[논문]Streptozotocin 유도 당뇨 흰쥐에서 주요 장부 간 조직학적 변화 비교 연구

오태우; 강석용; 박용기

doi:10.6116/kjh.2013.28.6.39.

Streptozotocin 유도 당뇨 흰쥐에서 주요 장부 간 조직학적 변화 비교 연구
Histological analysis of five organs in streptozotocin-induced diabetic rats 원문보기

大韓本草學會誌 = The Korea journal of herbology, v.28 no.6, 2013년, pp.39 - 45

오태우 (동국대학교 한의과대학 본초학교실) , 강석용 (동국대학교 한의과대학 본초학교실) , 박용기 (동국대학교 한의과대학 본초학교실)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : This study was conduct to compare of histological changes on four target organs which related with diabetes in streptozotocin-induced diabetic rats. Methods : Diabetes was induced in male Sprague-Dawley rats by consecutive injection of streptozotocin (STZ) at different doses of 30, 40 and 50 mg/kg for 5 days. After 4 weeks, all rats were sacrificed, five different organs such as pancreas, liver, kidney, and lung were isolated and observed their histological changes by hematoxylin and eosin (H&E), Periodic acid-Schiff (PAS) and Masson's trichrome staining. The changes of body weight, blood glucose, and food and water intake were also measured. Results : The multiple administration of STZ was induced diabetes in rats with hyperglycemia, decrease of body weight, increase water and food intake, and histopathological changes of target organs, compared with those of normal rats in both dose-dependent and time-dependent manner. In histological analysis, pancreas was showed decrease of the islet numbers with beta-cell loss. Kidney showed morphological damage with glomerulus hypertrophy, and also lung was showed bronchial epithelial damage with inflammatory cells infiltration. In liver, the portal vein and hepatic artery could not observed, and showed inflammatory cell infiltration with liver fibrosis. Conclusions : These results suggest that the increase of the capacity of STZ, each of the more chronic disease, it can be seen that the damage was deep. Thus, evaluate the resulting drug appropriate depending on the purpose of the model is expected to be selected.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 한의학에서의 소갈의 증상을 현대 약리적방법으로 해석해보고자 STZ를 저용량으로 반복 투여하여 인슐린 의존형 당뇨병 흰쥐모델을 제작하였으며, 4주 동안 췌장, 폐, 간, 신장 등의 당뇨병 관련 표적 장부에서의 조직학적 변화와 혈액학적 변화를 관찰함으로써 향후 소갈의 진행단계에 따른 한약의 인체 내 역할을 해석해보고자 한다.

제안 방법

5)로 적정한 다음 30㎎/㎏, 40 ㎎/㎏, 50 ㎎/㎏ body weight(bw) 용량으로 5일 동안 연속적으로 1일 1회 복강 주사하였다. 이때 정상군은 동일한 양의 0.1M citrate buffer를 복강 주사하였으며, 당뇨병 유발은 마지막 STZ 복강 투여 후 3일째 12시간 동안 절식시킨 후 꼬리정맥으로부터 채혈한 혈액으로부터 혈당측정 검사지 (Accu-Check, Roche Diagnostics GmbH, Germany)를 이용하여 혈당을 측정함으로써 확인하였고, 혈당수치가 250 ㎎/㎗가 넘는 동물만 선발하여 실험에 사용하였다.
혈당의 측정은 매주 1회 12시간 이상 절식시킨 후 모든 동물의 꼬리정맥으로부터 혈액을 수집하여 혈당측정검사지(Accu-Check)를 이용해 측정하였다.

대상 데이터

실험동물은 Sprague-Dawley계 7주령 수컷 흰쥐(SD rat, 200-220 g)를 (주)오리엔트바이오(경기도, 한국)로부터 분양받아 1주일 순화시킨 후 실험에 사용하였다. 실험기간동안 일반 고형사료(삼양사료주식회사, 서울, 한국)와 물을 자유 섭취시켰으며, 실내온도 22±2℃, 습도 55±5%, 명암 12시간(Day light 06:00 ~ 18:00)을 주기로 실험종료 시까지 일정한 사육조건을 유지시켰다.

데이터처리

모든 실험 결과는 GraphPadprism 5.0 통계 프로그램(GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)을 이용하여 각 실험군의 평균과 표준편차(mean±SD)로 계산하였으며 각 그룹 간 비교를 위해 one-way ANOVA를 실시하여 p<0.05수준에서 각 실험군 간의 유의성을 평가하였다.

성능/효과

3. STZ 30, 40, 50 ㎎/㎏를 반복 투여하였을 때 1주부터 섭식양과 음수양은 용량에 의존적으로 증가하였으며, 30 ㎎/㎏ 투여군은 시간에 의존적으로 증가하였으나, 40, 50㎎/㎏ 투여군에서는 3주부터 감소하였다.
결론적으로 흰쥐에 STZ의 저용량 반복투여는 췌장 베타세포사멸의 특징적인 형태를 나타내었으며 STZ의 투여용량은 당뇨병 정도에 영향을 줌으로써 체중 감소, 음수량 및 섭식량 증가를 동반하였고, 표적장기인 췌장, 간, 신장, 폐 조직의 조직학적 손상정도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 STZ 30 ㎎/㎏ 반복투여모델을 향후 소갈 한약의 소갈 단계에 따른 당뇨 표적장기에서의 역할 분석을 위한 당뇨 동물모델로 활용하고자 한다.
본 연구에서 STZ의 저용량 반복투여는 흰쥐 췌장의 심한 조직학적 손상을 동반하였으며 특히 랑게르한스섬 관찰이 거의 불가능하였다. 신장 조직에서도 STZ의 반복투여는 사구체 비후와 다량의 염증세포 침윤 및 이형상피세포 형성 등의 형태적 손상을 유발하였고 용량에 의존적으로 사구체 수가 감소되었다.

후속연구

결론적으로 흰쥐에 STZ의 저용량 반복투여는 췌장 베타세포사멸의 특징적인 형태를 나타내었으며 STZ의 투여용량은 당뇨병 정도에 영향을 줌으로써 체중 감소, 음수량 및 섭식량 증가를 동반하였고, 표적장기인 췌장, 간, 신장, 폐 조직의 조직학적 손상정도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 STZ 30 ㎎/㎏ 반복투여모델을 향후 소갈 한약의 소갈 단계에 따른 당뇨 표적장기에서의 역할 분석을 위한 당뇨 동물모델로 활용하고자 한다.
이상의 결과로부터 STZ 저용량 반복투여는 용량에 의존적으로 당뇨병을 심화시켰으며, STZ 30 ㎎/㎏ 반복투여모델이 소갈 단계에 따른 한약의 표적장기에서의 역할 분석을 위한 당뇨 동물모델로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당뇨병 동물모델이 널리 사용되는 이유는?	한편, 당뇨병 동물모델은 다른 질환에서 보다 다양하게 개발되어 있으며, 특히 스트렙토조토신(streptozotocin, STZ)이나 알록산(alloxan) 등의 베타세포 특이 독성물질 투여에 의해 유발되는 당뇨모델은 사람의 인슐린 의존형 당뇨병에서 나타나는 병리특성을 잘 나타내기 때문에 당뇨병 실험모델로 널리 사용되고 있다9-12).
	당뇨병(diabetes)이란?	당뇨병(diabetes)은 고혈당(hyperglycemia)으로 인하여 나타나는 대표적인 대사성 질환으로 췌장에서 인슐린 분비가 부족하거나, 세포에서 인슐린에 대한 저항성이 발생하여 생물학적 효과가 감소함으로써 발생되는 질환으로 크게 인슐린 의존성과 인슐린 비의존성 당뇨병으로 분류된다1-3).
	동물모델에서 관찰한 인슐린 의존형 당뇨 환자의 증상은?	일반적으로 인슐린 의존형 당뇨 환자는 병이 만성적이거나 병증이 심하여 체중이 감소된다고 알려져 있으며, 이러한 증상은 STZ의 저용량 반복투여 동물모델에서 관찰할 수 있다. 즉 4주 이상 만성적으로 인술린 의존형 당뇨가 진행될 경우 시간이 경과함에 따라 체중이 현저히 감소한다고 알려져 있다17). 이는 췌장 내 베타세포 파괴로 인한 인슐린 생성 장애를 일으켜 세포내 포도당 이용률이 감소되면서 간과 근육 및 지방조직 내에 있는 지방과 단백질이 부족한 에너지를 생산하는데 소진되어 체중이 쉽게 회복되지 않기 때문이다18,19).

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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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