[논문]제2형 당뇨 동물모델에서 가시오가피 추출물의 당화혈색소 및 최종당화산물 억제를 통한 혈당조절 효과

권한올; 이민희; 김용재; 김은; 김옥경

doi:10.3746/jkfn.2016.45.7.929

[국내논문] 제2형 당뇨 동물모델에서 가시오가피 추출물의 당화혈색소 및 최종당화산물 억제를 통한 혈당조절 효과
Beneficial Effects of Acanthopanax senticosus Extract in Type II Diabetes Animal Model via Down-Regulation of Advanced Glycated Hemoglobin and Glycosylation End Products 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.45 no.7, 2016년, pp.929 - 937

권한올 (경희대학교 임상영양연구소) , 이민희 (경희대학교 임상영양연구소) , 김용재 ((주)함박재바이오팜) , 김은 ((주)함박재바이오팜) , 김옥경 (버지니아대학교)

초록
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본 연구에서는 랫트를 이용한 제2형 당뇨 동물모델로 같은 혈당조절 효과가 나타나는지 검토하고 이러한 효과가 당화 혈색소를 포함한 최종당화산물(advanced glycation end products, AGEs)과 어떤 상관관계가 있는지 또한 단백질과 당화를 촉진해 당화혈색소 생성의 원인 중 하나인 산화적 스트레스와 관련된 기전을 규명하고자 하였다. 기존의 db/db 마우스에서 실험한 결과와 마찬가지로 랫트를 이용한 제2형 당뇨모델에서도 가시오가피 추출물의 섭취는 혈당을 강하시키고 homeostasis model assessment(Homa-IR)를 감소시켜 인슐린 저항성 개선에 도움을 주는 것으로 확인되었다. 특히 혈중 당화혈색소량의 감소가 두드러졌는데 이는 산화적 스트레스 감소로 인한 지질과산화물 생성의 억제가 중요한 원인으로 생각되며 이와 관련된 혈중 사이토카인 IL-$1{\beta}$와 TNF-${\alpha}$의 농도도 감소한 것으로 나타났다. 당화혈색소는 산화적 스트레스에 의해 최종당화산물로 전환이 되어 인슐린 저항성 세포의 protein kinase C(PKC)를 활성화하여 transforming growth factor(TGF)-${\beta}$를 생성하는데 가시오가피 추출물의 섭취는 최종당화산물의 농도, PKC 그리고 TGF-${\beta}$ 모두를 억제하는 것으로 확인되었으며, 이것은 가시오가피 추출물 성분이 PKC와 TGF-${\beta}$에 직접 작용하기보다는 신호전달체계의 상위에 존재하는 최종당화산물을 억제하여 나타난 결과로 생각한다. 향후 연구에서는 가시오가피 추출물을 분획화하여 어떤 성분에 의하여 당화혈색소와 최종당화산물 생성을 억제하는지에 대한 구체적인 실험이 이루어져야 할 것으로 여겨진다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the effect of Acanthopanax senticosus extract (ASE) (ethanol : DW=1:1, v/v) on inhibition of type 2 diabetes using an OLETF rat model via regulation of HbA1c and AGEs levels. Supplementation with ASE 0.1% and 0.5% effectively lowered levels of glucose, insulin, oral glucose tolerance test, and Homa-insulin resistance, suggesting reduced insulin resistance. Blood levels of HbA1c and AGEs were significantly reduced in a dose-dependent manner. As oxidative stress plays a key role in accelerating production of HbA1c and AGEs, which worsen symptoms of type 2 diabetes, levels of malonaldehyde and pro-inflammatory cytokines were measured. Lipid peroxidation in both blood and liver tissues was significantly reduced, and induction of pro-inflammatory cytokines interleukin-${\beta}$ and tumor necrosis factor-${\alpha}$, which elevate production of HbA1c and AGEs, was inhibited (P<0.05). To evaluate the possible cellular events after AGEs receptor activation, genetic expression of protein kinase C (PKC)-${\delta}$ and transforming growth factor (TGF)-${\beta}$ was measured by real-time polymerase chain reaction. Supplementation with both ASE 0.1% and 0.5% significantly inhibited mRNA expression of PKC-${\delta}$ and TGF-${\beta}$, indicating that ASE may have beneficial effects on preventing insulin-resistant cells or tissues from progressing to diabetic complications. Taken together, ASE has potential to improve type 2 diabetes by inhibiting insulin resistance and protein glycosylation, including production of HbA1c and AGEs. Anti-oxidative activities of ASE are a main requisite for reducing production of HbA1c and AGEs and are also related to regulation of the PKC signaling pathway, resulting in suppression of TGF-${\beta}$, which increases synthesis of collagen, prostaglandin, and disease-related proteins.

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AI 본문요약
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문제 정의

하지만 가시오가피에 대한 항당뇨 효과 연구가 상대적으로 적게 이루어져 왔는데 최근 Ahn 등(1)의 연구에 따르면 db/db 제2형 당뇨 동물모델에서 가시오가피 주정추출물에 함유된 eleutheroside E가 인슐린 저항성을 완화하여 증상을 개선하는 것으로 보고된 바 있다. 본 연구에서는 랫트를 이용한 제2형 당뇨 동물모델로 같은 혈당조절 효과가 나타나는지 검토하고 이러한 효과가 당화혈색소를 포함한 최종당화산물과 어떤 상관관계가 있는지 또한 단백질과 당화를 촉진해 당화혈색소 생성의 원인 중 하나인 산화적 스트레스와 관련된 기전을 규명하고자 하였다.
당화혈색소와 최종당화산물의 형성은 산화반응에 의해 가속화되는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 실험에서는 혈중과 간세포에서의 과산화지질을 측정함으로써 산화반응 정도를 확인하였다. 혈중과 간조직에서의 과산화지질 함량은 당뇨유발대조군에서 LETO 정상군보다 각각 2.
또한, 인슐린 저항성이 나타나는 세포에서의 PKC 신호전달체계의 활성은 또 다른 단백질의 합성을 유도하여 추가적인 당화혈색소와 최종 당화산물의 생성을 촉진하는 것으로 인식된다(16). 따라서 본 연구에서는 고혈당으로 인한 산화적 스트레스와 연관된 당화혈색소와 최종당화산물의 형성과 이와 관련된 사이토카인 그리고 간세포에서 PKC의 활성화를 통해 기전을 확인하였다.
이 성분들의 대다수는 항산화 작용이 높은 것으로 확인되었으며 인체시험에서 혈중 지표를 통한 유의성도 알려져 있다(18). 본 실험에서 혈중과 간세포에서의 지질과산화물의 생성은 4주간의 가시오가피 추출물의 섭취 때문에 유의적으로 감소하여 다른 연구들과 같은 결과를 얻었다(1). 이것은 실험동물에서의 산화적 스트레스를 감소시켰다는 의미에 더하여 본 실험에서 측정한 지질과산화물인 malondialdehyde(MDA)는 단백질의 교차반응을 강력하게 증가시켜 당화된 단백질과 세포외 기질단백질의 분해를 억제하여 당뇨증상을 악화시킬 수 있으므로(19) 가시오가피 추출물에 의한 혈중 및 세포 지질과산화물의 생성 억제는 주요한 결과로서 인식된다.
본 연구에서는 랫트를 이용한 제2형 당뇨 동물모델로 같은 혈당조절 효과가 나타나는지 검토하고 이러한 효과가 당화혈색소를 포함한 최종당화산물(advanced glycation end products, AGEs)과 어떤 상관관계가 있는지 또한 단백질과 당화를 촉진해 당화혈색소 생성의 원인 중 하나인 산화적스트레스와 관련된 기전을 규명하고자 하였다. 기존의 db/db 마우스에서 실험한 결과와 마찬가지로 랫트를 이용한 제2형 당뇨모델에서도 가시오가피 추출물의 섭취는 혈당을 강하시키고 homeostasis model assessment(Homa-IR)를 감소시켜 인슐린 저항성 개선에 도움을 주는 것으로 확인되었다.

제안 방법

0%에서 독성학적인 변화는 관찰되지 않았다. 하지만 기존의 관련 연구를 참조하여 본 연구에서는 0.5% 고용량투여군, 0.1% 저용량 투여군 및 아무런 처치도 하지 않은 대조군(0%)과 정상랫트(LETO)를 설정하였다. 실험물질은 21주령부터 매일 4주간 사료와 함께 투여하였다.
실험기간 동안 실험동물의 체중 증가량은 주 2회씩 일정 시간에 전 실험기간 동안 측정하였으며, 실험개시일의 체중을 4주 후의 최종 체중을 감하여 체중 변화량을 산출하였다. 식이섭취량은 주 2회씩 측정하였고 측정한 식이는 새로운식이로 교체하여 실험을 진행하였다.
실험기간 동안 실험동물의 체중 증가량은 주 2회씩 일정 시간에 전 실험기간 동안 측정하였으며, 실험개시일의 체중을 4주 후의 최종 체중을 감하여 체중 변화량을 산출하였다. 식이섭취량은 주 2회씩 측정하였고 측정한 식이는 새로운식이로 교체하여 실험을 진행하였다.
실험물질 투여 종료 후 혈당농도의 변화를 분석하기 위해 부검 시에 복대동맥으로부터 혈액을 채취하여 4℃에서 3,000rpm으로 원심분리 후 혈청만을 취해 분석하였다. 혈당의 측정은 자동분석기(INTEGRA 400, Roche, Penzberg, Germany)를 이용하였다.
실험물질 투여 종료 후 혈당농도의 변화를 분석하기 위해 부검 시에 복대동맥으로부터 혈액을 채취하여 4℃에서 3,000rpm으로 원심분리 후 혈청만을 취해 분석하였다. 혈당의 측정은 자동분석기(INTEGRA 400, Roche, Penzberg, Germany)를 이용하였다.
실험물질 투여 종료 후 부검 시에 복대동맥으로부터 혈액을 채취하여 4℃에서 3,000 rpm으로 원심분리 후 혈청만을 취해 혈중 인슐린 농도는 ELISA(Mercodia Ultrasensitive Rat Insulin ELISA kit, Mercodia, Uppsala, Sweden)를사용하여 측정하였다. 인슐린 저항성의 지표인 Homa-IR(homeostasis model assessment)은 다음의 공식에 대비하여 산출하였다(10).
당화혈색소는 더욱 정밀한 분석을 위해 혈청 5 μL를 전용 희석액(1:200)으로 희석한 후 glycohemoglobin analyzer(HLC-723G7, Tosoh, Amsterdam, Netherlands)로 415nm 흡광도에서 측정하였다.
PCR을 위한 혼합액 최종 농도는 cDNA 2 μL(10~100 ng), 2× iQ SYBR Green Supermix10 μL, forward & reverse primer 각 1 μL(250 nM), H2O7 μL가 되도록 하였다.
간조직 0.1 g으로부터 RNeasy extraction kit(QiagenSciences, Gaithersburg, MD, USA)을 이용하여 제조사의 방법에 따라 total RNA를 추출하고 cDNA 합성을 위해iScript select cDNA synthesis kit(Bio-Rad Laboratories Headquarters, Hercules, CA, USA)을 이용하여 5 μg의 total RNA에 5× iScript select reaction mix를 4 μL, Oligo(dT) Primer set 2 μL(Table 1), RNA sample 5 μL,Nuclease-Free water 8 μL를 각각 넣고 마지막에 iScript Reverse Transcriptase 1 μL를 넣어 pipette으로 up own 하여 골고루 섞어주었다.
포도당 내성능을 평가하기 위한 경구당부하 검사는 실험종료 2일 전에 12시간 절식시킨 후 꼬리정맥에서 채혈한 다음 공복 시 혈당 수준을 측정하여 초기 혈당으로 한 후 2 g/kg body weight glucose를 경구 투여하였다. 혈액을 투여 전, 투여 후 30, 60, 90, 120, 180분에 꼬리 정맥을 통하여 채혈한 다음 혈당측정기(ACCU-CHEK Performa,Roche, Berlin, Germany)를 이용하여 측정하였다.
포도당 내성능을 평가하기 위한 경구당부하 검사는 실험종료 2일 전에 12시간 절식시킨 후 꼬리정맥에서 채혈한 다음 공복 시 혈당 수준을 측정하여 초기 혈당으로 한 후 2 g/kg body weight glucose를 경구 투여하였다. 혈액을 투여 전, 투여 후 30, 60, 90, 120, 180분에 꼬리 정맥을 통하여 채혈한 다음 혈당측정기(ACCU-CHEK Performa,Roche, Berlin, Germany)를 이용하여 측정하였다.
단백질 산화의 정도를 반영하는 carbonyl기 함량은 Levine 등(12)의 방법에 따라 수행하였다. Bradford 방법에 의해 측정된 혈장시료(단백량, 5 mg)를 동일 용량의 20% TCA를가하여 단백질을 침전시키고 0.2% 2,4-dinitrophenylhydrazine(DNPH)을 포함하는 2 N HCl을 첨가한 후 실온에서 1시간 동안 정치시켰다. 10% TCA로 단백질을 다시 침전시키고 이를 ethanol : ethyl acetate(1:1, v/v) 혼합액으로 두 번 씻은 다음 20 mM sodium phosphate(pH 6.
1. Oral glucose tolerance test (A), blood glucose levels (B), blood insulin levels (C), and Homa-IR index (D) in male OLETF rat treated Acanthopanax senticosus extract for 4 weeks. All data are presented as mean±standard deviation.
따라서 본 실험에서는 RT-PCR을 통해 간세포 내의 PKC-δ와TGF-β를 측정하였다.
가시오가피 추출물에 대한 혈당강하 효과는 db/db 마우스를 이용한 Ahn 등(1)의 연구에서 언급된 바 있다. 이 논문에서는 가시오가피 50% 주정추출물을 동결 건조한 시료를 0.05%와 0.1%를 사용하여 혈당강하, 인슐린 저항성 개선 및 인슐린 저항성 관련 유전자 발현을 측정하였고 주요 기능 물질로서 eleutheroside E 가능성에 대해 함께 검토하였다. 이와 관련해 본 연구에서는 OLETF 랫트 제2형 당뇨모델을 이용하여 인슐린 저항성과 혈당개선 효과가 동일하게 있는지 실험하였고, 또한 기존에 연구되지 않았던 당뇨 유발의 중요 기전인 당화혈색소와 최종당화산물의 생성 그리고 발생촉진요인으로 알려진 산화적 스트레스와 세포 내 PKC의 활성화에 관해 확인하였다.
1%를 사용하여 혈당강하, 인슐린 저항성 개선 및 인슐린 저항성 관련 유전자 발현을 측정하였고 주요 기능 물질로서 eleutheroside E 가능성에 대해 함께 검토하였다. 이와 관련해 본 연구에서는 OLETF 랫트 제2형 당뇨모델을 이용하여 인슐린 저항성과 혈당개선 효과가 동일하게 있는지 실험하였고, 또한 기존에 연구되지 않았던 당뇨 유발의 중요 기전인 당화혈색소와 최종당화산물의 생성 그리고 발생촉진요인으로 알려진 산화적 스트레스와 세포 내 PKC의 활성화에 관해 확인하였다. Ahn 등(1)의 연구와 다른 점은 본 실험에 사용된 가시오가피 추출물이 농축액 고형분 대비 1:1 비율로 dextrin을 혼합하여 분무 건조한 것이며, Ahn등(1)의 연구에서 사용한 가시오가피 투여농도는 0.
이와 관련해 본 연구에서는 OLETF 랫트 제2형 당뇨모델을 이용하여 인슐린 저항성과 혈당개선 효과가 동일하게 있는지 실험하였고, 또한 기존에 연구되지 않았던 당뇨 유발의 중요 기전인 당화혈색소와 최종당화산물의 생성 그리고 발생촉진요인으로 알려진 산화적 스트레스와 세포 내 PKC의 활성화에 관해 확인하였다. Ahn 등(1)의 연구와 다른 점은 본 실험에 사용된 가시오가피 추출물이 농축액 고형분 대비 1:1 비율로 dextrin을 혼합하여 분무 건조한 것이며, Ahn등(1)의 연구에서 사용한 가시오가피 투여농도는 0.05%와 0.1%를 사용했지만 본 실험에서는 dextrin 함량과 분무건조 조건을 감안하여 0.1%와 0.5%로 결정하여 수행하였다. 또한, dextrin 첨가로 나타날 수 있는 부가적 효과에 대해서는 LETO 정상군을 통해 실험하였지만 유의적이거나 특이적인 변화를 나타내지는 않았다.
PCR을 위한 혼합액 최종 농도는 cDNA 2 μL(10~100 ng), 2× iQ SYBR Green Supermix10 μL, forward & reverse primer 각 1 μL(250 nM), H2O7 μL가 되도록 하였다. 95℃에서 10분간 hot start 한 후 95℃에서 15초간, 55℃에서 15초, 72℃에서 30초간 40 cycling으로 PCR을 수행한 후 마지막으로 95℃에서 15초, 60℃에서 1분, 95℃ 15초간 polishing step을 거쳐 PCR 분석을 시행하였다. 반응에 사용한 primer는 Table 1에 제시하였다.

대상 데이터

실험동물은랫트용 폴리카보네이트(500×300×200 mm)에 2마리씩 넣어 사육하였고, 음수와 사료는 자유로이 급여하였다.
본 연구에 사용된 가시오가피는 농업회사법인(주)함박재 바이오팜(Jeju, Korea)으로부터 제공받은 건조된 줄기를 두께 1 cm 크기로 절단한 후 사용하였다. 시료 500 g에 5 L의 용매(주정 : D.
(주)오리엔트바이오(Seongnam, Korea)로부터 공급받은 인슐린 비의존형 당뇨병 모델로 알려진 6주령의 수컷OLETF(Otsuka Long Evans Tokushima Fatty) 랫트 30마리와 수컷 LETO(OLETF의 normal control rat) 10마리를 입수하여 군당 10마리씩 무작위로 배분한 후 14주간 동물사육실 환경에 적응시켜 당뇨가 유발되는 20주령에 시험에 사용하였다. 동물사육실은 온도 22±2℃, 상대습도 50±10%, 환기횟수 10~15회/시간, 조명시간 12시간(오전 8시~오후 8시), 조도 250~300 Lux로 유지하였다.
1% 저용량 투여군 및 아무런 처치도 하지 않은 대조군(0%)과 정상랫트(LETO)를 설정하였다. 실험물질은 21주령부터 매일 4주간 사료와 함께 투여하였다. 본 실험은 경희대학교 동물실험윤리위원회의 심의(승인번호 KHUASP(SE)-15-028)를 거친 후 진행하였다.
본 실험은 OLETF 랫트의 특징상 당뇨가 유발되는 20주령부터 초기 체중으로 설정하고 4주간 실험하였다(Table 2). 체중 변화는 LETO 정상군에서 OLETF군에 비해 체중이 유의하게 낮았으며, 가시오가피 섭취군의 경우 저농도에서는 당뇨유발대조군에 비해 유의적인 변화가 관찰되지 않았지만 고농도 섭취군에서는 유의적 감소를 보였다.

데이터처리

모든 결과는 SPSS(Statistical Package for the Social Science, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 12.0 프로그램을 이용하여 평균(mean)±표준편차(standard deviation, SD)로 나타내었다.
대조군과 식이처리군 그룹 간의 유의성은 ANOVA로 분석하였으며 집단 간 유의 정도를 살펴보기 위해 Duncan's multiple range test를 실시하였다.
당뇨유발대조군과 식이섭취군 간의 유의적인 차이는 independent Student's t-test로 검증하였고, 모든 통계적 유의성은 P<0.05에서 검증하였다.
Statistical analyses were performed by Duncan's multiple range test after one-way ANOVA and by Student t-test between 0% and 0.1%, 0.5% using SPSS software.
Statistical analyses were performed by Duncan's multiple range test after one-wayANOVA and using SPSS software.
Statistical analyses were performed by Duncan's multiple range test after one-way ANOVA and using SPSS software.

이론/모형

혈장 interleukin-1β(IL-1β)와 tumor necrosis factor-α(TNF-α)의 사이토카인 측정은 혈장 50 μL를 채취하여 ELISA(DuoSet, R&D Systems,Minneapolis, MN, USA) 방법에 따라 측정하였다.
500 μL간마쇄액(또는 혈장)을 채취하여 LPO assay kit(Cayman Chemical, Ann Arbor, MI, USA)의 방법에 따라 675 nm에서 흡광도를 측정하였다.
최종당화산물은 Dyer 등(11)의 방법에 따라 excitation 파장 440 nm, emission 파장 370nm에서 형광광도계(Victor™X3, Perkin Elmer, Turku,Finland)를 이용하여 측정하였다.
단백질 산화의 정도를 반영하는 carbonyl기 함량은 Levine 등(12)의 방법에 따라 수행하였다. Bradford 방법에 의해 측정된 혈장시료(단백량, 5 mg)를 동일 용량의 20% TCA를가하여 단백질을 침전시키고 0.
42℃에서 60분, 85℃에서 5분간 반응시킨 후 합성된 cDNA를 PCR 반응에 사용하였다. Real-time PCR 실험 시 사용한 기계는 Step One RealTime PCR system(Applied Biosystems, Foster, CA, USA)이며 iQ SYBR Green Supermix(Bio-Rad)의 protocol에 따라 수행하였다. PCR을 위한 혼합액 최종 농도는 cDNA 2 μL(10~100 ng), 2× iQ SYBR Green Supermix10 μL, forward & reverse primer 각 1 μL(250 nM), H2O7 μL가 되도록 하였다.

성능/효과

실험동물은랫트용 폴리카보네이트(500×300×200 mm)에 2마리씩 넣어 사육하였고, 음수와 사료는 자유로이 급여하였다. 본 연구에 앞서 진행된 4주 반복투여 독성시험에서 한계투여용량인 5.0%에서 독성학적인 변화는 관찰되지 않았다. 하지만 기존의 관련 연구를 참조하여 본 연구에서는 0.
하지만 가시오가피 0.5% 섭취군에서 당뇨유발대조군에 비해 53.2%의 Homa-IR 수치가 유의적으로 감소하였음을 확인할 수 있었다(P<0.05)(Fig. 1D).
가시오가피 0.1% 섭취군에서는 당뇨유발대조군에 비해 유의적인 차이를 나타내지 않았지만 가시오가피 0.5% 섭취군에서 41.7%의 혈중 인슐린 농도가 감소하였음을 확인하였다(P<0.05)(Fig. 1C).
하지만 체중 변화의 정도가 작으며 체중 변화와는 별도로 당뇨가 LETO 정상군을 제외한 모든 군에서 유발되었으며 초기 고혈당 수치에는 유의적 변화(P>0.05, data not shown)가 없었기에 체중 변화가 본 실험의 목적에 영향을 미치지는 않는 것으로 판단된다.
본 실험은 OLETF 랫트의 특징상 당뇨가 유발되는 20주령부터 초기 체중으로 설정하고 4주간 실험하였다(Table 2). 체중 변화는 LETO 정상군에서 OLETF군에 비해 체중이 유의하게 낮았으며, 가시오가피 섭취군의 경우 저농도에서는 당뇨유발대조군에 비해 유의적인 변화가 관찰되지 않았지만 고농도 섭취군에서는 유의적 감소를 보였다. 마찬가지로 식이효율성을 계산하였을 때 당뇨유발대조군에 비교하여 가시오가피 추출물 0.
체중 변화는 LETO 정상군에서 OLETF군에 비해 체중이 유의하게 낮았으며, 가시오가피 섭취군의 경우 저농도에서는 당뇨유발대조군에 비해 유의적인 변화가 관찰되지 않았지만 고농도 섭취군에서는 유의적 감소를 보였다. 마찬가지로 식이효율성을 계산하였을 때 당뇨유발대조군에 비교하여 가시오가피 추출물 0.1% 섭취군에서는 유의적 변화가 없었으나 가시오가피 추출물 0.5% 섭취군에서는 유의적인 감소를 보였다. 이러한 결과는 OLETF 동물모델의 특징상비만이 유도되는 것을 감안할 때 가시오가피 추출물의 섭취가 부분적으로 식이효율성을 감소시켜 체중 증가를 억제한 것으로 생각된다.
5% 섭취군에서는 유의적인 감소를 보였다. 이러한 결과는 OLETF 동물모델의 특징상비만이 유도되는 것을 감안할 때 가시오가피 추출물의 섭취가 부분적으로 식이효율성을 감소시켜 체중 증가를 억제한 것으로 생각된다. 하지만 체중 변화의 정도가 작으며 체중 변화와는 별도로 당뇨가 LETO 정상군을 제외한 모든 군에서 유발되었으며 초기 고혈당 수치에는 유의적 변화(P>0.
LETO 정상군의 경우 당 투여 후 60분까지 혈당량이 상승하였다가 급속히 감소하는 경향을 나타내어 당내성이 좋음을 알 수 있었다. 당뇨유발대조군에도 혈당이 상승하는 경향은 유사하게 나타났는데 60분까지 약 232.
7% 증가하였다가 180분에 이르기까지 다소 완만히 감소하였다. 가시오가피 0.1% 섭취군에서 60분까지 혈당이 상승하였다가 감소하는 경향은 같았으나 당뇨유발대조군과 모든 시간대에서 통계적 유의성은 나타나지 않았다. 반면 가시오가피 0.
1A). 또한, 혈당량이 감소하는 경향도 당뇨유발대조군에 비해 더욱 신속하여 상대적으로 당내성이 개선되었음을 관찰할 수 있었다.
혈중포도당 농도는 LETO 정상랫트에 비해 당뇨유발대조군에서 약 54.2% 상승하여 당뇨가 정상적으로 유발되었음을 확인하였다. 가시오가피 0.
1C). 인슐린 저항성 정도를 나타내는 Homa-IR의 경우 정상 LETO군에 비해 당뇨유발대조군에서 약 3.3배 증가하였고 가시오가피 0.1% 섭취군에서 감소하는 경향은 보였으나 통계적 유의성을 나타내지 않았다. 하지만 가시오가피 0.
당화혈색소는 고혈당이 헤모글로빈과 비효소적으로 당화 반응과 산화과정을 거쳐 형성되는 것으로 장기적인 당뇨 및 2차 질환의 개선 지표로서 중요하게 여겨진다. 당화혈색소 HbA1c의 혈중농도는 당뇨유발대조군의 경우 LETO 정상군보다 약 55.6% 증가하였다. 가시오가피 섭취군 모두에서 당화혈색소가 각각 11.
당화혈색소가 산화적 변형을 거쳐 형성되는 최종당화산물 농도는 당뇨로 인한 2차 질환을 유발하는 주요 원인으로 밝혀져 있다. 본 실험에서 carbonyl기를 측정하여 최종당화산물 함량을 확인하였는데 당뇨유발대조군의 경우 LETO 정상군보다 1.98배 증가한 것을 관찰하였다. 이러한 경향은 가시오가피 섭취 때문에 억제되었는데 0.
따라서 본 실험에서는 혈중과 간세포에서의 과산화지질을 측정함으로써 산화반응 정도를 확인하였다. 혈중과 간조직에서의 과산화지질 함량은 당뇨유발대조군에서 LETO 정상군보다 각각 2.67배, 2.63배 증가하여 당화혈색소와 최종당화산물 생성이 산화반응과 연관되어 있음을 관찰하였다. 혈중 과산화지질의 농도는 가시오가피 섭취군에서 농도 의존적으로 유의성 있게 감소하였고 간조직에서의 과산화지질 농도 또한 가시오가피 섭취군에서 유의적으로 감소하였으나 농도의존성은 나타나지 않았다(P<0.
혈중 IL1β와 TNF-α 농도는 당뇨유발대조군에서 LETO 정상군보다 각각 3.46배, 4.88배 증가한 것이 관찰되었다.
세포 내 TGFβ mRNA 발현 또한 당뇨유발대조군에서 LETO 정상군에 비해 2.32배 증가한 것이 관찰되었으며 가시오가피 섭취군 모두에서 각각 18.0%와 32.6% 유의적으로 발현이 감소한 것이 확인되었다(P<0.05)(Fig. 5A, 5B).
PKC-δ mRNA의 발현은 당뇨유발대조군에서 LETO 정상군보다 2.0배 증가하였으며 가시오가피 0.5% 섭취군에서 유의적으로 발현이 감소한 것이 관찰되었다.
또한, 가시오가피 섭취군 모두에서 IL-1β와 TNF-α의 혈중농도는 농도 의존적으로 감소하였으나 LETO 정상군에 비해서는 다소 높은 농도를 유지하였다(P<0.05)(Fig. 4A, 4B).
제2형 당뇨는 고혈당과 비정상적 인슐린 분비 그리고 주변 말초조직에 인슐린 저항성과 비정상적 단백질 합성을 유도하여 만성적 질환을 유발하게 된다(13). 본 실험에서 가시오가피 0.5% 섭취는 혈당량과 혈중 인슐린 농도를 저하하고 Homa-IR을 감소시켜 인슐린 저항성을 개선한 것으로 나타났다. 또한, 가시오가피 섭취가 당화혈색소의 혈중농도를 농도 의존적으로 효과적으로 억제한 점을 볼 때 최소한 제2형 당뇨모델에서 혈당저하와 인슐린 저항성을 완화하는 것으로 판단된다.
5% 섭취는 혈당량과 혈중 인슐린 농도를 저하하고 Homa-IR을 감소시켜 인슐린 저항성을 개선한 것으로 나타났다. 또한, 가시오가피 섭취가 당화혈색소의 혈중농도를 농도 의존적으로 효과적으로 억제한 점을 볼 때 최소한 제2형 당뇨모델에서 혈당저하와 인슐린 저항성을 완화하는 것으로 판단된다. 따라서 기존의 연구들에서는 수행되지 못했던 가시오가피의 작용기전 중 하나로서 당화혈색소와 최종당화산물에 대한 형성 억제를 검증하였다.
특히 혈중 당화혈색소량의 감소가 두드러졌는데 이는 산화적 스트레스 감소로 인한 지질과산화물 생성의 억제가 중요한 원인으로 생각되며 이와 관련된 혈중 사이토카인IL-1β와 TNF-α의 농도도 감소한 것으로 나타났다.
본 연구에서 가시오가피의 추출물 섭취는 PKC-δ와 TGFβ의 유전자 발현을 감소시키는 것으로 확인되었는데 이는 적정량의 시료 섭취 시 당화혈색소와 최종당화산물의 생성을 억제함을 통해 PKC의 활성을 억제하는 기전(Fig. 6)으로연결되어 있음을 시사한다고 생각된다.
최근의 당뇨치료를 위한 임상시험 결과는 항산화 물질의 중요성을 한층 강조하고 있는데 Nishikawa 등(20)의 연구에 따르면 당뇨치료에 사용되는 약물 중 한 경로만 차단하는 약제를 직접 처리했을 때 당뇨병과 합병증 예방이나 치료에 있어 실망스러운 결과를 도출하였지만 모든 연구에서 각 약제 기전의 상위에 존재하는 과산화물의 과생산이 공통적인 문제점이 될 수 있다고 시사한 바 있다. 결론적으로 당화혈색소와 최종당화산물의 생성에 관한 기전을 연구할 때 필연적으로 산화적 스트레스, 특히 지질과산화물의 생성 억제는 확인돼야 할 주요 인자임을 명시하는 것으로 여겨진다.
Tan 등(21)의 연구에 따르면 당화혈색소와 최종당화산물의 생성은 염증을 유발하는 요인들과도 연관성이 높은 것으로 보고하였다. 특히 염증과 산화적 스트레스의 유발인자를 감소시켰는데 Homa-IR의 수치가 유의적으로 감소한 것을 발표하였다. 산화적 스트레스는 염증의 유발과 직접 관련되는데 IL-1β와 TNF-α의 형성은 인슐린의 구조적 변화를 유도하고 당화혈색소의 형성을 촉진할 뿐만 아니라 더 나아가 최종당화산물을 생성하게 된다.
본 연구에서는 랫트를 이용한 제2형 당뇨 동물모델로 같은 혈당조절 효과가 나타나는지 검토하고 이러한 효과가 당화혈색소를 포함한 최종당화산물(advanced glycation end products, AGEs)과 어떤 상관관계가 있는지 또한 단백질과 당화를 촉진해 당화혈색소 생성의 원인 중 하나인 산화적스트레스와 관련된 기전을 규명하고자 하였다. 기존의 db/db 마우스에서 실험한 결과와 마찬가지로 랫트를 이용한 제2형 당뇨모델에서도 가시오가피 추출물의 섭취는 혈당을 강하시키고 homeostasis model assessment(Homa-IR)를 감소시켜 인슐린 저항성 개선에 도움을 주는 것으로 확인되었다. 특히 혈중 당화혈색소량의 감소가 두드러졌는데 이는 산화적 스트레스 감소로 인한 지질과산화물 생성의 억제가 중요한 원인으로 생각되며 이와 관련된 혈중 사이토카인IL-1β와 TNF-α의 농도도 감소한 것으로 나타났다.
당화혈색소는 산화적 스트레스에 의해 최종당화산물로 전환이 되어 인슐린 저항성 세포의 protein kinase C(PKC)를 활성화하여 transforming growth factor(TGF)-β를 생성하는데 가시오가피 추출물의 섭취는 최종당화산물의 농도, PKC 그리고 TGF-β 모두를 억제하는 것으로 확인되었으며, 이것은 가시오가피 추출물 성분이 PKC와 TGF-β에 직접 작용하기보다는 신호전달체계의 상위에 존재하는 최종당화산물을 억제하여 나타난 결과로 생각한다.

후속연구

최종당화산물은 세포의 수용체를 거쳐 신호전달체계를 활성화해 염증, 산화적 스트레스를 유도하며 전구물질을 분해하는 효소인 glyoxalase의 활성을 감소시켜 최종당화산물 및 세포 내 스트레스를 가속화한다(6). 따라서 최종당화산물을 저하하거나 역할을 제한하는 예방 및 치료전략은 당뇨병과 연관된 여러 문제점을 해결하는 데 기여할 것으로 생각된다.
하지만 본 실험에서는 NF-κB의 활성이 직접 억제되었는지는 확인하지 못하였다.
당화혈색소는 산화적 스트레스에 의해 최종당화산물로 전환이 되어 인슐린 저항성 세포의 protein kinase C(PKC)를 활성화하여 transforming growth factor(TGF)-β를 생성하는데 가시오가피 추출물의 섭취는 최종당화산물의 농도, PKC 그리고 TGF-β 모두를 억제하는 것으로 확인되었으며, 이것은 가시오가피 추출물 성분이 PKC와 TGF-β에 직접 작용하기보다는 신호전달체계의 상위에 존재하는 최종당화산물을 억제하여 나타난 결과로 생각한다. 향후 연구에서는 가시오가피 추출물을 분획화하여 어떤 성분에 의하여 당화혈색소와 최종당화산물 생성을 억제하는지에 대한 구체적인 실험이 이루어져야 할 것으로 여겨진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당뇨병을 진단하는 기준은 무엇인가?	당뇨병은 발생유형에 따라 인슐린 의존형 또는 소아성 당뇨병으로 일컬어지는 제1형 당뇨병과 당뇨병 환자의 약 90%를 차지하고 있는 인슐린 비의존형 또는 성인성 당뇨병으로 알려진 제2형 당뇨병으로 구분된다. 당뇨병이 발생하는 원인은 혈중 인슐린 농도의 저하, 세포의 인슐린 저항성, 그리고 이러한 현상을 유발하는 환경적, 유전적 요인 등 매우 다양하게 알려져 있으나 당뇨병을 진단하는 기준은1) 공복혈당이 126 mg/dL 이상, 2) 경부당부하 검사에서 200 mg/dL 이상, 3) 당화혈색소가 6.5% 이상, 4) 다뇨, 다음, 체중 감소 등 당뇨병의 전형적인 증상이 있으면서 식사와 무관하게 특정한 혈당이 200 mg/dL 이상으로 설정되어 있다(4).
	시베리아인삼에 함유된 기능성 성분은?	그 기능으로는 정장작용과 항산화 작용, 방부 효과, 피로회복, 면역기능조절이 있다고 알려져 있다(7-9). 최근 분석기술이 발달하면서 가시오가피에 많은 기능성 성분이 함유된 것이 확인되었는데 lignans(sesamine, eleutheroside E), glycans (eleutherans, eleutheroside D), triterpene saponins, steroid glycosides, hydroxycoumarins, flavones, derivatives(syringin) 등이 주로 많이 함유된 것으로 알려졌다. 하지만 가시오가피에 대한 항당뇨 효과 연구가 상대적으로 적게 이루어져 왔는데 최근 Ahn 등(1)의 연구에 따르면 db/db 제2형 당뇨 동물모델에서 가시오가피 주정추출물에 함유된 eleutheroside E가 인슐린 저항성을 완화하여 증상을 개선하는 것으로 보고된 바 있다.
	당뇨병을 발생유형에 따라 분류하면?	7명으로 OECD 평균의 2배가 넘는 것으로 보고되어 지속적인 경각심을 요구하고 있다(2,3). 당뇨병은 발생유형에 따라 인슐린 의존형 또는 소아성 당뇨병으로 일컬어지는 제1형 당뇨병과 당뇨병 환자의 약 90%를 차지하고 있는 인슐린 비의존형 또는 성인성 당뇨병으로 알려진 제2형 당뇨병으로 구분된다. 당뇨병이 발생하는 원인은 혈중 인슐린 농도의 저하, 세포의 인슐린 저항성, 그리고 이러한 현상을 유발하는 환경적, 유전적 요인 등 매우 다양하게 알려져 있으나 당뇨병을 진단하는 기준은1) 공복혈당이 126 mg/dL 이상, 2) 경부당부하 검사에서 200 mg/dL 이상, 3) 당화혈색소가 6.

참고문헌 (24)

Ahn J, Um MY, Lee H, Jung CH, Heo SH, Ha TY. 2013. Eleutheroside E, an active component of Eleutherococcus senticosus, ameliorates insulin resistance in type 2 diabetic db/db mice. Evid Based Complement Alternat Med 2013: 934183.

상세보기
Brownlee M. 2001. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 414: 813-820.

상세보기
Ha Y, Lee M, Kwon HO, Lee YH. 2015. Effect of African mango (Irvingia gabonesis, IGOB $131^{TM}$ ) extract on glucose regulation in STZ-induced diabetes. J Korean Soc Food Sci Nutr 44: 1607-1611.

원문보기 상세보기
Domingueti CP, Dusse LM, Carvalho Md, de Sousa LP, Gomes KB, Fernandes AP. 2015. Diabetes mellitus: The linkage between oxidative stress, inflammation, hypercoagulability and vascular complications. J Diabetes Complications 30: 738-745.
Yun WJ. 2010. Relationship between glycemic control and diabetic retinopathy. J Korean Geriatr Soc 14: 234-241.

상세보기
Song F, Schmidt AM. 2012. Glycation & insulin resistance: novel mechanisms and unique targets?. Arterioscler Thromb Vasc Biol 32: 1760-1765.

상세보기
Schmolz MW, Sacher F, Aicher B. 2001. The synthesis of Rantes, G-CSF, IL-4, IL-5, IL-6, IL-12 and IL-13 in human whole-blood cultures is modulated by an extract from Eleutherococcus senticosus L. roots. Phytother Res 15: 268-270.

상세보기
Niu HS, Liu IM, Cheng JT, Lin CL, Hsu FL. 2008. Hypoglycemic effect of syringin from Eleutherococcus senticosus in streptozotocin-induced diabetic rats. Planta Med 74: 109-113.

상세보기
Sun YL, Liu LD, Hong SK. 2011. Eleutherococcus senticosus as a crude medicine: Review of biological and pharmacological effects. J Med Plants Res 5: 5946-5952.

상세보기
Cho SJ, Park HJ, Jung UJ, Kim HJ, Moon BS, Choi MS. 2014. The beneficial effects of combined grape pomace and omija fruit extracts on hyperglycemia, adiposity and hepatic steatosis in db/db mice: A comparison with major index compounds. Int J Mol Sci 15: 17778-17789.

상세보기
Dyer DG, Dunn JA, Thorpe SR, Bailie KE, Lyons TL, Mc-Cance DR, Baynes JW. 1993. Accumulation of Maillard reaction products in skin collagen in diabetes and aging. J Clin Invest 91: 2463-2469.

상세보기
Levine RL, Garland D, Oliver CN, Amici A, Climent I, Lenz AG, Ahn BW, Shaltiel S, Stadtman ER. 1990. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins. Methods Enzymol 186: 464-478.
Saltiel AR. 2001. New perspectives into the molecular pathogenesis and treatment of type 2 diabetes. Cell 104: 517-529.

상세보기
Park JY, Kim DM, Kim BW, Kim YK, Kim IJ, Kim TH, Yu HJ, Lee MK, Lee IK, Cha BY, Ha SW. 2004. Oxidative stress, inflammation, and diabetic complications. BioWave 6(13).
Boyd AC, Abdel-Wahab YH, McKillop AM, McNulty H, Barnett CR, O'Harte FP, Flatt PR. 2000. Impaired ability of glycated insulin to regulate plasma glucose and stimulate glucose transport and metabolism in mouse abdominal muscle. Biochim Biophys Acta 1523: 128-134.

상세보기
Ishizuka T, Kajita K, Yamada K, Miura A, Kanoh Y, Ishizawa M, Wada H, Itaya S, Yamamoto M, Yasuda K, Nagata K, Okano Y. 1996. Insulin regulates PKC isoform mRNA in rat adipocytes. Diabetes Res Clin Pract 33: 159-167.

상세보기
Ramasamy R, Yan SF, Schmidt AM. 2011. Receptor for AGE (RAGE): signaling mechanisms in the pathogenesis of diabetes and its complications. Ann N Y Acad Sci 1243: 88-102.

상세보기
Lee YJ, Chung HY, Kwak HK, Yoon S. 2008. The effects of A. senticosus supplementation on serum lipid profiles, biomarkers of oxidative stress, and lymphocyte DNA damage in postmenopausal women. Biochem Biophys Res Commun 375: 44-48.

상세보기
Park JH, Park SW, Son HK, Park BJ, Ahn BW, Song DU. 2003. Effect of drinking green tea on glycation and oxidation of aortic collagen in diabetic rat. Chonnam Med J 39: 7-13.
Nishikawa T, Edelstein D, Du XL, Yamagishi S, Matsumura T, Kaneda Y, Yorek MA, Beebe D, Oates PJ, Hammes HP, Giardino I, Brownlee M. 2000. Normalizing mitochondrial superoxide production blocks three pathways of hyperglycaemic damage. Nature 404: 787-790.

상세보기
Tan KCB, Shiu SWM, Wong Y, Tam X. 2011. Serum advanced glycation end products (AGEs) are associated with insulin resistance. Diabetes Metab Res Rev 27: 488-492.

상세보기
Yamazaki T, Shimosaka S, Sasaki H, Matsumura T, Tukiyama T, Tokiwa T. 2007. (+)-Syringaresinol-di-O- ${\beta}$ -D-glucoside, a phenolic compound from Acanthopanax senticosus Harms, suppresses proinflammatory mediators in SW982 human synovial sarcoma cells by inhibiting activating protein-1 and/or nuclear factor- ${\kappa}B$ activities. Toxicol In Vitro 21: 1530-1537.

상세보기
Greene MW, Burrington CM, Lynch DT, Davenport SK, Johnson AK, Horsman MJ, Chowdhry S, Zhang J, Sparks JD, Tirrell PC. 2014. Lipid metabolism, oxidative stress and cell death are regulated by PKC delta in a dietary model of nonalcoholic steatohepatitis. PLoS ONE 9: e85848.

상세보기
Cantley J, Boslem E, Laybutt DR, Cordery DV, Pearson G, Carpenter L, Leitges M, Biden TJ. 2011. Deletion of protein kinase C ${\delta}$ in mice modulates stability of inflammatory genes and protects against cytokine-stimulated beta cell death in vitro and in vivo. Diabetologia 54: 380-389.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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