MCG-2는 증가하였다. 사타구니주변 피하지방조직(IAT)의 경우, 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3은 그 무게가 감소하였으며, MCG-2는 증가하였다.
실험기간 중 실험동물의 일반증상, 체중과 사료섭취량을 살펴보면, 본 실험기간 중 산양산삼 물추출물의 섭취와 관련된 이상증상은 관찰되지 않았으나, 당뇨의 유발로 인한 다뇨, 다갈, 다식의 증상이 실험 기간 동안 모든 동물에서 관찰되었고, 사료섭취량과 체중은 각 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다.
실험시작 8주 후 혈장 내 asparate aminotransferase와 alanine aminotransferase의 양을 측정한 결과, asparate aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다. Alanine aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-2에서 낮은 것으로 나타났고, 반면에 MCG-3은 대조군에 비하여 약간 높은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다 (Table 6).
실험시작 8주 후 혈장 내 free fatty acid와 triglyceride 의 양을 측정한 결과, free fatty acid의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 세 농도 중 MCG-2와 MCG-3에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig. 2-A). Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 세 농도 중 MCG-2에서 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다(Fig.
실험시작 8주 후 혈장 내 glucose와 insulin의 양을 측정한 결과, glucose의 값은 대조군에 비하여 MCG-1에서는 비슷하였고, MCG-3에서는 높은 것으로 나타났으며, MCG-2에서는 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다(Fig. 3-A).
실험시작 8주 후 혈장 내 total cholesterol, HDL-cholesterol과 LDL-cholesterol의 양을 측정한 결과, total cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-2와 MCG-3에서 낮은 것으로 나타났고, MCG-1에서 높은 것으로 나타났으나 모두에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다(Fig. 1-A). HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 MCG-1과 MCG-3 모두에서 약간 높았고, MCG-2는 대조군과 비슷하게 나타났으나 모두 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다(Fig.
정도 차이는 있지만 대조군에 비하여 MCG-1, MCG-2와 MCG-3은 간장, 심장, 비장, 신장과 췌장의 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났으나 모든 농도에서 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다 (Table 5).
후속연구
결론적으로 MCG는 혈중 인슐린 농도를 높여 혈당을 내림으로써 당뇨병을 개선하고, 지질대사를 개선시켜 당뇨병의 이상지질혈증에 효과가 있으며, 더 나아가 당뇨병의 심혈관질환을 예방하고 개선시킬 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이 논문에서 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 산양산삼을 채취하여 시료로 사용한 이유는?
산에서 자연발아한 산삼은 희귀하여 생산량이 적고 고가이므로 산에서 인위적으로 재배한 산양산삼이 산삼을 대체할 수 있는 약물로 주목받고 있다. 산삼의 생태를 오랫동안 연구해 온 산삼연구가 김창식 선생에 의하면 산삼은 주로 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 것이 상품인 것으로 알려져 있다. 이런 점에 착안하여 낙엽수와 침엽수가 섞여 있는 혼효림 환경에서 자란 산양산삼을 채취하여 시료로 사용하였다.
山蔘은 무엇인가?
山蔘은 五加皮科(두릅나무과, Araliaceae)에 속한 다년생 초본인 인삼(Panax ginseng C.A. Meyer)이 야생상태에서 자연발생적으로 발아하여 성장한 삼을 일컬으며, 산양산삼은 인삼과 산삼의 삼씨나 幼蔘을 인위적으로 산에서 재배한 삼을 말한다4,5). 山蔘은 性味가 甘微寒하고 主補五藏, 安精神, 定魂魄, 止驚悸, 除邪氣, 明目, 開心, 益智의 약리작용이 있어6) 腸胃中冷, 心腹鼓痛, 胸脇逆滿, 霍亂吐逆을 치료하고 調中, 止消渴, 通血脈, 破堅積, 令人不忘의 효과가 있는 것으로7) 알려져 있다.
산양산삼은 무엇인가?
A. Meyer)이 야생상태에서 자연발생적으로 발아하여 성장한 삼을 일컬으며, 산양산삼은 인삼과 산삼의 삼씨나 幼蔘을 인위적으로 산에서 재배한 삼을 말한다4,5). 山蔘은 性味가 甘微寒하고 主補五藏, 安精神, 定魂魄, 止驚悸, 除邪氣, 明目, 開心, 益智의 약리작용이 있어6) 腸胃中冷, 心腹鼓痛, 胸脇逆滿, 霍亂吐逆을 치료하고 調中, 止消渴, 通血脈, 破堅積, 令人不忘의 효과가 있는 것으로7) 알려져 있다.
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