[논문]C2C12 골격근 세포에서 육계, 부자, 갈근 물 추출물의 당대사 및 에너지 조절 효과

송미영

doi:10.15429/jkomor.2015.15.2.131

C2C12 골격근 세포에서 육계, 부자, 갈근 물 추출물의 당대사 및 에너지 조절 효과
The Effects of Cinnamomum cassia Blume, Aconitum carmichaeli Debx, and Pueraria lobata Benth on Glucose and Energy Metabolism in C2C12 Myotubes 원문보기

한방비만학회지 = Journal of Korean Medicine for Obesity Research, v.15 no.2, 2015년, pp.131 - 136

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The prevalence of obesity and metabolic syndrome is increasing worldwide. Regulation of cellular energy metabolis has the potential to be manipulated therapeutically to serve as a target for obesity and insulin resistance. Skeletal muscle is regarded as a target for regulation of energy metabolism and insulin resistance. In this study, the authors investigated the regulatory effect of (Cinnamomum cassia Blume, CCB), Aconitum carmichaeli Debx (ACD), and Benth (Pueraria lobata Benth, PLB) on energy and glucose metabolism in C2C12 myotubes. Methods: The water extracts of CCB, ACD, and PLB (0.5 mg/ml) were treated in differentiated C2C12 myotubes. The expressions of adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) and phosphorylation AMPK were detected with western blotting. Glucose metabolism was investigated with glucose uptake assay and glucose consumption assay, total adenosine triphosphate (ATP) content was also analyzed. Results: CCB, ACD, and PLB activated the phophorylation of AMPK, they also increased the glucose metabolism and total ATP contents in C2C12 myotubes. Conclusions: This study suggests that CCB, ACD, and PLB have the potential to increase energy and glucose metabolism in skeletal muscle.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 생체에너지 조절 및 인슐린 저항성 개선을 위한 당 대사의 핵심기관인 골격근에서 이들 약물의 에너지 및 당대사 조절 효능을 C2C12 골격근 세포 배양 모델을 통해 연구해보고자 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 골격근 세포내 에너지 조절과 관련하여 약물의 AMPK의 활성화 작용 효능을 측정하였다. AMPK는 threonine (Thr-172)의 인산화(phosphorylation)를 통해 활성화 되므로¹⁰⁾, AMPK에 대한 pAMPK의 단백질 발현량 비교를 통해 그 활성도를 측정하였다. 실험 약물인 갈근, 부자, 육계 모두 pAMPK의 단백질 발현량을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다.
AMPK가 에너지 불균형과 관련된 대사성 질환 발생에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀져 있으며, AMPK를 대사성질환의 약물 타겟으로 한 많은 연구들이 진행되고 있다¹¹⁾. 본 연구에서는 골격근 세포내 에너지 조절과 관련하여 약물의 AMPK의 활성화 작용 효능을 측정하였다. AMPK는 threonine (Thr-172)의 인산화(phosphorylation)를 통해 활성화 되므로¹⁰⁾, AMPK에 대한 pAMPK의 단백질 발현량 비교를 통해 그 활성도를 측정하였다.
골격근은 고인슐린 포도당 클램프(euglycemic hyperinsulinemic clamp)와 같은 고인슐린혈증 상태에서 전신 포도당 이용/저장의 70%∼80%를 차지하는 조직이며, 골격근에서의 포도당 이용의 감소가 인슐린저항성의 일차적 원인이 될 것으로 생각하고 있다¹²⁾. 본 연구에서는 약물의 골격근내 당 대사 조절 효능을 2-NBDG를 이용한 glucose uptake 분석 및 배지에 남은 glucose 양을 측정하여 세포의 glucose 이용률을 분석하는 두 가지 방법을 통해 평가하였다. 두 가지 실험 모두에서 육계, 부자, 갈근이 양성 대조군인 메트포민 및 인슐린과 유사하게 당 대사를 증가시키는 것으로 나타났다.

대상 데이터

마우스 유래 C2C12 세포주는 American Type Culture Collection (ATCC) (CRL-1772; Manassas, VA, USA)으로부터 분양받아 사용하였다. C2C12 근육세포는 60 mm petridish에 각각 1×10⁶의 seeding 한 후, fetal bovine serum (10%) 및 penicillin streptomycin (1%)를 함유한 고농도 포도당 Dulbecco’s modified eagle’s medium (DMEM)에서 100% confluence될 때까지 배양하였다.
(주)광명당제약(Ulsan, Korea)으로부터 표준약재를 구입하여 동국대학교 한의과대학 본초학교실에서 감별한 후 정선하여 시료로 사용하였다. 육계, 부자 및 갈근 각 200 g을 정제수 2 L를 가하여 열탕 추출기에서 3시간씩 2회 가열하여 얻은 추출물을 여과지(Whatman NO. 1; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)로 여과한 후 회전식 감압농축기로 감압 농축하여 동결 건조하여서 물 추출물을 제조하였다. 수득률은 육계6.

데이터처리

, San Diego, CA, USA)을 이용하여 통계처리하였다. 각 2회의 반복 실험의 결과를 mean±standard errors of mean으로 나타내고, analysis of variance (Tukey’s test)를 사용하여 분석하였으며, 통계적인 유의성은 P-value가 0.05 이하인 경우에 인정하였다.

성능/효과

육계, 부자 및 갈근 물 추출물이 각각 C2C12 골격근 세포에서 AMPK를 활성화시키고, 당 대사를 조절하며, ATP 생산을 늘리는 것으로 나타났다. 이를 통해 이들 약물의 비만, 인슐린 저항성 및 제2형 당뇨병 치료를 위한 한약 제제 후보 약물로서의 가능성을 확인할 수 있었다.
육계, 부자 및 갈근 물 추출물이 각각 C2C12 골격근 세포에서 AMPK를 활성화시키고, 당 대사를 조절하며, ATP 생산을 늘리는 것으로 나타났다. 이를 통해 이들 약물의 비만, 인슐린 저항성 및 제2형 당뇨병 치료를 위한 한약 제제 후보 약물로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

후속연구

한편 골격근에서의 에너지 대사 및 인슐린 저항성 조절에 있어 본 연구에서 분석한 당 대사뿐만 아니라 지방산 산화도 중요하다. 또한 이와 관련하여 AMPK뿐만 아니라, PGC1a, SIRT1 등의 인자도 동시에 작용되므로 본 연구 결과를 바탕으로 이상의 실험을 보완한 후속 심화 연구가 이뤄져야 하겠다.

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