초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1. 1차년 (2007년)도 연구수행 내용 요약
가. 푸코이단 추출 및 저분자화 공정 확립
- 미역귀 추출 푸코이단 제조공정을 확립
- 저분자화 과정을 통해 3 가지 분획물들을 제조
나. HPLC를 이용한 분자량 측정
- HPLC를 사용하여 3가지 분획물들의 분자량을 확인
다. 황산기 함량측정
- 푸코이단 분획 물들의 황산기 함량을 Dodgson 법으로 측정
라. 구성당 조성및함량 측정
- crude 푸코이단(해원)
fucose(20.4%),
gala

Ⅳ. 연구개발결과
1. 1차년 (2007년)도 연구수행 내용 요약
가. 푸코이단 추출 및 저분자화 공정 확립
- 미역귀 추출 푸코이단 제조공정을 확립
- 저분자화 과정을 통해 3 가지 분획물들을 제조
나. HPLC를 이용한 분자량 측정
- HPLC를 사용하여 3가지 분획물들의 분자량을 확인
다. 황산기 함량측정
- 푸코이단 분획 물들의 황산기 함량을 Dodgson 법으로 측정
라. 구성당 조성및함량 측정
- crude 푸코이단(해원)
fucose(20.4%),
galactose(24.4%),
- 10,000 dalton이상 분획
fucose(28.1%),
galactose(16.6%),
- 5,000~10,000 dalton분획
fucose(4.3%)
galactose(8.3%),
- 5,000 dalton 이하 분획
fucose(N.D*),
galactose(N.D)
*N.D : not detected
마. Cell culture
- 3T3-L1 cell culture system을 set up
바. 3T3-L1 세포 분화 유도
- cell내에 triglyceride의 축척으로 세포 분화 유도를 확인
사. Cell viability XTT assay
- 각 fraction 별 100 ug/mL 의 농도로 XTT assay 를 12h 간격으로 총 48h 실험
아. Adiponectin assay
- adipokine 양을 측정해서 푸코이단이 adipokine 분비에 미치는 영향을 확인.
자. Fucoidan 분획이 3T3-L1 세포에 미치는 영향을 전사체 방법으로 연구
- 각 fraction별 인슐린 민감성 관련 유전자 실험 만
차. Annexin V -FITC 를 이용한 Apoptosis Detection
- <5,000 dalton, 5,000~10,000 dalton, crude fucoidan은 apoptosis가 일어나지 않았으며, sigma fucoidan의 apoptosis 경향 확인.
2. 2차년 (2008년)도 연구수행 내용 요약
가. 분자량별 <5k, 5k～30k, >30k 등 3가지 분획 공정 확립
- HPLC 및 다양한 kit을 사용하여. <5k, 5k～30k >30k 분획 및 Crude 푸코이단 등의 성분을 분석
나. 분자량별 <5k, 5k～30k, crude 등 성분 조성과 구성성분 분석
- 구성당 및 황산기 함량 분석
다. 3T3-L1 세포 분화 유도
- 당뇨관련 transciptome억제 확인
라. Cell viability XTT assay
- control에 비해 <5k 분획, 5k～30k 분획, Crude fucoidan은 통계적으로 유의하지 않은 수준으로 세포 독성을 나타내지 않았음
마. Fucoidan 분획이 3T3-L1 세포에 미치는 영향을 전사체 방법으로 연구
- Crude fucoidan과 5k～30k 분획 fucoidan이 3T3-L1 세포 분화중 당뇨관련 유전자인 C/EBPα, PPARγ의 발현을 억제시키고, 지방분화 관련 유전자인 AP2를 억제하는 것을 확인.
- 당뇨관련 유전자 및 지방분화 혹은 축적관련 유전자를 억제하면서도 Crude fucoidan 과 5k～30k 분획 fucoidan은 glucose uptake에 주요한 유전자인 GLUT4의 발현은 일반적인 상태와 같이 유지 할 수 있도록 도와준 것을 확인
바. 정상 동물 모델을 이용한 Oral Glucose Tolerance Test
- <5k 분획 fucoidan 은 함수결정포도당을 경구투여하고, 초기 45min에 blood glucose level을 확인한 결과 100, 200, 그리고 400ug/mL 세 가지 농도 모두 p<0.009로 control에 비해서 glucose level 이 낮았음
- 5k～30k 분획 fucoidan은 100, 그리고 200ug/mL에서 각 p<0.0001, p<0.05로 control에 비해서 blood glucose level이 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 400, 200ug/mL 고농도보다 상대적으로 낮은 100ug/mL를 경구투여 하였을 때, blood glucose level이 45min time point에서 더 낮게 확인
- Crude fucoidan은 200, 400ug/mL에서 p<0.05, p<0.005로 농도대비 5k～30k 분획
fucoidan 과 다르게 상대적으로 고농도로 처리하였을 때 blood glucose level을 낮추는 효과가 탁월했음
사. 당뇨 동물 모델을 이용한 활성평가시험
- 총 6주 동안 사육하며 각 1주간 혈당량과 몸무게를 측정하여 혈당량 조절과 몸무게 변화에 영향을 미치는지 확인
- 각의 분획을 먹인 group에서 혈당량, 몸무게 변화가 통계적으로 유의하지 않게 나타났음
3. 3차년 (2009년)도 연구수행 내용 요약
가. 푸코이단의 안전성 시험
(1) 4주간 반복투여 독성시험
- 시험기간 동안 암, 수 모든 시험군에서 시험물질 투여의 관련된 사망 또는 이상증상을 보인 동물은 관찰되지 않았음, 투여군간 통계학적으로 유의성있는 체중변화는 관찰되지 않음, 사료, 물, 안검사, 뇨검사, 혈액학적검사 혈액생화학적검가, 북검소견, 장기중량, 조직병리학적 검사 등 모든 검사항목에서 fucoidan 투여군이 control group에 비해 통계적으로 유의적이지 않은 경과를 보여 안전성이 있는 결과를 나타냈음.
(2) 유전 독성 시험
(가) 미생물복귀돌연변이시험
Salmonella typhimurium TA100, TA1535, TA98 및 T1537 과 E. coli WP2uvrA 의 5균주에 대해 대사활성화법 미적용 (S+) 및 (S-) 적용 모두 음성 대조군과 비교하여 각 농도별 시험물질 처리군에서의 집락 수는 증가 양성을 나타내지 않았다.
(나) 소핵시험
전체 적혈구중 다염성 적혈구의 비율은 fucoidan을 투여한 모든 군에서 음성 대조군에 비해 통계학적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 개체당 2000개의 다염성 적혈구의 수를 계수한 결과 fucoidan을 투여한 모든 투여군에서 음성 대조군에 비해 통계학적으로 유의한 증가를 나타내지 않았다.
(다) 염색체이상시험
Fucoidan을 처리한 모든 군에서 염색체이상을 가진 중기상의 출현빈도는 음성대조군에 비해 통계학적으로 유의한 증가를 보이지 않았다. 따라서 fucoidan은 본 시험조건 하에서 CHL 세포의 염색체이상을 유발하지 않을 것으로 사료 됨
나. 항당뇨 기능성 식품 개발
- 푸코맘, G-푸코이단, 푸코이단 파워 등의 기능성 식품 개발 완료
다. 기술이전 및 산업화
- 관련된 산업재산권 확보 및 관련업체에 기술이전 완료

Abstract ▼

There are many kind of pharmaco-reagents selling now for anti-diabetic in diabetic treatment industry. Unfortunately, however, These pharmarco-reagents have one and/or more side effect such as diarrhea, stomachache, indigestion, obesity and etc. Because of these reason, researchers investigate food

There are many kind of pharmaco-reagents selling now for anti-diabetic in diabetic treatment industry. Unfortunately, however, These pharmarco-reagents have one and/or more side effect such as diarrhea, stomachache, indigestion, obesity and etc. Because of these reason, researchers investigate food ingredients or extracts from food source which have anti-diabetic effect through simply oral administration and to measure blood glucose level. There are impossible that simple research method provide specific mechanism of food ingredients of extracts from food source which have anti-diabetic
function.
Recently, there are few scientist present about brown seaweed extracts, which including fucoidan, has anti-diabetic properties in domestic and abroad. But these reports observed phenomenological characteristics of diabetic models or cell lines. Because transciptomic and proteomic investigation are absolutely necessary which establish the mechanism of anti-diabetic function as food ingredients and extracts from food source.
This study show that three major results see below. First, this study was undertaken to investigate the toxicity effects of fucoidan extracted from Sporophyll of Undaria Pinnatifida in Sprague Dawley rats. No statistically significant differences were observed between the groups matched by age and gender with the control with respect to body weight, ophthalmoscopy, urinalysis, hematology, and histopathology. Interestingly, our data showed that fucoidan treatment did not statistically change either the prothrombin time (PT) or the activated partical thrombo plastin time (APTT) in comparison to the serum biochemical parameters of the control group. This indicates that fucoidan from Sporophyll of Undaria Pinnatifida does not have the ability to delay blood clotting at the level of 1,350 mg/kg bw/day. This study demonstrated that Fucoidan from Sporophyll of Undaria Pinnatifida is not toxic when orally administered at 150, 450, and 1,350 mg/kg bw/day during a 4 week period.
Second, this study was to investigate the genotoxicity effects of fucoidan extracted from Sporophyll of Undaria Pinnatifida using a test battery of three different methods. In a reverse mutation assay using four Salmonella typhimurium strains and Escherichia coli, fucoidan did not increase the number of revertant colonies in any tester strain regardless of metabolic activation by S9 mix, and did not cause chromosomal aberration in short tests with S9 mix or in the continuous (24 h) test. A bone marrow micronucleus test in ICR mice dosed by oral gavage at doses up to 2,000 mg/kg bw/day showed no significant or dose dependent increases in the frequency of micronucleated polychromatic erythrocytes (MNPCE), and the high dose suppressed the ratio of polychromatic erythrocytes (PCE) to total erythrocytes. We conclude that fucoidan presents no significant genotoxic concern under the anticipated conditions of use.
Third, this study suggest that the transcription of both p38MAPKα and p38MAPKβ is decreased in the presence of fucoidan, which in turn downregulates or inactivates ERK1/2. This leads to the attenuation of C/EBPα, PPARγ and aP2 mRNA expression during adipogenesis in 3T3-L1 cells. In addition, PPARγ normally stimulates the activation of genes encoding molecules that promote a combination of lipid storage, such as aP2. Fucoidan treatment also decreased levels of aP2 and reduced lipid accumulation in the 3T3-L1 cells. These findings are a strong indication that fucoidan inhibits adipogenesis. Future studies could examine the potential effects of anti-adipogenesis, as well as the effects of fucoidan in the regulation of fat tissue in vivo.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1절 연구개발의 목적 ... 16
• 2절 연구개발의 필요성 ... 16
• 가. 기술적 측면 ... 16
• 나. 경제.산업적 측면 ... 18
• 다. 사회.문화적 측면 ... 18
• 3절 앞으로의 전망 ... 19
• 1. 본 연구에 의한 파급효과 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 1절 국내.외 관련 연구의 현황과 문제점 ... 21
• 1. 당뇨병의 기전 및 현황 ... 21
• 2. 푸코이단의 구조와 연구 보고된 효능 ... 23
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 1절 연구개발수행 요약 ... 26
• 1. 1차년 (2007년)도 연구수행 내용 요약 ... 26
• 2. 2차년 (2008년)도 연구수행 내용 요약 ... 27
• 3. 3차년 (2009년)도 연구수행 내용 요약 ... 32
• 2절 연구개발수행 내용 및 결과 ... 33
• 1. 1차년 (2007년)도 연구수행 내용 및 결과 ... 33
• 2. 2차년 (2008년)도 연구수행 내용 및 결과 ... 56
• 3. 3차년 (2009년)도 연구수행 내용 및 결과 ... 79
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 124
• 1절 목표달성도 및 연구결과 평가의 착안점 ... 124
• 1. 목표달성도 ... 124
• 2. 1차년 (2007년)도 평가의 착안점 및 자체평가 ... 124
• 3. 2차년 (2008년)도 평가의 착안점 및 자체평가 ... 125
• 4. 3차년 (2009년)도 평가의 착안점 및 자체평가 ... 125
• 2절 관련분야의 기여도 ... 126
• 1. 해외 및 국내발표 성과 ... 126
• 2. 특허 및 기타성과 ... 127
• 3. 사업화 성과 ... 129
• 4. 인력활용 및 양성 성과 ... 139
• 5. 경제사회 파급효과 ... 139
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 140
• 1절 활용계획 ... 140
• 2절 기대효과 ... 140
• 1. 기술적 측면 ... 140
• 2. 경제.산업적 측면 ... 140
• 3. 사회.문화적 측면 ... 141
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 142
• 1절 연구사례 조사 ... 142
• 1. 해외 과학기술 정보 ... 142
• 2. 국내 과학기술 정보 ... 143
• 3. 연구개발 사례에 대한 평가 ... 144
• 제7장 참고문헌 ... 145
• 끝페이지 ... 149