[논문]뼈 발달에 관한 성장인자를 가진 한약재가 성장기 흰쥐 동물모델에 미치는 영향

심재원; 안희영; 심소연; 김희영; 조용주; 조영수

doi:10.5352/jls.2019.29.5.614

뼈 발달에 관한 성장인자를 가진 한약재가 성장기 흰쥐 동물모델에 미치는 영향
Evaluation of the Effect of Oriental Medicinal Herbs with Growth Factors on Bone Development using the SD Strain Rat Model in the Growth Period 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.5 = no.229, 2019년, pp.614 - 620

심재원 (심재원한의원) , 안희영 (동아대학교 생명공학과) , 심소연 (동아대학교 생명공학과) , 김희영 (심재원한의원) , 조용주 (동아대학교 분자유전공학과) , 조영수 (동아대학교 생명공학과)

초록
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본 연구는 성장 유도 인자가 포함된 여러 가지의 한약재의 조성물을 활용하여 성장기 흰쥐에서 골성장판 길이, 대퇴부 길이, 골밀도(Bone mineral density) 및 혈액분석을 통해 키 성장 효과를 검증하고자 한다. 먼저, 골성장판 길이 분석 결과, N군에 비해 PC군과 Gh-199군 및 Sh-188군의 골성장판 길이가 전반적으로 증가하였고, 특히 Gh-199군의 경우 PC군보다 더 우수한 골성장판 길이 성장률을 보였다. 대퇴부 길이 및 골밀도 경우 Gh-199군에서 보다 긍정적인 효과를 나타내었다. 반면에 황기분말을 급여한 PC군의 경우, Gh-199군 및 Sh-188군과 달리 높은 혈중 AST 및 ALT 수치를 나타내었다. 성장호르몬 인자 중 하나인 IGF-1의 결과, PC군과 Sh-188군은 비슷한 경향이었으며, Gh-199군에서 보다 증가한 것으로 나타났다. 따라서, 이상의 결과 골성장판, 대퇴부길이, 골밀도 및 혈액분석 결과 모두 Gh-199군에서 긍정적인 결과를 나타내어 본 실험에 사용한 한약재 조성물은 키 성장에 효과가 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to examine the growth plate, femoral bone length, bone mineral density, and blood composition in various experimental animals fed with oriental medicinal herbs containing growth factors. First, the lengths of the bone growth plates of the positive control (PC) group (fed with Astragalus membranaceus) and the Gh-199 and Sh-188 groups were increased when compared to group N. The Gh-199 group showed a greater increase in bone growth when compared with the PC group. In terms of the femoral bone length and bone mineral density, the effect of both Gh-199 and Sh-188 powders were as good as those of the PC group, and the Gh-199 powder showed a positive effect. Conversely, in the PC group, unlike the Gh-199 and Sh-188 groups, the aspartate aminotransferase(AST) and alanine aminotransferase(ALT) activities in the blood were increased, indicating that A. membranaceus is toxic to the body. Both the PC and Sh-188 groups also showed higher insulin-like growth factor-1(IGF-1) activity when compared with the Gh-199 group. Overall, the bone growth plate, femoral bone length, and bone mineral density measurements, and the blood analysis showed positive results in the group treated with Gh-199, and no specific toxicity of the herbal medicine in the body was evident.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Ten steps of experimental material manufacturing process.
표 Table 1. Compositions of experimental diets
표 Table 2. Experimental design
표 Table 3. Change in body weight gain and water consumption of rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188 in in vivo experiment (I)
그림 Fig. 2. Fluorescence microscopy method to measure of growth plate from male rats.
그림 Fig. 3. Effects of samples on the femoral bone length in male rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188.
표 Table 4. Change in body weight gain and water consumption of rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188 in in vivo experiment (II)
그림 Fig. 4. Comparison of bone mineral density (mg HA/ccm) and bone volume/total volume (%) in male rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188.
그림 Fig. 5. Comparison on the activities IGF-1 in male rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188.
그림 Fig. 6. Comparison on the activities AST and ALT in male rats fed Astragalus membranaceus and Gh-199, Sh-188.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 뼈 발달을 위한 성장인자가 포함된 한약재 조성물로부터 효과적으로 골격의 성장을 촉진하는 성장 호르몬 분비 촉진 물질을 SD계 흰쥐를 통해 탐색함으로써 부작용이 적은 천연 성장 소재를 개발 하고자 한다.

제안 방법

대퇴부 길이 측정 및 골밀도 분석을 위한 동물실험은 일주일 적응 기간을 가진 후 14일 간 식이급여 후, 실험 최종 일에 12시간 절식시키고 이산화탄소로 질식시켜 해부하였다. 대퇴부 길이 측정 및 골밀도 분석을 위해 개복 후 경골(tibia)을 떼어내어 한쪽 뒷다리의 근육 및 인대 등을 제거하고 10% 포르말린에 고정시켜 한국기초과학지원연구원(춘천, 강원도)에서 Micro-CT (Viva CT 80, Scanco Medical)를 통해 분석하였다.
동물실험은 성장판 길이 측정을 위한 동물실험군Ⅰ(단기사육)과 대퇴부길이, 골밀도 측정 및 혈액분석을 위한 동물실험군Ⅱ(장기사육)으로 총 두 번의 사육과정을 거쳤다. 동물실험군Ⅰ 및 Ⅱ는 Table 1과 같이 식이 급여하였다.

대상 데이터

제 1 원료 나복자, 복분자, 맥아, 오미자및 모과, 제 2 원료 오가피, 진피, 지실, 두충 및 산약, 제 3 원료 용안육, 당귀, 건강, 감초 및 갈근, 마지막 제 4 원료 속단, 길경, 대추, 박하 및 백장감으로 한약재들을 총 4개 그룹으로 하였으며, 이는 추출 및 숙성단계에서 역효과가 유발되지 않도록 효능 및 성질이 비슷한 한약재들끼리 그룹화하였다. 1단계로 그룹화한 한약재들은 총 9 단계를 거쳐 한약재 조성물로 사용하였다(Fig. 1).
이때 사용된 부용제는 천연 성장 소재로서 이미 잘 알려진 소재로 한약재 조성물의 시너지 효과를 기대하며 소량 첨가하였다[5, 9, 18]. 본 연구진은 천연 성장 소재로서 한약재 조성물 Gh-199, 그리고 Gh-199에 발아현미 분말을 첨가한 Sh-188을 Sprague-Dawley계 수컷 흰쥐에 식이 급여하여 그 효능을 검증하였다[9]. 한편, 양성 대조군으로는키 성장 촉진 물질로 검증 받은 황기분말 추출물(개별인정소재)을 사용하였다.
동물실험군Ⅰ 및 Ⅱ는 Table 1과 같이 식이 급여하였다. 전자에서 사용된 실험동물은 5주령 SD계 수컷 흰 쥐에 1주 동안 식이 급여하였고, 후자에서는 3주령 SD계 수컷 흰 쥐에 4주 식이 급여하였으며, SD계 수컷 흰 쥐는 ㈜대한바이오링크(음성, 충북)로부터 구입하였다. 본 실험에 사용한 흰쥐를 체중이 동일하게 난괴 법으로 분류하였으며, 각 실험군당 6마리씩 나누어 온도(22±2 ℃)와 습도(50±5%) 및 명암주기 12시간(07:00~19:00)가 조절되는 동물 사육실에서 사육하였다.

데이터처리

실험으로부터 얻어진 결과는 one-way ANOVA 검정에 의한 평균치와 표준 오차(mean ± SE)로 표시하였고, 각 실험군 간의 유의성 검증은 Duncan’s multiple range test로 나타내었다[1].

이론/모형

골 내 성장판 길이 분석 및 대사를 관찰하기 위한 방법으로 성장판에 테트라사이클린 염색법[3]을 사용하였다. 이는 칼슘과 킬레이트결합을 통해 골에 침착되는 형광물질을 가지고 골성장판 길이를 관찰하는 방법이다[16].

후속연구

따라서, 한약조성물에 관한 긍정적인 효과를 제시함과 동시에 한약재의 독성여부 검토는 필수적이다. 위 결과를 미루어 볼 때, 인체에는 무해한 천연 생약재로부터 추출한 성분들은 체내 독성이 없는 성장 촉진 소재로써 가능성이 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	성장호르몬은 청소년기에 어떤 영향을 미치는가?	성장호르 몬이 생체 내에서 하는 주된 기능은, 체내에서 뼈, 연골 등의 성장뿐만 아니라 지방 분해와 단백질 합성을 촉진하는 작용을 통해 근육성장은 물론 말단 조직의 성장 속도를 촉진하는 등의 각종 성장작용을 나타낸다[8, 17]. 이러한 성장호르몬은 청소년 기에는 뼈 성장, 근육의 증가 등을 촉진하는 작용을 하고, 성인이 된 후에는 수축성 근육 섬유보다는 결체조직(인대), 콜라겐 (교원질) 등을 증가시키고 근력의 증가와 함께 지방 분해를 촉진한다. 1985년 이후부터 유전공학의 발달에 의해 성장호르몬의 대량생산이 가능해짐에 따라 성장호르몬 결핍증 환자에게 치료제로서, 성장호르몬을 주사제를 통하여 투여하는 것이 가능 하게 되었다.
	성장호르몬이 생체에서 하는 주된 기능은?	성장 촉진 물질인 성장호르몬(Growth hormone)은 사람과 동물의 뇌하수체에서 분비되는 단백질성 호르몬으로서 사람의 경우에는 191개의 아미노산으로 구성되어 있다. 성장호르 몬이 생체 내에서 하는 주된 기능은, 체내에서 뼈, 연골 등의 성장뿐만 아니라 지방 분해와 단백질 합성을 촉진하는 작용을 통해 근육성장은 물론 말단 조직의 성장 속도를 촉진하는 등의 각종 성장작용을 나타낸다[8, 17]. 이러한 성장호르몬은 청소년 기에는 뼈 성장, 근육의 증가 등을 촉진하는 작용을 하고, 성인이 된 후에는 수축성 근육 섬유보다는 결체조직(인대), 콜라겐 (교원질) 등을 증가시키고 근력의 증가와 함께 지방 분해를 촉진한다.
	신체상이란?	자신의 신체 및 기능에 대하여 가지는 느낌이나 태도 혹은 만족 또는 불만족 정도를 신체상(body-image)이라 일컫는다 [26]. 신체상은 영아기와 유소년기 동안에 형성되기 시작하며, 2차 성징의 발달과 함께 신체적 성장이 가장 빠른 청소년기에 있어서 신체상은 자기 개념 형성, 사회성, 성공, 원만한 대인관 계를 이루는 데 있어 중요한 요소가 된다[18, 22].

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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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