제 1형 및 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액의 항당뇨 효과

Abstract

본 연구에서는 쌀 도정 부산물로 대량 산출되는 왕겨의 탄화액인 왕겨초액 (Rice Hull Smoke Extract, RHSE)의 우수한 항산화 활성과 항염증 활성을 기초로 하여 제 1형 및 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액의 항당뇨 활성을 검정하였다. 제 1형 당뇨에 대한 왕겨초액의 항당뇨 활성 검정은 rat insulinoma cell line인 INS-1 세포주와 alloxan의 복강 투여를 통해 유도한 제 1형 당뇨 마우스 모델에서 수행하였다. 첫 번째로 INS-1 세포주에서 왕겨초액이 alloxan에 의한 산화스트레스와 세포사멸 억제에 미치는 효과에 대해 조사하였다. INS-1 세포주에 alloxan을 처리한 결과 활성산소종 (ROS)의 생성이 증가하여 세포 사멸이 발생하는 것을 확인하였으며, 왕겨초액을 처리한 경우 활성산소종의 생성과 세포사멸이 억제되는 것을 확인하였다. 또한 염증반응과 관계되는 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 유전자의 발현이 억제되어 nitric oxide (NO)의 발생이 감소하고, tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), and interleukin-6 (IL-6)와 같은 염증성 싸이토카인 유전자의 발현이 억제되는 결과를 통해 왕겨초액이 활성산소종의 생성을 억제하여 산화스트레스에 의한 염증반응이 억제되는 것을 확인하였다. 두 번째로 alloxan의 복강 투여를 통해 유도한 제 1형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액의 항당뇨 활성을 조사하였다. 왕겨초액을 사료에 혼합하여 급여한 결과, 혈당량이 감소하고 혈청 내 insulin 농도와 간장에서의 glycogen 합성량이 정상 수준으로 회복되었으며, 포도당 신생합성에 관여하는 glucose-6-phosphatase (G6Pase)와 phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)의 유전자 발현 및 효소 활성이 정상 수준으로 감소하고 glycogen 합성 및 해당과정에 관여하는 glucokinase (GCK)의 유전자 발현 및 효소 활성은 정상 수준으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한 간장과 췌장을 적출하여 조직염색을 수행한 결과, 왕겨초액을 혼합한 사료를 식이한 경우 당뇨에 의한 간 조직의 괴사와 췌장 내 랑게르한스 섬의 손상이 감소하는 결과를 보였다. 제 2형 당뇨에 대한 왕겨초액의 항당뇨 활성 검정은 고지방 식이를 통해 유도한 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 수행하였다. 왕겨초액을 고지방 사료에 혼합하여 급여한 결과 혈당량이 감소하고 혈청 내 insulin 농도가 정상 수준으로 회복되었으며, 경구 당부하능 검사를 수행한 결과 내당능 장애 증세가 완화되는 결과를 보였고, 혈청 내 지질농도를 측정한 결과 중성지방 (triglyceride), 총 콜레스테롤 (total cholesterol) 및 저밀도 지단백 콜레스테롤 (LDL-cholesterol)의 농도가 감소하고 고밀도 지단백 콜레스테롤 (HDL-cholesterol)의 농도가 증가하여 왕겨초액의 식이가 당뇨에 의한 이상지질혈증의 증세 완화에 효과가 있는 것으로 나타났다. 다음으로 왕겨초액이 혈당 강하에 미치는 효과를 조사하기 위해 간장과 백색지방조직에서 관련 유전자의 발현 및 효소의 활성을 측정하였다. 간장에서 당대사 관련 효소의 발현 및 활성을 측정한 결과, 왕겨초액을 혼합한 고지방 사료를 식이한 경우 포도당 신생합성에 관여하는 glucose-6-phosphatase (G6Pase)와 phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)의 유전자 발현 및 효소 활성은 정상 수준으로 감소하고 glycogen 합성 및 해당과정에 관여하는 glucokinase (GCK)의 유전자 발현 및 효소 활성은 정상 수준으로 증가하는 것으로 나타났으며 PPAR-γ 와 GLUT2의 발현량이 증가하는 결과를 보였고, 백색지방조직에서도 PPAR-γ 와 GLUT4의 발현량이 증가하는 결과를 보여 왕겨초액의 식이가 혈당 강하 효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다. 또한 간장과 췌장을 적출하여 조직염색을 수행한 결과 왕겨초액을 혼합한 고지방 사료를 식이한 경우 당뇨에 의한 간 조직의 괴사와 췌장 내 랑게르한스 섬의 손상이 감소하는 결과를 보였으며, 특히 췌장에서 insulin 항체를 이용하여 면역염색을 수행한 결과 왕겨초액의 식이가 당뇨에 의한 췌장 내 β-cell의 손상을 억제하여 insulin의 생산을 회복시킬 수 있음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과를 통해 왕겨초액이 우수한 항산화, 항염증 활성을 기초로 하여 당뇨병의 증세에 대한 개선효과를 나타낼 수 있음을 확인하였다.