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문제 정의
- 이미 유럽과 북아메리카에서는 호로파 및 다양한 허브추출물을 이용한 남성용 건강식품이 시중에 널리 판매되고 있으나, 아직 국내에서는 남성의 건강을 위한 기능성소재가 미비한 실정이다. 특히 우리나라가 빠르게 고령화 사회로 진입함에 따라 중년 남성의 갱년기 증상을 개선시킬 수 있는 소재개발에 대한 요구가 늘고 있음에 따라, 본 연구에서는 이러한 남성건강에 효능이 있는 호로파, 야관문의 복합추출물인 YHM을 가지고, YHM의 투여가 실험동물에서 혈중 테스토스테론, sex hormone binding globulin (SHBG), prostate specific antigen (PSA), 체지방, 혈중지질, 근육량, 운동수행능력, 정자수, 간독성 등의 변화에 미치는 영향을 관찰하여 남성갱년기 개선용 건강기능성 식품원료로서의 YHM의 효용성을 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 근육량의 증가에 따른 운동수행능력의 향상이 있는지를 평가하기 위하여 YHM을 4주간 투여한 후 탈진 때까지 수영하는 강제 수영능력을 측정하였다(Fig. 5).
- 그러나 일부 연구에서는 testosterone 보충요법이 전립선암 발생의 증가에 영향이 있는 것으로 보고하고 있으므로 PSA를 포함하는 면밀한 추적조사가 반드시 필요하며, 실제 임상에서 남성호르몬 보충요법 전후에 이러한 검사를 반드시 시행한다(34). 따라서 본 실험에서는 YHM의 투여가 전립선에 미치는 영향이 있는지를 알아보기 위해 혈중 PSA를 측정하였다(Fig. 3).
- AST와 ALT는 생체 내 아미노산 합성에 관여하는 효소로서 간에 많은 양이 존재하며 혈중 AST와 ALT의 증가는 간독성으로 인한 간세포의 괴사와 간조직의 파괴가 진행됨을 의미하므로 간손상의 지표로 널리 사용되는 효소이다(47). 본 실험에서 사용된 YHM은 독성 및 안전성 평가에 대해 잘 알려져 있지 않으므로 이를 실험동물에 섭취시킬 때 간 기능에 영향은 없는지 알아보고자 4주간의 YHM 투여 후 혈중 AST, ALT 수치를 측정하였다 (Fig. 8).
- 다양한 연구에서 testosterone의 수치가 저하되어 있을 때 HDL 콜레스테롤도 저하되었고, 반면에 총 콜레스테롤과 중성지방은 증가되었다는 보고가 있다(43,44). 본 실험에서는 YHM의 투여로 인한 혈중지질의 감소효과를 보기 위해 혈중 총 콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, 중성지방 등을 측정하였다(Fig. 7).
- 따라서 임상에서 남성갱년기의 치료를 위해 testosterone 보충요법이 시행되고 있다. 본 연구에서는 YHM이 testosterone의 분비에 영향을 미치는지를 알아보기 위해, rat에 4주간 YHM을 투여한 후 혈중 testosterone level의 변화를 매주 측정하였다(Fig. 1).
- 실험동물은 체중이 약 412 g의 것을 군당 8마리씩 임의 배치했다. 실험 동물은 온도 24oC, 상대습도 50±10%, 환기회수 10-20회/시간, 조명 시간 12시간(점등 08:00-소등 20:00)로 설정된 환경에서 cage당 네 마리씩 분리 사육했다. 실험군은 YHM-40 (40 mg/kg), YHM-80 (80 mg/kg)의 각 농도로 두 군이며 oral zonde를 사용하여 실험기간 동안 매일 경구투여를 하였고 실험동물용 저울(Kyungin precision machiney Co.
- 실험동물을 개복하고 심장채혈을 통해 희생 후 다리를 가위로 절제한 후 대퇴근에서 큰 비중을 가진 외측광근(vastus lateralis)을 분리하여 무게를 측정했고, 내장지방 중 정소상체지방패드(epididymal fat pad, EFP)의 무게를 측정하여 각각의 변화량을 측정했다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 12주령된 Sprague-Dawley계 수컷 흰 쥐를 대한바이오링크(Eumseong, Korea)에서 구입했다. 실험 전 10주 동안 대한바이오링크사의 일반고형사료로 사육하여 22주된 쥐들을 실험에 사용하였고 강제유영운동군과 혈액, 근육, 체지방 및 정자수 측정군으로 나눠 각각 24마리씩 총 48마리를 실험에 사용하였다.
- 본 연구에서는 12주령된 Sprague-Dawley계 수컷 흰 쥐를 대한바이오링크(Eumseong, Korea)에서 구입했다. 실험 전 10주 동안 대한바이오링크사의 일반고형사료로 사육하여 22주된 쥐들을 실험에 사용하였고 강제유영운동군과 혈액, 근육, 체지방 및 정자수 측정군으로 나눠 각각 24마리씩 총 48마리를 실험에 사용하였다. 실험동물은 체중이 약 412 g의 것을 군당 8마리씩 임의 배치했다.
- 호로파와 야관문의 복합추출물인 YHM은 (주)두한바이오(Seoul, Korea)로부터 분말형태로 공급받아 실험에 사용하였다. 제조공정은 건조한 호로파 종자와 야관문의 잎과 줄기를 각각 70% 에탄올로 가열추출하고 필터프레스로 여과한 후 농축하였고 각각의 농축액은 분무건조기를 이용해 분말로 제조하고 혼합하여 YHM을 제조하였다.
데이터처리
- 모든 분석 자료는 평균±표준오차(mean±SE)로 나타내었으며 실험결과는 Graph pad Prism 5.0 프로그램(GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA)을 이용하여 분석하였다. 본 실험에서 얻어진 결과에 대해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 2-sample Student’s t-test를 사용하여 대조군과 실험군 간의 유의성을 p<0.
- , La Jolla, CA, USA)을 이용하여 분석하였다. 본 실험에서 얻어진 결과에 대해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 2-sample Student’s t-test를 사용하여 대조군과 실험군 간의 유의성을 p<0.05 수준에서 사후 검증하였다.
이론/모형
- 혈중 AST (aspartate aminotransferase)와 ALT (alanine aminotransferase)의 함량은 혈장 AST, ALT 측정용 kit (ASAN pharmaceutical)를 사용하여 Reitman-Frankel법을 이용하여 분석한 후파장 505 nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
- 5). 4주간의 YHM 투여 후 수영시간이 대조군은 121±37초, YHM-80군은 193±24초, YHM-40군은 214±32초로 나타났으며, 이는 대조군과 비교했을 때 YHM 투여군에서 각각 60, 77% 만큼 통계적으로 유의하게 증가한 것이다. 이결과는 YHM가 실험동물의 운동능력향상에 도움을 주었음을 나타낸 것이다.
- 6). Total sperm count에서 대조군은 5.78±0.44×107로 정자수를 가졌으나 YHM-80에서 6.60±0.38×107, YHM-40에서는 6.91± 0.49×107의 총 정자수를 가져 각각 약 14, 20%씩 유의적으로 증가하는 양상을 보였다. 또한 총 정자 중 운동성을 가진 정자수를 측정한 결과는 대조군에서 2.
- 3). YHM 투여 4주후에 혈중 PSA 농도를 측정한 결과 대조군, YHM-80, YHM-40 각각 1.51±0.27, 1.43±0.29, 1.46±0.20 ng/mL로 통계적으로 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 따라서 YHM 투여가 전립선에 특별히 부정적 영향을 미치지는 않는 것으로 판단된다.
- 21 pg/mL로 비슷한 수준을 나타냈다. YHM 투여 후 약 3주째부터 투여군의 testosterone level이 상승하기 시작하여 4주째측정한 결과, 대조군은 278.73±50.97 pg/mL로 투여전과 별다른 차이를 보이지 않았으나, 투여군들은 통계적으로 유의하게 증가하여 YHM-80은 327.35±52.41 pg/mL로 투여전보다 약 33.8% 상승하였고 YHM-40은 361.04±44.48 pg/mL로 약 37.6%의 증가를 나타내었다. 이는 호로파와 마(Dioscorea tokoro Makino)에 다량 함유되어 있는 것으로 알려진 생리활성 성분인 diosgenin이 체내에서 DHEA로 전환되어 testosteorone의 전구체로 작용할 수 있다는 보고(26-28)와 일치하여, 본 결과에서 혈중 testosterone 농도 증가는 YHM에 함유된 diosgenin에 기인한 것으로 보인다.
- 8). 대조군과 YHM 투여군을 비교했을 때 AST, ALT 모두에서 별다른 차이를 보이지 않았다. 따라서 4주간의 YHM 투여가 간독성을 나타내지 않았고 간기능에 특별한 변화를 일으키지 않은 것으로 판단된다.
- 대조군과 YHM 투여군을 비교했을 때 AST, ALT 모두에서 별다른 차이를 보이지 않았다. 따라서 4주간의 YHM 투여가 간독성을 나타내지 않았고 간기능에 특별한 변화를 일으키지 않은 것으로 판단된다.
- 20 ng/mL로 통계적으로 유의한 변화는 관찰되지 않았다. 따라서 YHM 투여가 전립선에 특별히 부정적 영향을 미치지는 않는 것으로 판단된다.
- Seo 등은 국내 17종 두과식물의 부위별 pinitol 함량에 대한 연구에서 야관문의 총 pinitol 함량이 가장 높았다고 보고하였는데(36), pinitol은 근육 생성에 보조제로 사용되는 크레아틴의 흡수를 증가시키는 것으로 알려져 있다(37). 따라서, 본결과에서의 근육량 증가는 YHM에 함유 되어 있는 pinitol에 기인한 것으로 보이며, YHM이 남성갱년기에서 흔히 나타나는 복부지방증가와 근육량 감소를 지연시킬 수 있을 것으로 판단된다.
- 이는 Singh 등(45)과 Haeri 등(46)의 연구에서 호로파의 생리활성 성분인 4-hydroxy-isoleucines가 혈중 중성지방과 LDL 콜레스테롤을 감소시키고 HDL는 증가시켰다는 보고와 일치함에 따라, 본 결과에서의 혈중 지질함량 변화는 YHM에 함유된 4-hydroxy-isoleucines에 기인한 것으로 보인다. 따라서, 이들 결과로 YHM의 투여가 혈중지질개선에 좋은 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 이는 호로파와 마(Dioscorea tokoro Makino)에 다량 함유되어 있는 것으로 알려진 생리활성 성분인 diosgenin이 체내에서 DHEA로 전환되어 testosteorone의 전구체로 작용할 수 있다는 보고(26-28)와 일치하여, 본 결과에서 혈중 testosterone 농도 증가는 YHM에 함유된 diosgenin에 기인한 것으로 보인다. 이 결과는 4주간의 YHM 투여가 생체 내에서 testosterone 분비를 증가시켰기 때문에 testosterone 감소로 인해 야기되는 남성갱년기의 증상 완화에 도움이 될 수 있음을 보여주는 것으로 판단된다.
- 총 정자수 중 운동성을 가진 정자의 비율은 대조군에서 약 47%이었으나 YHM-80, YHM-40 모두에서 약 72%로 증가를 나타내었다. 이 결과는 YHM의 투여가 총 정자수와 정자의 운동성 모두를 증가시키는 것임을 보여주는 것으로 testosterone 분비 증가 및 SHBG 감소에 의한 효과로 판단된다.
- 4주간의 YHM 투여 후 수영시간이 대조군은 121±37초, YHM-80군은 193±24초, YHM-40군은 214±32초로 나타났으며, 이는 대조군과 비교했을 때 YHM 투여군에서 각각 60, 77% 만큼 통계적으로 유의하게 증가한 것이다. 이결과는 YHM가 실험동물의 운동능력향상에 도움을 주었음을 나타낸 것이다. 이는 남성 호르몬과 같은 steroid계 호르몬이 근육량, 근육의 강도 및 운동수행능력의 향상에 영향을 미친다는 이전 연구와 일치하는 결과이며(38,39), YHM에 의해 발현된 testosterone 이 운동수행능력의 향상에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
- 고농도를 처리한 YHM-80에서 보다 YHM-40에서 결과가 더 좋은 것은 이 복합물의 경우 농도 의존적으로 효과가 나타나지 않는다는 것을 나타내며, 생리적 활성을 나타내기 위한 최적의 농도가 40 mg/kg이기 때문인 것으로 판단된다. 이결과에 관한 정확한 기작은 아직 연구되지 않았으나, YHM의 투여로 SHBG가 감소하며 이는 활성화된 testosterone의 수준을 증가시킬 수 있음을 시사한다. 추후 YHM이 SHBG를 감소시키는 기작과 최적 농도 설정에 대한 보다 자세한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 이는 YHM-80에서는 약 76%, YHM-40에서는 84% 상승된 수치이다. 총 정자수 중 운동성을 가진 정자의 비율은 대조군에서 약 47%이었으나 YHM-80, YHM-40 모두에서 약 72%로 증가를 나타내었다. 이 결과는 YHM의 투여가 총 정자수와 정자의 운동성 모두를 증가시키는 것임을 보여주는 것으로 testosterone 분비 증가 및 SHBG 감소에 의한 효과로 판단된다.
후속연구
- 현재까지는 testosterone 보충요법이 장기적으로 전립선암이나 전립선비대증과 같은 전립선 질환에 어떠한 추가적 위험인자가 되는지에 대한 체계적이고 확실한 연구결과는 없다. 그러나 일부 연구에서는 testosterone 보충요법이 전립선암 발생의 증가에 영향이 있는 것으로 보고하고 있으므로 PSA를 포함하는 면밀한 추적조사가 반드시 필요하며, 실제 임상에서 남성호르몬 보충요법 전후에 이러한 검사를 반드시 시행한다(34). 따라서 본 실험에서는 YHM의 투여가 전립선에 미치는 영향이 있는지를 알아보기 위해 혈중 PSA를 측정하였다(Fig.
- 이결과에 관한 정확한 기작은 아직 연구되지 않았으나, YHM의 투여로 SHBG가 감소하며 이는 활성화된 testosterone의 수준을 증가시킬 수 있음을 시사한다. 추후 YHM이 SHBG를 감소시키는 기작과 최적 농도 설정에 대한 보다 자세한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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