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고지방식이로 유발한 흰쥐에서 쇠똥구리 추출물의 항산화 효과 및 혈당강하에 미치는 영향
Anti-oxidative and Anti-hyperglycemia Effects of Dung Beetle Extracts on the High Fat Diet SD Rats 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.26 no.7 = no.195, 2016년, pp.772 - 781  

김하정 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업생물부) ,  김반지 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업생물부) ,  안미영 (농촌진흥청 국립농업과학원 농업생물부)

초록
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쇠똥구리는 동물의 분을 이용하여 토질을 개선시켜 지구 생태계에 매우 중요한 역할을 담당하는 곤충이다. 이 연구에서 수컷 SD rat는 5군으로 분리되어 PBS, 쇠똥구리 에탄올 추출물, 쇠똥구리 아세톤 추출물, 귀뚜라미 아세톤 추출물, 양성대조군으로 새우기름 그룹으로 나누었다. 13주령 쥐에 고지방식이로 비만을 7주간 유도하고, 20주령부터 시험물질을 고지방 식이를 하면서 한 달간 투여하였다. 쇠똥구리 추출물의 투여는 체중과 복부지방과 부고환지방 중량의 감소로 이어졌다. 지질의 산화적 스트레스는 간에서 MDA를 측정하여 평가하였으나, 군간에 유 의성이 없었다. 단백질의 산화적 스트레스는 혈액에서 단백질 카르보닐 양으로 측정되었는데 쇠똥구리 에탄올 추출물과 쇠똥구리 아세톤 추출물에서 유의성있게 산화적 스트레스가 감소되었다. 반면에 간에서의 단백질 카르보닐 양은 군간에 유의성이 없었다. 당뇨 혈관내피세포를 효소면역분석법을 사용하여 세포부착단백질인 laminin 과 fibronectin 수준을 측정하였더니 쇠똥구리 추출물에서 유의성이 있었다. 사이토카인 IL-10, IL-1β, VEGF, eNOS를 측정하였는데 IL-10에서 쇠똥구리 에탄올 추출물과 쇠똥구리 아세톤 추출물에서 유의성이 있었다. 항산 화효소인 SOD, GSH-Px 활성은 군간에 유의성은 없었지만, 증가하는 경향이 있었고, CAT활성은 쇠똥구리 추출물에서 유의성있게 증가되었다. 지방조직 내의 포화지방산 비율이 감소하는 경향이 나타났으며, 불포화지방산과 다 가불포화지방산은 증가하였다. 쇠똥구리 추출물의 지방조직 감소 및 여러 지질 수치의 향상효과는 쇠똥구리 추출물을 기능성 곤충 소재로 이용할 수 있는 가능성을 제시한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Dung beetle (Catharsius molossus, CA) is a well-known group of insects thanks to their exploitation of animal feces, a behavioral trait with a global impact on earth′s ecosystems. This study was conducted to investigate the effect of CA extract on a high-fat diet in SD rats. Male rats were di...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 100 ul goat anti-rabbit IgG-HRP conjugation을 각 well에 분주한 다음, 실온에서 30분간 반응시키고, wash buffer로 4회 수세한다. 100 ul TMB/E substrate를 각 well에 분주해서 실온에서 10분 간 반응시켜 분광 광도계로 450 nm에서 흡광도를 측정하고 표준식을 사용하여 농도를 계산하였다.
  • 동결건조 후 분쇄시켜 EtOH 추출 후 남은 찌꺼기를 건조시켜 acetone 추출과 여과 후 농축시켜 귀뚜라 미 acetone 추출물을 획득하였다. 13주령 쥐에 고지방식이로 비만을 7주간 유도하고, 20주령부터 시험물질을 고지방 식이를 하면서 한 달간 투여하였다. 모든 동물 실험과정은 농촌진 흥청 동물실험윤리 위원회의 승인을 받았다(No.
  • 24 well plate에 D-HUVEC을 well당 1×105을 분주하고 쇠 똥구리 추출물질을 0.2 mg/ml 농도로 처리한 다음 하루 동안 37℃ 인큐베이터에서 배양한 다음 laminin (Millipore, CA, USA), fibronectin (Millipore, CA, USA) ELISA를 각각 시행하였다. 표준물질과 샘플시료에 rabbit anti-human laminin, rabbit anti-human fibronectin을 각각 동량으로 섞어 실온에서 10분간 반응시킨 다음, 100 ul를 덜어 well plate에서 1시간 동안 반응시킨 다음, wash buffer로 4회 수세한다.
  • 사육 조건은 온도 21~23℃, 습도 40~60%, 조명 12시간 명암으로 유지시켰으며, 시험동물용 고 형사료((주) 샘타코바이오코리아, 오산)와 여과된 정제수를 자 유 섭취시켰다. SD 수컷 쥐를 5군으로 나뉘어 PBS 대조군, 쇠똥구리로부터 추출한 에탄올 추출물(CA EtOH, 100 mg/ kg/day), 쇠똥구리(100 ㎎/㎏/day)로부터 추출한 아세톤 추 출물 (CA acetone), 귀뚜라미(Gryllus bimaculatus, )로부터 추출 한 아세톤 추출물(Gb acetone, 100 ㎎/㎏/day), 양성대조군 으로 Krill oil (Mercola Health Resources, LLC., Aurora, USA)을 100 ㎎/㎏/day 농도로 사용하였다. 본 실험에 사용된 쇠똥구리는 강량(생약)의 형태로서 중국 연길 의약품 검사 소장이 감정하고 한국으로 들어온 것으로서, 시료를 동결건조 후 분쇄시켜 70% EtOH 추출여과 후 농축시켜 쇠똥구리 EtOH 추출물을 얻었고, EtOH 추출 후 남은 찌꺼기를 건조시켜 acetone 추출물을 여과 후 농축하여 쇠똥구리 acetone 추출물을 획득하였다.
  • 조직을 4% formaldehyde로 고정시킨 후 4 um로 절편을 만들어 toluidine 염색[23]을 시행한 후 현미경(Leica CTR 6000, microsoft systems)을 통해 adipocyte의 수와 크기를 관 찰하였다. adipocyte의 수는 현미경의 배율을 100배로 관찰하여 통계 처리했고, 간 조직의 adipocyte의 수와 크기는 확대하여 400배로 측정하였다.
  • 5 ml을 넣어 잘 섞은 뒤 95℃에서 1시간 동안 가열하였다. 가열이 끝난 후 실온에서 식혀 증 류수 1 ml과 n-butanol:pyrimidine (15:1) 용액 5 ml를 첨가하 고, 8, 000 rpm에서 20분간 원심분리 하여 상층액을 취하여 532 nm에서 과산화 생성물인 thiobarbituric acid reactive substances (TBARS)의 흡광도를 측정하였으며[46], 지질의 과산 화 정도를 1, 1, 3, 3-tetraethoxypropane을 표준물질로 하여 측정하였다.
  • , 습기가 충분한 37℃의 대기로 2~3일에 한 번씩 분주하여 배양 하였다. 곤충추출물 시료는 PBS 대조군, 쇠똥구리로부터 추출 한 에탄올 추출물(1 mg/ml), 쇠똥구리로부터 추출한 아세톤 추출물, 귀뚜라미로부터 추출한 아세톤 추출물(1 mg/ml), 양 성대조군으로 Krill oil (1 mg/ml)을 사용하여 처리하였다.
  • 사이토카인 분석을 위해 랫의 serum에서 IL-10과 IL-1ß를 효소면역측정법인ELISA kit를 사용하여 분광 광도계로 흡광 도를 측정하였고, VEGF와 eNOS는 D-HUVEC에서 곤충 시료를 처리하여 24시간 인큐베이터에서 배양한 후, ELISA kit를 사용하여 분광 광도계로 흡광도를 측정하였다. 단핵구/대식 세포에서 분비되어 adipocyte의 염증반응에서 기여하는 M2 (anti-inflammatory effects) 마커로 IL-10 (Koma biotech Inc., South Korea)을, M1 (pro-inflammatory effect) 마커로 IL-1ß (Koma biotech Inc., South Korea), VEGF (R&D systems, MN, USA), eNOS (R&D systems, MN, USA)을 효소면역측정법인 ELISA kit로 확인하였다.
  • 본 연구에서는 쇠똥구리 추출물을 이용하여 흰쥐에서 고지 방식이로 고혈당을 유도해 in vivo에서 지질과 단백질의 산화 적 스트레스 방지와 항산화 효과를 구명하고 당뇨 혈관내피세 포(D-HUVEC)를 이용하여 in vitro에서 cytokine 연구를 수행하였다.
  • SD 4주령 수컷 랫드를 (주) 샘타코바이오코리아(경기도, 오 산)로부터 구입하여 7일간의 순화기간을 거쳐 건강한 동물만 을 골라 실험에 사용하였다. 사육 조건은 온도 21~23℃, 습도 40~60%, 조명 12시간 명암으로 유지시켰으며, 시험동물용 고 형사료((주) 샘타코바이오코리아, 오산)와 여과된 정제수를 자 유 섭취시켰다. SD 수컷 쥐를 5군으로 나뉘어 PBS 대조군, 쇠똥구리로부터 추출한 에탄올 추출물(CA EtOH, 100 mg/ kg/day), 쇠똥구리(100 ㎎/㎏/day)로부터 추출한 아세톤 추 출물 (CA acetone), 귀뚜라미(Gryllus bimaculatus, )로부터 추출 한 아세톤 추출물(Gb acetone, 100 ㎎/㎏/day), 양성대조군 으로 Krill oil (Mercola Health Resources, LLC.
  • 사이토카인 분석을 위해 랫의 serum에서 IL-10과 IL-1ß를 효소면역측정법인ELISA kit를 사용하여 분광 광도계로 흡광 도를 측정하였고, VEGF와 eNOS는 D-HUVEC에서 곤충 시료를 처리하여 24시간 인큐베이터에서 배양한 후, ELISA kit를 사용하여 분광 광도계로 흡광도를 측정하였다. 단핵구/대식 세포에서 분비되어 adipocyte의 염증반응에서 기여하는 M2 (anti-inflammatory effects) 마커로 IL-10 (Koma biotech Inc.
  • 쇠똥구리 추출물을 먹인 랫 간의 adipocyte 수를 현미경을 사용하여 관찰하였다. 쇠똥구리 추출물을 먹인 SD rat의 간조 직을 toluidine blue 염색을 한 후 adipocyte를 관찰한 결과 대조군에 비해 CA EtOH, CA acetone, Gb acetone, Krill oil에서 유의적으로 감소하였다(Fig.
  • 조직을 4% formaldehyde로 고정시킨 후 4 um로 절편을 만들어 toluidine 염색[23]을 시행한 후 현미경(Leica CTR 6000, microsoft systems)을 통해 adipocyte의 수와 크기를 관 찰하였다. adipocyte의 수는 현미경의 배율을 100배로 관찰하여 통계 처리했고, 간 조직의 adipocyte의 수와 크기는 확대하여 400배로 측정하였다.
  • 지방조직으로부터 지방산을 추출하기 위해 복부지방과 부 고환지방 각각에서 0.1g 무게를 측량해서, 클로로포름:메탄올 (2:1) 혼합액으로 지방산 추출(24시간)한 후, 여과지로 여과하 고, 인지질의 알칼리 가수분해에 의한 비누화 반응(100℃, 0.5N NaOH in MeOH)과 메틸레이션(100℃, 14% BF3로 15분 동안) 후, 25가지 지방산을 GC/MS로 분석했다. GC/MS는 (Agilent 6890 GC), Agilent 5973N mass detector, EI mode HP-5 capillary column (Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)을 사용하였다.

대상 데이터

  • 5N NaOH in MeOH)과 메틸레이션(100℃, 14% BF3로 15분 동안) 후, 25가지 지방산을 GC/MS로 분석했다. GC/MS는 (Agilent 6890 GC), Agilent 5973N mass detector, EI mode HP-5 capillary column (Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)을 사용하였다. 주입구 온도는 250℃, MS 이동선은 23 0℃을 항상 유지하고, 오븐 온도는 180℃에서 20분간 유지된 다음, 10℃/분 증가되어 230℃까지 상승하고 10분간 유지하 고, 정량은 37지방산 standard (Sigma L9405, 10 rg/ml)를 사 용하였다(Sigma-Aldrich Inc.
  • SD 4주령 수컷 랫드를 (주) 샘타코바이오코리아(경기도, 오 산)로부터 구입하여 7일간의 순화기간을 거쳐 건강한 동물만 을 골라 실험에 사용하였다. 사육 조건은 온도 21~23℃, 습도 40~60%, 조명 12시간 명암으로 유지시켰으며, 시험동물용 고 형사료((주) 샘타코바이오코리아, 오산)와 여과된 정제수를 자 유 섭취시켰다.
  • 본 실험에 사용된 쇠똥구리는 강량(생약)의 형태로서 중국 연길 의약품 검사 소장이 감정하고 한국으로 들어온 것으로서, 시료를 동결건조 후 분쇄시켜 70% EtOH 추출여과 후 농축시켜 쇠똥구리 EtOH 추출물을 얻었고, EtOH 추출 후 남은 찌꺼기를 건조시켜 acetone 추출물을 여과 후 농축하여 쇠똥구리 acetone 추출물을 획득하였다. 귀뚜라미는 강원도 정선의 아리농장에서 냉동제 품으로 구입하였다. 동결건조 후 분쇄시켜 EtOH 추출 후 남은 찌꺼기를 건조시켜 acetone 추출과 여과 후 농축시켜 귀뚜라 미 acetone 추출물을 획득하였다.
  • 당뇨 혈관내피세포(Human Microvascular Endothelial Cells (CARDIAC) Diabetes type II ; D-HUVEC)를 Clonetics사 (Cambrex Bio Science Rockland, Walkersville, USA)로부터 구입하여 FBS, hydrocortisone, hFGF, VEGF, IGF, ascorbic acid, hEGF, GA-1000이 첨가된 EGM-2 MV SingleQuots (Lonza, MD, USA)를 EBM-2 배지에 넣어 95% 공기, 5% CO2, 습기가 충분한 37℃의 대기로 2~3일에 한 번씩 분주하여 배양 하였다. 곤충추출물 시료는 PBS 대조군, 쇠똥구리로부터 추출 한 에탄올 추출물(1 mg/ml), 쇠똥구리로부터 추출한 아세톤 추출물, 귀뚜라미로부터 추출한 아세톤 추출물(1 mg/ml), 양 성대조군으로 Krill oil (1 mg/ml)을 사용하여 처리하였다.
  • , Aurora, USA)을 100 ㎎/㎏/day 농도로 사용하였다. 본 실험에 사용된 쇠똥구리는 강량(생약)의 형태로서 중국 연길 의약품 검사 소장이 감정하고 한국으로 들어온 것으로서, 시료를 동결건조 후 분쇄시켜 70% EtOH 추출여과 후 농축시켜 쇠똥구리 EtOH 추출물을 얻었고, EtOH 추출 후 남은 찌꺼기를 건조시켜 acetone 추출물을 여과 후 농축하여 쇠똥구리 acetone 추출물을 획득하였다. 귀뚜라미는 강원도 정선의 아리농장에서 냉동제 품으로 구입하였다.

데이터처리

  • 실험결과는 평균±표준편차(Mean±SD)로 계산하였고, 각 시료농도군에 대한 유의성 검정은 대조군과 비교하여 Student’s t-test 한 후 p<0.05 값을 통계적으로 유의성 있는 결과 로 간주하였다.

이론/모형

  • 간의 catalase 활성은 Abei 방법[1]에 따라, glutathione peroxidase 활성은 Lawrence와 Burk의 방법[37]에 따라, superoxide dismutase 활성은 McCord와 Fridovich의 방법[40]에 따라 각각 분광 광도계(Shimadzu, Japan)로 측정하였다.
  • 원심분리 13, 000×g 2분간 실시하고 상층액으로 360-380 nm에서 흡광도를 측정한다. 단백질 양은 bovine serum albumin을 대조로 하여 Bradford 방법으로 595 nm에서 흡광도를 측정하여 결정하였다.
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