제 1형 및 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액의 항당뇨 효과

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dc.contributor.advisor남석현-
dc.contributor.author양준영-
dc.date.accessioned2019-10-21T07:18:55Z-
dc.date.available2019-10-21T07:18:55Z-
dc.date.issued2012-08-
dc.identifier.other12956-
dc.identifier.urihttps://dspace.ajou.ac.kr/handle/2018.oak/18080-
dc.description학위논문(석사)아주대학교 일반대학원 :생명과학과,2012. 8-
dc.description.abstract본 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.-
dc.description.tableofcontents국문요약 i 목차 iii List of Figures v List of Tables vi I. 서론 1 II. 재료 및 방법 4 1. 시료 및 시약 4 2. 왕겨초액 추출물의 제조 및 분획화 4 3. GC/MS를 이용한 왕겨초액의 성분분석 6 4. DPPH를 사용한 전자공여능 측정 6 5. Ferricyanide test를 사용한 환원력 측정 6 6. 세포배양 7 7. 세포 내 활성산소종 소거활성의 측정 7 8. 세포독성 측정 7 9. 실험동물 8 10. GOT, GPT의 측정 9 11. 세포 내 Nitric Oxide (NO) 생성 억제활성의 측정 9 12. 왕겨초액을 식이한 당뇨 유발 마우스에서의 혈당량 측정 10 13. 당뇨유발 마우스에서 분리한 간장과 혈청에서의 glycogen과 inulin 측정 10 14. 당뇨유발 마우스에서 분리한 간장 내 glucose regulating enzyme 활성 측정 10 15. 당뇨유발 마우스에서 분리한 간장과 췌장의 조직염색 11 16. Reverse Transcription (RT) PCR 11 17. Western blot을 이용한 INS-1 세포주의 iNOS 발현 측정 14 18. 통계 분석 14 III. 실험결과 15 1. 성분분석 15 2. 왕겨초액의 전자공여능과 환원력 21 3. INS-1 세포주에서 왕겨초액이 alloxan에 의한 산화스트레스와 세포사멸에 미치는 효과 23 4. INS-1 세포주에서 왕겨초액이 alloxan에 의한 Nitric Oxide (NO) 생성에 미치는 효과 27 5. INS-1 세포주에서 alloxan에 의한 염증성 cytokine 유전자의 발현 억제에 따른 왕겨초액의 항염증 효과와 insulin 분비량의 회복에 미치는 효과 29 6. 제 1형 당뇨 마우스 모델을 이용한 왕겨초액의 항당뇨 효과 검정 31 6-1. 제 1형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 혈당량과 혈청 내 insulin 농도, 간장 내 glycogen 함량 회복에 미치는 효과 31 6-2. 제 1형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 alloxan에 의한 간 손상 억제와 간장 내 당대사 관련 효소의 활성에 미치는 효과 33 6-3. 제 1형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 췌장 내 랑게르한스 섬의 손상 억제에 미치는 효과 37 7. 제 2형 당뇨 마우스 모델을 이용한 왕겨초액의 항당뇨 효과 검정 38 7-1. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 체중과 간장, 백색 지방조직의 무게 변화에 미치는 효과 38 7-2. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 혈당량과 경구 당부하능, 혈청 내 insulin 농도 회복에 미치는 효과 40 7-3. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 혈청 내 지질 농도에 미치는 효과 42 7-4. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 고지방 식이에 의한 간 손상 억제와 간 내 당대사 관련 효소의 활성에 미치는 효과 43 7-5. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 glucose transporter (GLUT), PPAR-γ의 발현과 염증성 cytokine 분비 억제에 미치는 효과 46 7-6. 제 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액이 췌장 내 랑게르한스 섬의 손상 억제에 미치는 효과 49 IV. 고찰 51 V. 결론 58 VI. 참고문헌 59 Abstract 65|List of Figures Fig. 1. Separation of acidic, phenolic, neutral and basic fraction from RHSE 10 Fig. 2. Effect of RHSE on cytotoxicity in INS-1 cells 24 Fig. 3. Alloxan-induced ROS generation and cytotoxicity in INS-1 cells 25 Fig. 4. Inhibitory effects of RHSE on alloxan-induced ROS generation and cytotoxicity in INS-1 cells 26 Fig. 5. Inhibitory effects of RHSE on NO production in the alloxan-stimulated INS-1 cells 28 Fig. 6. Semi-quantitative RT-PCR analysis of RHSE-modulated gene expressions for synthesis of pro-inflammatory cytokines in the alloxan-stimulated INS-1 cells 30 Fig. 7. Feed intakes in mice fed normal diet and 1% RHSE-supplemented diet 32 Fig. 8. Modulation of alloxan (ALX)-induced liver injury by RHSE 34 Fig. 9. Semiquantitative RT-PCR analysis of RHSE-modulated gene expressions for the synthesis of representative enzymes involved in hepatic glucose metabolism in the alloxan-stimulated INS-1 cells 36 Fig. 10. Inhibitory effect of RHSE on alloxan-induced atrophy of Langerhans islet of the pancreas 37 Fig. 11. Effect of 0.5% and 1% RHSE on glucose tolerance in mice fed on a high-fat diet 41 Fig. 12. Modulation of liver injury in mice fed on a high-fat diet by RHSE 44 Fig. 13. RT-PCR analysis of RHSE-modulated gene expressions for the synthesis of representative molecules involved in glucose metabolism in mice fed on a high-fat diet 47 Fig. 14. Inhibitory effect of RHSE on atrophy of Langerhans islet of the pancreas 50|List of Tables Table 1. The Composition of the High-fat Mouse Diet 9 Table 2. Primer list of mouse hepatic enzyme and rat pro-inflammatory cytokine for PCR 13 Table 3. Physical properties of RHSE 15 Table 4. Retention times (tR) of identified compounds in acidic (AF), phenolic (PF), basic (BF), and neutral (NF) fractions of RHSE and relative proportions in % peak area 16 Table 5. DPPH scavenging activity and ferricyanide reducing power of RHSE Compared to the commercial antioxidant BHT 21 Table 6. DPPH scavenging activity and ferricyanide reducing power acidic (AF), phenolic (PF), basic (BF), and neutral (NF) fractions of RHSE Compared to the commercial antioxidant BHT 22 Table 7. Effect of RHSE on Insulin Release from Alloxan-Treated INS-1 Cells 30 Table 8. Effect RHSE on Blood Glucose, Serum Insulin, and Hepatic Glycogen Levels in Alloxan-Induced Diabetic Mice 32 Table 9. Effect of RSHE on Hepatic G6 Pase, PEPCK, and GCK Enzyme Activities in Alloxan-Induced Diabetic Mice 35 Table 10. Body weight gain, weights of liver and adipose tissue in mice fed with high fat diet supplemented with RHSE 39 Table 11. Blood glucose and serum insulin level in mice on a high-fat diet supplemented with RHSE 40 Table 12. Lipid profile in serum from mice fed on a high-fat diet supplemented with RHSE 42 Table 13. Hepatic G6Pase, GCK, PEPCK enzyme activities in mice fed on high-fat diet supplemented with RHSE 45 Table 14. Pro-inflammatory cytokines concentrations in serum and adipose tissue in mice fed on a high-fat diet supplemented with RHSE 48-
dc.language.isokor-
dc.publisherThe Graduate School, Ajou University-
dc.rights아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.-
dc.title제 1형 및 2형 당뇨 마우스 모델에서 왕겨초액의 항당뇨 효과-
dc.title.alternativeYang Jun Young-
dc.typeThesis-
dc.contributor.affiliation아주대학교 일반대학원-
dc.contributor.alternativeNameYang Jun Young-
dc.contributor.department일반대학원 생명과학과-
dc.date.awarded2012. 8-
dc.description.degreeMaster-
dc.identifier.localId570535-
dc.identifier.urlhttp://dcoll.ajou.ac.kr:9080/dcollection/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000000012956-
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Graduate School of Ajou University > Department of Bioscience > 3. Theses(Master)
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