본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(CE) 및 엉겅퀴 발효추출물(FCE)이 남성 갱년기 증상의 개선에 미치는 영향을 알아보기 위해 25주령 된 흰쥐에 추출물을 6주간 투여한 후, 간독성, 테스토스테론, SHBG, 정자수 및 정자 운동성, PSA, 복부지방, 근육량, 혈중지질, 운동수행능력 등에 미치는 영향을 조사하였고 세포 실험을 통해 그 기작을 확인하였다. 천연 추출물에서 있을 수 있는 간독성을 측정하기 위해 간 손상의 지표인 AST와 ALT를 측정한 결과 대조군과 차이를 보이지 않았다. CE 및 FCE 투여 후 남성 갱년기에서 감소하는 테스토스테론의 혈중 농도가 증가하였고, 테스토스테론의 생체 내 활성을 저하시키는 SHBG의 농도는 반대로 감소하였다. 총 정자수와 정자 운동성을 측정한 결과에서도 CE 및 FCE 투여군에서 증가한 양상을 나타냈고, 이는 정자 형성과 활동성에 영향을 주는 테스토스테론 농도의 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한, 전립선에 대한 부작용을 알아보기 위해 PSA를 측정하였으나 대조군과 별다른 차이를 나타내지 않았다. 지방조직과 근육에 대한 영향을 측정한 결과 지방조직량은 줄이고 근육량은 늘려 남성 갱년기에서 흔히 나타나는 체지방 증가 및 근육량 감소를 완화시키는 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한, 남성 갱년기에서 흔히 동반되는 혈중지질대사 이상에 있어서도 CE 및 FCE 투여군이 총 콜레스테롤과 중성지방은 감소시킨 반면 고밀도 콜레스테롤은 증가시켜 긍정적인 효과가 있는 것을 관찰하였다. 운동수행능력 측정 결과에서는 CE 및 FCE 투여군이 대조군보다 수영시간이 증가하였고, 이는 CE 및 FCE의 투여가 남성 갱년기에서 나타나는 활력의 저하를 회복시킬 수 있음을 시사한다. 끝으로 CE 및 FCE의 테스토스테론 증가기작을 알아보기 위해 세포실험을 통해 테스토스테론 생합성 과정에 관여하는 효소 유전자의 변화를 측정한 결과 처리군에서 합성관련 효소는 모두 증가함을 나타내었고, 전환 관련 효소는 감소함을 나타내었으므로 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론 합성을 직접 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, CE와 FCE를 비교해 봤을 때 전반적으로 FCE가 더 좋은 효과를 나타내었고, 이는 발효 과정을 통해 엉겅퀴 유효 성분의 증가에 따른 것으로 여겨진다. 결론적으로 본 연구에서는 CE 및 FCE가 남성 갱년기 개선에 도움을 줄 수 있는 좋은 소재로 활용될 수 있다는 가능성을 제시하였다.
본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(CE) 및 엉겅퀴 발효추출물(FCE)이 남성 갱년기 증상의 개선에 미치는 영향을 알아보기 위해 25주령 된 흰쥐에 추출물을 6주간 투여한 후, 간독성, 테스토스테론, SHBG, 정자수 및 정자 운동성, PSA, 복부지방, 근육량, 혈중지질, 운동수행능력 등에 미치는 영향을 조사하였고 세포 실험을 통해 그 기작을 확인하였다. 천연 추출물에서 있을 수 있는 간독성을 측정하기 위해 간 손상의 지표인 AST와 ALT를 측정한 결과 대조군과 차이를 보이지 않았다. CE 및 FCE 투여 후 남성 갱년기에서 감소하는 테스토스테론의 혈중 농도가 증가하였고, 테스토스테론의 생체 내 활성을 저하시키는 SHBG의 농도는 반대로 감소하였다. 총 정자수와 정자 운동성을 측정한 결과에서도 CE 및 FCE 투여군에서 증가한 양상을 나타냈고, 이는 정자 형성과 활동성에 영향을 주는 테스토스테론 농도의 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한, 전립선에 대한 부작용을 알아보기 위해 PSA를 측정하였으나 대조군과 별다른 차이를 나타내지 않았다. 지방조직과 근육에 대한 영향을 측정한 결과 지방조직량은 줄이고 근육량은 늘려 남성 갱년기에서 흔히 나타나는 체지방 증가 및 근육량 감소를 완화시키는 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한, 남성 갱년기에서 흔히 동반되는 혈중지질대사 이상에 있어서도 CE 및 FCE 투여군이 총 콜레스테롤과 중성지방은 감소시킨 반면 고밀도 콜레스테롤은 증가시켜 긍정적인 효과가 있는 것을 관찰하였다. 운동수행능력 측정 결과에서는 CE 및 FCE 투여군이 대조군보다 수영시간이 증가하였고, 이는 CE 및 FCE의 투여가 남성 갱년기에서 나타나는 활력의 저하를 회복시킬 수 있음을 시사한다. 끝으로 CE 및 FCE의 테스토스테론 증가기작을 알아보기 위해 세포실험을 통해 테스토스테론 생합성 과정에 관여하는 효소 유전자의 변화를 측정한 결과 처리군에서 합성관련 효소는 모두 증가함을 나타내었고, 전환 관련 효소는 감소함을 나타내었으므로 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론 합성을 직접 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, CE와 FCE를 비교해 봤을 때 전반적으로 FCE가 더 좋은 효과를 나타내었고, 이는 발효 과정을 통해 엉겅퀴 유효 성분의 증가에 따른 것으로 여겨진다. 결론적으로 본 연구에서는 CE 및 FCE가 남성 갱년기 개선에 도움을 줄 수 있는 좋은 소재로 활용될 수 있다는 가능성을 제시하였다.
As men get older, total testosterone levels decline gradually, and concentrations of free and bioavailable testosterone decline sharply with each decade beyond their 30s. Andropause or testosterone deficiency syndrome (TDS) is defined as a decrease in sexual satisfaction or decline in general well-b...
As men get older, total testosterone levels decline gradually, and concentrations of free and bioavailable testosterone decline sharply with each decade beyond their 30s. Andropause or testosterone deficiency syndrome (TDS) is defined as a decrease in sexual satisfaction or decline in general well-being accompanied by low levels of testosterone in older men. This male climacteric is characterized by nervousness, reduced potency, decreased libido, irritability, fatigue, depression, memory problems, sleep disturbances, and hot flushes. Cirsium japonicum (CJ) is used as a traditional medicine for hemorrhage, blood congestion, and inflammation in Korea. However, there is no report on the efficacy of CJ treatment for TDS. In this study, we observed the mitigating effect of CJ extract (CE) and fermented CJ extract (FCE) on symptoms of TDS. In elderly male rats, total and testosterone levels, hind limbs muscles, forced swimming time, and total and motile sperm counts significantly increased after daily intake of CE and FCE for 6 weeks. In contrast, sex hormone binding globulin, retroperitoneal fat, total serum cholesterol, and triglyceride levels were significantly reduced in CE and FCE groups. However, there was no difference in prostate specific antigen, aspartate aminotransferase, and alanine aminotransferase levels among all groups, which means CE and FCE did not have putative adverse effects. In a cell experiment, we also observed that CE and FCE enhanced expression of genes related to testosterone biosynthesis but reduced genes involved in testosterone conversion. On the whole, these positive effects on TDS were greater in FCE compared to CE. Thus, these results suggest the potential of FCE as a promising natural product for recovering testosterone levels and alleviating TDS.
As men get older, total testosterone levels decline gradually, and concentrations of free and bioavailable testosterone decline sharply with each decade beyond their 30s. Andropause or testosterone deficiency syndrome (TDS) is defined as a decrease in sexual satisfaction or decline in general well-being accompanied by low levels of testosterone in older men. This male climacteric is characterized by nervousness, reduced potency, decreased libido, irritability, fatigue, depression, memory problems, sleep disturbances, and hot flushes. Cirsium japonicum (CJ) is used as a traditional medicine for hemorrhage, blood congestion, and inflammation in Korea. However, there is no report on the efficacy of CJ treatment for TDS. In this study, we observed the mitigating effect of CJ extract (CE) and fermented CJ extract (FCE) on symptoms of TDS. In elderly male rats, total and testosterone levels, hind limbs muscles, forced swimming time, and total and motile sperm counts significantly increased after daily intake of CE and FCE for 6 weeks. In contrast, sex hormone binding globulin, retroperitoneal fat, total serum cholesterol, and triglyceride levels were significantly reduced in CE and FCE groups. However, there was no difference in prostate specific antigen, aspartate aminotransferase, and alanine aminotransferase levels among all groups, which means CE and FCE did not have putative adverse effects. In a cell experiment, we also observed that CE and FCE enhanced expression of genes related to testosterone biosynthesis but reduced genes involved in testosterone conversion. On the whole, these positive effects on TDS were greater in FCE compared to CE. Thus, these results suggest the potential of FCE as a promising natural product for recovering testosterone levels and alleviating TDS.
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문제 정의
또한, CE와 FCE를 비교해 봤을 때 전반적으로 FCE가 더 좋은 효과를 나타내었고, 이는 발효 과정을 통해 엉겅퀴 유효 성분의 증가에 따른 것으로 여겨진다. 결론적으로 본 연구에서는 CE 및 FCE가 남성 갱년기 개선에 도움을 줄 수 있는 좋은 소재로 활용될 수 있다는 가능성을 제시하였다
남성호르몬 결핍은 인슐린저항성, 제2형 당뇨병, 대사증후군과 관련이 있으며, 이는 근육량 감소와 체지방 및 내장지방의 증가를 일으키고 근력약화와 무력감을 야기한다(39). 따라서 본 실험에서는 각 추출물의 투여가 체지방과 근육량에 미치는 영향을 알아보기 위해 복부지방 무게와 뒷다리 근육량을 측정하였다. 먼저 6주간 CE 및 FCE를 투여하고 체중의 변화를 측정한 결과에서는 각 군간 유의적인 차이는 나타나지 않았다(Fig.
테스토스테론 보충요법이 새로운 전립선암을 일으킨다는 증거는 없지만, 전립선의 크기를 증가시키며 이미 발생한 전립선암 크기를 증가시킨다고 알려져 있으므로 호르몬 보충요법을 시행하는 환자는 비뇨기과 전문의에 의한 전립선 진찰 및 PSA 등 혈액검사를 통한 전립선암 선별 검사가 이루어져야 한다(38). 따라서 본 실험에서는 엉겅퀴 추출물의 투여가 테스토스테론의 혈중농도를 증가시키는 과정에서 전립선에 미칠 수 있는 부정적인 영향을 확인하기 위해 6주간 추출물을 투여한 후 혈중PSA의 변화를 측정하였다(Fig. 6). 실험 결과에서 대조군과 실험군 간의 유의적 차이는 보이지 않았다.
따라서 부작용 없이 증상을 호전시킬 수 있는 치료제의 개발이 절실히 요구되는 실정이다(8,10,11). 따라서 본 연구에서는 대부분의 남성이 잘 알지 못하는 남성 갱년기의 중요성과 심각성을 알고 부작용을 감소시킬 수 있는 천연 추출물을 이용하여 남성 갱년기의 증상 완화뿐만 아니라 개선에 도움을 주고자 하였다.
테스토스테론은 사춘기에 제2차 성징유도, 그리고 성체의 세정관에 작용하여 정원세포로부터 정자로 발달되는 과정에 절대적으로 필요한 호르몬이며, 정자의 질, 수 및 운동성에 중요한 영향을 미친다고 알려져 있다(35). 따라서 엉겅퀴 추출물의 투여를 통해 증가한 테스토스테론의 결과를 바탕으로 추출물의 투여가 정자의 수와 운동성에 어떠한 영향을 미치는지 측정하였다. 총 정자수에서 대조군은 5.
이전 연구 결과에서 테스토스테론이 감소한 상태에서 중성지방의 증가와 혈중 HDL-콜레스테롤의 감소 등 지질이상이 보고된 바 있다(43). 본 실험에서는 엉겅퀴 추출물의 처리를 통해 혈중지질대사 이상이 개선될 수 있는지 확인하기 위해 6주간 추출물을 투여 후 혈중 총 콜레스테롤, 중성지방, HDL-콜레스테롤 등의 변화를 확인하였다. 혈중 총 콜레스테롤의 경우 대조군이 72.
본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(CE) 및 엉겅퀴 발효추출물 (FCE)이 남성 갱년기 증상의 개선에 미치는 영향을 알아보기 위해 25주령 된 흰쥐에 추출물을 6주간 투여한 후, 간독성, 테스토스테론, SHBG, 정자수 및 정자 운동성, PSA, 복부지방, 근육량, 혈중지질, 운동수행능력 등에 미치는 영향을 조사하였고 세포 실험을 통해 그 기작을 확인하였다. 천연 추출물에서 있을 수 있는 간독성을 측정하기 위해 간 손상의 지표인 AST와 ALT를 측정한 결과 대조군과 차이를 보이지 않았다.
또한, 유산균 발효공정은 다른 공정방법들보다 발효시간과 공정에 소비되는 비용이 적게 들어가는 것에 비해 효율이 우수하다(19). 이렇게 최근 발효를 통하여 생리기능성을 높이고자 하는 연구가 활발한 바 본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(Cirsium japonicum extract, CE)과 발효를 통하여 천연 추출물 함유 활성 성분 및 생리활성의 증가를 목적으로 다양한 연구가 진행되고 있는 대표적 유산균인Lactobacillus plantarum으로 발효하여 추출한 엉겅퀴 발효추출물(fermented Cirsium japonicum extract, FCE)을 수컷 흰쥐에게 투여하여 그 효능을 비교 분석하였다. 이를 통해 아직 알려지지 않은 엉겅퀴의 남성 갱년기 증상 개선에 대한 흥미로운 결과를 얻었기에 보고하고자 한다.
이렇게 최근 발효를 통하여 생리기능성을 높이고자 하는 연구가 활발한 바 본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(Cirsium japonicum extract, CE)과 발효를 통하여 천연 추출물 함유 활성 성분 및 생리활성의 증가를 목적으로 다양한 연구가 진행되고 있는 대표적 유산균인Lactobacillus plantarum으로 발효하여 추출한 엉겅퀴 발효추출물(fermented Cirsium japonicum extract, FCE)을 수컷 흰쥐에게 투여하여 그 효능을 비교 분석하였다. 이를 통해 아직 알려지지 않은 엉겅퀴의 남성 갱년기 증상 개선에 대한 흥미로운 결과를 얻었기에 보고하고자 한다.
제안 방법
60 mm cell culture dish(SPL Life Science, Pocheon, Korea)에 10% FBS가 첨가된 DMEM/F-12 medium(Gibco-BRL, Grand Island,NY, USA)과 1×106개의 세포를 넣어주어 37°C, 5% CO2 조건에서 24시간 동안 균일하게 배양하였다.
남성은 나이가 들면서 SHBG의 농도가 점점 증가하므로 free testosterone 농도를 낮추는 작용을 하며, 이는 남성 갱년기와 대사증후군 등을 유발하는 원인이 되는 것으로 알려져 있다(32-34). CE와 FCE의 투여가 SHBG 수준의 변화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 6주간 추출물 투여를 진행한 투여군과 대조군 간의 혈청 내 SHBG 값의 변화를 측정하였다(Fig. 3A). 대조군(200.
이후 반응정지액을 넣고 혼합한 후 405nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. Free testosterone 농도는 free testosterone 측정용 키트(Abcam, Cambridge,MA, USA)를 가지고 사용자 매뉴얼에 따라 측정하였다. 적혈구 용적률(hematocrit, Hct)은 채혈된 혈액에 항응고제인 ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA)를 처리한 후 혈액자동분석기인 Sysmax NE-8000(Toa Medical Electronics, Hyogo, Japan)을 사용하여 분석하였다.
Gallic acid(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 0~100 μg/mL의 농도로 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준검량선으로부터 시료 추출물의 총 페놀 함량을 산출하였다.
PSA 측정용 키트(CUSABIO, Wuhan, China)를 이용하여 혈중 PSA 함량을 측정하였다. 먼저 pre-coated microplate에 혈청시료와 표준용액을 넣고 밀봉하여 37°C에서 2시간 동안 incubation 하였다.
Quercetin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 하여 0~100 μg/mL의 농도 범위에서 얻어진 표준검량선으로부터 추출물의 총 플라보노이드 함량을 계산하였다.
Real-time qPCR 수행을 위한 primer 서열로 17,20-lyase는 forward 5’-CCTGCTGGAAG GTGTAGCTC-3’, reverse 5’-CCTGCTGGAAGGTGTA GCTC-3’, 3β-hydroxysteroid dehydrogenase(HSD)4는 forward 5’-CTCCACAGCCAACCCAGTAT-3’, reverse 5’-ACAGTATGGGCACAGGAAGG-3’, 5α-reductase는 forward 5’-GCAAGCCTATTACCTGGTT-3’, reverse 5’-AGAAGACACCGACGCTAA-3’, aromatase는 forward 5’-ACAATAAGATGTATGGAGAGTTCA-3’,reverse 5’-GCTTGAGGACTTGCTGATAA-3’으로 각각 사용하였고, internal control인 GAPDH의 경우 forward 5’-AACTTTGGCATTGTGGAAGG-3’, reverse 5’-CAC ATTGGGGGTAGGAACAC-3’을 사용하였다.
SHBG 측정용 키트(Cloud-Clone Corp., Houston, TX, USA)를 사용하여 혈중 SHBG 함량을 측정하였다. 표준용액과 혈청시료를 pre-coated microplate에 넣은 후 밀봉하여 37°C에서 2시간 동안 incubation 하였다.
간 기능의 지표인 혈중 aspartate transaminase(AST), alanine aminotransferase(ALT)의 함량은 혈청 AST, ALT측정용 kit(ASAN Pharmaceutical Co., Ltd., Seoul, Korea)을 사용하여 분석한 후 파장 505 nm에서 흡광도를 측정하였다.
강제유영을 위해 플라스틱 통(50 W×40 D×600 H cm)에 약 40 cm 높이만큼 멸균수를 채우고 수중히터(Aquarium Heater, EHEIM GmbH & Co. KG., Deizisau, Germany)를 사용하여 수온을 25±1°C로 유지시켜주었다.
동물실험에서 나타난 엉겅퀴 추출물 및 발효추출물의 혈중테스토스테론 농도 증가의 기작을 알아보기 위하여 mouse Leydig cell인 TM3 세포주를 이용하여 CE 및 FCE를 각각20 μg/mL와 40 μg/mL로 처리하고, 테스토스테론의 합성 및 분해에 관련된 효소들의 유전자 발현량을 real-time qPCR로 분석하였다.
체중의 변화는 실험기간 동안 매주 일정한 시간에 측정하였고, 복부지방량 측정을 위해 심장채혈을 한 실험동물의 후복막강 지방(retroperitoneal fat)을 조심스럽게 적출하여 생리식염수로 세척한 다음 여과지로 수분을 제거한 후 지방조직의 중량을 측정하였다. 뒷다리 근육량 측정을 위해서는 대퇴부를 절개하여 대퇴사두근 중 많은 비율을 가지는 외측광근(vastus lateralis)을 분리하여 무게를 측정하였다.
실험 시작 전에 대한바이오링크사의 일반고형사료로 13주 동안 적응시킨 후 25주령까지 사육해 실험하였다. 또한, 강제 유영운동이 다른 생화학적 지표에 영향을 끼칠 수 있음을 고려하여 강제 유영 운동군과 혈액, 체지방,근육 및 정자 수 측정군으로 분류하였고 총 80마리로 실험하였다. 실험쥐들은 약 450 g의 몸무게이며, 군당 8마리씩 임의로 분류하였다.
매주 같은 요일, 같은 시간에 혈중 테스토스테론을 측정하였으며, 테스토스테론 측정용 키트(Enzo Life Sciences, Montgomery County, PA, USA)를 이용하여 혈중 총 테스토스테론 수치를 측정하였다. 샘플은 diethyl ether로 전처리 후, Goat anti-Mouse IgG microtiter plate에 혈청과 표준 희석액을 넣은 다음 테스토스테론 항체를 혼합하여500 rpm으로 1시간 동안 plate shaker에서 incubation 한 후, 기질용액을 넣어 37°C 암조건 하에 1시간 동안 incubation하였다.
물 1,000 mL와 파쇄된 엉겅퀴 전초 100 g을 70~85°C의 가열 맨틀로 24시간 추출하여 열수 추출을 하였고, 추출액은 Whatman filter paper No. 1(GE Healthcare Bio-Sciences, Pittsburgh,PA, USA)으로 여과 후 감압농축 한 다음 동결 건조하여 분말을 얻었다.
본 실험에서는 엉겅퀴 추출물의 처리가 생체 내 테스토스테론의 분비에 미치는 영향을 확인하기 위해, 6주간 흰쥐에 투여한 후 혈중 테스토스테론의 변화를 매주 측정하였다(Fig. 2). 투여 전(0주) 테스토스테론 level의 경우 대조군과 실험군에서 239.
수술용 가위로 실험쥐의 부고환을 잘게 자르고 0.5% BSA가 포함된 M199 media에 넣어준 다음 37°C로 10분간 incubation 하여 정자를 채취하였다.
본 연구에서는 대한바이오링크(Chungbuk, Korea)를 통하여 12주령 된 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 구입하여 사용하였으며, 본 실험은 중원대학교 동물실험 윤리위원회의 승인을 받아 표준작업 지침에 따라 수행되었다(승인번호:JWU 2016-1017). 실험 시작 전에 대한바이오링크사의 일반고형사료로 13주 동안 적응시킨 후 25주령까지 사육해 실험하였다. 또한, 강제 유영운동이 다른 생화학적 지표에 영향을 끼칠 수 있음을 고려하여 강제 유영 운동군과 혈액, 체지방,근육 및 정자 수 측정군으로 분류하였고 총 80마리로 실험하였다.
실험쥐들은 상대습도 50±10%, 온도24°C, 환기횟수 10~20회/시간, 조명 12시간(점등 08:00~소등 20:00)으로 설정한 환경에서 한 케이지에 두 마리씩 배치하여 관리하였다. 실험군은 oral zonde를 사용하여 6주동안 일정시간, 매일 규칙적으로 경구 투여를 실시하였다.
실험쥐들은 상대습도 50±10%, 온도24°C, 환기횟수 10~20회/시간, 조명 12시간(점등 08:00~소등 20:00)으로 설정한 환경에서 한 케이지에 두 마리씩 배치하여 관리하였다.
남성 갱년기에서는 신체적인 에너지가 감소하여 쉽게 피로감을 느끼고 근육량과 근력이 떨어지는 증상을 경험할 수 있다. 앞선 실험에서 나타난 근육량의 증가가 운동수행능력과 상관관계가 있는지를 확인하기 위하여 6주간 CE 및 FCE를 투여하였으며, 매주 강제 수영능력을 평가하였다(Fig.9). 약 3주차부터 대조군과 실험군과의 차이가 서서히 나타나기 시작하였으며, 5주차부터는 그 차이가 뚜렷한 양상을 보였다.
엉겅퀴 발효추출물은 물 1,000 mL에 건조엉겅퀴 100 g과 유산균(Lactobacillus plantarum) 약 1×109개를 첨가하여 30°C에서 96시간 발효시킨 후, 열수 추출과 동일한 과정을 거쳐 얻었다.
페놀성 화합물은 식물에서 흔히 볼 수 있는 2차 대사산물중의 하나로 가장 많은 부분을 차지하며, 이 중에서 플라보노이드는 식물에 의해 합성된 폴리페놀의 가장 큰 부류이고 다양한 생리활성 기능을 가진다고 알려져 있다(22). 유산균으로 발효된 엉겅퀴의 생리활성 성분 함량 변화가 엉겅퀴 발효 추출물의 유용 생리활성 증대에 기초적인 요인이 될 수 있으므로, 본 실험에서는 CE과 FCE의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 비교하였다. 그 결과 발효 후에 총 폴리페놀의 경우 약 2배 상승하였고 총 플라보노이드의 경우도 약 1.
이후 2차희석액에서 10 μL를 취하여 hemocytometer에서 정자수를 counting 하였다.
Free testosterone 농도는 free testosterone 측정용 키트(Abcam, Cambridge,MA, USA)를 가지고 사용자 매뉴얼에 따라 측정하였다. 적혈구 용적률(hematocrit, Hct)은 채혈된 혈액에 항응고제인 ethylene diamine tetraacetic acid(EDTA)를 처리한 후 혈액자동분석기인 Sysmax NE-8000(Toa Medical Electronics, Hyogo, Japan)을 사용하여 분석하였다.
이후 2차희석액에서 10 μL를 취하여 hemocytometer에서 정자수를 counting 하였다. 정자의 운동성은 위의 counting 한 결과와 분석을 통해 활동하는 정자수의 비율을 측정하여 계산하였다.
또한, AST와 ALT는 간독성으로 인하여 간 조직이 손상되거나 간세포가 파괴되었을 때 세포 밖으로 유출되어 혈중 농도가 증가하게 된다(23). 천연물 추출물 투여로 인해 예상치 않은 간 기능 이상이 나타날 수 있어, 본 실험에서는 추출물의 안전성 확보를 위해 엉겅퀴 추출물 및 발효추출물을 실험동물에 장기간 투여하고 간 기능에 영향이 있는지 알아보고자 6주간 투여 후 혈중 AST, ALT 수치를 측정하였다(Fig. 1). 대조군과 투여군을 비교했을 때 AST, ALT에서 유의적으로 차이를 보이지 않았으므로, 6주간의 엉겅퀴 추출물 투여가 간 기능에 어떠한 부정적인 변화를 일으키지 않았고, 간독성을 지니지 않은 것으로 판단된다.
체중의 변화는 실험기간 동안 매주 일정한 시간에 측정하였고, 복부지방량 측정을 위해 심장채혈을 한 실험동물의 후복막강 지방(retroperitoneal fat)을 조심스럽게 적출하여 생리식염수로 세척한 다음 여과지로 수분을 제거한 후 지방조직의 중량을 측정하였다. 뒷다리 근육량 측정을 위해서는 대퇴부를 절개하여 대퇴사두근 중 많은 비율을 가지는 외측광근(vastus lateralis)을 분리하여 무게를 측정하였다.
, Deizisau, Germany)를 사용하여 수온을 25±1°C로 유지시켜주었다. 최대유영능(exhaustive swimming)을 확인하기 위해 각각의 군별로 8마리씩 실험을 진행하였고, 유영 중 쥐들의 코가 물 아래로 2초 이상 빠지는 횟수가 5회 이상일 때를 탈진으로 간주하고 탈진 상태까지의 시간을 측정하였다.
테스토스테론 생합성에 관여하는 효소들의 상대적인 유전자 발현량을 비교하기 위해 TM3 cell로부터 Trizol Reagent(Gibco-BRL)를 이용해 RNA를 추출하였다. 추출한 RNA를 ThermoScript RT-PCR System(Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)을 이용해 cDNA를 합성한 후 real-time PCR(Exicycler96 Real-Time Quantitative Thermal Block, Bioneer, Daejeon,Korea)로 측정하였다. Real-time qPCR 수행을 위한 primer 서열로 17,20-lyase는 forward 5’-CCTGCTGGAAG GTGTAGCTC-3’, reverse 5’-CCTGCTGGAAGGTGTA GCTC-3’, 3β-hydroxysteroid dehydrogenase(HSD)4는 forward 5’-CTCCACAGCCAACCCAGTAT-3’, reverse 5’-ACAGTATGGGCACAGGAAGG-3’, 5α-reductase는 forward 5’-GCAAGCCTATTACCTGGTT-3’, reverse 5’-AGAAGACACCGACGCTAA-3’, aromatase는 forward 5’-ACAATAAGATGTATGGAGAGTTCA-3’,reverse 5’-GCTTGAGGACTTGCTGATAA-3’으로 각각 사용하였고, internal control인 GAPDH의 경우 forward 5’-AACTTTGGCATTGTGGAAGG-3’, reverse 5’-CAC ATTGGGGGTAGGAACAC-3’을 사용하였다.
이후 PBS로 wash 한 후 배지를 교체해주었고 엉겅퀴 추출물 및 발효추출물을 각 농도에 맞게 처리한 배지에서 48시간 동안 배양하였다. 테스토스테론 생합성에 관여하는 효소들의 상대적인 유전자 발현량을 비교하기 위해 TM3 cell로부터 Trizol Reagent(Gibco-BRL)를 이용해 RNA를 추출하였다. 추출한 RNA를 ThermoScript RT-PCR System(Thermo Fisher Scientific Inc.
테스토스테론을 다른 물질로 전환시켜 혈중 테스토스테론 농도를 감소시키는 효소에서는 테스토스테론을 dihydrotestosterone으로 변환시키는 5α-reductase 및 테스토스테론과 그 전구체인 androstenedione을 estradiol로 전환시키는 aromatase를 측정하였다.
혈중 총콜레스테롤(TC, total cholesterol), 중성지방(TG, triglycerides), 고밀도 지질단백질 콜레스테롤(HDLC, high density lipoprotein cholesterol) 함량은 각각의 측정용 키트(ASAN Pharmaceutical Co., Ltd.)를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 대한바이오링크(Chungbuk, Korea)를 통하여 12주령 된 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 구입하여 사용하였으며, 본 실험은 중원대학교 동물실험 윤리위원회의 승인을 받아 표준작업 지침에 따라 수행되었다(승인번호:JWU 2016-1017). 실험 시작 전에 대한바이오링크사의 일반고형사료로 13주 동안 적응시킨 후 25주령까지 사육해 실험하였다.
세포실험에 사용된 TM3 세포주는 한국세포주은행(Seoul, Korea)에서 분양받아 사용하였다. 60 mm cell culture dish(SPL Life Science, Pocheon, Korea)에 10% FBS가 첨가된 DMEM/F-12 medium(Gibco-BRL, Grand Island,NY, USA)과 1×106개의 세포를 넣어주어 37°C, 5% CO2 조건에서 24시간 동안 균일하게 배양하였다.
또한, 강제 유영운동이 다른 생화학적 지표에 영향을 끼칠 수 있음을 고려하여 강제 유영 운동군과 혈액, 체지방,근육 및 정자 수 측정군으로 분류하였고 총 80마리로 실험하였다. 실험쥐들은 약 450 g의 몸무게이며, 군당 8마리씩 임의로 분류하였다. 실험쥐들은 상대습도 50±10%, 온도24°C, 환기횟수 10~20회/시간, 조명 12시간(점등 08:00~소등 20:00)으로 설정한 환경에서 한 케이지에 두 마리씩 배치하여 관리하였다.
엉겅퀴 추출물 제조를 위해 엉겅퀴는 경북 영천에서 채취하여 건조한 것을 구입해 사용하였다. 물 1,000 mL와 파쇄된 엉겅퀴 전초 100 g을 70~85°C의 가열 맨틀로 24시간 추출하여 열수 추출을 하였고, 추출액은 Whatman filter paper No.
데이터처리
모든 분석자료는 평균±표준오차(mean±SE)로 계산하였고 본문에서는 평균값으로 제시하였으며, 실험 결과 분석은 Graph pad Prism 5.0 프로그램(GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA)을 통해 진행하였다.
실험에서 얻은 결과에 대해 각 군 간의 비교는 one way analysis of variance(ANOVA)를 실시하였으며, Tukey’s multiple comparison test를 이용하여 대조군과 실험군 간의 유의성을 P<0.05 수준에서 사후 확인하였다.
이론/모형
발효에 따른 엉겅퀴 추출물의 총 페놀 및 플라보노이드 함량 변화는 다음과 같이 측정하였다. 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(20)에 따라 추출물 1 mL에 Folin-Ciocalteu시약 및 10% Na2CO3 용액을 각 1 mL씩 차례로 가한 다음 실온에서 1시간 정치한 후 spectrophotometer(UV1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. Gallic acid(Sigma-Aldrich Co.
Louis, MO, USA)를 0~100 μg/mL의 농도로 제조하여 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 표준검량선으로부터 시료 추출물의 총 페놀 함량을 산출하였다. 총 플라보노이드는 Moreno 등(21)의 방법에 따라 추출물 0.5 mL에 10% aluminum nitrate 0.1 mL 및 1 M potassium acetate 0.1 mL, ethanol 4.3 mL를 차례로 가하여 혼합하고 실온에서 40분간 정치한 다음 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. Quercetin(Sigma-Aldrich Co.
성능/효과
5C).Aromatase에서도 유사한 결과를 나타내어 CE 20, CE 40,FCE 20군에서 0.8~0.9배 수준으로 감소하였고, FCE 40군에서는 0.7배로 유의적으로 감소함을 보였다(Fig. 5D). 이러한 결과는 동물실험에서 나타난 테스토스테론의 혈중 농도 증가를 설명해주는 것이며, 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론을 합성하는 Leydig cell에서 테스토스테론 생합성을 촉진하여 농도를 증가시킬 수 있는 효소들뿐만 아니라 테스토스테론이 다른 물질로 전환되어 농도가 감소하는 것을 막는 효소들에도 작용하여 전반적으로 테스토스테론 농도가 높게 유지되는 쪽으로 유도한다는 것을 보여준다.
천연 추출물에서 있을 수 있는 간독성을 측정하기 위해 간 손상의 지표인 AST와 ALT를 측정한 결과 대조군과 차이를 보이지 않았다. CE 및 FCE 투여 후 남성 갱년기에서 감소하는 테스토스테론의 혈중 농도가 증가하였고, 테스토스테론의 생체 내 활성을 저하시키는 SHBG의 농도는 반대로 감소하였다. 총 정자수와 정자 운동성을 측정한 결과에서도 CE 및 FCE 투여군에서 증가한 양상을 나타냈고, 이는 정자형성과 활동성에 영향을 주는 테스토스테론 농도의 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다.
7A). CE 및 FCE 투여 후 확인한 결과 몸무게 100 g당 복부지방 무게는 대조군의 경우 3.36 g이었고 CE 20과 FCE 20에서 각각 3.24 g, 3.16 g으로 감소한 것을 확인했으나, 대조군과 비교했을 때 유의적 차이는 나타나지 않았다. 반면에 고용량군인 CE 40과 FCE 40에서는 각각 3.
8B). HDL-콜레스테롤의 결과에서는 대조군의 값인 14.9 mg/dL와 비교하였을 때 CE 20과 FCE 20에서 15.4 mg/dL, 17.8 mg/dL로 다소 증가하였으나 유의적인 차이를 보이지 않았다. 반면 고농도인 CE 40과 FCE 40에서는 18.
아직 근육량과 엉겅퀴 추출물과의 연관성은 보고된 바 없지만 본 실험에서 나타난 뒷다리 근육량의 증가는 엉겅퀴 추출물의 다양한 기능성 성분과 엉겅퀴 추출물 투여로 인해 증가한 테스토스테론이 영향을 준 것으로 생각되며, 이 부분은 추후 연구에서 밝혀져야 할 것으로 생각된다. 결론적으로 본 실험에서는 엉겅퀴 추출물이 남성갱년기의 일반적 증상인 복부지방 증가와 근육량 감소를 지연시킬 수 있을 가능성을 나타냈다.
유산균으로 발효된 엉겅퀴의 생리활성 성분 함량 변화가 엉겅퀴 발효 추출물의 유용 생리활성 증대에 기초적인 요인이 될 수 있으므로, 본 실험에서는 CE과 FCE의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량을 비교하였다. 그 결과 발효 후에 총 폴리페놀의 경우 약 2배 상승하였고 총 플라보노이드의 경우도 약 1.7배 상승하였다(Table 1). 이를 통해 유산균을 이용한 발효가 엉겅퀴의 조직에 물리적인 영향을 주어 생리활성성분의 용출이 용이하였음을 추측할 수 있으며, 또한 미생물대사를 통해 유용 생리활성물질의 증가 또는 생성을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
운동수행능력 측정 결과에서는 CE 및 FCE 투여군이 대조군보다 수영시간이 증가하였고, 이는 CE 및 FCE의 투여가 남성 갱년기에서 나타나는 활력의 저하를 회복시킬 수 있음을 시사한다. 끝으로 CE 및 FCE의 테스토스테론 증가 기작을 알아보기 위해 세포실험을 통해 테스토스테론 생합성 과정에 관여하는 효소 유전자의 변화를 측정한 결과 처리 군에서 합성관련 효소는 모두 증가함을 나타내었고, 전환 관련 효소는 감소함을 나타내었으므로 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론 합성을 직접 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, CE와 FCE를 비교해 봤을 때 전반적으로 FCE가 더 좋은 효과를 나타내었고, 이는 발효 과정을 통해 엉겅퀴 유효 성분의 증가에 따른 것으로 여겨진다.
6주차에 측정한 최대수영시간에서 대조군은 61초에 머물렀으나, 엉겅퀴 추출물 투여군들은 모두 증가하여 CE 20은 83초, CE 40은 113초, FCE 20은 137초, FCE40은 157초로 각각 측정되었다. 대조군과 비교하였을 때 CE 투여군에서는 유의적으로 큰 차이를 보이지 않았으나 FCE 투여군에서는 유의적 차이를 확인할 수 있었다. 위 결과로 엉겅퀴 추출물의 투여는 실험동물의 운동능력 향상에도움을 주었음을 볼 수 있었고, 그중 특히 FCE 투여군에서 더욱 높은 효과가 있음을 알 수 있었다.
1). 대조군과 투여군을 비교했을 때 AST, ALT에서 유의적으로 차이를 보이지 않았으므로, 6주간의 엉겅퀴 추출물 투여가 간 기능에 어떠한 부정적인 변화를 일으키지 않았고, 간독성을 지니지 않은 것으로 판단된다.
52 ng/mL로 약 35% 감소한 것으로 나타났다. 따라서 이 결과에서도 같은 용량을 투여한 경우 FCE 투여가 CE보다 SHBG 감소 효과가 더 높음을 보여주었고, 대조군과 비교하였을 때 체내에 활성화된 형태인 free testosterone의 농도를 더 높게 유지시킬 수 있을 것으로 생각되었다. 엉겅퀴 추출물을 6주간 투여한 후 생체 활성을 나타내는 혈중 free testosterone의 농도를 측정한 결과 대조군은 0.
끝으로 CE 및 FCE의 테스토스테론 증가 기작을 알아보기 위해 세포실험을 통해 테스토스테론 생합성 과정에 관여하는 효소 유전자의 변화를 측정한 결과 처리 군에서 합성관련 효소는 모두 증가함을 나타내었고, 전환 관련 효소는 감소함을 나타내었으므로 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론 합성을 직접 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다. 또한, CE와 FCE를 비교해 봤을 때 전반적으로 FCE가 더 좋은 효과를 나타내었고, 이는 발효 과정을 통해 엉겅퀴 유효 성분의 증가에 따른 것으로 여겨진다. 결론적으로 본 연구에서는 CE 및 FCE가 남성 갱년기 개선에 도움을 줄 수 있는 좋은 소재로 활용될 수 있다는 가능성을 제시하였다
또한, FCE 투여군인 FCE 20에서 5.91×107으로 다소 증가하였고, FCE 40에서는 6.35×107의 총 정자수를 가져 약 14%가 증가하였으며 통계적으로 유의하였다(Fig. 4A).
또한, pregnenolone과 androstenediol을 progesterone과 테스토스테론으로 변환시키는 3β-HSD4는 대조군과 비교하여 실험군인 CE 20, CE 40, FCE 20군에서 각각 1.3, 1.6, 1.5배로 다소 증가하였지만 통계적으로 유의하진 않았고, FCE 40 투여군에서는 2.1배로 유의하게 증가하는 양상을 보였다(Fig. 5B).
지방조직과 근육에 대한 영향을 측정한 결과 지방조직량은 줄이고 근육량은 늘려 남성 갱년기에서 흔히 나타나는 체지방 증가 및 근육량 감소를 완화시키는 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한, 남성 갱년기에서 흔히 동반되는 혈중지질대사 이상에 있어서도 CE 및 FCE 투여군이 총 콜레스테롤과 중성지방은 감소시킨 반면 고밀도 콜레스테롤은 증가시켜 긍정적인 효과가 있는 것을 관찰하였다. 운동수행능력 측정 결과에서는 CE 및 FCE 투여군이 대조군보다 수영시간이 증가하였고, 이는 CE 및 FCE의 투여가 남성 갱년기에서 나타나는 활력의 저하를 회복시킬 수 있음을 시사한다.
7B). 또한, 뒷다리 근육량/몸무게 비율은 대조군에서 0.052였고, CE 20과 FCE 20에서는 각각 0.058과 0.063으로 약간 증가하였으나 통계적으로 유의적인 차이를 보이진 않았다. 반면 상대적으로 고용량을 투여한 군들에서는 CE40에서 0.
추후 연구에서 테스토스테론 농도에 관여하는 엉겅퀴 추출물의 지표 성분에 대한 탐색과 발효에 따른 변화에 관한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다. 또한, 엉겅퀴 추출물 투여로 인해 일반적인 남성호르몬 보충요법에서 발생할 수 있는 부작용 중 하나인 적혈구 증가증이 발생하는지의 여부를 조사하기 위해 적혈구 용적률을 측정한 결과, 대조군과 실험군 간의 차이는 관찰되지 않았다(Table 2).
먼저 5α-reductase는 대조군보다 감소하는 양상을 보여 CE 20,CE 40, FCE 20군에서 0.8~0.9배로 다소 감소하였고, FCE40군에서는 0.7배로 유의적으로 감소하였다(Fig. 5C).
16 g으로 감소한 것을 확인했으나, 대조군과 비교했을 때 유의적 차이는 나타나지 않았다. 반면에 고용량군인 CE 40과 FCE 40에서는 각각 3.10 g과 2.87 g으로 저용량군보다 더 많이 감소하였으며, 특히 FCE 40은 통계적으로 유의한 감소를 보였다 (Fig. 7B). 또한, 뒷다리 근육량/몸무게 비율은 대조군에서 0.
8C). 본 실험에서 나타난 결과는 Lim과 Lee(44)의 연구에서 엉겅퀴 추출물이 식이성 고지혈증 흰쥐의 혈청 지질 농도를 낮췄다는 보고와 Han등(45)의 연구에서 당뇨 흰쥐의 지질대사에 영향을 미쳤다는 보고와 유사하며, 엉겅퀴 추출물의 투여가 남성 갱년기에서 흔히 나타나는 혈중 지질대사 이상에 긍정적인 효과를 줄 수 있음을 의미한다.
6). 실험 결과에서 대조군과 실험군 간의 유의적 차이는 보이지 않았다. 이러한 결과로 봤을 때 CE 및 FCE의 투여는 전립선에 있어 테스토스테론 보충요법에서 나타날 수 있는 PSA 상승과 같은 부작용을 야기하지는 않는 것으로 생각된다.
9). 약 3주차부터 대조군과 실험군과의 차이가 서서히 나타나기 시작하였으며, 5주차부터는 그 차이가 뚜렷한 양상을 보였다. 6주차에 측정한 최대수영시간에서 대조군은 61초에 머물렀으나, 엉겅퀴 추출물 투여군들은 모두 증가하여 CE 20은 83초, CE 40은 113초, FCE 20은 137초, FCE40은 157초로 각각 측정되었다.
5 pg/mL로 대조군보다 각각 약 13%, 23% 상승하였다. 엉겅퀴 유산균 발효추출물 투여군은 통계적으로 유의하게 FCE 20에서 335.0 pg/mL로 약 32%의 증가를 나타내었으며 FCE 40에서는 368.5 pg/mL로 약 45%의 증가를 보였다. 이러한 결과는 6주간 진행된 엉겅퀴 추출물의 투여가 테스토스테론 생성 능력을 증가시킨 결과로 생각되며, 이를 통해 테스토스테론의 감소로 인하여 나타날 수 있는 남성 갱년기 증상에 있어 긍정적인 효과를 보여줄 수 있을 것으로 생각된다.
따라서 이 결과에서도 같은 용량을 투여한 경우 FCE 투여가 CE보다 SHBG 감소 효과가 더 높음을 보여주었고, 대조군과 비교하였을 때 체내에 활성화된 형태인 free testosterone의 농도를 더 높게 유지시킬 수 있을 것으로 생각되었다. 엉겅퀴 추출물을 6주간 투여한 후 생체 활성을 나타내는 혈중 free testosterone의 농도를 측정한 결과 대조군은 0.82 pg/mL였고, 실험군인 CE 20, 40과 FCE 20, 40에서 각각 1.05 pg/mL, 2.15 pg/mL, 1.54 pg/mL와 2.74 pg/mL의 농도를 나타냈다(Fig. 3B). 이는 SHBG의 감소에 따른 결과로 생각되며 SHBG의 감소가 생체 내 활성이 있는 free testosterone의 농도를 증가시킨 것으로 여겨진다.
또한, 남성 갱년기에서 흔히 동반되는 혈중지질대사 이상에 있어서도 CE 및 FCE 투여군이 총 콜레스테롤과 중성지방은 감소시킨 반면 고밀도 콜레스테롤은 증가시켜 긍정적인 효과가 있는 것을 관찰하였다. 운동수행능력 측정 결과에서는 CE 및 FCE 투여군이 대조군보다 수영시간이 증가하였고, 이는 CE 및 FCE의 투여가 남성 갱년기에서 나타나는 활력의 저하를 회복시킬 수 있음을 시사한다. 끝으로 CE 및 FCE의 테스토스테론 증가 기작을 알아보기 위해 세포실험을 통해 테스토스테론 생합성 과정에 관여하는 효소 유전자의 변화를 측정한 결과 처리 군에서 합성관련 효소는 모두 증가함을 나타내었고, 전환 관련 효소는 감소함을 나타내었으므로 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론 합성을 직접 촉진시킬 수 있음을 알 수 있었다.
대조군과 비교하였을 때 CE 투여군에서는 유의적으로 큰 차이를 보이지 않았으나 FCE 투여군에서는 유의적 차이를 확인할 수 있었다. 위 결과로 엉겅퀴 추출물의 투여는 실험동물의 운동능력 향상에도움을 주었음을 볼 수 있었고, 그중 특히 FCE 투여군에서 더욱 높은 효과가 있음을 알 수 있었다. 엉겅퀴의 운동능력향상에 관해서는 아직 보고된 바 없으나, Noh 등(46)은 여성 갱년기 동물 모델에서 엉겅퀴 복합추출물이 피로도를 감소시킨다고 보고하였고, 남성호르몬인 테스토스테론이 근육량, 근력의 향상에 영향을 미친다는 연구(47)와 테스토스테론 보충요법으로 남성의 운동능력을 향상시켰다(48)는 이전 연구 결과들을 종합해 볼 때 엉겅퀴 추출물의 기능성성분과 더불어 엉겅퀴 추출물 투여에 의해 증가한 테스토스테론이 운동수행능력의 향상에 영향을 준 것으로 생각된다.
5D). 이러한 결과는 동물실험에서 나타난 테스토스테론의 혈중 농도 증가를 설명해주는 것이며, 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론을 합성하는 Leydig cell에서 테스토스테론 생합성을 촉진하여 농도를 증가시킬 수 있는 효소들뿐만 아니라 테스토스테론이 다른 물질로 전환되어 농도가 감소하는 것을 막는 효소들에도 작용하여 전반적으로 테스토스테론 농도가 높게 유지되는 쪽으로 유도한다는 것을 보여준다. 따라서 엉겅퀴 추출물의 투여가 남성 갱년기에서 감소한 테스토스테론의 혈중 농도를 회복시켜 테스토스테론 감소로 인해 나타나는 남성 갱년기의 증상 완화에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되며, 추후에 적정 용량과 나타날 수 있는 부작용에 관한 연구가 더 진행되어야 할 것으로 생각된다.
따라서 이러한 선행 연구 결과들에 근거하여 엉겅퀴의 생리활성 성분이 혈중 테스토스테론 증가에 효과가 있을 것이라고 여겨진다. 전반적인 결과가 단순 추출물보다 발효추출물에서 더 좋은 효과를 나타낸 것은 발효 과정을 통하여 위에 언급한 성분 외에도 다양한 생리활성 성분의 함량이 증가되었고, 이로 인해 혈중 테스토스테론의 농도에 더 영향을 미친 결과로 생각된다. 추후 연구에서 테스토스테론 농도에 관여하는 엉겅퀴 추출물의 지표 성분에 대한 탐색과 발효에 따른 변화에 관한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다.
8A). 중성지방의 경우에도 투여군 모두에서 감소하는 양상을 보였고, 특히 CE 40과 FCE 40에서 각각 122.7 mg/dL, 109.8 mg/dL로 대조군의 154.0mg/dL와 비교했을 때 약 20%와 29% 유의적으로 감소함을 보였다(Fig. 8B). HDL-콜레스테롤의 결과에서는 대조군의 값인 14.
또한, 전립선에 대한 부작용을 알아보기 위해 PSA를 측정하였으나 대조군과 별다른 차이를 나타내지 않았다. 지방조직과 근육에 대한 영향을 측정한 결과 지방조직량은 줄이고 근육량은 늘려 남성 갱년기에서 흔히 나타나는 체지방 증가 및 근육량 감소를 완화시키는 효과가 있는 것으로 생각된다. 또한, 남성 갱년기에서 흔히 동반되는 혈중지질대사 이상에 있어서도 CE 및 FCE 투여군이 총 콜레스테롤과 중성지방은 감소시킨 반면 고밀도 콜레스테롤은 증가시켜 긍정적인 효과가 있는 것을 관찰하였다.
본 연구에서는 엉겅퀴 추출물(CE) 및 엉겅퀴 발효추출물 (FCE)이 남성 갱년기 증상의 개선에 미치는 영향을 알아보기 위해 25주령 된 흰쥐에 추출물을 6주간 투여한 후, 간독성, 테스토스테론, SHBG, 정자수 및 정자 운동성, PSA, 복부지방, 근육량, 혈중지질, 운동수행능력 등에 미치는 영향을 조사하였고 세포 실험을 통해 그 기작을 확인하였다. 천연 추출물에서 있을 수 있는 간독성을 측정하기 위해 간 손상의 지표인 AST와 ALT를 측정한 결과 대조군과 차이를 보이지 않았다. CE 및 FCE 투여 후 남성 갱년기에서 감소하는 테스토스테론의 혈중 농도가 증가하였고, 테스토스테론의 생체 내 활성을 저하시키는 SHBG의 농도는 반대로 감소하였다.
총 정자수 중 운동성을 지닌 정자수에 대한 측정 결과에서 대조군(2.86×107)과 비교할 때 비발효추출물군인 CE 20에서 3.02×107, CE 40에서는 3.17×107으로 유의한 변화는 아니지만 다소 증가하는 모습을 보였다.
CE 및 FCE 투여 후 남성 갱년기에서 감소하는 테스토스테론의 혈중 농도가 증가하였고, 테스토스테론의 생체 내 활성을 저하시키는 SHBG의 농도는 반대로 감소하였다. 총 정자수와 정자 운동성을 측정한 결과에서도 CE 및 FCE 투여군에서 증가한 양상을 나타냈고, 이는 정자형성과 활동성에 영향을 주는 테스토스테론 농도의 증가와 관련이 있을 것으로 생각된다. 또한, 전립선에 대한 부작용을 알아보기 위해 PSA를 측정하였으나 대조군과 별다른 차이를 나타내지 않았다.
2). 투여 전(0주) 테스토스테론 level의 경우 대조군과 실험군에서 239.5~255.0 pg/mL로 비슷한 수준을 보였고, 6주에 걸쳐 매일 CE 및 FCE 투여 후 테스토스테론의 혈중농도를 측정한 결과, 약 4주 정도부터 투여군의 혈중 테스토스테론 농도가 상승하는 양상을 보여 6주째에는 대조군의 경우 254.5 pg/mL로 투여 전과 큰 차이를 보이지 않았으나,투여군들은 전반적으로 증가하여 엉겅퀴 비발효추출물인 CE 20과 CE 40의 경우 각각 288.0 pg/mL와 312.5 pg/mL로 대조군보다 각각 약 13%, 23% 상승하였다. 엉겅퀴 유산균 발효추출물 투여군은 통계적으로 유의하게 FCE 20에서 335.
3 mg/dL인 것에 비교해 투여군에서는 전체적인 감소를 보였다. 특히 CE 40과 FCE 40에서 각각 62.4 mg/dL, 53.5 mg/dL로 통계적으로 유의한 감소효과를 나타내었다(Fig. 8A). 중성지방의 경우에도 투여군 모두에서 감소하는 양상을 보였고, 특히 CE 40과 FCE 40에서 각각 122.
후속연구
이러한 결과는 동물실험에서 나타난 테스토스테론의 혈중 농도 증가를 설명해주는 것이며, 엉겅퀴 추출물이 테스토스테론을 합성하는 Leydig cell에서 테스토스테론 생합성을 촉진하여 농도를 증가시킬 수 있는 효소들뿐만 아니라 테스토스테론이 다른 물질로 전환되어 농도가 감소하는 것을 막는 효소들에도 작용하여 전반적으로 테스토스테론 농도가 높게 유지되는 쪽으로 유도한다는 것을 보여준다. 따라서 엉겅퀴 추출물의 투여가 남성 갱년기에서 감소한 테스토스테론의 혈중 농도를 회복시켜 테스토스테론 감소로 인해 나타나는 남성 갱년기의 증상 완화에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되며, 추후에 적정 용량과 나타날 수 있는 부작용에 관한 연구가 더 진행되어야 할 것으로 생각된다.
이는 SHBG의 감소에 따른 결과로 생각되며 SHBG의 감소가 생체 내 활성이 있는 free testosterone의 농도를 증가시킨 것으로 여겨진다. 따라서 추후 엉겅퀴 추출물이 어떻게 SHBG를 감소시키는지에 관한 추가 연구가 필요할 것으로 생각된다.
Gu 등(40)과 Yin 등(41)은 엉겅퀴 추출물의 항비만 및 복부지방 감소 효과에 대해, Hur와 Hwang(14)은 엉겅퀴 추출물의 체중 감소 효과에 대해 보고한 바 있으며, 이는 본 실험의 결과를 뒷받침한다. 아직 근육량과 엉겅퀴 추출물과의 연관성은 보고된 바 없지만 본 실험에서 나타난 뒷다리 근육량의 증가는 엉겅퀴 추출물의 다양한 기능성 성분과 엉겅퀴 추출물 투여로 인해 증가한 테스토스테론이 영향을 준 것으로 생각되며, 이 부분은 추후 연구에서 밝혀져야 할 것으로 생각된다. 결론적으로 본 실험에서는 엉겅퀴 추출물이 남성갱년기의 일반적 증상인 복부지방 증가와 근육량 감소를 지연시킬 수 있을 가능성을 나타냈다.
5 pg/mL로 약 45%의 증가를 보였다. 이러한 결과는 6주간 진행된 엉겅퀴 추출물의 투여가 테스토스테론 생성 능력을 증가시킨 결과로 생각되며, 이를 통해 테스토스테론의 감소로 인하여 나타날 수 있는 남성 갱년기 증상에 있어 긍정적인 효과를 보여줄 수 있을 것으로 생각된다. 엉겅퀴는 생리활성이 뛰어난 다양한 폴리페놀 및 플라보노이드를 함유하고 있는데(26), 이러한 성분 중에는 일부 효능이 알려져 있는 것들이 있다.
7배 상승하였다(Table 1). 이를 통해 유산균을 이용한 발효가 엉겅퀴의 조직에 물리적인 영향을 주어 생리활성성분의 용출이 용이하였음을 추측할 수 있으며, 또한 미생물대사를 통해 유용 생리활성물질의 증가 또는 생성을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
전반적인 결과가 단순 추출물보다 발효추출물에서 더 좋은 효과를 나타낸 것은 발효 과정을 통하여 위에 언급한 성분 외에도 다양한 생리활성 성분의 함량이 증가되었고, 이로 인해 혈중 테스토스테론의 농도에 더 영향을 미친 결과로 생각된다. 추후 연구에서 테스토스테론 농도에 관여하는 엉겅퀴 추출물의 지표 성분에 대한 탐색과 발효에 따른 변화에 관한 연구가 더 필요할 것으로 생각된다. 또한, 엉겅퀴 추출물 투여로 인해 일반적인 남성호르몬 보충요법에서 발생할 수 있는 부작용 중 하나인 적혈구 증가증이 발생하는지의 여부를 조사하기 위해 적혈구 용적률을 측정한 결과, 대조군과 실험군 간의 차이는 관찰되지 않았다(Table 2).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
엉겅퀴는 무엇인가?
엉겅퀴(Cirsium japonicum)는 국화과(Compositae)에 속하는 여러해살이풀로서 가시나물이라 불리고 전국적으로 자생하며 산이나 들판에서 자란다. 엉겅퀴는 한국, 중국, 일본 등지에 분포하고 한방에서는 엉겅퀴를 대계초, 뿌리 부분을 대계근이라 하며 약재로 사용하고 있다.
민간요법에서 엉겅퀴는 어떤 목적으로 섭취되는가?
엉겅퀴는 빈혈,해독, 지혈, 강장작용 및 이뇨작용에 좋다고 알려져 있으며,뿌리는 대하, 노혈, 간염, 토혈과 고혈압, 당뇨병 등의 성인병 치료에 사용해 왔다(12,13). 또한, 민간요법에서는 양기가 없거나 정력증진을 목적으로 섭취한다고 알려져 있다. 엉겅퀴의 꽃과 잎 추출물은 항비만(14)과 항당뇨(15)에 효과가 있다고 보고되고 있으며, 최근 연구에는 항위염 및 항위궤양 효과가 있다고 알려졌다(16).
엉겅퀴는 어느 질병에 효과가 있는가?
엉겅퀴는 한국, 중국, 일본 등지에 분포하고 한방에서는 엉겅퀴를 대계초, 뿌리 부분을 대계근이라 하며 약재로 사용하고 있다. 엉겅퀴는 빈혈,해독, 지혈, 강장작용 및 이뇨작용에 좋다고 알려져 있으며,뿌리는 대하, 노혈, 간염, 토혈과 고혈압, 당뇨병 등의 성인병 치료에 사용해 왔다(12,13). 또한, 민간요법에서는 양기가 없거나 정력증진을 목적으로 섭취한다고 알려져 있다.
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