[논문]삼채 보충식이가 당뇨흰쥐 간의 항산화효소 함량에 미치는 영향

김명화

doi:10.17495/easdl.2017.8.27.4.399

삼채 보충식이가 당뇨흰쥐 간의 항산화효소 함량에 미치는 영향
Effects of Dietary Supplementation with Allium hookeri Root on Hepatic Enzyme Contents in Streptozotocin-induced Diabetic Rats 원문보기

東아시아食生活學會誌 = Journal of the East Asian Society of Dietary Life, v.27 no.4, 2017년, pp.399 - 407

초록
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본 연구는 streptozotocin(STZ)으로 당뇨를 유발시킨 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐에게 4주간 삼채(Allium hookeri; AH) 뿌리를 식이에 보충한 정상대조군 normal-control(N-control)과 STZ-control, STZ-AH 5%와 STZ-AH 10% 첨가군을 당뇨실험군으로 하여 삼채의 잠재적인 항산화 식재료로써의 활용성을 확인하였다. 해당식이를 4주간 공급한 후, 간과 근육의 글리코겐, 간의 단백질과 MDA, 간의 세포질에서 XOD, GST, SOD, CAT, GR 및 GPX의 항산화효소 함량을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 간의 글리코겐 함량은 N-control에 비해 STZ-control에서 유의적으로 낮았고, 당뇨실험군에서는 STZ-AH 5%에서 STZ-control보다 유의적으로 높은 함량 차이를 보였다. 근육의 글리코겐 함량은 N-control에 비해 STZ-control에서 유의적으로 낮았고, STZ-control에 비해 STZ-AH 5%와 STZ-AH 10%에서 유의적으로 높은 차이었다. 간의 단백질 함량은 N-control과 STZ-control에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, STZ-control보다 STZ-AH 첨가군 모두에서 유의적으로 높았다. 간의 MDA 함량은 N-control보다 STZ-control에서 유의적으로 높은 함량이었고, STZ-control보다 STZ-AH 첨가군 모두에서 낮은 함량이었다. 간의 세포질에서 측정한 XOD 함량은 N-control과 STZ-control은 유의적인 차이를 보였고, 당뇨실험군에서는 STZ-control보다 STZ-AH 5%와 STZ-AH 10% 첨가군 모두에서 유의적으로 낮은 함량 차이를 보였다. GST 함량은 N-control에 비해 STZ-control에서는 유의적으로 낮았고, STZ-control 보다 STZ-AH 5%와 STZ-AH 10% 첨가군 모두에서 유의적으로 높은 함량이었다. SOD는 N-control과 STZ-control에서 유의적인 함량 차이를 보였으나, 당뇨실험군 간에는 STZ-control과 유의성을 보이지 않았다. CAT는 N-control과 STZ-control에서 유의적인 차이는 아니었으나, STZ-control과 비교하여 STZ-AH 10%에서 유의적으로 높은 함량 차이를 보였다. GR과 GPX 함량에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이상의 연구결과, 삼채뿌리 분말을 식이로 첨가하였을 때 당뇨시 간과 근육의 글리코겐과 간의 단백질 함량이 높아졌고, MDA 함량은 낮아졌다. 효소 함량은 XOD에서 낮아졌고, CAT와 GST에서 높아지는 경향이었다. 삼채는 STZ에 의한 포도당의 과부하에 의해 증가된 과산화물의 생성억제와 조직 내 세포의 산화적 스트레스 감소작용으로 생체내 항산화 방어력을 증가시킬 수 있으며, 당뇨 예방 및 치료를 위한 식사요법에 이용 가능한 식품으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to examine the effect of Allium hookeri (AH) root on hepatic antioxidative enzyme contents in streptozotocin (STZ)-induced rats. Diabetes mellitus was induced in male Sprague-Dawley rats through injection of STZ dissolved in citrate buffer into tail veins at a dose of 45 mg/kg body weight. Sprague-Dawley rats were fed an AIN-93 recommended diet, and the experimental groups were fed a modified diet containing 5% and 10% of AH root powder for 4 weeks. The experimental groups were divided into four groups: a normal control (N-control), STZ-control, STZ-AH 5%, and STZ-AH 10% supplemented groups. The STZ-AH 5% group showed a significant increase in liver glycogen compared to the STZ-control group. Muscle glycogen and liver protein contents significantly increased in the AH-supplemented groups compared to the STZ-control group. The liver malondialdehyde content of the AH-supplemented group was significantly lower than that of the STZ-control group. Xanthine oxidase content was significantly reduced in all experimental groups. Glutathione-S-transferase content was significantly elevated in the AH-treated groups compared to the STZ-control group. Superoxide dismutase content was not significantly different among the experimental groups. Catalase content was significantly higher in the STZ-AH 10% group compared to the STZ-control group. These results show that supplementation with AH root may be useful for diabetic therapy and damage from oxidative stress.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 선행연구(Kim MW 2016)에서는 한국산 삼채 뿌리를 실험시료로 하여 혈당 함량에 미치는 영향에 관한 연구결과, 삼채뿌리 분말첨가 시 혈당 함량이 낮아졌다. 이어서 본 실험에서는 streptozotocin(STZ) 당뇨 유발 흰쥐의 간 세포질에서 항산화효소 함량을 측정하여 당뇨 시 식사요법에서 항산화 식재료로 활용하고자 하였다.

제안 방법

삼채는 향기가 강한 특성을 가지고 있어서 실험동물들이 섭취할 수 있도록 10% 이하로 식이를 조정하였다(Lee SH 등 2015). N-control과 STZ-control은 AIN-93 조제식이(Reeves PG 1997)로 공급하였고, 당뇨실험군의 식이는 AIN-93 조제식이를 변형하여 삼채뿌리 분말을 5%와 10%씩 첨가하여 각각의 해당 식이로 4주간 공급하였으며, 실험식이와 물은 자유롭게 섭취하도록 하였다(Table 1). 삼채뿌리의 영양 조성은 100 g당 탄수화물 11.
실험군은 정상대조군 1개 군과 STZ으로 당뇨를 유발한 당뇨 실험군 3개 군으로 각 군별로 7마리씩 총 28마리를 사용하였다. 정상 대조군에는 삼채뿌리를 첨가하지 않은 normal-control (N-control), 당뇨 실험군에는 삼채뿌리를 첨가하지 않은 당뇨대조군(STZ-control)과 삼채뿌리를 분말로 하여 각각 5%(STZ-AH 5%)와 10%(STZ-AH 10%)를 첨가하여 실험하였다. 삼채는 향기가 강한 특성을 가지고 있어서 실험동물들이 섭취할 수 있도록 10% 이하로 식이를 조정하였다(Lee SH 등 2015).

대상 데이터

본 실험에서 시료로 사용한 삼채(Allium hookeri) 뿌리는 서울시 동대문구 제기2동에 있는 용성건재(사업자등록번호 204-92-77858)로부터 구입하였다. 우리나라 경상북도 영주군 상줄동 104-4에서 야생 재배하여 2015년 7월에 수확한 것을 자연 건조시켜 뿌리를 분말(HMF-3450S, Hanil, Seoul, Korea)로 만들어 냉장 보관한 후 실험시기에 시료로 사용하였다.
실험동물은 체중 220 g 내외로 7주령인 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐를 주식회사 샘타코 BIO KOREA(NTacSam: SD,Osan, Korea)로부터 구입하여 stainless steel cage에 한 마리씩 넣고, 온도 22±2℃에서 고형 사료(Feedlap, Guri, Korea)로 1주일간 예비 사육하였다. 본 동물 실험은 덕성여대 동물실험윤리위원회의 승인(승인번호 2015-017-001)을 받은 후, 실험동물 관리 및 이용에 관한 지침에 맞추어 실시하였다.

데이터처리

모든 실험 데이터는 SPSS(version 23) package형으로 통계처리하였고, 분석 수치는 평균과 표준편차(standard deviation:SD)로 처리하였다. 실험군 간의 차이는 one way analysis of variance(ANOVA)로 검증하였고, 각 실험군 간의 평균값의 차이에 대한 유의성은 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.
모든 실험 데이터는 SPSS(version 23) package형으로 통계처리하였고, 분석 수치는 평균과 표준편차(standard deviation:SD)로 처리하였다. 실험군 간의 차이는 one way analysis of variance(ANOVA)로 검증하였고, 각 실험군 간의 평균값의 차이에 대한 유의성은 Duncan's multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 평가하였다.

이론/모형

Xanthine oxidase(XOD) 분석은 Bergmeyer 등의 방법(Bergmeyer HU 등 1974), glutathione-S-transferase(GST)의 함량은 Habig 등의 방법(Habig WH 등 1974), superoxide dismutase(SOD)는 Maklund와 Marklund(Maklund S & Marklund G1974)의 방법 그리고 catalase(CAT)의 함량은 Aebi 방법(AebiH 1984)에 따라 분석하였다. Glutathione reductase(GR)은 340nm에서 흡광도 감소속도를 측정하여 NADPH의 분자흡광도 계수를 적용하여 분석하였다(Mavis RD & Stellwagen E 1968).
간과 근육의 글리코겐 함량은 Hassid와 Abraham 방법(Hassid WZ & Abraham X 1978)에 의해 620 nm에서 흡광도를 측정하여 표준 포도당액과 비교하여 정량하였다. 간의 지질과산화물(malondialdehyde; MDA)의 함량은 Mihara와 Uchiyama 방법(Mihara M & Uchiyama M 1957)에 따라 535 nm 에서와 520 nm에서 흡광도의 차이를 계산하였고, 이를 nmol/mg protein으로 나타내었다.

성능/효과

당뇨시 지속적인 고혈당은 자동 산화와 비효소적인 단백질이 당화를 통해 산소유리기의 생성을 증가시킨다. MDA는 다불포화지방산의 산화시 주요하게 작용하는 알데하이드로 산소유리기가 막 인지질의 지질과산화를 초래하여 지질산화 생성물인 MDA 함량을 증가시키는데(Wolff SP & Dean RT 1987), 본 연구에서는 삼채 첨가시 MDA 함량이 낮아져 과량의 유리기 형성을 억제하여 항산화방어체계에 작용을 할 것으로 보인다.
모든 AH 첨가군은 STZ-control군과 비교하여 dose-dependent한 XOD 함량의 감소를 보였다. 본 연구 결과, XOD 함량이 낮아져 삼채뿌리 섭취가 유리기의 생성을 억제한 것으로 추정된다
삼채는 S-allyl-L-cysteine-sulfoxide 등의 특수한 아미노산과 사포닌을 함유하는 식품(Ayam VS 2011)으로 AMPK 작용을 활성화시켜 유리기에 의한 세포막의 지질과산화를 줄이며, 당질 생성을 억제하여 간에서 당질과 지방의 항상성을 유지하는데 삼채의 작용이 있을 것으로 추정된다(ForetzM 등 2005; Kim JS 등 2015). 본 연구에서 당뇨시 삼채를 보충하였을 때 간의 단백질 함량이 높아진 것으로 보아 단백질이 이화작용을 다소 늦출 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	삼채의 분류학적 위치는 무엇인가?	삼채(Allium hookeri; AH)는 백합과(Liliaceae) 식물로 부추와 마늘과 같이 파속(Allium L.)에 속하며, Allium 속 식물은 세계적으로 대략 700여 종으로 이루어져 있고(Martin-Gallán 등 2003), 생물학적 및 약리학적 활성 효과가 큰 식품이다(Borborah K 등 2014). 당뇨환자의 30%가 자연 식품을 이용한 대체요법(Raman BV 등 2012)을 사용하고 있으며, 삼채는 우리나라에서 다양한 요리재료 및 마시는 차 등의 건강식품 형태로 이용되고 있다(Jun HI 등 2014).
	당뇨 시, 유리기는 무엇에 의해 생성되는가?	당뇨 시 유리기(free radical)는 활성산소종(reactive oxygen species; ROS), 활성질소종(reactive nitrogen species) 및 활성콜린종(reactive chlorine species)에 의해 생성되어 항산화 방어체계에 영향을 준다(Ullah A 등 2016). 효소와 비효소적인 반응에 의하여 형성된 ROS는 정상적인 상태에서 항상 생성되며, super oxide anion(O2—), hydroxyl radical(·OH), hydrogen peroxide(H2O2), hydrogen peroxide radical(·OOH) 등으로 세포는 ROS에 대항하여 산화적 스트레스를 입게 된다(Baynes JW 1991).
	활성산소종의 부적절한 체내 작용으로 유발되는 문제는 무엇인가?	효소와 비효소적인 반응에 의하여 형성된 ROS는 정상적인 상태에서 항상 생성되며, super oxide anion(O2—), hydroxyl radical(·OH), hydrogen peroxide(H2O2), hydrogen peroxide radical(·OOH) 등으로 세포는 ROS에 대항하여 산화적 스트레스를 입게 된다(Baynes JW 1991). 이렇게 생성된 ROS의 부적절한 체내 작용으로 지방산의 산화와 허혈성 심장질환 같은 합병증을 유발하여 당뇨로 인한 사망률을 높이는 원인이 된다(Bikkad MD 등 2014).당뇨의 경우, 고혈당과 높은 지질과산화물 등에 의한 산화적스트레스의 발생을 억제하거나, 생성된 ROS를 제거할 수 있는 phytochemical(Kim KH 등 2012; Lee KW 등 2014)은 합성 항산화제에 비해 부작용이 적을 뿐만 아니라, 항산화와 면역기능조절 등의 질병관리에 효과적인 식품 및 대체식품으로서 효능과 유효성분에 대한 관심이 높아지고 있다(Roslan J 등 2017).

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저자의 다른 논문 :

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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