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문제 정의
- 운동수행능력의 향상은 신체가 피로를 얼마나 빨리 잘 극복하느냐와 연관되어 있다. 현재의 연구는 옻나무 추출물이 피로관련 요인을 조절함으로써 항피로 효과를 나타내는 것으로 사료된다. 과도한 신체활동으로 발생하는 피로는 신체활동의 강도와 시간에 따라 근육의 피로 정도가 달라지는데, 근육의 피로는 무산소성 해당과정 중 산소가 충분히 공급되지 못하였을 때 근육 내에 존재하는 에너지의 고갈과 함께 피로물질로 알려진 젖산이 과다하게 축적되어 나타난 현상으로 결과적으로 ATP 이용과 근수축을 저해하게 된다.
제안 방법
- 5주령 Balb/C 수컷생쥐(ORIENTBIO Inc., Korea)를 구입하여 1주일간 순화시킨 후 체중을 측정하고 사용하였으며, 평균체중이 균등하도록 군당 10마리씩 Negative control군, 옻나무 열수추출 분말 250 mg/kg(RVS-250)투여군, 옻나무 열수추출분말 500 mg/kg(RVS-500)투여군 등 총 3군으로 나누었다. 사육조건으로는 3~4마리씩 사육하였으며, 온도는 20.
- 추출물은 경구투여 하였으며, 운동시작일부터 조직 적출일까지 1일 1회 총 4주간 강제투여 하였으며, 투여용량은 250 mg/kg, 500 mg/kg으로 주사용수(1차 증류수)에 현탁하여 투여하였으며, 투여액량은 10 ml/kg으로 산출하였다. Negative control군은 부형제인 주사용수를 투여하였다.
- 각 군별로 최대유영능 측정 후 수면에서 생쥐를 꺼내 간이 혈당측정기(Onetouch ultraTM, LifeScan Inc., U.S.A.)를 이용하여 혈당을 측정한 후, isoflurane으로 마취하여 개복하여 복대정맥으로부터 혈액을 채취하였다. 혈액을 채취한 후, 간, 비장, 신장 및 폐을 적출하고, 중량을 측정하였다.
- 강제유영을 위한 플라스틱 수조(50 W×40 D×50 H(cm))는 약 35 cm 높이까지 멸균수를 채운 후 수중히터(Aquarium Heater 3615200, EIEIM GmbH & Co. KG., Germany)를 이용하여 25±2℃의 수온을 유지시켰다.
- 1). 그러나 운동 후, 옻나무 추출물 투여군에서 testosterone의 발현을 조사한 결과 음성대조군과 비교해서 발현이 증가되지 않은 현상을 관찰하였다(Table I). 이는 유산소 운동 시 testosterone이 감소한다는 보고와 일치하는 것으로, 옻나무 추출물에 의해 발현이 증가된 testosterone이 수영운동 시에 운동시간을 증가시키는 역할을 함으로써 사용되어 운동 후 testosterone 양의 변화가 없는 것으로 사료된다.
- 지금까지 옻나무의 효능에 대한 연구는 질병에 대한 개선에 초점이 맞추어져 있어 아직까지 옻나무가 운동능력에 영향을 미치는지에 대한 연구는 이루어지지 않고 있다. 그러므로 본 연구진은 옻나무 열수추출물의 생쥐에 투여가 testosterone을 증가시킨다는 보고에 근거하여 탈진 때까지 강제유영을 수행하고 혈액 생화학적 검사 및 조직 내 생화학적 검사를 수행하여 운동능력향상과 관련된 바이오마커들의 효과를 평가하였다.
- , Korea)를 구입하여 1주일간 순화시킨 후 체중을 측정하고 사용하였으며, 평균체중이 균등하도록 군당 10마리씩 Negative control군, 옻나무 열수추출 분말 250 mg/kg(RVS-250)투여군, 옻나무 열수추출분말 500 mg/kg(RVS-500)투여군 등 총 3군으로 나누었다. 사육조건으로는 3~4마리씩 사육하였으며, 온도는 20.0~25.0℃, 상대습도는 41.2~58.5%, 조도는 150~300 Lux로 오전 7시부터 오후 7시까지 12시간 명암주기(조명시간)로 사육하였으며, 건양대학교 의과대학 사육가이드라인(승인번호: 1-2014-02-01)을 준수하여 사육하였다.
- )의 분석 Kit ECLC-100, EFFA-100을 이용하고 Testosterone(T) 및 Free Testosterone(FT) 농도는 Monobind Inc.사의 분석 Kit 5325-300A, 3725-300A를 이용하여 제조사의 권장 프로토콜에 따라 각각 측정하였다. 조직 내 Superoxide dismutase(SOD)및 Thiobarbituric acid reactive substance(TBARS), Catalase(CAT) 농도는 Bioassay System사(USA)의 ESOD-100, DTBA-100, ECAT-100을 이용하여 제조사의 권장 프로토콜에 따라 각각의 활성을 측정하였다.
- 옻나무 열수추출물(RVS)의 운동수행능력에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 RVS를 kg당 250 mg(RVS-250)과 500 mg(RVS-500)을 4주간 투여한 후 탈진 때까지 수영하는 강제수영능력을 측정하였다(Fig. 1). RVS를 4주간 투여하였을 때 대조군 수영시간은 2286±496초로 RVS-250과 RVS-500군에서는 각각 3709±934초(p<0.
- 옻나무 열수추출물의 지표성분인 fustin 량을 YMC pack ODS-A column(4.6×150 mm, 5 µm)을 이용하여 an Agilent Technologies 1200 Series HPLC system(Model Agilent Technologies 1200 Series DAD SL G1315C. USA)으로 분석하였으며, 측정파장은 279 nm이며, 이동상은 0.05% trifluoroacetic acid(TFA) in D.W.와 100% methanol를 사용하였다.
- 옻나무의 껍질 부분을 제거한 뒤 음지에서 약 2~3달 이상 건조한 후 건조된 목부를 작게 파쇄한 뒤, 10배 용량의 물을 첨가 하여 100℃ 이상에서 4시간 동안 끓여서 추출한 후 덱스트린(5 : 5)을 첨가하고 spray-dry 방법으로 건조시켰다. 옻나무 추출분말은 실온에서 보관하고 본 실험의 재료로 사용하였다.
- , Germany)를 이용하여 25±2℃의 수온을 유지시켰다. 유영운동 적응 훈련은 시험물질 투여 1시간 후에 15분동안 강제수영을 실시하였으며, 최대수영시간 측정 전까지 2주차에는 25분, 3주차에는 35분까지 운동시간을 점차적으로 증가시켜 주 1회 유영운동 적응훈련을 실시하였다. 최대유영능(exhaustive swimming)측정은 시험물질 투여 4주째에 유영운동 적응훈련과 같은 방법으로 각 시험군당 10마리의 동물에 대하여 생쥐의 코가 수면 아래로 5초 이상 가라앉을 시점(탈진)까지 강제수영운동을 실시하였다.
- 사의 분석 Kit 5325-300A, 3725-300A를 이용하여 제조사의 권장 프로토콜에 따라 각각 측정하였다. 조직 내 Superoxide dismutase(SOD)및 Thiobarbituric acid reactive substance(TBARS), Catalase(CAT) 농도는 Bioassay System사(USA)의 ESOD-100, DTBA-100, ECAT-100을 이용하여 제조사의 권장 프로토콜에 따라 각각의 활성을 측정하였다.
- 중량을 측정한 간, 비장, 신장 및 폐 조직은 액체질소를 이용하여 급속동결 시키고 초저온고(−80~−60℃)에서 보관하였다.
- 채취한 혈액은 heparin이 함유된 tube에 넣고, 혈장 및 혈청으로 각각 원심분리(3,000 rpm, 10분, Smart R17, Hanil Science Ind., Korea) 하였다. 혈청은 혈액생화학분석기(7080, Hitachi, Japan)를 이용하여 alanine aminotransferase(ALT), aspartate aminotransferase(AST), glucose, creatinine(CRE), blood urea nitrogen(BUN), lactate dehydrogenase(LDH), Total cholesterol(T-CHO) 및 triglyceride(TG)를 측정하였다.
- 사료는 실험동물용 고형사료(Rodent diet 2918C; Harlan Teklad, Indianapolis, IN, USA)으며, 식이와 음료는 자유급식을 하였다. 체중측정은 운동시작일부터 조직 적출일까지 주 1회 측정하였다.
- 최근 연구에서 옻나무 추출물이 testosterone의 발현을 촉진한다는 보고15,22-25)와 testosterone이 운동수행능력을 향상시킨다는 보고27-33)에 근거하여, 4주 동안 옻나무 추출물을 투여하지 않은 음성대조군과 투여한 RVS-250, RVS-500 군 사이의 testosterone과 free testosterone 발현 정도를 운동 전과 후로 나누어 비교하였다(Table III). 운동 전 측정에서, testosterone의경우, 음성대조군은 3.
- 유영운동 적응 훈련은 시험물질 투여 1시간 후에 15분동안 강제수영을 실시하였으며, 최대수영시간 측정 전까지 2주차에는 25분, 3주차에는 35분까지 운동시간을 점차적으로 증가시켜 주 1회 유영운동 적응훈련을 실시하였다. 최대유영능(exhaustive swimming)측정은 시험물질 투여 4주째에 유영운동 적응훈련과 같은 방법으로 각 시험군당 10마리의 동물에 대하여 생쥐의 코가 수면 아래로 5초 이상 가라앉을 시점(탈진)까지 강제수영운동을 실시하였다.
- 추출물은 경구투여 하였으며, 운동시작일부터 조직 적출일까지 1일 1회 총 4주간 강제투여 하였으며, 투여용량은 250 mg/kg, 500 mg/kg으로 주사용수(1차 증류수)에 현탁하여 투여하였으며, 투여액량은 10 ml/kg으로 산출하였다. Negative control군은 부형제인 주사용수를 투여하였다.
- )를 이용하여 혈당을 측정한 후, isoflurane으로 마취하여 개복하여 복대정맥으로부터 혈액을 채취하였다. 혈액을 채취한 후, 간, 비장, 신장 및 폐을 적출하고, 중량을 측정하였다. 중량을 측정한 간, 비장, 신장 및 폐 조직은 액체질소를 이용하여 급속동결 시키고 초저온고(−80~−60℃)에서 보관하였다.
- , Korea) 하였다. 혈청은 혈액생화학분석기(7080, Hitachi, Japan)를 이용하여 alanine aminotransferase(ALT), aspartate aminotransferase(AST), glucose, creatinine(CRE), blood urea nitrogen(BUN), lactate dehydrogenase(LDH), Total cholesterol(T-CHO) 및 triglyceride(TG)를 측정하였다.
대상 데이터
- 와 100% methanol를 사용하였다. 본 실험에 사용된 옻나무 추출분말의 fustin 함량은 59.60 mg/g으로 측정되었다.
- 사료는 실험동물용 고형사료(Rodent diet 2918C; Harlan Teklad, Indianapolis, IN, USA)으며, 식이와 음료는 자유급식을 하였다. 체중측정은 운동시작일부터 조직 적출일까지 주 1회 측정하였다.
- 옻나무의 껍질 부분을 제거한 뒤 음지에서 약 2~3달 이상 건조한 후 건조된 목부를 작게 파쇄한 뒤, 10배 용량의 물을 첨가 하여 100℃ 이상에서 4시간 동안 끓여서 추출한 후 덱스트린(5 : 5)을 첨가하고 spray-dry 방법으로 건조시켰다. 옻나무 추출분말은 실온에서 보관하고 본 실험의 재료로 사용하였다.
데이터처리
- 05). 등분산성인 경우 Student t-test를 실시하였고(유의수준: 양측 0.05 및 0.01), 등분산성이 기각되면 Aspin-Welch t-test를 실시하였다(유의수준: 양측 0.05 및 0.01). 음성대조군과 시험물질 투여군 간에는 Bartlett's test를 실시하여 등분산성을 검정하였다(유의수준: 0.
- 등분산인 경우 One-way analysis of variance(ANOVA)를 실시하였고(유의수준:0.05), 유의성이 관찰되지 않아 Dunnett's t-test 의 다중검정을 실시하지 않았다.
- 비등분산성인 경우, Kruskal-Wallis test 를 실시하였고(유의수준: 0.05), 유의성이 관찰되지 않아 Steel’s test의 다중검정을 실시하지 않았다(유의수준: 단측 0.05 및 0.01).
- 실험결과는 SAS(Statistical Analysis System, Version 8.20, USA)를 사용하여 평균과 오차(mean SD)를 제시하였다. 정상대조군과 음성대조군 간에 Folded-F 검정법을 실시하여 등분산성을 검정하였다(유의수준: 0.
- 음성대조군과 시험물질 투여군 간에는 Bartlett's test를 실시하여 등분산성을 검정하였다(유의수준: 0.05).
- 20, USA)를 사용하여 평균과 오차(mean SD)를 제시하였다. 정상대조군과 음성대조군 간에 Folded-F 검정법을 실시하여 등분산성을 검정하였다(유의수준: 0.05). 등분산성인 경우 Student t-test를 실시하였고(유의수준: 양측 0.
성능/효과
- 옻나무는 우리나라 민속의학에서 위염, 위암, 동맥경화증, 월경불순, 혈행개선, 노화방지,설사, 고혈압 및 강장제로 알려져 약용으로 복용되어 왔다.1,2) 특히 옻나무 가지와 닭을 함께 조리한 옻닭은 남성들이 자양강장, 보신을 목적으로 즐기는 음식 중의 한가지이나 옻닭을 섭취한 경우 전신적인 옻 알레르기(systemic contact dermatitis)와 함께 독성 간염(toxic hepatitis)이 빈번히 나타나는 부작용이 있다.3) 옻나무의 가지는 옻칠을 할 때 radical-chain 반응에 의해 막을 형성하기 위해 중합되고,4) 강한 anti-oxidant,5,6) anti-mutagenic,7) anti-arthritic,8) anti-obesity,9) anti-platelet,10) anti-cancer11,12) 및 면역증강 활성13)을 갖는 다량의 우루시올을 함유한다.
- 32) 또한, Schroeder 등은 Androgen 치료가 근육량 뿐만 아니라 강도도 향상시켰다고 보고하였다.33) 흥미롭게도, 노인 남성에서 androgen의 투여가 근육량과 강도를 향상시켰으며,34) 노인 여성에서는 근육단백질의 합성을 유도한다는 것을 보였다.35)
- 45) 이렇게 생성된 남성 호르몬 의존성 성행동을 자극한다고 알려졌으며,46) 남성 호르몬과 같은 steroid계 화합물이 근육의 강도 및 운동수행능력의 향상에 영향을 미친다는 연구에 근거하여,27-35) 본 연구에서 옻나무 추출물이 운동수행능력향상에 영향을 미치는 지 조사한 결과, 흥미롭게도, 옻나무 추출물 투여군의 testosterone 발현이 증가하였으며(Table I), 이와 더불어 운동수행능력이 2배 이상 향상된 것을 확인하였다(Fig. 1). 그러나 운동 후, 옻나무 추출물 투여군에서 testosterone의 발현을 조사한 결과 음성대조군과 비교해서 발현이 증가되지 않은 현상을 관찰하였다(Table I).
- AST는 음성대조군 119.25±52.83 U/l에 비해 RVS-250과 RVS-500 투여군에서 115.86±26.57 U/l와 108.13±25.36 U/l로 통계적으로 유의한 차이가 없었으며, ALT 또한 음성대조군에서 64.70±28.64 U/l, RVS-250 및 RVS-500 투여군에서 각각 76.90±42.77 U/l와 54.88±25.05 U/l로 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
- RVS를 4주간 투여하였을 때 대조군 수영시간은 2286±496초로 RVS-250과 RVS-500군에서는 각각 3709±934초(p<0.001)와 4648±2042초(p<0.01)로 증가되었다.
- 강제 수영 운동 후 혈액생화학적 지표로써 T-CHO, AST, ALT, Creatinine, BUN 농도를 측정한 결과(Table II), 운동에 의한 T-CHO 변화는 음성대조군 121.50±25.99 mg/dl에 비해 RVS-250과 RVS-500 투여군에서 각각 134.6±24.68 mg/dl과 115.60±11.46 mg/dl로 통계적으로 유의한 차이가 없었다.
- 그러나 운동 후 측정에서, testosterone의 경우, 음성대조군은 3.26±1.10 ng/ml, RVS-250 투여군은 2.80±0.86 ng/ml, RVS-500 투여군은 2.64±1.23 ng/ml로 음성대조군에 비해 통계적인 유의성을 나타내지 않았으며, free testosterone의 경우도 음성대조군은 4.34±0.82 ng/ml, RVS-250 투여군은 3.95±0.61 ng/ml, RVS-500 투여군은 3.78±0.98 ng/ml 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다.
- 48) 한편, LDH는 근 활동 중 근세포에서 Lactate의 형성과 전환을 조절하는데, 주로 근육과 간에 분포되어 근육에서 무산소성 대사과정 중 pyruvate를 감소시켜 Lactate의 형성을 조절하는 효소로 알려져 있다. 그러므로 옻나무 추출물이 운동에 의해 증가된 혈중 LDH 활성을 감소시킴으로써(Fig. 4) 혈중 Lactate 농도를 감소시키고(Table III), 이러한 기전을 통해 운동 시에 필요한 에너지의 고갈을 막아주고 그로 인해 피로 물질의 과다 축적을 감소시킴으로써 근육의 피로를 경감시키는 것으로 사료된다. 또한 과도한 운동은 산소 자유기(oxygen free radical)을 형성하며 이는 지질과산화를 유발하여 세포의 막들에 산화적 손상을 야기하므로 자유기 형성 및 지질과산화 역시 물리적 또는 정신적 스트레스에 대한 해로운 생화학적 반응으로 다양한 생체조절, 자율신경, 내분비 및 면역시스템과 관련된 여러 질환을 야기할 수 있다.
- 시험시작 시 체중과 시험종료 시 체중의 변화, 즉 RVS 투여에 의한 체중 증가에 있어서 군간의 유의적 변화가 없었다(Fig. 2). 장기 무게에서는 RVS 투여에 의하여 간, 비장, 신장, 폐의 무게는 음성대조군에 비해 통계적으로 유의한 변화를 나타내지 않았다(Table I)
- 운동수행 중의 에너지원 중 하나인 glucose, free fatty acid 및 TG의 분석 결과 혈중 glucose level(Fig. 3A)은 RVS 투여 4주 대조군은 71.90±10.22 mg/dl이었으나 RVS-250군과 RVS-500군은 각각 59.60±5.64 mg/dl(p<0.05)와 58.20±8.32 mg/dl(p<0.01)로 RVS 용량이 증가할수록 통계적으로 유의하게 감소하였다.
- 운동수행 후 피로회복과 조직 손상의 지표인 혈중 lactate 농도 및 LDH를 측정한 결과, 혈중 lactate는 음성대조군 11.48±2.02 mM에 비해 RVS-250 투여군에서 12.90±2.40 mM로 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았지만, RVS-500 투여군에서 10.30±1.53 mM로 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 나타냈다 (Table II).
- 0배로 증가되었다. 이 결과는 RVS가 생쥐의 운동능력향상에 도움을 주었음을 나타내었다.
- 이와 관련하여, LDH 또한 음성대조군 213.43±36.27 U/l에 비해 RVS-250과 RVS-500 투여군에서 각각 168.25±16.47 U/l(p<0.01)와 133.33±19.83 U/l로 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(Fig. 4).
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