초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 근육의 증가와 감소는 당뇨환자에게 매우 중요한 요소로 근육량이 많고 근력이 좋은 환자는 혈당 조절이 용이함. 근육이 수축하는데 ATP가 사용되며, ATP 생산에는 NAD+가 관여함. 세포 내 NAD+의 레벨이 증가하게 되면 근육의 기능을 회복시키고 대사성질환으로부터 보호한다고 보고되어짐. 따라서, 본 연구과제를 통하여 근육에서의 에너지인 ATP 생산에 관여하는 NAD+ 감소에 따른 당대사질환 제브라피쉬 모델을 확립하여 수산바이오소재가 당뇨 합병증 개선에 미치는 영향 및 기전을 확인

□ 연구 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 근육의 증가와 감소는 당뇨환자에게 매우 중요한 요소로 근육량이 많고 근력이 좋은 환자는 혈당 조절이 용이함. 근육이 수축하는데 ATP가 사용되며, ATP 생산에는 NAD+가 관여함. 세포 내 NAD+의 레벨이 증가하게 되면 근육의 기능을 회복시키고 대사성질환으로부터 보호한다고 보고되어짐. 따라서, 본 연구과제를 통하여 근육에서의 에너지인 ATP 생산에 관여하는 NAD+ 감소에 따른 당대사질환 제브라피쉬 모델을 확립하여 수산바이오소재가 당뇨 합병증 개선에 미치는 영향 및 기전을 확인하여 당대사질환에 도움을 줄 수 있는 소재 발굴을 목표로 함.

◎ 전체 내용
○ 1차년도(2021): 제브라피쉬에서 High cholesterol diet (HCD) 식이에 의한 당대사질환 모델 개발 및 이의 합병증 (당뇨망막병증) 확인
○ 2차년도(2022): 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 수산바이오소재 탐색
○ 3차년도(2023): 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 당뇨합병증 기전연구
○ 4차년도(2024): 노인성 당뇨 제브라피쉬 모델 구축 및 이의 합병증 확인
○ 5차년도(2025): 노인성 당뇨 제브라피쉬 모델에서의 기능성 소재의 당뇨합병증 개선 확인 및 기전연구

◎ 1단계
● 연구 목표
○ 제브라피쉬에서 High cholesterol diet (HCD) 식이에 의한 당대사질환 모델 개발 및 이의 합병증 (당뇨망막병증) 확인
○ 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 수산바이오소재 탐색
○ 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 당뇨합병증 기전연구

● 연구 내용
○ 제브라피쉬에서 High Cholesterol Diet (HCD) 식이 기간에 따른 혈당 조절능을 포함하여 근육 조직 내 NAD+, ATP 함량 분석
○ 제브라피쉬에서 HCD 식이에 의한 근육 조직 변화 및 이의 합병증 (당뇨망막병증) 확인
○ 수산바이오 소재 추출물 제조 및 최적 추출 조건 확립
○ 당대사질환 모델에서 수산바이오 소재 첨가 식이에 의한 혈당 조절능을 포함한 당대사질환 개선능 확인
○ 수산바이오 소재 식이의 당대사질환에 의한 당뇨합병증 개선능 확인
○ 당대사질환 모델에서 AMPK, GLUT4 등의 조절을 통한 당대사질환 개선능 확인
○ 당대사질환 모델에서의 근육 및 망막 내 혈관 개선 작용기전 분석

◎ 2단계
● 연구 목표
○ 노인성 당뇨 제브라피쉬 모델 구축 및 이의 합병증 확인
○ 노인성 당뇨 제브라피쉬 모델에서의 기능성 소재의 당뇨합병증 개선 확인 및 기전연구

● 연구 내용
○ 형질전환 제브라피쉬에서 노화유도에 의한 혈관 변화 확인
○ 제브라피쉬에서 Galactose와 HCD 식이를 통한 노화조절인자인 근육 내 NAD+ 함량, 근섬유 및 당대사성 질환 개선 관련 마커 확인
○ 제브라피쉬에서 Galactose와 HCD 식이에 의한 근육 내 혈관 변화 및 이의 합병증(당뇨망막병증) 확인
○ 노인성 당뇨 모델에서 수산바이오 소재 첨가 식이에 따른 당대사질환 및 이의 합병증(당뇨망막병증) 개선능 확인
○ 노인성 당뇨 모델에서 운동수행능력 개선능 확인
○ 노인성 당뇨 모델에서의 근육 및 망막 내 혈관 개선 작용기전 분석

□ 연구성과
1) 제브라피쉬에서 HCD 식이에 의한 당대사질환 모델 개발 및 이의 합병증(당뇨망막병증) 확인
○ 제브라피쉬 larvae에서 high glucose 처리에 따른 망막 혈관 diameter 증가
○ 제브라피쉬 larvae에서 HCD 식이에 따른 지방생성 확인
○ 제브라피쉬에서 HCD 식이기간이 증가함에 따라 공복, 식후 혈당 및 glucose tolerance 손상
○ HCD 5주 식이한 제브라피쉬 근육 내 ATP양 감소
○ 고콜레스테롤 5주 식이한 제브라피쉬 근육 조직 H&E staining을 통해 조직학적 변화 관찰한 결과, 근육 조직 사이의 간격이 넓어지는 것을 확인
○ 제브라피쉬에서 HCD 식이 기간이 증가할수록 근육 조직 내 NAD 함량 감소 및 망막 조직 내 내망막층의 두께 감소

2) 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 수산바이오 소재 탐색
○ 수산바이오 소재로서 제주 연안에 서식하는 갈조류 패 추출물 제조 및 최적 추출 조건 확립
○ 제브라피쉬 larvae에서 패 추출물(IO) 및 DPHC 처리에 따른 NADH 발현량 증가
○ 당대사질환 모델에서 패 추출물(IO) 및 DPHC를 식이함에 따라 손상된 혈당 조절능 (공복, 혈당, glucose tolerance) 개선
○ 당대사질환 모델에서 DPHC를 식이함에 따라 근육 조직내 감소된 NAD 및 ATP 함량 증가
○ 당대사질환 모델에서 DPHC를 식이함에 따라 감소된 내망막층 두께 개선

3) 당대사질환 제브라피쉬 모델에서의 당뇨합병증 기전 연구
○ 당대사질환 모델에서 DPHC 식이에 따른 근육 조직 내 손상된 AMPK, CAMKⅡ, GLUT4의 발현량 증가
○ HCD 식이에 의해 손상된 근육 조직이 DPHC 식이에 의해 개선됨을 확인
○ 당뇨병성 망막증 발생과 진행에 관여하는 혈관내피세포 성장인자 수용체 2(VEGFR-2)와 DPHC 간의 binding energy 확인

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과
○ 수산바이오 소재 유래 천연물의 효능 입증을 통하여 바이오메디컬 분야와 건강기능성식품 분야의 기술 개발에 기여할 수 있음.
○ 수산바이오자원과 수산바이오 유래 기능성 소재에 대한 국민 의식 수준 상승과 수산바이오소재를 이용한 저비용 고효율성 제품 개발에 기여할 수 있음
○ 수산바이오 소재 유래 천연 당대사질환을 포함한 당뇨, 이의 합병증 개선 및 치료 식·의약 소재 구축 및 고부가가치 산업화 기여
○ 당대사질환을 포함한 당뇨, 이의 합병증 등의 대사성질환 개선연구를 통한 신소재 발굴로 기능성 소재 제품 개발을 통해 국민의 건강 증진에 기여함과 동시에 유사 기능성 제품의 수입 대체 효과 증대

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구의 필요성 ... 5
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-2-1. 이론적·실험적 접근 방법 ... 6
• 2-2-2. 연구 과정 및 내용 ... 6
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 1) 연구수행 결과 ... 10
• 2) 목표 달성 수준 ... 10
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 11
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 12
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 12
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 12
• 2) 연구 추진전략 ... 13
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 13
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 14
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 14
• 끝페이지 ... 31