[논문]동충하초(Cordyceps militaris)가 당뇨의 혈당 및 동맥경화 개선에 미치는 영향

김한수; 김민아; 장성호; 강동수; 이원기; 류재용; 이춘식

doi:10.5322/jesi.2013.22.3.341

동충하초(Cordyceps militaris)가 당뇨의 혈당 및 동맥경화 개선에 미치는 영향
Effects of Cordyceps Militaris on the Improvement Actions of Blood Glucose and Atherosclerosis in Diabetes 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.22 no.3, 2013년, pp.341 - 346

김한수 (부산대학교 식품공학과) , 김민아 (부산대학교 식품공학과) , 장성호 (부산대학교 바이오환경에너지학과) , 강동수 (전남대학교 식품공학.영양학부) , 이원기 (부경대학교 고분자공학과) , 류재용 (한국원자력연구원 공업환경연구부) , 이춘식 (경남과학기술대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to assess the effects of Cordyceps militaris extract supplementation on the improvement of blood glucose, lipid compositions and hepatic functional enzyme activities in the serum of streptozotocin(STZ, 50 mg/kg BW, IP injection)-induced diabetic rats fed the experimental diets for 5 weeks. The concentrations of blood glucose and lipid compositions(total cholesterol, ${\beta}$-lipoprotein, free cholesterol, cholesteryl ester, triglyceride and phospholipid) and atherosclerotic index in serum were significantly lower in the DM+CM group than in the DM group, whereas the ratio of HDL-cholesterol concentration to total cholesterol in the DM+CM group were higher than in the DM group. The activities of hepatic functional enzymes(aminotransferase, LDH and ALP) in serum were lower in the Cordyceps militaris extract administration group(group DM+CM) than in the hyperglycemic DM group. The results shown above suggested that Cordyceps militaris extract supplementation effectively improves blood glucose and atherosclerosis in the serum of diabetic rats.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

동충하초 추출물이 streptozotocin(STZ, Sigma, USA, 50 mg/kg BW, IP injection)으로 유도된 Sprague Dawley계 수컷 흰쥐의 당뇨성 질환 모델에 있어서 혈당 및 혈청 지질개선 효과와 간기능 효소의 활성변화를 관찰하기 위하여 본 실험을 행하였다. 기본식이를 섭취시킨 대조군인 BDC군과 당뇨 실험동물 모델군인 DM군, 당뇨 유발군에 동충하초 추출물을 급여한 DM+CM군을 5주간 실험 사육한 결과는 다음과 같다.
한편, 간기능 효소(aminotransferase, LDH, ALP)의 활성은 동충하초를 급여함으로써 낮아 지는 것으로 관찰되었다. 이에, 본 실험에서 동충하초추출물이 당질대사 이상 등에서 오는 혈당 조절 기능과 혈청 지질성분 및 간기능 개선 등에 영향을 미칠 것으로 사료된다.
동충하초에서 분리한 2차 대사산물인 cordycepin(3'-deoxyadenosine)은 m-RNA의 합성을 저해하고 항균, 면역 증강 및 항암 등의 생리적 활성이 있는 것으로 보고되어 있으며(Lee 등, 2004; Ying 등, 1987), 항산화 작용(Kim 등, 2001), 혈당 저하(Kim, 2011), 성기능 강화(Huang 등, 2001)와 testosterone, estrogen,progesterone 등 steroid성 hormone 분비 촉진(Hong 등, 2011; Hsu 등, 2003; Huang 등, 2004), 간기능 개선(Jo 등, 2008) 등 다양한 기능성이 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 본 실험에서는 진공동결 건조시킨 동충하초(Cordyceps militaris) 추출액을 streptozotocin으 로 유발한 당뇨성 실험동물 모델에서 혈액내 glucose및 지질농도와 항동맥경화에 미치는 영향을 비교 분석한 후, 식이의 불균형과 환경요인 등에서 유병되는 생활습관병인 당뇨의 개선과 바이오헬스 건강기능식품의 자원으로 이용하기 위하여 실험을 실시하였다.

제안 방법

혈청 중 aminotransferase의 활성은 Reitman과 Frankel(1957)의 방법에 준해 조제된 kit 시약(혈청 transaminase 측정시약, Eiken, Tokyo, Japan)을 사용하여 AST(aspartate aminotransferase) 및 ALT(alanine aminotransferase) 활성을 측정하였으며, 단위는 혈청1 mL당 unit로 표시하였다. LDH(lactate dehydrogenase) 활성은 kit 시약(LDH, Neo D, Eiken, Tokyo, Japan)으로 측정하였고, ALP(alkaline phosphokinase) 활성(NEW-K-PHOS, Eiken, Tokyo, Japan)은 혈청 1 mL 당 unit로 표시하였다.
동충하초 추출물이 streptozotocin(STZ, Sigma, USA, 50 mg/kg BW, IP injection)으로 유도된 Sprague Dawley계 수컷 흰쥐의 당뇨성 질환 모델에 있어서 혈당 및 혈청 지질개선 효과와 간기능 효소의 활성변화를 관찰하기 위하여 본 실험을 행하였다. 기본식이를 섭취시킨 대조군인 BDC군과 당뇨 실험동물 모델군인 DM군, 당뇨 유발군에 동충하초 추출물을 급여한 DM+CM군을 5주간 실험 사육한 결과는 다음과 같다.
동충하초는 경남 밀양시 한약재 시장에서 구입한 후, Kim 등(Kim 등, 2012)의 방법에 따라 실험 재료로 사용하였다. 깨끗한 물로 세척하여 말린 다음 진공동결건조(EYELA, FDU-2000, Tokyo, Japan)시킨 동충하초 200 g을 플라스크에 취해 증류수(DW) 700 mL를 넣고 450 mL가 될 때까지 가열한 후 추출액을 다른 용기에 옮기고 다시 DW 500 mL를 가하여 350 mL가 될 때까지 가열 처리 하였다. 추출한 후의 잔사에 증류수 400 mL를 넣고 200 mL가 될 때까지 가열한 후, 이들을 합하여 본 실험의 시료로 사용하였다.
3. 식이조성 및 실험군
실험동물의 식이 및 실험군은 Table 1에서와 같이, 기본 식이에 물만 섭취시킨 대조군(BDC군), streptozotocin(STZ, Sigma, USA, 50 mg/kg BW, IP injection)을 0.01 M citrate 완충용액(pH 4.6)에 용해한 후 복강내주사하여 실험 사육시킨 당뇨 유발군(DM군)과 STZ 으로 유도된 당뇨성 실험 모델에 동충하초 추출물을 급여시킨 DM+CM군으로 분군하여 실험 사육을 하였다. 식이 조성은 AIN-76^TM 설치류 정제 사료 조제법에 따라 제조하였다.
실험사육 최종일에는 7시간 절식시킨 후 에테르 마취하에 심장채혈법으로 채혈하였으며, 혈액은 4℃에서 약 1시간 정도 방치한 후 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 얻어서 실험에 사용하였다.
혈청 중의 지질성분의 측정은 Kim 등(2012)이 보고한 바와 같이, 총 콜레스테롤 농도는 총 콜레스테롤 측정용 kit 시약(Cholestezyme-V, Eiken, Tokyo, Japan), HDL(high density lipoprotein)-콜레스테롤 농도는 HDL-콜레스테롤 측정용 kit 시약(HDL-C555, Eiken, Tokyo, Japan), 혈청 β-lipoprotein의 농도는 β-lipoprotein 측정용 kit 시약(β-lipoprotein C-Test, Wako, Osaka, Japan)으로 측정하였으며, LDL-콜레스테롤 농도는 β-lipoprotein 농도로부터 산출하여 표시하였다. 유리 콜레스테롤 농도는 유리 콜레스테롤 측정용 kit 시약(Free-cholestezyme-V555, Eiken, Tokyo, Japan)으로 측정하였으며, 콜레스테롤 에스테르 농도는 총 콜레스테롤 농도에서 유리 콜레스테롤 농도를 뺀 값으로 표시하였다. 혈청 중의 중성지질 농도(Triglyzyme-V, Eiken, Tokyo, Japan)와 인지질 농도(PLzyme, Eiken, Tokyo, Japan)는 각 농도별 측정용 kit 시약으로 정량하였다.
혈청 중의 지질성분의 측정은 Kim 등(2012)이 보고한 바와 같이, 총 콜레스테롤 농도는 총 콜레스테롤 측정용 kit 시약(Cholestezyme-V, Eiken, Tokyo, Japan), HDL(high density lipoprotein)-콜레스테롤 농도는 HDL-콜레스테롤 측정용 kit 시약(HDL-C555, Eiken, Tokyo, Japan), 혈청 β-lipoprotein의 농도는 β-lipoprotein 측정용 kit 시약(β-lipoprotein C-Test, Wako, Osaka, Japan)으로 측정하였으며, LDL-콜레스테롤 농도는 β-lipoprotein 농도로부터 산출하여 표시하였다.

대상 데이터

동충하초는 경남 밀양시 한약재 시장에서 구입한 후, Kim 등(Kim 등, 2012)의 방법에 따라 실험 재료로 사용하였다. 깨끗한 물로 세척하여 말린 다음 진공동결건조(EYELA, FDU-2000, Tokyo, Japan)시킨 동충하초 200 g을 플라스크에 취해 증류수(DW) 700 mL를 넣고 450 mL가 될 때까지 가열한 후 추출액을 다른 용기에 옮기고 다시 DW 500 mL를 가하여 350 mL가 될 때까지 가열 처리 하였다.
평균 체중이 60±5 g인 4주령된 Sprague Dawley계 수컷 흰쥐(Dae Han Biolink)를 구입하여 고형 사료로 1주일간 예비 사육하여 사육실 환경에 적응시킨 후 난 괴법(Randomized Complete Block Design)에 의해서 6마리씩 3군으로 나누어 Metabolic cage(JD-C-71, Jeongdo, Co, Ltd, Korea)에 나누어 5주간 실험 사육하였다.

데이터처리

분석 결과의 통계 처리는 실험군 당 평균값과 표준편차를 계산하였고, 군간의 차이는 One-way analysis of variance(ANOVA, ver. 12.0) 분석 후 α=.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의하여 실험군 간의 유의적인 차이를 나타내었다.

이론/모형

6)에 용해한 후 복강내주사하여 실험 사육시킨 당뇨 유발군(DM군)과 STZ 으로 유도된 당뇨성 실험 모델에 동충하초 추출물을 급여시킨 DM+CM군으로 분군하여 실험 사육을 하였다. 식이 조성은 AIN-76^TM 설치류 정제 사료 조제법에 따라 제조하였다.
혈청 중 aminotransferase의 활성은 Reitman과 Frankel(1957)의 방법에 준해 조제된 kit 시약(혈청 transaminase 측정시약, Eiken, Tokyo, Japan)을 사용하여 AST(aspartate aminotransferase) 및 ALT(alanine aminotransferase) 활성을 측정하였으며, 단위는 혈청1 mL당 unit로 표시하였다. LDH(lactate dehydrogenase) 활성은 kit 시약(LDH, Neo D, Eiken, Tokyo, Japan)으로 측정하였고, ALP(alkaline phosphokinase) 활성(NEW-K-PHOS, Eiken, Tokyo, Japan)은 혈청 1 mL 당 unit로 표시하였다.

성능/효과

2)AIN-76^TM mineral mixture contained (in g/kg mixture) calcium phosphate, dibasic, 500.0 ; sodium chloride, 74.0 ; potassium citrate, monohydrate, 220.0 ; potassium sulfate, 52.0 : magnesium oxide, 24.0 ; maganous carbonate, 3.5 ; ferric citrate, 6.0 ; zinc carbonate, 1.6 ; cupric carbonate, 0.3 ; potassium iodate, 0.01 ; sodium selenite, 0.01 ; chromium potassium sulfate, 0.55 ; sucrose, 118.03.
AST 활성은 DM군(75.1±2.6 unit/mL)이대조군인 BDC군(62.5±3.1 unit/mL)에 비하여 유의적으로 높게 나타났으나, 동충하초 섭취(DM+CM군, 68.8±2.7 unit/mL)로 인하여 감소되는 것으로 나타났다.
기본식이를 섭취시킨 대조군인 BDC군(21.5±1.5 unit/mL)에 비해 여타 실험군에서 유의적으로 높게 나타났으나, STZ으로 유도된 당뇨성 실험 모델에 있어서 DM군(27.8±1.7 unit/mL)에 비해서 동충하초 추출물을 급여 시킨 DM+CM군에서 25.3±1.2 unit/mL로 감소되는 경향을 보였다.
대조군인 BDC군의 792.5±13.8 unit/mL에 비해 당뇨 유발 실험군에서 높게 나타났으나, DM군(863.7±15.5 unit/mL)보다는 DM+CM군이 835.4±14.7 unit/mL로 감소하였으나 유의한 차이는 관찰되지 않았다.
한편, 중성지질과 인지질 농도는 Table 2에서 보는 바와 같이, 당뇨성 실험 모델군(DM군, DM+CM군)에 있어서, 대조군인 BDC군에 비하여 유의적으로 높게 나타났으나, DM 군에 비해 동충하초 급여군인 DM+CM군의 농도가 감소되는 경향을 보였다. 따라서 본 실험 결과, 당뇨성 실험동물 모델에 대한 동충하초의 급여에 의한 지질성분의 농도 저하, HDL-콜레스테롤 상대비의 상승 및 동맥경화 지수의 감소 등으로 미루어 보아 혈청 지질 개선 효과와 당뇨의 합병증으로 유발 될 수 있는 동맥경화 등의 예방 및 개선에 영향을 미칠 것으로 추정된다.
β-lipoprotein은 말초조직이나 동맥벽에 콜레스테롤을 침착시키므로써 동맥경화를 촉진시키는 주요 인자로 알려져 있다(Smith, 1974). 유리 콜레스테롤 농도와 콜레스테롤 에스테르는 당뇨성 실험 모델군(DM군)에 비해 동충하초 섭취군인 DM+CM 군에서 감소되는 것으로 나타났다. 한편, 중성지질과 인지질 농도는 Table 2에서 보는 바와 같이, 당뇨성 실험 모델군(DM군, DM+CM군)에 있어서, 대조군인 BDC군에 비하여 유의적으로 높게 나타났으나, DM 군에 비해 동충하초 급여군인 DM+CM군의 농도가 감소되는 경향을 보였다.
지질성분(총 콜레스테롤, β-lipoprotein, 유리 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르, TG, PL)의 농도와 동맥경화의 지수는 저하되는 것으로 나타났으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 농도비는 높게 나타났다.
총 콜레스테롤 농도는 기본식이를 섭취한 BDC군의 91.6±2.7 mg/dL에 비하여 여타 실험군에서 높게 나타났지만, STZ으로 유도된 당뇨성 실험군(DM군)의 112.8±3.1 mg/dL에 비해 동충하초를 섭취한 DM+CM군이 104.6±3.3 mg/dL로 혈청 중의총 콜레스테롤 농도가 유의적으로 저하되었다.
2mg/dL로 증가를 보였다. 총 콜레스테롤에 대한 HDL콜레스테롤의 농도비는 DM군(19.5%)보다 동충하초추출물 급여군인 DM+CM군(23.4%)에서 높은 비율을 나타내었고, 동맥경화의 지수는 DM군(4.13)에 비해 DM+CM군(3.27)이 낮게 나타났으나, 비교군인 대조군(BDC군)의 2.36의 수준에는 미치지 못하였다. 당뇨성 질환의 환자는 당질대사 이상에 따른 지질대사 장애로 총 콜레스테롤 농도의 증가와 함께 HDL콜레스테롤 농도비 또한 감소되며 혈액 중의 지질성분이 증가되는 것으로 보고되어 있다(Goldberg, 1981; Reaben, 1987; Tol, 1977).
한편, STZ에 의하여 당뇨를 유도시킨 당뇨 모델에 동충하초 추출물을 섭취(DM+CM군)시킨 결과, 혈당량은 327.8±4.7 mg/dL 로 동충하초 투여는 STZ에 의하여 유도되는 당뇨의 증상을 완화시키는 것으로 나타났다.
지질성분(총 콜레스테롤, β-lipoprotein, 유리 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르, TG, PL)의 농도와 동맥경화의 지수는 저하되는 것으로 나타났으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 농도비는 높게 나타났다. 한편, 간기능 효소(aminotransferase, LDH, ALP)의 활성은 동충하초를 급여함으로써 낮아 지는 것으로 관찰되었다. 이에, 본 실험에서 동충하초추출물이 당질대사 이상 등에서 오는 혈당 조절 기능과 혈청 지질성분 및 간기능 개선 등에 영향을 미칠 것으로 사료된다.
유리 콜레스테롤 농도와 콜레스테롤 에스테르는 당뇨성 실험 모델군(DM군)에 비해 동충하초 섭취군인 DM+CM 군에서 감소되는 것으로 나타났다. 한편, 중성지질과 인지질 농도는 Table 2에서 보는 바와 같이, 당뇨성 실험 모델군(DM군, DM+CM군)에 있어서, 대조군인 BDC군에 비하여 유의적으로 높게 나타났으나, DM 군에 비해 동충하초 급여군인 DM+CM군의 농도가 감소되는 경향을 보였다. 따라서 본 실험 결과, 당뇨성 실험동물 모델에 대한 동충하초의 급여에 의한 지질성분의 농도 저하, HDL-콜레스테롤 상대비의 상승 및 동맥경화 지수의 감소 등으로 미루어 보아 혈청 지질 개선 효과와 당뇨의 합병증으로 유발 될 수 있는 동맥경화 등의 예방 및 개선에 영향을 미칠 것으로 추정된다.
혈청 중의 β-lipoprotein 농도는 STZ 투여군인 DM 군의 238.6±8.9 mg/dL보다 당뇨 유발 모델에 동충하초를 섭취시킨 DM+CM군에서 217.7±8.3 mg/dL로 유의적인 감소를 보였으나, BDC군의 165.1±7.7 mg/dL 의 수준에는 미치지 못하였다.
혈청 중의 glucose 농도는 당뇨성 질환 모델군(DM 군)에 동충하초 추출물을 섭취시킴으로써 유의적으로 감소되었다. 지질성분(총 콜레스테롤, β-lipoprotein, 유리 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르, TG, PL)의 농도와 동맥경화의 지수는 저하되는 것으로 나타났으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 농도비는 높게 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동충하초란 무엇인가?	동충하초(Cordyceps militaris)는 주로 나비목(Lepidoptera)의 유충이나 번데기에 기생하는 곤충기 생균(Entomopathogenic fungi)의 일종이며, 자실체와번데기의 복합체로 Cordyceps 속이 대표적인 동충하 초로 인공재배가 활발하게 이루어지고 있다(Jo 등, 2008). 동충하초에서 분리한 2차 대사산물인 cordycepin(3'-deoxyadenosine)은 m-RNA의 합성을 저해하고 항균, 면역 증강 및 항암 등의 생리적 활성이 있는 것으로 보고되어 있으며(Lee 등, 2004; Ying 등, 1987), 항산화 작용(Kim 등, 2001), 혈당 저하(Kim, 2011), 성기능 강화(Huang 등, 2001)와 testosterone, estrogen,progesterone 등 steroid성 hormone 분비 촉진(Hong 등, 2011; Hsu 등, 2003; Huang 등, 2004), 간기능 개선(Jo 등, 2008) 등 다양한 기능성이 있는 것으로 알려져 있다.
	cordycepin은 어떤 생리적 기능을 가지고 있는가?	동충하초(Cordyceps militaris)는 주로 나비목(Lepidoptera)의 유충이나 번데기에 기생하는 곤충기 생균(Entomopathogenic fungi)의 일종이며, 자실체와번데기의 복합체로 Cordyceps 속이 대표적인 동충하 초로 인공재배가 활발하게 이루어지고 있다(Jo 등, 2008). 동충하초에서 분리한 2차 대사산물인 cordycepin(3'-deoxyadenosine)은 m-RNA의 합성을 저해하고 항균, 면역 증강 및 항암 등의 생리적 활성이 있는 것으로 보고되어 있으며(Lee 등, 2004; Ying 등, 1987), 항산화 작용(Kim 등, 2001), 혈당 저하(Kim, 2011), 성기능 강화(Huang 등, 2001)와 testosterone, estrogen,progesterone 등 steroid성 hormone 분비 촉진(Hong 등, 2011; Hsu 등, 2003; Huang 등, 2004), 간기능 개선(Jo 등, 2008) 등 다양한 기능성이 있는 것으로 알려져 있다. 이에, 본 실험에서는 진공동결 건조시킨 동충하초(Cordyceps militaris) 추출액을 streptozotocin으 로 유발한 당뇨성 실험동물 모델에서 혈액내 glucose및 지질농도와 항동맥경화에 미치는 영향을 비교 분석한 후, 식이의 불균형과 환경요인 등에서 유병되는 생활습관병인 당뇨의 개선과 바이오헬스 건강기능식품의 자원으로 이용하기 위하여 실험을 실시하였다.
	당뇨 실험동물 모델군인 DM군과 기본식이를 섭취시킨 대조군인 BDC군 그리고 당뇨 유발군에 동충하초 추출물을 급여한 DM+CM군을 5주간 실험 사육한 결과는?	혈청 중의 glucose 농도는 당뇨성 질환 모델군(DM 군)에 동충하초 추출물을 섭취시킴으로써 유의적으로 감소되었다. 지질성분(총 콜레스테롤, β-lipoprotein, 유리 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르, TG, PL)의 농도와 동맥경화의 지수는 저하되는 것으로 나타났으며, 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 농도비는 높게 나타났다. 한편, 간기능 효소(aminotransferase, LDH, ALP)의 활성은 동충하초를 급여함으로써 낮아 지는 것으로 관찰되었다. 이에, 본 실험에서 동충하초추출물이 당질대사 이상 등에서 오는 혈당 조절 기능과 혈청 지질성분 및 간기능 개선 등에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

참고문헌 (19)

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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].

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