Effect of Sodium Butyrate on Blood Glucose, Serum Lipid Profile and Inflammation in Streptozotocin-induced Diabetic Mice

Sodium butyrate is a short-chain fatty acid derivative found in foods, such as Parmesan cheese and butter and is produced by anaerobic bacteria fermentation of dietary fibers in the large intestine. There have been reports that butyrate prevented obesity, protected insulin sensitivity, and ameliorated dyslipidemia in dietary obese mice. This study investigated the effects of sodium butyrate on fasting blood glucose level and serum lipid profile in streptozotocin(STZ)-induced diabetic mice. Male C57BL/6 mice were fed AIN-93G for four weeks prior to intraperitoneal injections with STZ (100 mg/kg body weight). Diabetic mice had supplements of 5% sodium butyrate for four weeks. The 5% sodium butyrate diet significantly improved fasting blood glucose level and lipid profile in STZ-induced diabetic mice. Inflammation has been recognized to decrease beta cell insulin secretion and increase insulin resistance. Circulating cytokines can directly affect beta cell function, leading to secretory dysfunction and increased apoptosis. Thus, anti-inflammatory therapies represented a potential approach for the therapy of diabetes and its complications. In this animal study, the 5% sodium butyrate supplementation also inhibited inflammatory cytokine production in STZ-induced diabetic mice. These results suggested that sodium butyrate can be a potential candidate for the prevention of diabetes and its complications.

스트렙토조토신으로 유도한 당뇨마우스에서 Sodium Butyrate의 혈당, 혈청 지질 성상 및 염증 억제에 미치는 영향

본 동물실험은 STZ로 유도한 C57BL/6에게 5% sodium butyrate를 급여했을 때 항당뇨 및 항염증 효과를 연구하고자 하였다. 본 연구에서 STZ로 당뇨를 유발한 마우스에게 5% sodium butyrate를 급여했을 때 체중과 식이섭취량에서는 크게 유의적 차이가 없음을 확인하였다(p<0.05). STZ에 의한 당뇨 쥐는 인슐린의 분비가 감소되면서 당대사의 불균형을 초래하며 간 등이 비대해진다고 알려져 있으나, 본 연구에서는 간의 장기 무게에서는 크게 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 또한 비장과 흉선의 무게는 0.5% sodium butyrate 첨가 식이군에서 유의적으로 낮아짐을 알 수 있었다(p<0.05). 당뇨병은 염증 상태로서 고혈당으로 인하여 monocyte에서는 여러 염증성 사이토카인이 분비가 활성화된다. TNF-${\alpha}$, IL-6 등은 염증성 사이토카인으로서 혈관염증의 중요한 마커로 인식되고 있고, 당뇨병 환자들은 이러한 염증성 사이토카인이 높은 수준으로 활성화 된다. STZ 처리 시 마우스 혈청에서의 염증성 사이토카인의 분비 및 발현이 증가되었으나, 5% sodium butyrate를 급여했을 때 염증성 사이토카인의 분비 및 발현이 저해됨을 확인할 수 있었다. 본 연구는 sodium butyrate 보충은 당뇨병이 유발된 동물모델에서 혈청지질 농도 및 혈당 조절, 염증 상태를 개선에 다소간의 효과가 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 당뇨병과 같은 만성적인 대사질환 개선에 sodium butyrate가 효과적인 식이인자가 될 것으로 생각된다. 그러나 앞으로 더 명확한 효능을 탐색하기 위해서 시료 첨가수준의 다각화 및 여러 가지 보완연구가 필요할 것으로 생각 된다.