본 연구는 구기자와 구기엽 추출물이 난소를 절제한 흰쥐의 체중 증가, 골밀도, 에스트로겐 수용체의 발현에 미치는 영향을 밝히고자 시행하였다. 실험군은 흰쥐 24마리를 가장수술군(Sham군), 난소를 절제한 대조군(OVX군), 난소절제 후 구기자 추출액을 투여한 군(LCF군), 난소절제 후 구기엽 추출액을 투여한 군(LCL군)으로 구분하였다. 8주 후 난소를 절제한 OVX군($330{\pm}5.39g$), LCF군($315{\pm}2.99g$) 및 LCL군($318{\pm}2.06g$)의 체중은 Sham군($281{\pm}1.71g$)에 비하여 증가하였다. 혈청 osteocalcin 활성은 OVX군($107{\pm}3.52ng/mL$)에 비하여 LCF군($444.6{\pm}26.9ng/mL$)과 LCL군($407{\pm}18.9ng/mL$)에서 증가하였다. Alkaline phosphatase의 활성은 OVX군($95{\pm}2.9U/L$)에 비하여 LCF군($108{\pm}2.7U/L$)과 LCL군($407{\pm}18.9ng/mL$)에서 증가하였다. 8주 후 넙다리뼈를 실체현미경으로 관찰한 결과 뼈 기질밀도는 난소절제군에서 감소하였으나, 구기자와 구기엽을 추출액을 투여한 군에서는 뚜렷이 회복되었다. 에스트로겐 수용체의 mRNA 발현은 OVX군에서는 거의 발현되지 않았으나, LCF군과 LCL군에서 뚜렷이 증가하였다. 이상의 결과로 보아 구기자와 구기엽 물추출물이 난소절제에 의하여 유발된 흰쥐의 뼈 기질 회복 또는 손실 지연에 효과가 있다고 할 수 있을 것이다.
본 연구는 구기자와 구기엽 추출물이 난소를 절제한 흰쥐의 체중 증가, 골밀도, 에스트로겐 수용체의 발현에 미치는 영향을 밝히고자 시행하였다. 실험군은 흰쥐 24마리를 가장수술군(Sham군), 난소를 절제한 대조군(OVX군), 난소절제 후 구기자 추출액을 투여한 군(LCF군), 난소절제 후 구기엽 추출액을 투여한 군(LCL군)으로 구분하였다. 8주 후 난소를 절제한 OVX군($330{\pm}5.39g$), LCF군($315{\pm}2.99g$) 및 LCL군($318{\pm}2.06g$)의 체중은 Sham군($281{\pm}1.71g$)에 비하여 증가하였다. 혈청 osteocalcin 활성은 OVX군($107{\pm}3.52ng/mL$)에 비하여 LCF군($444.6{\pm}26.9ng/mL$)과 LCL군($407{\pm}18.9ng/mL$)에서 증가하였다. Alkaline phosphatase의 활성은 OVX군($95{\pm}2.9U/L$)에 비하여 LCF군($108{\pm}2.7U/L$)과 LCL군($407{\pm}18.9ng/mL$)에서 증가하였다. 8주 후 넙다리뼈를 실체현미경으로 관찰한 결과 뼈 기질밀도는 난소절제군에서 감소하였으나, 구기자와 구기엽을 추출액을 투여한 군에서는 뚜렷이 회복되었다. 에스트로겐 수용체의 mRNA 발현은 OVX군에서는 거의 발현되지 않았으나, LCF군과 LCL군에서 뚜렷이 증가하였다. 이상의 결과로 보아 구기자와 구기엽 물추출물이 난소절제에 의하여 유발된 흰쥐의 뼈 기질 회복 또는 손실 지연에 효과가 있다고 할 수 있을 것이다.
The effects of Lycii fructus and Lycii folium on osteoporosis and serum cholesterol levels were tested in ovariectomized (OVX) rats. Twenty-four female Sprague-Dawley rats were divided into four groups: Sham group (sham-operated), Control group (OVX, ovariectomized model), LCF group (Ovx+Lycii fruct...
The effects of Lycii fructus and Lycii folium on osteoporosis and serum cholesterol levels were tested in ovariectomized (OVX) rats. Twenty-four female Sprague-Dawley rats were divided into four groups: Sham group (sham-operated), Control group (OVX, ovariectomized model), LCF group (Ovx+Lycii fructus extract), and LCL group (OVX+Lycium folium extract). After 8 weeks, the OVX ($330{\pm}5.39$ g), LCF ($315{\pm}2.99$ g), and LCL ($318{\pm}2.06$ g) groups showed increased body weight compared with sham group ($281{\pm}1.71$ g). The levels of serum osteocalcin (OC) also increased in the LCF ($444.6{\pm}26.9$ ng/mL) and LCL ($407{\pm}18.9$ ng/mL) groups compared with the OVX group ($107{\pm}3.52$ ng/mL). The activities of serum alkaline phosphatase (ALP) increased in the LCF ($108{\pm}2.7$ U/L) and LCL ($407{\pm}18.9$ ng/mL) groups compared with the OVX group ($95{\pm}2.9$ U/L). Stereomicroscopy found that the low bone density that developed in the OVX group was significantly reversed in the LCF and LCL groups after 8 weeks. We also obtained molecular-based in vivo evidence that supports a mechanism of action involving novel estrogen receptor ($ER{\alpha}$) modulator in the uterus. We found that expression of ER${\alpha}$ mRNA in the OVX rat uterus was elevated by Lycium chinense. These results suggest that Lycii fructus and Lycii folium administered to rats during 8 weeks after oophorectomy may partially recover postmenopausal osteoporosis or delay the progression of osteoporotic changes.
The effects of Lycii fructus and Lycii folium on osteoporosis and serum cholesterol levels were tested in ovariectomized (OVX) rats. Twenty-four female Sprague-Dawley rats were divided into four groups: Sham group (sham-operated), Control group (OVX, ovariectomized model), LCF group (Ovx+Lycii fructus extract), and LCL group (OVX+Lycium folium extract). After 8 weeks, the OVX ($330{\pm}5.39$ g), LCF ($315{\pm}2.99$ g), and LCL ($318{\pm}2.06$ g) groups showed increased body weight compared with sham group ($281{\pm}1.71$ g). The levels of serum osteocalcin (OC) also increased in the LCF ($444.6{\pm}26.9$ ng/mL) and LCL ($407{\pm}18.9$ ng/mL) groups compared with the OVX group ($107{\pm}3.52$ ng/mL). The activities of serum alkaline phosphatase (ALP) increased in the LCF ($108{\pm}2.7$ U/L) and LCL ($407{\pm}18.9$ ng/mL) groups compared with the OVX group ($95{\pm}2.9$ U/L). Stereomicroscopy found that the low bone density that developed in the OVX group was significantly reversed in the LCF and LCL groups after 8 weeks. We also obtained molecular-based in vivo evidence that supports a mechanism of action involving novel estrogen receptor ($ER{\alpha}$) modulator in the uterus. We found that expression of ER${\alpha}$ mRNA in the OVX rat uterus was elevated by Lycium chinense. These results suggest that Lycii fructus and Lycii folium administered to rats during 8 weeks after oophorectomy may partially recover postmenopausal osteoporosis or delay the progression of osteoporotic changes.
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문제 정의
본 연구는 Salville의 방법(24)에 의하여 난소를 적출한 흰쥐에 구기자와 구기엽의 물추출물을 투여하여 체중의 변화, 뼈 형성인자 osteocalcin(OC)과 혈청 alkaline phosphatase(ALP), 뼈의 형태학적 관찰, 에스트로겐 수용체(estrogen receptor, ERα)의 유전자 발현 등의 검색을 통하여 효능을 구명하고자 시행하였다.
본 연구는 구기자와 구기엽 추출물이 난소를 절제한 흰쥐의 체중 증가, 골밀도, 에스트로겐 수용체의 발현에 미치는 영향을 밝히고자 시행하였다. 실험군은 흰쥐 24마리를 가장수술군(Sham군), 난소를 절제한 대조군(OVX군), 난소절제 후구기자 추출액을 투여한 군(LCF군), 난소절제 후 구기엽 추출액을 투여한 군(LCL군)으로 구분하였다.
제안 방법
Reverse transcription은 DEPC-DW로 최종부피를 50μL로 맞춘 후 total RNA에 RT-premix(Bioneer, Daejeon, Korea) 혼합용액을 사용하여 70℃에서 5분 동안 RNA를 변성시키고 42℃에서 1시간 동안 역전사하여 cDNA를 합성하며, 94℃에서 5분 동안 M-MLV reverse transcriptase를 불활성화 시키는 과정으로 진행되었다.
본 실험에 사용한 약물은 진도산 구기자(Lycii fructus)와 구기엽(Lycii folium)을 2010년 10월 수확한 것을 (주)옴니 허브(대구)에서 구입하여 사용하였다. 구기자 500 g과 구기엽 500 g에 증류수 500 mL를 각각 가하여 대웅약탕기(DWP -9900T, 대웅, 증평, 한국)로 2시간 30분 전탕하였다. 전탕 후 추출액은 부직포와 Whattman paper No.
구기자와 구기엽의 골다공증 예방효과에 관한 실험군은 정상군으로 난소적출 하지 않고 하복부의 피부와 복막 절개후 봉합한 가장수술군(Sham), 난소적출군(OVX), 난소적출후 구기자 투여군(LCF)과 구기엽 투여군(LCL) 등 4개군으로 분류하였다. 난소를 적출한 다음날부터 Sham군은 음용수로 물을 투여하였으며, LCF군과 LCL군은 음용수에 건조 분말 100 mg/kg을 희석하여 매일 공급하였다.
구기자와 구기엽의 골다공증 예방효과에 관한 실험군은 정상군으로 난소적출 하지 않고 하복부의 피부와 복막 절개후 봉합한 가장수술군(Sham), 난소적출군(OVX), 난소적출후 구기자 투여군(LCF)과 구기엽 투여군(LCL) 등 4개군으로 분류하였다. 난소를 적출한 다음날부터 Sham군은 음용수로 물을 투여하였으며, LCF군과 LCL군은 음용수에 건조 분말 100 mg/kg을 희석하여 매일 공급하였다. 모든 실험군은 6마리씩 사용하였다.
대조군과 실험군의 체중은 12시간 동안 절식시킨 다음 측정(MW2-N, CASFA, Yangju, Korea)하였으며, 2주 간격으로 8주 동안 측정하였다.
생후 9주령의 Sprague-Dawley 흰쥐(SD계)를 무균 조작 하에 양측 난소적출술을 시행하였다. 일반적인 수술 전처치방법에 따라 10% 포비돈 요오드로 수술부위 및 주위를 소독한 후, 무균 조작 하에서 하복부의 피부, 근육, 복막의 절개를 시행하여 양쪽 난소를 모두 노출시킨 후 난소를 적출하고 절제부위는 결찰 및 봉합하였다.
본 연구는 구기자와 구기엽 추출물이 난소를 절제한 흰쥐의 체중 증가, 골밀도, 에스트로겐 수용체의 발현에 미치는 영향을 밝히고자 시행하였다. 실험군은 흰쥐 24마리를 가장수술군(Sham군), 난소를 절제한 대조군(OVX군), 난소절제 후구기자 추출액을 투여한 군(LCF군), 난소절제 후 구기엽 추출액을 투여한 군(LCL군)으로 구분하였다. 8주 후 난소를 절제한 OVX군(330±5.
생후 9주령의 Sprague-Dawley 흰쥐(SD계)를 무균 조작 하에 양측 난소적출술을 시행하였다. 일반적인 수술 전처치방법에 따라 10% 포비돈 요오드로 수술부위 및 주위를 소독한 후, 무균 조작 하에서 하복부의 피부, 근육, 복막의 절개를 시행하여 양쪽 난소를 모두 노출시킨 후 난소를 적출하고 절제부위는 결찰 및 봉합하였다.
흰쥐의 대퇴골(femur)을 분리 적출한 다음 5% nitric acid에서 탈회 후 세로 절단한 다음 실체현미경(SMZ1000, Nikon, Tokyo, Japan)을 이용하여 촬영하였다.
흰쥐의 자궁을 획득한 후 RNA-spin™ total RNA extraction kit(Bioneer, Daejeon, Korea)를 이용하여 총 RNA를 얻었다.
대상 데이터
난소를 적출한 다음날부터 Sham군은 음용수로 물을 투여하였으며, LCF군과 LCL군은 음용수에 건조 분말 100 mg/kg을 희석하여 매일 공급하였다. 모든 실험군은 6마리씩 사용하였다.
본 실험에 사용한 약물은 진도산 구기자(Lycii fructus)와 구기엽(Lycii folium)을 2010년 10월 수확한 것을 (주)옴니 허브(대구)에서 구입하여 사용하였다. 구기자 500 g과 구기엽 500 g에 증류수 500 mL를 각각 가하여 대웅약탕기(DWP -9900T, 대웅, 증평, 한국)로 2시간 30분 전탕하였다.
실험동물은 동신대학교 한의과대학 동물사육실에서 고형사료(rat용, 다물사이언스, 대전, 한국)와 물을 충분히 공급하면서 1주간 실험실 환경(온도: 21±2℃, 습도: 50~60%, 명암: 12시간 주기)에 적응시킨 후 실험에 사용하였다.
실험에 사용할 동물은 200±10 g의 암컷 Sprague-Dawley 계 흰쥐를 샘타코(오산, 한국)로부터 구입하였다.
데이터처리
실험군들 간의 통계처리는 Student's t test를 하였고 P-value가 0.05 미만인 경우 유의한 것으로 판정하였다.
실험으로부터 얻은 결과들의 실험군별 상호비교를 한 평균치는 평균±표준오차(mean±SE)로써 산출하였다.
이론/모형
혈청 중 ALP의 활성도 측정은 Kind-King법에 따라 ALP 측정용 시약(Asan Pharm., Anseong, Korea)을 사용하여 혈청 중 ALP 함량을 측정하였다.
혈청 중 osteocalcin 함량은 osteocalcin RIA kit(Nichols Institute Diagnostics, San Juan Capistrano, CA, USA)를 사용하여 radioimmunoassay(RIA)법에 의하여 측정하였다.
성능/효과
4주 후부터 Sham군(265±1.8 g)에 비하여 OVX군(312±3.51 g)에서 증가하였으며, LCF군(297±3.02 g)과 LCL군(295±3.12 g) 또한 Sham군에 비하여 증가하였으나 OVX군에 비하여 감소하였다.
8주 후 난소를 절제한 OVX군(330±5.39 g), LCF군(315±2.99 g) 및 LCL 군(318±2.06 g)의 체중은 Sham군(281±1.71 g)에 비하여 증가하였다.
9 ng/mL)에서 증가하였다. 8주 후 넙다리뼈를 실체현미경으로 관찰한 결과 뼈 기질 밀도는 난소절제군에서 감소하였으나, 구기자와 구기엽을 추출액을 투여한 군에서는 뚜렷이 회복되었다. 에스트로겐 수용체의 mRNA 발현은 OVX군에서는 거의 발현되지 않았으나, LCF군과 LCL군에서 뚜렷이 증가하였다.
8주 후에는 Sham군(281±1.71 g)에 비하여 OVX군(330±5.39 g)은 약 17% 증가하였으며, 이에 비하여 LCF군(315±2.99 g)과 LCL군(318±2.06 g)은 Sham군에 비하여 증가하였으나 OVX군에 비해서는 감소하였다(Fig. 1).
본 실험 결과 Sham군(63.8±5.70 ng/mL)이 가장 낮았으며, OVX군(107±3.52 ng/mL)은 Sham군에 비하여 증가하였으나, LCF군(444.6±26.90 ng/mL)과 LCL군(407± 18.90 ng/mL)은 OVX군에 비하여 통계적으로 유의성 있게(P<0.05) 증가하였다(Fig. 2).
동물모델에서 OVX를 시행한 흰쥐는 estrogen이 결핍되기 때문에 뼈의 재흡수가 이루어지고, 그 결과 뼈 기질 밀도(bone mineal density, BMD)가 감소한다(30). 본 실험에서 흰쥐의 넙다리뼈를 실체현미경으로 관찰한 결과 Sham군(Fig. 4A)은 뼈 기질 밀도가 매우 높게 관찰되었다. OVX군(Fig.
본 실험에서도 자궁 조직을 절취하여 ERα의 유전자 발현을 검색한 결과 OVX군에서는 거의 발현되지 않았다.
본 연구 결과에서도 난소를 절제한 OVX군(95± 2.9 U/L)에서 가장 낮게 낮았다.
본 연구에서는 OVX에 의하여 유도된 골다공증 흰쥐에 구기자와 구기엽물추출물의 효과를 검색한 결과 2주 후부터 Sham군(248±1.71 g)에 비하여 OVX군(283±3.50 g)의 체중은 증가하였다.
4B)은 뼈 기질 밀도가 매우 낮았으며, 뼈 몸통 부분은 뼈 기질의 소실이 나타났다. 실험군인 LCF군(Fig. 4C)과 LCL군(Fig. 4D)은 Sham 군에 비하여 다소 뼈 기질 밀도가 낮았지만 OVX군에 비해서는 높았다. 이와 같은 결과는 Koo(23)의 연구에서 밝힌 구기자 추출액 투여가 뼈 칼슘 농도의 증가에 기여한다는 결과와 일치하였다.
그러나 실험군인 구기자와 구기엽 투여군에서 OC의 농도는 높았다. 이러한 결과는 구기자와 구기엽 추출액의 투여가 난소절제 결과 유발된 골다공증의 뼈에서 뼈모세포를 활성화 시켰을 것으로 보이며, 또한 뼈파괴세포 활성도는 감소시켰을 것으로 생각된다.
에스트로겐 수용체의 mRNA 발현은 OVX군에서는 거의 발현되지 않았으나, LCF군과 LCL군에서 뚜렷이 증가하였다. 이상의 결과로 보아 구기자와 구기엽 물추출물이 난소절제에 의하여 유발된 흰쥐의 뼈 기질 회복 또는 손실 지연에 효과가 있다고 할 수 있을 것이다.
3). 이와 같은 결과로 보아 구기자 추출액과 구기엽 추출액은 뼈의 재구성에 관여하는 것으로 사료되었다.
5). 이와 같이 실험군인 LCF군과 LCL군 또한 뚜렷한 발현 양상을 보여준 것으로 보아 핵에 작용하여 유전자 발현에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 이와 같은 결과로 보아 구기자와 구기엽 추출물의 투여가 난소절제가 된 흰쥐에서 ER α의 발현을 촉진시키는 것을 사료되었으나, 유전자 발현의 분자생물학적인 기전에 대해서는 계속적인 연구가 필요할 것이다.
본 실험에서도 자궁 조직을 절취하여 ERα의 유전자 발현을 검색한 결과 OVX군에서는 거의 발현되지 않았다. 정상군에서 유전자 발현 정도가 가장 높게 나타났으며, 실험군인 LCF군과 LCL군 또한 뚜렷한 발현 양상을 보여주었다(Fig. 5). 이와 같이 실험군인 LCF군과 LCL군 또한 뚜렷한 발현 양상을 보여준 것으로 보아 핵에 작용하여 유전자 발현에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다.
후속연구
Park 등(22)은 구기자 추출물을 trimethyltin을 투여하여 뇌손상을 유발 시킨 흰쥐에 2주 동안 투여(100 mg/kg)한 결과 기억력과 학습의 향상 효과가 있었다고 하였으며, Koo(23)의 연구에서도 골다공증 동물모델에 구기자 추출액을 투여한 결과 칼슘과 인의 뼈 기질 내 저장효과가 있다고 하였으나, 그 이후 구기자와 골다공증에 관한 연구는 거의 이루어지지지 않았으며, 특히 구기엽이 골다공증에 미치는 연구는 이루어지 않았다. 구기자와 구기엽은 우리나라에서는 청양과 진도에서 많이 재배되고 있으며, 건강 기능성식품으로 활용하기 위해서는 보다 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 사료되었다.
이와 같은 결과로 보아 구기자와 구기엽 추출물의 투여가 난소절제가 된 흰쥐에서 ER α의 발현을 촉진시키는 것을 사료되었으나, 유전자 발현의 분자생물학적인 기전에 대해서는 계속적인 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
골다공증이란?
골다공증이란 만성적이고 여러 가지 원인에 의한 골격계질환으로 뼈의 질량이 감소하고 미세구조적인 변형의 원인이 된다(4,5). 골다공증의 병리･생리적인 면은 유전적, 호르몬, 또는 환경적인 요인 등과 같은 복합적인 것이라 할 수 있다(6).
구기자 나무의 재배 및 자생지는?
구기자 나무(Lycium chinense Miller)는 가지과(Solanaceae)에 속하는 덩굴성 관목으로 우리나라를 비롯하여 중국, 대만, 일본 등지에서 재배 및 자생하고 있다. 열매인구기자(Lycii fructus), 뿌리인 지골피(Lycii cortex), 그리고 구기엽(Lycii folium) 등은 콩팥과 간을 보호하고 근육과 뼈를 튼튼하게 하며, 눈을 밝게 하고 관절염 등을 치료하며, 갈증을 멈추게 하는 효능이 있다고 알려져 있다(19).
구기자 나무의 열매, 뿌리, 엽은 어떤 효능이 있는가?
구기자 나무(Lycium chinense Miller)는 가지과(Solanaceae)에 속하는 덩굴성 관목으로 우리나라를 비롯하여 중국, 대만, 일본 등지에서 재배 및 자생하고 있다. 열매인구기자(Lycii fructus), 뿌리인 지골피(Lycii cortex), 그리고 구기엽(Lycii folium) 등은 콩팥과 간을 보호하고 근육과 뼈를 튼튼하게 하며, 눈을 밝게 하고 관절염 등을 치료하며, 갈증을 멈추게 하는 효능이 있다고 알려져 있다(19). 구기자의 주요 유효성분으로는 betaine, zeaxanthin, β-sitosterol, physalien, cholin 등이 보고되고 있다(20,21).
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