Prunella vulgaris, well-known traditional medicinal plant, is used for the cure of abscess, scrofula, hypertension and urinary diseases. Diabetic nephropathy is the most common cause of end-stage renal disease. The pathological characteristics of diabetic nephropathy are glomerular and tubular basem...
Prunella vulgaris, well-known traditional medicinal plant, is used for the cure of abscess, scrofula, hypertension and urinary diseases. Diabetic nephropathy is the most common cause of end-stage renal disease. The pathological characteristics of diabetic nephropathy are glomerular and tubular basement membrane thickening. The aim of the present study was to evaluate the effect of Prunella vulgaris, on diabetic glomerular injury in streptozotocin-induced diabetes rats. Diabetes mellitus was induced by a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ; 45 mg/kg) and confirmed by random glucose level higher than ${\leq}300mg/dL$. The experimental rats were divided into five groups: control group (Male SD rats), STZ group (Male SD rats injected STZ), Aminoguanidine group (Male SD rats injected STZ + AG 100 mg/kg/day), Low dose group (Male SD rats injected STZ + APV 100 mg/kg/day), High dose group (Male SD rats injected STZ + APV 300 mg/kg/day). AG or APVs were administered once a day for 8 weeks. Body weight and food/water intake were measured every four weeks. At the end of study, the kidneys were collected and cut into pieces for immunohistochemistry and western blot analysis. Our study showed that body weight and water/food intake were no significant differences between untreated STZ-induced diabetic rat and APV treated-STZ rat. However, phosphorylation of receptor-regulated Smads (Smad3) was significantly decreased in APV treated-STZ rat as compared with the diabetic group. In addition, APV was improved nephrin level in kidney tissue. Therefore, we suggest that APV has a protective effect against STZ-induced diabetic glomerular injury.
Prunella vulgaris, well-known traditional medicinal plant, is used for the cure of abscess, scrofula, hypertension and urinary diseases. Diabetic nephropathy is the most common cause of end-stage renal disease. The pathological characteristics of diabetic nephropathy are glomerular and tubular basement membrane thickening. The aim of the present study was to evaluate the effect of Prunella vulgaris, on diabetic glomerular injury in streptozotocin-induced diabetes rats. Diabetes mellitus was induced by a single intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ; 45 mg/kg) and confirmed by random glucose level higher than ${\leq}300mg/dL$. The experimental rats were divided into five groups: control group (Male SD rats), STZ group (Male SD rats injected STZ), Aminoguanidine group (Male SD rats injected STZ + AG 100 mg/kg/day), Low dose group (Male SD rats injected STZ + APV 100 mg/kg/day), High dose group (Male SD rats injected STZ + APV 300 mg/kg/day). AG or APVs were administered once a day for 8 weeks. Body weight and food/water intake were measured every four weeks. At the end of study, the kidneys were collected and cut into pieces for immunohistochemistry and western blot analysis. Our study showed that body weight and water/food intake were no significant differences between untreated STZ-induced diabetic rat and APV treated-STZ rat. However, phosphorylation of receptor-regulated Smads (Smad3) was significantly decreased in APV treated-STZ rat as compared with the diabetic group. In addition, APV was improved nephrin level in kidney tissue. Therefore, we suggest that APV has a protective effect against STZ-induced diabetic glomerular injury.
당뇨에 의한 신장 손상에 대한 치료법으로는 식이요법, 약물요법 등이 있으나, 그 효과가 미비하거나 또는 대부분 부작용을 가지고 있어 사용에 제약이 있다. 이에 췌장의 랑게르한스섬에서 인슐린을 생산하는 β-세포의 파괴로 발병되는 인슐린 의존성 제1형 당뇨 모델로서, 현재 항-당뇨 연구를 위해 일반적으로 사용되고 있는 동물모델 중 하나인 스트렙토조토신 (Streptozotocin; STZ) 유발 당뇨 쥐에서의 신장 손상에 대한 하고초 물추출물의 보호효과에 대해 확인하기 위해 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
투여 3일 후 당뇨 유발확인을 위해 혈당을 측정하였고 그 수치가 300 ㎎/㎗가 넘는 동물을 선발하여 STZ-유발 당뇨군으로 실험에 사용하였다. 실험군은 총 5개로, 정상군 (Male SD rats), STZ-당뇨군 (Male SD rats injected STZ), Aminoguanidine (Advanced glycationinhibitor, AG) 군 (Male SD rats injected STZ + AG 100mg/kg/day), 저농도 하고초 투여군 (Male SD rats injected STZ+ APV 100 mg/kg/day), 고농도 하고초 투여군 (Male SD rats injected STZ + APV 300 mg/kg/day)으로 8주 동안 시행하였다. 실험 종료 후, 랫드를 CO2 로 마취시킨 후 희생시켜 신장 조직을적출하였다.
대상 데이터
동물 실험은 원광대학교 동물실험 윤리위원회의 규정에 따라 심의를 받은 후 진행 하였으며 동물 관리 규정을 준수하였다 (승인번호 WKU15-154). 실험 동물은 Sprague-Dawley rats (SD rats,200-250 g)을 ㈜샘타코 (Osan, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 실험기간 동안 식이와 식수는 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였으며, 체중, 식이 및 음료 섭취량은 4 주에 한번 측정하였다.
하고초 (Herbarium voucher No. HBH161-02)는 ㈜경신제약으로부터 구입하였으며 전탕 추출법을 이용하여 제조하였다. 건조된 하고초 (110 g)을 증류수 3 L 가 들어있는 냉각기가 설치된 삼각 플라스크에 넣은 후 100°C에서 2 시간 동안 가열하였다.
데이터처리
실험 결과의 유의성은 Systat사의 SigmaPlot version 10.0을 이용하여 Students t-test 나 one-way ANOVA test를 통하여 p가 0.05 이하인 경우 유의한 차이로 판정하였다.
이론/모형
1% Tween 20을 포함한 tris-buffered saline으로 충분히세척하였다. ECL Kit (Western blotting detection kit;Amersham Biosciences, Little Chalfnot, UK)를 이용하여 발현시킨 후 Chemi-doc image analyzer (Bio-Rad, Hercules, CA)를 이용하여 정량 및 분석하였다.
사구체 경화 및 신기능 손상을 유도하는 주요한 사이토카인 중에 하나인 TGF-β 신호기전에 의해 활성화 되는 smad3의 인산화에 대한 하고초의 영향을 확인하기 위해 western blot법을 시행하였다.
성능/효과
신사구체 내의 네프린 발현은 STZ-유발 당뇨군에서 정상군과 비교하여 적게 관찰되나, 고농도의 하고초를 투여한 군에서는 현저하게 증가된 것을 관찰 할 수 있었다.
이상의 결과로부터 하고초 추출물은 STZ 에 의해 당뇨가 유발된 랫트 모델에서 Smad3 인산화 및 네프린 발현 조절을 통해 당뇨병성 사구체 손상을 개선시킬 수 있는 것으로 사료된다
하고초 추출물 투여는 STZ-유발 당뇨군에서 p-smad3의 단백질 및 mRNA 발현에 유의한 감소를 보였으며 (p<0.05, p<0.01),특히 고농도의 하고초 투여군의 경우 정상군 수준으로 감소되는 것을 관찰할 수 있었다.
후속연구
본 연구 역시 혈중 또는 요중 네프린의 분비를 직접적인 정량화 및 사구체 손상 정도와의 연관성에 대한 연구가 되지 않은 점에서 앞으로 더 구체적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고 본 연구는 하고초 물추출물이 신장조직에서 Smad3인산화 및 nephrin 발현 조절을 통해 당뇨병성 사구체 손상 및 만성 신부전에 대한 치료제로 사용할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.
그러나 유의적인 차이를 나타내지는 않았다. 이는 하고초 투여 농도 및 투여 기간에 따른 것으로사료되며 따라서, 구체적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
TGF-β의 특징은?
TGF-β (Transforming Growth Factor β)는 ECM의 축적을촉진시켜 섬유화 유도에 핵심인자로 작용하는 대표적인 profibrogenic factor이고, 하위기전인 Smad의 인산화를 유도하는 것으로 알려져 있다. 그 중 r-Smad (receptor-regulatedSmads)는 TGF-β 신호기전에 의해 섬유화 유도 기전을 활성화 시킨다3-5).
STZ 유발 당뇨 랫트 모델에서 하고초 추출물의 사구체 손상 개선효과를 확인한 본 연구에서 얻은 결론은?
이상의 결과로부터 하고초 추출물은 STZ 에 의해 당뇨가 유발된 랫트 모델에서 Smad3 인산화 및 네프린 발현 조절을 통해 당뇨병성 사구체 손상을 개선시킬 수 있는 것으로 사료된다
신장 질환은 발병 원인에 따라 어떻게 나눌 수 있는가?
신장 질환은 발병 원인에 따라 사구체 신염, 당뇨병성 신장 질환, 그리고 고혈압성 신장 질환 등이 있으며 특히, 당뇨병에 의한 대표적인 합병증 중 하나인 당뇨병성 신장 손상은 말기 신부전의 가장 흔한 원인으로 알려져 있다1). 당뇨병에 의한 신장 손상의 경우, 신장의 여러 구조에 영향을 미치는데 주로 사구체 세포외기질(Extracellular Matrix)의 증가와 간질의 섬유화를 통해 사구체 경화와 신장 섬유화에 의한 신장의 기능상실로 이어진다2).
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