[논문]고지방·고탄수화물 식이와 Streptozotocin-유도 당뇨병 흰쥐에서 삼릉추출물의 개선효능 연구

강안나; 강석용; 송미영; 박용기

doi:10.15429/jkomor.2016.16.2.92

고지방·고탄수화물 식이와 Streptozotocin-유도 당뇨병 흰쥐에서 삼릉추출물의 개선효능 연구
Effects of Spagranii Rhizoma Extract on High Fat·High Sucrose Diet and Streptozotocin Administration-Induced Diabetic Rats 원문보기

한방비만학회지 = Journal of Korean Medicine for Obesity Research, v.16 no.2, 2016년, pp.92 - 100

강안나 (동국대학교 한의과대학 본초학교실) , 강석용 (동국대학교 한의과대학 본초학교실) , 송미영 (동국대학교 한의과대학 한방재활의학교실) , 박용기 (동국대학교 한의과대학 본초학교실)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: This study was designed to evaluate the anti-diabetic effects of Spargaium stoloniferum Buchanan-Hamilton (Sparganii Rhizoma, SR) extract on diabetic rats. Methods: Diabetes was induced with Sprague-Dawley rats by high fat/high sucrose (HF/HS) diet for 4 weeks and injection of a single low dose of streptozotocin (STZ; 35 mg/kg). SR water extract at 500 mg/kg was orally administrated once a day for 4 weeks. Body weights, food and water intakes and urine volumes were measured. The levels of glucose, insulin, total cholesterol, glutamic oxaloacetic transaminase and glutamic-pyruvic transaminase (GPT) were measured in the sera of rats. Histological changes were observed in pancreas, liver, and kidney tissues by H&E staining. Results: The administration of Sparganii Rhizoma extract at 500 mg/kg in diabetic rats did not shown a significant difference in body weight changes and GPT levels, but showed meaningful changes in an increase of urination volume, and decrease of serum glucose and insulin levels. Total cholesterol and GPT levels were also significantly decreased after SR extract administration in diabetic rats. Furthermore, the abnormal changes of pancreas, liver and kidney were also improved by Sparganii Rhizoma extract administration. Conclusions: These results indicate that SR extract can improve HF/HS-diet and STZ-induced diabetic damages in rats through inhibition of the blood glucose and insulin increase.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

삼릉은 귀경장부가 간과 비⁷⁾로서 이는 현대의학에서 비만에 따른 당뇨병 발생 기관이 췌장과 간에 해당하고^30,31) 신장손상으로 이어지는 것과 연관시켜 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 삼릉추출물을 제조하고, 사람의 비만에 따른 제2형 당뇨병 유사 동물모델을 제작하여 혈당조절과 췌장, 간, 신장조직에서의 손상억제 정도를 비교하여 삼릉의 항당뇨효과를 확인하고자 수행하였다.

제안 방법

STZ는 베타세포 독소이지만 저용량으로 단회 투여하게 되면 베타세포의 활성을 방해하는 역할을 하여 고지방식이와 병행되었을 때 이미 비만으로 인해 인슐린 저항성은 생기게 되고 STZ로 인해 감소한 인슐린의 분비가 마치 사람의 전형적인 제2형 당뇨병의 증상처럼 고혈당, 고지혈증, 인슐린 저항성을 일으키게 된다^14-18). 이렇게 제2형 당뇨병이 유발된 흰쥐에 4주간 삼릉추출물을 경구투여하여 생리학적, 혈액학적 및 조직학적 변화를 조사하였다.
즉, 혈청 내 인슐린의 농도는 insulin ELISA 키트를 사용하여 측정하였으며, 키트 내 표준액의 표준정량곡선을 이용하여 정량하였다. 총콜레스테롤(total cholesterol, TC), 포도당(glucose), GOT, GPT의 농도는 각각의 효소시약 측정용 키트를 이용하여 측정하였고 발색 정도를 microplate reader에서 흡광도를 측정함으로써 농도를 계산하였다.
그러나 아직 당뇨병에서의 삼릉의 효과에 대해서는 보고된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 삼릉의 당뇨병에 대한 개선효능을 확인해보고자 고지방과 고탄수화물 식이로 비만이 유도된 흰쥐에 저용량 streptozotocin (STZ)을 단회 투여함으로써 사람의 제2형 당뇨병 유사 증상을 유발하였다. STZ는 베타세포 독소이지만 저용량으로 단회 투여하게 되면 베타세포의 활성을 방해하는 역할을 하여 고지방식이와 병행되었을 때 이미 비만으로 인해 인슐린 저항성은 생기게 되고 STZ로 인해 감소한 인슐린의 분비가 마치 사람의 전형적인 제2형 당뇨병의 증상처럼 고혈당, 고지혈증, 인슐린 저항성을 일으키게 된다^14-18).

대상 데이터

본 실험에 사용한 삼릉(SR)은 흑삼릉(Sparganium stoloniferum Buchanan-Hamilton)의 괴경(塊莖)으로서 (주)광명당제약(울산, 한국)으로부터 표준약재를 구입하여 동국대학교 한의과대학 본초학교실에서 감별한 후 정선하여 추출물 제조를 위한 시료로 사용하였다.
실험동물은 Sprague-Dawley계 5주령 수컷 랫드를 (주)오리엔트바이오(성남, 한국)로부터 분양받아 1주일간의 적응기간을 거친 후 실험에 사용하였다. 실험기간 동안 일정량의 사료와 물을 자유롭게 섭취시켰으며, 실내온도 22℃±2℃, 습도 55%±5%, 명암 12시간(day light 08:00∼20:00)을 주기로 실험종료 시까지 일정한 사육조건을 유지시켰다. 실험동물은 식품의약품안전처 실험동물사용 및 사육관리규정에 따라 관리하였다.

데이터처리

모든 실험 결과는 GraphPadprism 5 program (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA)을 이용하여 각 실험군의 평균과 표준편차(mean±standard deviation)를 계산하고, P＜0.05 수준에서 Student t-test를 사용하여 각 실험군 간의 유의성을 검증하였다.

성능/효과

결론적으로 4주간 고지방ㆍ고탄수화물 식이 및 단회 저용량 STZ 투여로 제2형 당뇨병이 유발된 흰쥐에서 4주간의 삼릉추출물(500 mg/kg) 투여는 당뇨병 발생에 따른 음 수량과 배뇨량 증가를 감소시키고, 고혈당과 고인슐린 증상을 개선시키며, 귀경장부인 췌장과 간 조직 손상을 막아 당뇨병 개선 효과를 나타내었다. 이는 한의학이론기반 당뇨병 단계 조절 약물 발굴 및 비만과 당뇨병 치료제 개발에 활용할 수 있을 것으로 생각된다.
이로부터 중소한약인 삼릉의 물추출물은 제2형 당뇨병 흰쥐에서 고혈당과 인슐린저항성 증상을 개선시킴으로써 콜레스테롤 축적과 췌장 및 간, 신장조직의 손상을 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

후속연구

결론적으로 4주간 고지방ㆍ고탄수화물 식이 및 단회 저용량 STZ 투여로 제2형 당뇨병이 유발된 흰쥐에서 4주간의 삼릉추출물(500 mg/kg) 투여는 당뇨병 발생에 따른 음 수량과 배뇨량 증가를 감소시키고, 고혈당과 고인슐린 증상을 개선시키며, 귀경장부인 췌장과 간 조직 손상을 막아 당뇨병 개선 효과를 나타내었다. 이는 한의학이론기반 당뇨병 단계 조절 약물 발굴 및 비만과 당뇨병 치료제 개발에 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당뇨병은 어떻게 나눌 수 있는가?	체내에서의 인슐린 부족은 만성 고혈당증을 유발하게 되며, 탄수화물 및 지질 대사에 이상을 초래하고 나아가 인슐린 수용체(insulin receptor)를 가진 골격근, 지방조직, 간 등에서 대사신호전달과 변환 체계에 이상을 유발하게 된다1,2). 당뇨병은 고전적으로 제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병으로 나누어지며 인슐린 저항성이 생긴다는 점에서 병의 진행방향은 같지만 유전적 기반이 다르다. 제1형 당뇨병은 자가 면역질환이며 췌장 베타세포의 기능적 불능상태로 인슐린 분비가 이루어지지 않아 당대사 장애가 초래된다.
	당뇨병이란?	당뇨병은 체내 인슐린 분비와 활성에 장애가 생긴 상태를 특징으로 하는 대표적인 만성 대사성 질환이다. 체내에서의 인슐린 부족은 만성 고혈당증을 유발하게 되며, 탄수화물 및 지질 대사에 이상을 초래하고 나아가 인슐린 수용체(insulin receptor)를 가진 골격근, 지방조직, 간 등에서 대사신호전달과 변환 체계에 이상을 유발하게 된다1,2).
	당뇨병으로 인해 체내에서의 인슐린 부족이 일어난 경우 어떻게 되는가?	당뇨병은 체내 인슐린 분비와 활성에 장애가 생긴 상태를 특징으로 하는 대표적인 만성 대사성 질환이다. 체내에서의 인슐린 부족은 만성 고혈당증을 유발하게 되며, 탄수화물 및 지질 대사에 이상을 초래하고 나아가 인슐린 수용체(insulin receptor)를 가진 골격근, 지방조직, 간 등에서 대사신호전달과 변환 체계에 이상을 유발하게 된다1,2). 당뇨병은 고전적으로 제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병으로 나누어지며 인슐린 저항성이 생긴다는 점에서 병의 진행방향은 같지만 유전적 기반이 다르다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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