[논문철회] 백하수오와 속단 추출물의 뼈 골격 성장과 IGF-I 생성 촉진 효과 [Retraction] Effects of Cynanchum wilfordii and Phlomis umbrosa Extracts on Bone Growth and Serum Insulin Like Growth Factor-I원문보기
신체가 성장한다는 것은 세포 수의 증가하면서 골격과 근육이 커지면서 그 기능이 강화된다는 것인데, 특히 키의 신장은 다리의 장골의 길이에 따라 크게 영향을 받으며, 이와같은 성장은 호르몬의 작용에 의해 이루어진다. 본 연구는 백하수오와 속단의 추출물의 섭취가 골격 성장과 성장호르몬의 분비 촉진에 관한 생물학적인 효과를 알아보고, 이러한 효과를 보다 높일 수 있는 백하수오 및 속단 추출물의 제조방법을 개발하고자 하였다. 백하수오 및 속단 추출물을 단회 투여하여 대표적인 혈중 성장호르몬 지표중의 하나인 IGF-I의 분비량 변화를 측정하였다. 8시간 경과시점을 기준으로 백하수오와 속단의 단순추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 IGF-I의 분비량을 각각 42%, 22% 증가하는데 그친 반면, ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 각각 63%, 36% 증가하는 결과를 얻었다. 이 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물이 IGF-I의 분비를 촉진시켰음을 알 수 있으며, 추출물의 제조과정에서 ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 백하수오와 속단 추출물이 더욱 효과가 뛰어남을 알 수 있었다. ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 백하수오 및 속단 추출물을 8주 동안 섭취시킨 후, 실험군과 대조군의 장골의 길이를 비교 측정하였으며, 백하수오 및 속단 추출물을 섭취한 그룹의 장골길이는 대조군과 비교하여 각각 평균 6.4%, 5.8% 증가하였다. 이러한 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물은 IGF-I 분비를 촉진하는 기능과 쥐의 뼈 골격 성장을 촉진하는 기능이 있음을 확인할 수 있었다.
신체가 성장한다는 것은 세포 수의 증가하면서 골격과 근육이 커지면서 그 기능이 강화된다는 것인데, 특히 키의 신장은 다리의 장골의 길이에 따라 크게 영향을 받으며, 이와같은 성장은 호르몬의 작용에 의해 이루어진다. 본 연구는 백하수오와 속단의 추출물의 섭취가 골격 성장과 성장호르몬의 분비 촉진에 관한 생물학적인 효과를 알아보고, 이러한 효과를 보다 높일 수 있는 백하수오 및 속단 추출물의 제조방법을 개발하고자 하였다. 백하수오 및 속단 추출물을 단회 투여하여 대표적인 혈중 성장호르몬 지표중의 하나인 IGF-I의 분비량 변화를 측정하였다. 8시간 경과시점을 기준으로 백하수오와 속단의 단순추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 IGF-I의 분비량을 각각 42%, 22% 증가하는데 그친 반면, ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 각각 63%, 36% 증가하는 결과를 얻었다. 이 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물이 IGF-I의 분비를 촉진시켰음을 알 수 있으며, 추출물의 제조과정에서 ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 백하수오와 속단 추출물이 더욱 효과가 뛰어남을 알 수 있었다. ${\alpha}$-아밀라제를 처리한 백하수오 및 속단 추출물을 8주 동안 섭취시킨 후, 실험군과 대조군의 장골의 길이를 비교 측정하였으며, 백하수오 및 속단 추출물을 섭취한 그룹의 장골길이는 대조군과 비교하여 각각 평균 6.4%, 5.8% 증가하였다. 이러한 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물은 IGF-I 분비를 촉진하는 기능과 쥐의 뼈 골격 성장을 촉진하는 기능이 있음을 확인할 수 있었다.
This study examined the efficacies of Cynanchum wilfordii and Phlomis umbrosa extracts on serum insulin like growth factor-I (IGF-I) and bone growth by raising rats in vivo. C. wilfordii and P. umbrosa extracts significantly increased serum IGF-I by 42% and 22% than the control, respectively. Treatm...
This study examined the efficacies of Cynanchum wilfordii and Phlomis umbrosa extracts on serum insulin like growth factor-I (IGF-I) and bone growth by raising rats in vivo. C. wilfordii and P. umbrosa extracts significantly increased serum IGF-I by 42% and 22% than the control, respectively. Treatment with ${\alpha}$-amylase when manufacturing these extracts remarkably increased the concentration of IGF-I by 63% and 36% above the control, respectively. This meant that these extracts, especially ${\alpha}$-amylase treated extracts, maintained a higher level of IGF-I secretion in the treated groups. In addition, increases of 6% in femur length were found after 8 weeks of oral administration with these extracts. These results indicate that C. wilfordii and P. umbrosa extracts have beneficial effects on bone growth via IGF-I.
This study examined the efficacies of Cynanchum wilfordii and Phlomis umbrosa extracts on serum insulin like growth factor-I (IGF-I) and bone growth by raising rats in vivo. C. wilfordii and P. umbrosa extracts significantly increased serum IGF-I by 42% and 22% than the control, respectively. Treatment with ${\alpha}$-amylase when manufacturing these extracts remarkably increased the concentration of IGF-I by 63% and 36% above the control, respectively. This meant that these extracts, especially ${\alpha}$-amylase treated extracts, maintained a higher level of IGF-I secretion in the treated groups. In addition, increases of 6% in femur length were found after 8 weeks of oral administration with these extracts. These results indicate that C. wilfordii and P. umbrosa extracts have beneficial effects on bone growth via IGF-I.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 백하수와 속단으로부터 성장 호르몬 요법을 대신하여 부작용이 없고 적은 비용으로 성장호르몬 및 IGF-I의 분비를 촉진할 수 있는 물질을 개발하고자 하였으며, 당분해 효소를 처리하여 배당체의 수율을 극대화 시키고 배당체가 보다 쉽게 소장의 미생물에 의해 가수분해 될 수 있는 가공방법을 개발하고자 하였다.
본 연구는 백하수오와 속단의 추출물의 섭취가 골격 성장과 성장호르몬의 분비 촉진에 관한 생물학적인 효과를 알아보고, 이러한 효과를 보다 높일 수 있는 백하수오 및 속단 추출물의 제조 방법을 개발하고자 하였다.
가설 설정
본 연구에서도 백하수오 및 속단에 함유된 IGF-I 분비능 증강 활성 성분도 배당체의 형태로 존재할 것이라는 가정아래, α-아밀라제를 처리하여 당의 크기변화에 따른 IGF-I 분비능 증강 및 뼈 골격 성장 촉진 기능변화를 측정하였다.
제안 방법
대조군은 음용수를 투여하였다. 8주 경과후 흰쥐를 희생시켜 대퇴부 뼈를 적출 하였고, 대조군과 실험군의 대퇴부 뼈 길이를 비교하였다.
KGF-1, KGF-2, KGF-3, 또는 KGF-4를 흰쥐의 체중에 대하여 하루 25 mg/kg의 양을 투여하였다. 대조군은 음용수를 투여하였다.
혈액의 성장호르몬의 기본량을 조절 또는 동시성을 위하여, 모든 동물을 24시간 동안 절식시킨 후, 실험에 사용하였다. 경구투여용 주사기를 이용하여 실험군에는 25 mg/kg의 KGF-1, KGF-2, KGF-3, 또는 KGF-4를 투여하였다. 대조군은 음용수를 투여하였다.
경구투여용 주사기를 이용하여 실험군에는 25 mg/kg의 KGF-1, KGF-2, KGF-3, 또는 KGF-4를 투여하였다. 대조군은 음용수를 투여하였다. 혈액 내의 IGF-I의 양을 측정하기 위하여 샘플을 경구 투여 전 및 투여 후 2시간 간격으로 꼬리 채혈을 하였고, 혈청을 분리하여 흰쥐 IGF-I 측정용 EIA 키트(Diagnostic Systems Laboratories, USA)를 사용하여측정하였다.
60 ml의 수포화부탄올로 3회 추출하고, 추출한 수포화부탄 올 용액을, 무게를 측정한 플라스크에 모아 80℃ evaporator 에서 감압 농축한 다음 105℃ 드라이 오븐에서 15분간 건조하였다. 데시케이터 안에서 완전히 식힌 후 플라스크 무게를측정하였다. 다음의 계산식을 이용하여 배당체의 함량을 계산하였다.
백하수오 및 속단 추출물을 8주 동안 흰쥐에 투여한 후, 생체내 생리활성에 의한 대퇴부 뼈 성장에 미치는 영향을 조사하였다.
백하수오 및 속단 추출물을 단회 투여하여 대표적인 혈중 성장호르몬 지표중의 하나인 IGF-I의 분비량 변화를 측정하였다.
각각의 실험에는 대조군 5마리와 실험군 5마리씩 총 25마리의 흰쥐를 사용하였다. 실험동물은 실험기간동안 항온, 항습이 가능한 사육장에서 12시간 채광, 12시간 차광의 조건에서 식수와 사료를 자유롭게 섭취하도록 하였다.
대조군은 음용수를 투여하였다. 혈액 내의 IGF-I의 양을 측정하기 위하여 샘플을 경구 투여 전 및 투여 후 2시간 간격으로 꼬리 채혈을 하였고, 혈청을 분리하여 흰쥐 IGF-I 측정용 EIA 키트(Diagnostic Systems Laboratories, USA)를 사용하여측정하였다.
혈액의 성장호르몬의 기본량을 조절 또는 동시성을 위하여, 모든 동물을 24시간 동안 절식시킨 후, 실험에 사용하였다. 경구투여용 주사기를 이용하여 실험군에는 25 mg/kg의 KGF-1, KGF-2, KGF-3, 또는 KGF-4를 투여하였다.
대상 데이터
생체내 IGF-I의 분비 촉진 효과 실험에는 체중 300 g 내외의 9주령의 수컷 스프라그 돌리계 흰쥐를 사용하였으며, 장기 투여에 따른 생체내 생리활성 효과 실험에는 체중 50 g 내외의 3주령의 수컷 스프라그 돌리계 흰쥐를 사용하였다. 각각의 실험에는 대조군 5마리와 실험군 5마리씩 총 25마리의 흰쥐를 사용하였다. 실험동물은 실험기간동안 항온, 항습이 가능한 사육장에서 12시간 채광, 12시간 차광의 조건에서 식수와 사료를 자유롭게 섭취하도록 하였다.
생체내 IGF-I의 분비 촉진 효과 실험에는 체중 300 g 내외의 9주령의 수컷 스프라그 돌리계 흰쥐를 사용하였으며, 장기 투여에 따른 생체내 생리활성 효과 실험에는 체중 50 g 내외의 3주령의 수컷 스프라그 돌리계 흰쥐를 사용하였다. 각각의 실험에는 대조군 5마리와 실험군 5마리씩 총 25마리의 흰쥐를 사용하였다.
데이터처리
실험결과는 평균과 표준오차로 표시하였으며, 백하수오 추출물 및 속단 추출물의 생체내 IGF-I 분비 촉진 효과에 대한 차이는 p < 0.05 수준에서 반복 분산분석(repeated measure ANOVA)을 이용하여 검증하였고, 백하수오와 속단 추출물의 효소처리에 대한 배당체의 함량 차이 및 백하 수오와 속단 추출물의 골격 성장 촉진 효과에 대한 차이는 p < 0.05 수준에서 대응표본 t 검정(paired t-test)에 의해 검증하였다.
성능/효과
α-아밀라제를 처리한 백하수오 및 속단 추출물을 8주 동안 섭취시킨 후, 실험군과 대조군의 장골의 길이를 비교 측정하였으며, 백하수오 및 속단 추출물을 섭취한 그룹의 장골 길이는 대조군과 비교하여 각각 평균 6.4%, 5.8% 증가하였다.
α-아밀라제의 처리한 KGF-1, KGF-2과 α-아밀라제를 처리하지 않은 KGF-3, KGF-4 모두 대조군과 비교하여 유의하게 증가하였으나, α-아밀라제를 처리한 KGF-1과 KGF-2에서 KGF-3와 KGF-4 보다 월등하게 높은 IGF-I 분비 촉진 효과를 보여주었다.
8시간 경과시점을 기준으로 백하수오와 속단의 단순 추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 IGF-I의 분비량을 각각 42%, 22% 증가하는데 그친 반면, α-아밀라제를 처리한 추출물을 섭취한 그룹은 대조군과 비교하여 각각 63%, 36% 증가하는 결과를 얻었다.
Table 1에서 볼 수 있는 바와 같이 백하수오 및 속단추출물 모두에서 제조과정에서 α-아밀라제를 처리한 경우, 처리하지 않은 추출물보다 배당체의 함량이 각각 66%, 50%씩 통계적으로 유의하게 증가되었다.
따라서 백하수오 및 속단 추출물은 생체 내에서 IGF-I의 분비량을 촉진하고 있으며, 추출물에 대한 α-아밀라제 처리가 단순한 추출물보다 월등하게 IGF-I의 분비를 촉진하고 있음을 확인하였다.
따라서 백하수오 및 속단 추출물이 대퇴부 뼈의 성장을 촉진하는 효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었으며, 백하수오 추출물이 속단 추출물보다 성장 촉진 효과가 약간 높았지만 통계적으로 유의하지는 않았다.
IGF-I의 분비량을 측정함으로써 성장호르몬의 분비량 확인을 간접적으로 이용하는데, IGF-I은 성장호르몬 자체보다 더 다양한 작용을 하고, 대부분의 생물학적인 작용을 직접적으로 하게 된다. 따라서 본 연구에서는 성장호르몬의 이차적인 신호인 IGF-I의 혈중 분비량을 측정하였으며, IGFI은 자극 후에 혈액 내에서 안정적으로 유지되고, 실질적으로 성장 호르몬의 효과를 보여주었다.
따라서 추출물의 제조과정에서 α-아밀라제의 처리는 기능성 추출물의 생산 수율을 각각 66%, 50% 높일 수 있는 중요한 단계임을 확인하였다.
백하수오 및 속단 추출물 제조 과정에 α-아밀라제를 처리한 KGF-1 및 KGF-2를 투여한 실험군에서는 대조군과 비교하여 대퇴부 뼈의 평균길이가 각각 6.4%, 5.8% 유의하게 증가하였다.
이 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물이 IGF-I의 분비를 촉진시켰음을 알 수 있으며, 추출물의 제조과정에서 α-아밀라제를 처리한 백하수오와 속단 추출물이 더욱 효과가 뛰어남을 알 수 있었다.
이 결과를 종합하면, 백하수오 및 속단 추출물은 생체내 생리 활성을 촉진시켜 뼈 성장에 커다란 도움을 준 것을 알수 있다.
8% 증가하였다. 이러한 결과로부터 백하수오와 속단의 추출물은 IGF-I 분비를 촉진하는 기능과 쥐의 뼈 골격 성장을 촉진하는 기능이 있음을 확인할 수 있었다.
최대치를 나타낸 투여 후 8시간이 경과한 시점을 기준으로 KGF-1 및 KGF-2 투여군의 IGF-I 분비량은 대조군에 비해 각각 63%, 36% 많았고, KGF-3 및 KGF-4 투여군의 IGF-I 분비량에 비해서도 각각 42%, 22% 높았다.
후속연구
이러한 촉진 효과는 생리 활성물질의 양이 KGF-3이나 KGF-4 보다 KGF-1이나 KGF-2에 더 많이 함유되어 있거나, 또는 생리 활성물질의 활성이 KGF-3이나 KGF-4 보다 KGF-1이나 KGF-2에서 더 높아서 나타나거나 혹은 두가지 모두 이유가 될 것으로 생각해 볼 수 있으며, 추정해 볼 수 있는 가능성 중의 한가지는 α-아밀라제의 처리가 백하수오 및 속단 추출물 안에 존재하는 IGF-I 분비를 촉진하는 생리활성물질의 분자 크기를 줄여줌으로써, 이 물질이 장내에 서보다 쉽게 흡수되어 이러한 분비 촉진 활성이 커졌을 가능성이다. 이는 추후 연구를 통해 밝혀져야 할 것으로 생각된다.
이들 추출물이 IGF-I의 분비를 촉진시킨 앞의 실험 결과로부터 유추해 볼 때 이들 추출물로부터 유래된 IGF-I 분비의 증가는 뼈의 성장에 도움을 주었을 가능성을 생각해 볼 수 있는데, 후속 연구를 통한 확인이 필요하겠다.
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