[논문]황칠, 닥나무, 꾸지뽕 혼합 추출물의 항당뇨 효과

김솔; 김상준; 오준석; 홍재희; 김선영

doi:10.14374/hfs.2019.27.3.223

Abstract ▼ AI-Helper

Dengropanax morfiferus (D), Broussonitia kazinoki (B), and Cudriania tricuspidata (E), a widely cultivated species in South Korea, has been used as traditional medicine to treat numerous diseases. In this study, we evaluated the antidiabetic effects in a various signaling mechanisms using mixed extr...

Dengropanax morfiferus (D), Broussonitia kazinoki (B), and Cudriania tricuspidata (E), a widely cultivated species in South Korea, has been used as traditional medicine to treat numerous diseases. In this study, we evaluated the antidiabetic effects in a various signaling mechanisms using mixed extract and major component contents were analyzed by HPLC in the combined extracts from Dengropanax morfiferus, Broussonitia kazinoki, and Cudriania tricuspidata (DBCE). DBCE inhibited ${\alpha}$-glucosidase and ${\alpha}$-amylase activation and showed potent antioxidant effects, which are evaluated using DPPH, ABTS, and SOD assay. Cytokines, which are released by inflammatory cells in pancreatic islets, are involved in the pathogenesis of type 1 diabetes mellitus. DBCE showed the protective effects in RINm5F cells against cytokines-induced damage by suppressing inducible nitric oxide (NO) synthase and COX-2 expression and NO production. Insulin resistance is the primary characteristic of type 2 diabetes. Therefore, the regulatory effect of DBCE on glucose uptake and production are investigated in insulin-responsive human HepG2 cells. DBCE stimulated glucose uptake, prevented Glut2 and phosphor-IRS1 downregulation induced by high glucose (HG, 30 mM). Moreover, DBCE pretreatment diminished glucose levels, PEPCK and G6Pase overexpression provoked by HG. These findings suggest that DBCE might be used for diabetes treatment through alpha-glucosidase or alpha-amylase activity regulation, pancreatic beta cell protection, hepatic glucose sensitivity improvement. Cytokines, which are released by inflammatory cells' infiltrations around the pancreatic islets, are involved in the pathogenesis of type 1 diabetes mellitus.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. HPLC profiles of mixed extract of Dendropanax morbiferus, Broussonetia kazinoki, and Cudrania tricuspidata (DBCE).
그림 Fig. 2. Effects of DBCE on cytokines-induced decrease of viability in RINm5F cells.
그림 Fig. 3. Inhibitory effects of DBCE on cytokines-induced nitric oxide production and iNOS or COX2 overexpression. RINm5F cells were pretreated with indicated concentrations of DBCE for 1 h, and then followed by cytokines for 24 h.
그림 Fig. 4. Protective effects of DBCE on the decreased glucose uptake, Glut2, and phosphorylated IRS1 levels by 30 mM glucose in HepG2 cells. HepG2 cells were incubated with indicated concentrations of DBCE for 24 h were exposed to 30 mM glucose for additional 24 h and then treated with 100 nM insulin and then followed by cytokines for 24 h.
그림 Fig. 5. Effects of DBCE on glucose production and PEPCK and G6Pase overexpression and Glut2, and phosphorylated IRS1 levels by 30 mM glucose in HepG2 cells. HepG2 cells were incubated with indicated concentrations of DBCE for 24 h were exposed to 30 mM glucose for additional 24 h and then treated with 100 nM insulin and then followed by cytokines for 24 h.
표 Table 1. The contents of six flavonoids (μg/mg) in DBCE
표 Table 2. DPPH and ABTS radical scavenging and SOD activity of DBCE
표 Table 3. Effect of DBCE on α-glucosidase and α-amylase activity inhibition (AGI and AAI)

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 황칠, 닥나무, 꾸지뽕 복합 추출물의 탄수화물 분해효소 억제, RINm5F cells에서 cytokines에 의한 세포 보호기전, HepG2 cells에서 포도당 대사 조절 기전 등을 분석하여 혈당개선을 위한 소재로의 이용 가능성을 평가하였다.

제안 방법

2 μm PTFE syringe filter로 여과하여 분석시료로 사용하 였다. HPLC (Agilent 1200 series with MWD) 분석 을 위해 컬럼은 Shiseido CapCell PAK MGII C18 (4.6×150 mm, 3 μm, Shiseido, Co., Ltd. Tokyo, Japan)을 사용하였고 시료 주입량은 15 μL, 검출 파장은 254 ~ 320 nm에서 측정하였다. 이동상은 A 용매(0.
이러한 배경에 의해 DBCE의 항산화 활성을 분석하였다. 항산화 활성을 평가하는 방법으로 여러 가지가 존재하나 모든 라디칼의 생성원인이나 복잡한 생물계에서의 항산화 활성을 설명할 수 없기 때문에 본 연구에서는 라디칼 소거능을 DPPH, ABTS, SOD activity를 이용하여 확인하였다(Table 2). DPPH 라디칼을 50% 저하시키는 IC₅₀을 측정한 결과 DBCE는 0.

대상 데이터

1A). 꾸지뽕 소재는 nicotiflorine, kaempferol 및 apigenin을 선정하였다. 추출물의 HPLC chromatogram과 각각의 지 표성분을 Fig.
본 실험에 사용된 황칠(Dendropanax morbiferus, D), 닥나무(Broussonetia kazinoki, B), 꾸지뽕(Cudrania tricuspidata, C) 은 전라남도 순천시 동부생약 영농조합으로부터 제공받았다. 혼합 추출물 (DBCE)을 제조하기 위해 황칠(1.
본 실험에 사용한 황칠, 닥나무, 꾸지뽕 혼합 추출물은 동부생약영농조합에서 제공받았다. 본 추출물의 각 소재의 주요 성분으로 알려진 물질 중에서 황칠 소재의 기능 성분으로 chlorogenic acid와 rutin을 선정하였고, 닥나무 소재 기능 성분으로 chlorogenic acid와 marmesin을 선정하였다(Fig. 1A). 꾸지뽕 소재는 nicotiflorine, kaempferol 및 apigenin을 선정하였다.

데이터처리

상기의 모든 실험 결과는 3회 이상 반복 실험하였으며 모든 실험값은 평균 ± 표준편차로 나타내었다. 통계적 분석은 SigmaPlot program (v10.0, San Jose, CA, USA)를 이용하였고, 유의성 검정은 ANOVA (one-way analysis of variance) 및 Student’s t-test를 이용하여 P<0.05 수준에서 검증하였다.

성능/효과

329 μg/mL 보다 우수한 활 성을 보였다. α-Glucosidase 저해 활성에 대한 효과가 α-amylase 저해활성 보다 우수한 것으로 확인되었 다. 탄수화물 분해효소 저해 활성 대한 효능을 복합 추출물인 DBCE와 단일 추출물인 황칠 추출물(Dendropanax morbiferus, DE), 닥나무 추출물 (Broussonetia kazinoki, BE), 꾸지뽕 추출물 (Cudrania tricuspidata, CE)과 비교하였을 때 각 추출물 처리 농도 0.
상기의 결과를 종합하여 황칠, 닥나무, 꾸지뽕 복합 추출물은 탄수화물 분해효소인 α-glucosidase, α-amylase 활성을 억제하고, cytokines에 의한 세 포 생존율을 증가시키며 iNOS와 COX-2의 발현 억제를 통해 NO 생성을 40 μg/mL 이상부터 유의하게 억제하였다. 또한 HepG2에서 고혈당에 의한 glucose uptake와 Glut2 expression, IRS-1 phosphorylation의 조절과 PEPCK와 G6Pase에 활성에 의한 glucose production을 조절하였다. DBCE는 당뇨와 관련된 다양한 기전 제어를 통해 혈당 상승과 인슐린 저항성 을 조절하며 향후 당뇨 예방에 유익한 효과를 기대할 수 있다.
상기의 결과를 종합하여 황칠, 닥나무, 꾸지뽕 복합 추출물은 탄수화물 분해효소인 α-glucosidase, α-amylase 활성을 억제하고, cytokines에 의한 세 포 생존율을 증가시키며 iNOS와 COX-2의 발현 억제를 통해 NO 생성을 40 μg/mL 이상부터 유의하게 억제하였다. 또한 HepG2에서 고혈당에 의한 glucose uptake와 Glut2 expression, IRS-1 phosphorylation의 조절과 PEPCK와 G6Pase에 활성에 의한 glucose production을 조절하였다.

후속연구

또한 HepG2에서 고혈당에 의한 glucose uptake와 Glut2 expression, IRS-1 phosphorylation의 조절과 PEPCK와 G6Pase에 활성에 의한 glucose production을 조절하였다. DBCE는 당뇨와 관련된 다양한 기전 제어를 통해 혈당 상승과 인슐린 저항성 을 조절하며 향후 당뇨 예방에 유익한 효과를 기대할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당뇨병은 어떤 질병인가?	당뇨병은 대사성 질환 중 하나로 인슐린 분비 감소, 인슐린 내성 혹은 이들 두 가지 요인이 복합적으로 작용하여 혈당이 증가하는 질병이다1). 당뇨병은 신장, 심장을 포함한 다양한 장기에 합병증을 유발하며 궁극적으로 삶의 질을 저하시킨다1-2).
	제 2형 당뇨치료에 기존의 약물 치료가 가진 문제는 무엇인가?	최근 연구에 따르면 제 2형 당뇨 환자의 췌장에서 제 1형 당뇨와 유사하게 면역세포 침착과 이로 인한 염증 매개 인자인 tumor necrosis factor-α (TNF-α), interferon (IFN)-γ, interleukin-1β (IL-1β)이 분비되며, inducible nitric oxide (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2) 발현이 증가됨으로 nitric oxide (NO)를 과도하게 형성하여 췌장 β-세포를 파괴시킨다고 보고되었다6-7). 이러한 배경에서 췌장 베타 세포의 손실을 억제하기 위해 IL-1 수용체 억제제 등을 적용하기도 하였으나 세포내 활성산소 생성유발 효소의 과발현, 부작용, 독성 등의 문제로 인해 천연 소재에 대한 수요가 증가하고 있다8).
	제 2형 당뇨 환자의 췌장에서 어떤 현상이 나타나는가?	제 2형 당뇨는 소아나 청소년에 비해 성인에서 많이 발병하고 과도한 탄수화물 및 당 섭취와 운동부족에 의한 체중증가 및 비만과 매우 밀접한 관계가 있다5). 최근 연구에 따르면 제 2형 당뇨 환자의 췌장에서 제 1형 당뇨와 유사하게 면역세포 침착과 이로 인한 염증 매개 인자인 tumor necrosis factor-α (TNF-α), interferon (IFN)-γ, interleukin-1β (IL-1β)이 분비되며, inducible nitric oxide (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2) 발현이 증가됨으로 nitric oxide (NO)를 과도하게 형성하여 췌장 β-세포를 파괴시킨다고 보고되었다6-7). 이러한 배경에서 췌장 베타 세포의 손실을 억제하기 위해 IL-1 수용체 억제제 등을 적용하기도 하였으나 세포내 활성산소 생성유발 효소의 과발현, 부작용, 독성 등의 문제로 인해 천연 소재에 대한 수요가 증가하고 있다8).

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