Chronic or acute alcohol abuse often leads to liver injury associated with alcoholic hepatitis, liver fibrosis, cirrhosis, and liver cancer. In addition to the liver, alcohol abuse also induces a variety of other tissue injuries including pancreatitis, cardiomyopathy, neurotoxicity and muscle loss. ...
Chronic or acute alcohol abuse often leads to liver injury associated with alcoholic hepatitis, liver fibrosis, cirrhosis, and liver cancer. In addition to the liver, alcohol abuse also induces a variety of other tissue injuries including pancreatitis, cardiomyopathy, neurotoxicity and muscle loss. Chronic skeletal muscle myopathy, independent of peripheral neuropathy, is well recognised in alcoholic patients. Several mechanisms may be involved in the pathogenesis of alcoholic myopathy. Ethanol is a potent inhibitor of muscle protein synthesis. Gastrocnemius and plantaris muscles are Type II fiber-predominant and usually considered representative of the musculature as a whole. Whereas, soleus muscle is Type I fiber predominant. Shihosogan-san is a traditional Korean medicine that is widely employed to treat indigestion and liver diseases. Muscle diseases are often related to liver diseases and conditions. We therefore tested the hypothesis that treatment with Shihosogan-san could ameliorate the ethanol-induced changes in muscle protein synthesis. Young male Sprague-Dawley rats were orally given 25% ethanol (5ml/kg, body weight) daily with Ethanol for 28 days. Normal group was similarly administrated with saline. In Shihosogan-san treated group, rats were orally administrated Shihosogan-san extract, and rats of EtOH group were given with the vehicle only. After 4 week, the morphology of gastrocnemius and plantaris muscles were assessed by hematoxylin and eosin staining. For comparative purposes, liver function was also investigated. The muscles from rats of EtOH group displayed a significant reduction in average cross section area compared to Normal group. Shihosogan-san treated group had increased fiber compared to the EtOH group. Moreover, Shihosogan-san treated group compared with EtOH group showed significantly decreased pro-apoptotic BAX expression and increased anti-apoptotic Bcl-2 expression. In conclusion, Shihosogan-san extract showed ameliorating effects on chronic alcohol toxicity in skeletal muscle.
Chronic or acute alcohol abuse often leads to liver injury associated with alcoholic hepatitis, liver fibrosis, cirrhosis, and liver cancer. In addition to the liver, alcohol abuse also induces a variety of other tissue injuries including pancreatitis, cardiomyopathy, neurotoxicity and muscle loss. Chronic skeletal muscle myopathy, independent of peripheral neuropathy, is well recognised in alcoholic patients. Several mechanisms may be involved in the pathogenesis of alcoholic myopathy. Ethanol is a potent inhibitor of muscle protein synthesis. Gastrocnemius and plantaris muscles are Type II fiber-predominant and usually considered representative of the musculature as a whole. Whereas, soleus muscle is Type I fiber predominant. Shihosogan-san is a traditional Korean medicine that is widely employed to treat indigestion and liver diseases. Muscle diseases are often related to liver diseases and conditions. We therefore tested the hypothesis that treatment with Shihosogan-san could ameliorate the ethanol-induced changes in muscle protein synthesis. Young male Sprague-Dawley rats were orally given 25% ethanol (5ml/kg, body weight) daily with Ethanol for 28 days. Normal group was similarly administrated with saline. In Shihosogan-san treated group, rats were orally administrated Shihosogan-san extract, and rats of EtOH group were given with the vehicle only. After 4 week, the morphology of gastrocnemius and plantaris muscles were assessed by hematoxylin and eosin staining. For comparative purposes, liver function was also investigated. The muscles from rats of EtOH group displayed a significant reduction in average cross section area compared to Normal group. Shihosogan-san treated group had increased fiber compared to the EtOH group. Moreover, Shihosogan-san treated group compared with EtOH group showed significantly decreased pro-apoptotic BAX expression and increased anti-apoptotic Bcl-2 expression. In conclusion, Shihosogan-san extract showed ameliorating effects on chronic alcohol toxicity in skeletal muscle.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
또한 알콜성 근육 손상의 세포사에서 apoptosis에 관련된 Bcl-2(B-cell lymphoma 2) 및 BAX(Bcl-2 associated X) 단백질 변화를 면역조직화학법을 통해 관찰하였다. 그 결과, 柴胡疎肝散이 유의한 방어효과를 나타내었기에 이를 보고하는 바이다.
본 연구의 목적은 만성적인 알콜섭취로 인해 근육위축이 나타남을 확인하고 이에 대한 한의학적 처치가 유효한 효과를 나타내는지를 검증하기 위한 것이다. <黃帝內經·素問>에 알콜섭취에 의한 손상에 대해서는 “酒入於胃 … 精氣竭, 則不營其四肢也17)”라 하여 알콜과 신체근육과의 관련성을 제시하였고, 또한“肝이 인체의 筋을 주관한다”하여 한의학에서 筋은 肝의 기능을 외부로 발현하는 생리기능계통에 해당되는 것으로 여겨지고 있다18).
<黃帝內經·素問>에 알콜섭취에 의한 손상에 대해서는 “酒入於胃 … 精氣竭, 則不營其四肢也17)”라 하여 알콜과 신체근육과의 관련성을 제시하였고, 또한“肝이 인체의 筋을 주관한다”하여 한의학에서 筋은 肝의 기능을 외부로 발현하는 생리기능계통에 해당되는 것으로 여겨지고 있다18). 이 점에 착안하여 다양한 한의학적 치료 중에서 전통적으로 임상적인 간질환에 다용되어 왔으며, 실험적으로도 간손상에 치료효과가 입증10,11)된 柴胡疎肝散이 알콜로 인한 근육손상에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이전 연구를 통하여 시호소간산은 stress로 인한 흰쥐에 간손상에 유의한 보호효과 있음이 밝혀졌으며10), thioacetamide 약물중독에 의한 흰쥐의 간손상에도 유의한 효과가 있음이 알려졌다11).
제안 방법
그러나, 위에 언급한 알콜성 스트레스로 인한 근육 손상에 미치는 영향에 대해서는 아직까지 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 알콜투여로 유발된 근육 손상에 柴胡疎肝散이 미치는 영향을 살펴보기 위하여 4주간 흰쥐에 EtOH를 투여하고 柴胡疎肝散 추출액를 경구 투여한 후 체중변화, 간의 생화학적 변화 및 근육의 무게, 근섬유의 변화를 측정하였다. 또한 알콜성 근육 손상의 세포사에서 apoptosis에 관련된 Bcl-2(B-cell lymphoma 2) 및 BAX(Bcl-2 associated X) 단백질 변화를 면역조직화학법을 통해 관찰하였다.
본 연구는 알콜투여로 유발된 근육 손상에 柴胡疎肝散이 미치는 방어효과를 검증하기 위하여 것으로, 흰쥐에 EtOH 투여 후 柴胡疎肝散 추출액를 경구투여하고 4주 후에 체중변화, 간의 생화학적 변화 및 종아리 근육의 무게, 근섬유와 관련단백질 변화를 측정한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 알콜투여로 실제 근육손상이 일어나는지를 확인하기 위해 Lieber-Decarli model19)을 기반으로 4주간 흰쥐에 에탄올을 경구투여하였다. 그 결과 4주의 실험기간 동안 알콜을 투여한 EtOH군과 EtOH+SHSGS군에서 Normal군에 비해 체중의 증가량이 유의성 있게 감소된 것으로 관찰되었다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 柴胡疎肝散(Shihosogan-san: SHSGS)은 동의대학교 한방병원을 통해 구입하였으며, 약물조성은 Table 1과 같다. 柴胡疎肝散 5첩 분량인 157.
본 연구에서는 (주)샘타코 (경기도, 대한민국)에서 구입한 10주령, 약 250g 전후의 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐 30마리를 사용하였다. 흰쥐는 온도 23∼24℃, 습도 40∼60%, 조명 12시간 명/암이 자동적으로 유지되는 사육실에서 무균 음수와 사료를 자유롭게 공급하여 사육하고, 실험실 환경에 1주 이상 적응시킨 후 사용하였다.
데이터처리
측정된 모든 자료는 ANOVA 분석을 통해 유의성 여부를 확인 후, student's t-test를 사용하여 P<0.05 및 P<0.01의 유의수준으로 검증하였다. 모든 값의 수치는 평균±표준오차(mean±standard error)로 표시하였다.
이론/모형
근육무게의 변화를 확인한 후 근섬유의 직경변화를 측정하기 위해, 본 연구에서는 특히 알콜에 의한 변화가 큰 Type II 근섬유가 주로 존재하는 gastrocnemius와 plantaris 근육의 평균 단면적을 H&E 염색법을 통하여 측정하였다30). 그 결과, gastrocnemius와 plantaris 모두에서 4주간 알콜을 투여한 EtOH군이 Normal군에 비해 근육의 단면적이 유의성 있게 줄어드는 결과가 나타났다.
따라서 본 연구에서는 알콜투여로 유발된 근육 손상에 柴胡疎肝散이 미치는 영향을 살펴보기 위하여 4주간 흰쥐에 EtOH를 투여하고 柴胡疎肝散 추출액를 경구 투여한 후 체중변화, 간의 생화학적 변화 및 근육의 무게, 근섬유의 변화를 측정하였다. 또한 알콜성 근육 손상의 세포사에서 apoptosis에 관련된 Bcl-2(B-cell lymphoma 2) 및 BAX(Bcl-2 associated X) 단백질 변화를 면역조직화학법을 통해 관찰하였다. 그 결과, 柴胡疎肝散이 유의한 방어효과를 나타내었기에 이를 보고하는 바이다.
柴胡疎肝散은 만성적인 알콜섭취로 인한 체중의 감소를 완화시켜주는 효과가 있었으며, 알콜로 인한 간에서의 AST의 상승을 감소시켰으며, ALT의 상승을 유의성 있게 감소시켰다. 뿐만 아니라, 알콜섭취로 유발된 후지근육 위축에 따른 근육 무게 감소와 근섬유의 단면적 감소에 억제효과가 있었으며, 특히 gastrocnemius의 경우 근육무게와 단면적 감소에 유의성 있는 방어효과를 나타내었다.
. 그 결과, gastrocnemius와 plantaris 모두에서 4주간 알콜을 투여한 EtOH군이 Normal군에 비해 근육의 단면적이 유의성 있게 줄어드는 결과가 나타났다. 이는 알콜섭취로 인해 근섬유가 위축되는 결과를 보여주는 것이라 할 수 있으며, 본 연구에서는 plantaris에서보다 gastrocnemius에서 근섬유단면적의 감소가 더욱 뚜렷이 나타났다.
柴胡疎肝散은 만성적인 알콜섭취로 인한 체중의 감소를 완화시켜주는 효과가 있었으며, 알콜로 인한 간에서의 AST의 상승을 감소시켰으며, ALT의 상승을 유의성 있게 감소시켰다. 뿐만 아니라, 알콜섭취로 유발된 후지근육 위축에 따른 근육 무게 감소와 근섬유의 단면적 감소에 억제효과가 있었으며, 특히 gastrocnemius의 경우 근육무게와 단면적 감소에 유의성 있는 방어효과를 나타내었다. 이러한 근위축에 대한 방어효과는 apoptosis 관련 단백질인 BAX의 발현 억제와 Bcl-2의 발현 촉진에 의한 것으로 생각된다.
다만, BAX는 유의성 있는 현저한 증가가 나타났으나 Bcl-2의 경우에는 약간 증가하여 유의성 있는 차이는 없었다. 알콜투여 후 柴胡疎肝散을 투여한 EtOH+SHSGS군에서는 BAX의 경우 EtOH군에 비해 유의성 있는 감소가 나타났으며, 반면에 Bcl-2의 경우에는 EtOH군에 비해 유의성 있는 뚜렷한 증가가 나타났다. 이는 柴胡疎肝散투여가 알콜로 유발된 근육에서 apoptosis를 촉진하는 BAX 단백질의 발현을 감소시키는 동시에, apoptosis를 억제하는 Bcl-2 단백질을 감소시킴으로써 결과적으로 aoptosis를 억제하는 효과를 나타낸 것으로 생각할 수 있다.
요약하면, 본 연구의 결과는 이미 임상적·실험적으로 간질환에 유의한 효과가 있는 것으로 입증된 柴胡疎肝散이 알콜로 인한 직접적인 간손상 뿐만 아니라 이차적으로 발생되는 근육 손상에도 상당한 방어효능이 있음을 입증한 것이다. 다만 본 연구에서는 4주간의 알콜투여로 인한 근육 위축에 대해서만 관찰하였는데, 좀 더 장기간의 알콜 투여에 따른 근위축에 한의학적 처치가 미치는 영향에 대해서도 살펴 볼 필요가 있을 것이다.
알콜투여 후 柴胡疎肝散을 투여한 EtOH+SHSGS군에서는 BAX의 경우 EtOH군에 비해 유의성 있는 감소가 나타났으며, 반면에 Bcl-2의 경우에는 EtOH군에 비해 유의성 있는 뚜렷한 증가가 나타났다. 이는 柴胡疎肝散투여가 알콜로 유발된 근육에서 apoptosis를 촉진하는 BAX 단백질의 발현을 감소시키는 동시에, apoptosis를 억제하는 Bcl-2 단백질을 감소시킴으로써 결과적으로 aoptosis를 억제하는 효과를 나타낸 것으로 생각할 수 있다. 이를 통해 알콜로 유발되는 근육위축을 감소시키는 것으로 사료된다.
한편, 柴胡疎肝散을 투여한 EtOH+SHSGS군에서는 gastrocnemius의 경우 단면적의 감소를 EtOH군에 비해 유의성 있게 억제시켰으며, plantaris의 경우에도 비록 유의성 있는 변화는 아니었으나 EtOH+SHSGS군이 EtOH군에 비해 단면적 감소를 억제시키는 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 柴胡疎肝散이 만성적인 알콜섭취로 인한 근섬유 위축에 유의한 방어효과가 있음을 나타내는 것이라 할 수 있다.
한편, 알콜을 투여하기 전 柴胡疎肝散 추출물을 투여한 EtOH+SHSGS군에서는 EtOH군에 비해 근육무게의 감소가 줄어든 것을 확인할 수 있었으며, 특히 gastrocnemius에서는 EtOH군에 유의성 있는 증가가 관찰되었다. 이러한 결과는 柴胡疎肝散이 알콜로 유발된 근육량 감소에 유의한 방어효과가 있는 것을 나타내는 것이라 할 수 있다.
이러한 근위축에 대한 방어효과는 apoptosis 관련 단백질인 BAX의 발현 억제와 Bcl-2의 발현 촉진에 의한 것으로 생각된다. 이와 같은 결과로 柴胡疎肝散은 만성적인 알콜투여로 인한 간손상뿐 아니라, 알콜로 인한 근육의 위축변화에도 유의한 보호효과가 있는 것으로 사료된다.
柴胡疎肝散에 대한 실험적 연구로는 알콜성 스트레스로 인한 위점막 손상에 대한 방어효과9), 흰쥐에서 스트레스10)와 Thioacetemide11)로 유발된 간손상의 회복, 수영스트레스 부하 후 혈액 변화에 미치는 영향12)과 스트레스로 인한 기억저하 및 우울행동에 미치는 영향13), 柴胡疎肝散 약침이 뇌의 serotonin함량에 미치는 변화14) 등에 관한 연구가 진행되었다. 즉, 柴胡疎肝散은 주로 정서적, 육체적 스트레스에 의한 肝과 胃와 같은 소화계통 손상 및 신경계 변화에 유의한 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 위에 언급한 알콜성 스트레스로 인한 근육 손상에 미치는 영향에 대해서는 아직까지 연구된 바가 없다.
본 연구에서도 상대적으로 중량이 큰 gastrocnemius에서 근육량의 감소가 뚜렷이 나타났으며, 통계적으로도 유의성 있는 변화를 나타내었다. 한편, 알콜을 투여하기 전 柴胡疎肝散 추출물을 투여한 EtOH+SHSGS군에서는 EtOH군에 비해 근육무게의 감소가 줄어든 것을 확인할 수 있었으며, 특히 gastrocnemius에서는 EtOH군에 유의성 있는 증가가 관찰되었다. 이러한 결과는 柴胡疎肝散이 알콜로 유발된 근육량 감소에 유의한 방어효과가 있는 것을 나타내는 것이라 할 수 있다.
후속연구
요약하면, 본 연구의 결과는 이미 임상적·실험적으로 간질환에 유의한 효과가 있는 것으로 입증된 柴胡疎肝散이 알콜로 인한 직접적인 간손상 뿐만 아니라 이차적으로 발생되는 근육 손상에도 상당한 방어효능이 있음을 입증한 것이다. 다만 본 연구에서는 4주간의 알콜투여로 인한 근육 위축에 대해서만 관찰하였는데, 좀 더 장기간의 알콜 투여에 따른 근위축에 한의학적 처치가 미치는 영향에 대해서도 살펴 볼 필요가 있을 것이다. 또한 알콜로 인한 근위축의 과정 중에 관여하는 성장인자나 호르몬 단백질 변화도 추후 검증할 필요가 있다고 사료된다.
다만 본 연구에서는 4주간의 알콜투여로 인한 근육 위축에 대해서만 관찰하였는데, 좀 더 장기간의 알콜 투여에 따른 근위축에 한의학적 처치가 미치는 영향에 대해서도 살펴 볼 필요가 있을 것이다. 또한 알콜로 인한 근위축의 과정 중에 관여하는 성장인자나 호르몬 단백질 변화도 추후 검증할 필요가 있다고 사료된다. 본 연구는 알콜로 인한 근위축에 肝과 관련된 한약물이 미치는 영향에 대해 관찰한 시험적인 연구라 할 수 있으며, 앞으로 추가적인 연구를 통하여 肝과 관련된 다양한 한의학적 처치들이 간질환 뿐 아니라 근육질환에 미치는 효과를 검증하여, 차후 임상에서의 활용에 기여할 수 있기를 기대한다.
또한 알콜로 인한 근위축의 과정 중에 관여하는 성장인자나 호르몬 단백질 변화도 추후 검증할 필요가 있다고 사료된다. 본 연구는 알콜로 인한 근위축에 肝과 관련된 한약물이 미치는 영향에 대해 관찰한 시험적인 연구라 할 수 있으며, 앞으로 추가적인 연구를 통하여 肝과 관련된 다양한 한의학적 처치들이 간질환 뿐 아니라 근육질환에 미치는 효과를 검증하여, 차후 임상에서의 활용에 기여할 수 있기를 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
장기간의 알콜섭취는 인체의 어떤 장기에 영향을 미치는가?
장기간의 알콜섭취는 인체의 여러 장기에 영향을 미치는데, 간, 심장, 신경계통, 소화계통 뿐 아니라 인체골격근육에도 영향을 미치게 된다. 알콜중독 환자의 많은 수가 근육위축, 보행장애, 수축력 약화와 같은 근육계 이상을 호소한다1).
알콜성 근질환이란 무엇인가?
알콜중독 환자의 많은 수가 근육위축, 보행장애, 수축력 약화와 같은 근육계 이상을 호소한다1). 이러한 골격계통 증상은 말초신경병증과는 독립적으로 발생하는데, 알콜성 근질환(Alcohol-induced skeletal muscle disease :AIMD)이란 급성 혹은 만성 알콜섭취로 인해 근육에서 유발되는 분자생물학적, 해부학적, 생리학적 병리상태를 가리킨다2).
장기간의 알콜섭취가 알코올로 인한 직접적인 영향 이외에도 근육에 어떤 영향을 미치는가?
따라서 장기간의 알콜섭취는 근육세포에서의 단백질 합성을 감소시키는 것으로 밝혀졌다4). 알콜에 의한 직접적인 영향 이외에도 단백질생성 부족으로 인해 발생되는 insulin-like growth factor-I(IGF-1), testosterone 및 corticosterone과 같은 호르몬 변화도 근육의 감소에 영향을 미치게 된다5).
참고문헌 (35)
Romero JC, Santolaria F, Gonzalez-Reimers E, Diaz-Flores L, Conde A, Rodriguez-Moreno F, Batista N. Chronic alcoholic myopathy and nutritional status. Alcohol. 1994;11(6):549-555.
Preedy VR, Peters TJ. The effect of chronic ethanol ingestion on protein metabolism in type-I and type-II fibre-rich skeletal muscles of the rat. Biochem J. 1988;254(3):631-639.
Gonzalez Reimers E, Duran Castellon MC, Lopez Lirola A, Santolaria Fernandez F, Abreu Gonzalez P, Alvisa Negrin J, Sanchez Perez MJ. Alcoholic myopathy: vitamin D deficiency is related to muscle fibre atrophy in a murine model. Alcohol Alcohol. 2010;45(3):223-230.
Martin F, Ward K, Slavin G, Levi J, Peters TJ. Alcoholic skeletal myopathy, a clinical and pathological study. Q J Med. 1985;55(218):233-251.
Reilly ME, Patel VB, Peters TJ, Preedy VR. In vivo rates of skeletal muscle protein synthesis in rats are decreased by acute ethanol treatment but are not ameliorated by supplemental alpha-tocopherol. J Nutr. 2000;130(12):3045-9.
Lee SI. Herbal Formula Science. Seoul: Young Lim Sa; 1990:97.
Kong KH. Effects of Daegeum-eumja, Igwi-tang and Sihosogan-san on Gastric Mucosal Lesions Induced by Alcohol, Indomethacin and Burn-stress in Mice. J Korean Oriental Med. 2007;28(2):166-184.
Koo YB, Choi DY. Experimental Study on the Recovery of Sihosogan-San on the Injury of Liver in Rat Induced by Stress. Korean Journal of Oriental Medical Pathology. 1988;3(1):63-70.
Hong YS. Effect of Shihosogansan on Thioacetemide- Induced Rat Liver Injury. Master's Thesis. Seoul, Graduate School of Korean Medicine Kyung Hee University. 1984.
Jung YS. Effects of Sihosogansan on blood changes after swimming stress. The Journal of Traditional Korean Medicine. 1993:3:115-132.
Jung MH. Anti-stress effects of Sihosogansan in the passive avoidance test and the forced swimming test. Doctoral Thesis. Gyeonggi-do, Graduate School of Korean Medicine Gachon University. 2007.
Choi MS. Effects of Shihosogansan and Jeungmi- Shihosogansan on Serotonin Content of Stress. Master's Thesis. Gyeonggi-do, Graduate School of Korean Medicine Gachon University. 1999.
Fujii H, Ohmachi T, Sagami I, Watanabe M. Liver microsomal drug metabolism in ethanol-treated hamsters. Biochem Pharmacol. 1985;34(21):3881-3884.
Nakahara T, Hashimoto K, Hirano M, Koll M, Martin CR, Preedy VR. Acute and chronic effects of alcohol exposure on skeletal muscle c-myc, p53, and Bcl-2 mRNA expression. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2003;285(6):E1273-1281.
Korzick DH, Sharda DR, Pruznak AM, Lang CH. Aging accentuates alcohol-induced decrease in protein synthesis in gastrocnemius. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2013;304(10):R887-898.
Hajnoczky G, Csordas G, Das S, Garcia-Perez C, Saotome M, Sinha Roy S, Yi M. Mitochondrial calcium signalling and cell death: approaches for assessing the role of mitochondrial Ca2+ uptake in apoptosis. Cell Calcium. 2006;40(5-6):553-560.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.