• 생명과학회지
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• 제34권1호
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• pp.9-17
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• 2024

제 2형 당뇨병에서 나타나는 인슐린 분비 감소는 베타세포의 자가사멸에 의한 베타세포질량의 급격한 감소로 인한 것으로 보고되고 있으며, 베타세포의 자가사멸을 촉진하는 요인으로 고혈당에 의한 당독성 및 활성산소종들의 증강에 의한 산화스트레스 등이다. Ferulic acid는 항산화, 항염, 항암 등 다양한 생리활성을 나타내며, 본 연구에서는 고혈당으로 유도된 세포 당독성 개선 효과와 그 기전을 INS-1 췌장 베타세포에서 규명하고자 하였다. Ferulic acid는 고농도 포도당 처리된 INS-1 췌장 베타 세포에서 세포 생존율을 증가시키고, 지질과산화물, 세포 내 ROS 및 NO 수준을 감소시켰다. 세포사멸 관련 인자의 유전자 발현결과 pro-세포자가사멸 인자인 bax, cytochrome c, caspase-3 및 caspase-9의 단백질 발현을 유의적으로 감소시켰고, anti-세포자가사멸 인자인 bcl-2 발현을 증가시켰다. Ferulic acid는 annexin V/I propidium iodide 분석을 통하여 고농도 포도당으로 유도된 세포 사멸을 감소시키고, INS-1 췌장 베타세포에서의 인슐린 분비능을 증가시키는 것으로 사료된다. 따라서ferulic acid는 고농도 포도당으로 손상된 INS-1 췌장 베타세포의 보호효과를 나타낸다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제37권1호
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• pp.21-28
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• 2014

배양된 췌장베타세포와 신경세포를 10% FBS (fetal bovine serum), 11.1 mM glucose의 normal 조건과 1% FBS, 30 mM glucose의 hyperglycemia 조건으로 배양하고, 저 LET X-선을 0.5 Gy/hr의 선량률로 총 선량이 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5 Gy가 되도록 저 LET 방사선을 조사한 후 MTT assay로 생존율을 측정하고 비교하였다. 분화된 췌장베타세포에 방사선을 조사하지 않았을 때는 normal 조건에 비해 hyperglycemia 조건의 생존율이 경미한 감소를 보였다. 그러나 X선의 총 선량이 점차 누적됨에 따라 normal 조건에서 생존율이 조금씩 감소하는 것에 비해 hyperglycemia 조건에서는 급격히 감소하여 시너지 효과를 나타냈다. 미분화된 신경세포에서는 방사선을 조사하지 않은 때도 normal 조건에 비해 hyperglycemia 조건의 생존율이 뚜렷하게 감소하였다. X선의 총 선량이 점차 누적됨에 따라 normal 과 hyperglycemia 조건 모두에서 비교적 급격한 세포사멸이 나타났지만 그 생존율의 감소비율이 거의 평행하게 진행되어 시너지 효과를 보이지 않았다.

• 식품산업과 영양
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• 제10권3호
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• pp.10-18
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• 2005

제2형 당뇨병은 인슐린 저항성과 인슐린 분비능의 장애에 의해서 복합적으로 나타나는 대사성 증후군 중 하나이다. 인슐린 저항성은 용어에서도 알 수 있듯이 인슐린 신호전달의 저하로 인한 인슐린 작용 감소가 나타나고 이는 인슐린 분비가 증가하더라도 포도당 이용은 감소된 상태이다. 인슐린 분비능은 직접적으로 인슐린 작용과는 무관한 것처럼 보이지만 자세히 살펴보면 인슐린 분비능의 중요한 역할을 하는 췌장 베타세포의 성장과 생존은 인슐린/IGF-1 신호 전달과 밀접한 관계가 있으므로 인슐린 분비능도 인슐린/IGF-1 신호전달과 관련이 있다. 그러므로 인슐린/IGF기 신호전달의 장애는 제2형 당뇨병의 병인에 매우 중요한 요인이다. 그러므로 제2형 당뇨병을 효과적으로 예방 또는 치료하기 위해서는 근육, 지방세포와 간등에서 인슐린 신호전달을 향상시켜 포도당 이용을 증가시키고, 시상하부에서 인슐린 신호전달을 향상시켜 식욕을 적절하게 조절할 수 있도록 하여 과체중이나 비만의 발생을 방지하고 췌장의 베타세포에서 인슐린/IGF-1 신호전달을 향상시켜 베타세포의 성장과 생존을 향상시켜 포도당에 대한 인슐린 분비 능을 촉진시키는 것이다. 최근에 FDA에서 승인받은 Exenatide는 glucagons like peptide-1 receptor agonist로 시상하부에 작용하여 식욕조절도 하고 췌장의 베타세포에서 IRS2의 발현을 증가시켜 인슐린/IGF-1 신호전달을 향상시켜 insulinotropic 작용을 가지는 것으로 알려졌다. 이 Exenatide는 도마뱀의 독침에서 분리한 peptide로 천연물로부터 유래된 약물이므로 천연물로부터 제2형 당뇨병을 치료할 수 있는 약물을 발견할 가능성은 매우 높으므로 이에 대한 연구는 체계적으로 이루어져야 하겠다.

• 생명과학회지
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• 제31권11호
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• pp.969-979
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• 2021

당뇨병은 만성대사성 질환으로 우리나라 국민의 사망요인 중 5위를 차지하고 있다. 제 2형 당뇨병에서 나타나는 인슐린 분비 감소는 베타세포의 자가사멸에 의한 베타세포질량의 급격한 감소로 인한 것으로 보고되고 있으며, 베타세포의 자가사멸을 촉진하는 요인으로 고혈당에 의한 당독성 및 활성산소종들의 증강에 의한 산화스트레스 등이다. 벼메뚜기 추출물은 고농도 포도당 처리된 INS-1 췌장 베타 세포에서 세포 생존율을 증가시키고, 지질과산화물, 세포 내 ROS 및 NO 수준을 감소시켰다. 세포사멸 관련 인자의 유전자 발현 결과 pro-세포자가사멸인자인 Bax, Cytochrome C, caspase-3 및 caspase-9의 단백질 발현을 유의적으로 감소시켰고, anti-세포자가사멸인자인 Bcl-2 발현을 증가시켰다. Annexin V/I propidium iodide 염색법을 통하여 벼메뚜기 추출물이 고농도 포도당으로 유도된 세포 사멸을 감소시키고, INS-1 췌장 베타세포에서의 인슐린 분비능을 증가시키는 것으로 사료된다. 그러므로 벼메뚜기 추출물이 고농도 포도당으로 손상된 INS-1 췌장 베타세포의 보호효과를 나타낸다. 본 연구의 결과는 벼메뚜기 추출물이 당뇨병 치료에 도움을 주는 항당뇨 기능성 식품 소재 및 개발에 기여할 수 있음을 시사한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권9호
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• pp.267-276
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• 2020

본 연구는 비만성인을 대상으로 대사증후군 유병에 따라 VAI와 인슐린저항성, 췌장 베타세포기능과의 관련성을 알아보고자 하였다. 2017년 1월부터 2019년 12월까지 분당지역 일개 종합병원에서 건강검진을 받은 만 19세 이상 비만성인 1,797명을 대상으로 분석하였다. 대사증후군은 NCEP-ATP III의 기준에 근거하였다. 인슐린저항성 및 췌장 베타세포기능은 HOMA 지수를 이용하였다. 대조군보다 대사증후군 진단군에서 VAI가 높았으며, 대사증후군 위험요인 개수가 증가할수록 높은 VAI값을 보였다(각각 p<.001). 또한 VAI 사분위수가 증가함에 따라 대사증후군 유병률이 증가하였다(p<.001). VAI는 대조군에서 HOMA-IR 및 HOMA-β와 관련이 있는 것으로 나타났으나, 대사증후군 진단군에서는 HOMA-IR 및 HOMA-β간에 관련이 없었다.

• 생명과학회지
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• 제27권5호
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• pp.509-516
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• 2017

들깨(Perilla frutescents (L.) Britton var.) 새싹은 꿀풀과에 속하는 1년생 초본이다. 본 연구의 목적은 들깨 새싹 에탄올 추출물이 사이토카인으로 유도된 췌장 베타 세포 손상에 대한 예방 효과를 평가하기 위함이다. 췌장 소도 주위에 염증 세포 침습으로 의해 분비되는 사이토카인은 1형 당뇨병의 발병원인에 해당된다. 인터루킨-$1{\beta}$ (IL-$1{\beta}$), 인터페론-${\gamma}$ (IFN-${\gamma}$), 종양괴사인자-${\alpha}$ (TNF-${\alpha}$) 등의 사이토카인은 활성산소 형성을 유도한다. 세포 내 활성산소 축적은 췌장 베타 세포 기능장애와 세포사멸을 이끈다. 들깨 새싹 추출물은 항산화 효과를 증가 시켰으며 활성산소 생성을 억제하였다. 사이토카인은 세포생존율을 감소시켰고, iNOS와 COX-2의 발현을 증가시키고 산화질소 생성을 유도하였다. 들깨 새싹 추출물은 사이토카인으로 유도된 세포생존을 농도 의존적으로 예방하였다. 또한, 사이토카인에 의한 산화질소 생성과 iNOS와 COX-2의 단백질 발현 증가를 억제하였다. 더 나아가 들깨 새싹 추출물은 췌장 베타 세포주(RIN-m5F)에서 $I{\kappa}B{\alpha}$ 인산화 억제를 통해서 NF-${\kappa}B$의 활성화를 상당히 감소시켰다. 요약하자면, 본 연구 결과는 들깨 새싹 추출물이 사이토카인으로 유도된 췌장 베타 세포 손상에 대한 보호 효과를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 결과적으로 들깨 새싹은 혈당 증가에 의한 산화 스트레스와 염증성 사이토카인에 의한 베타 세포 손상을 완화하여 당뇨에 유익할 것으로 사료된다.

• 식품과학과 산업
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• 제40권2호
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• pp.46-58
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• 2007

제2형 당뇨병은 대사성 질환으로 간, 근육 그리고 지방 조직 세포에서 인슐린 작용의 장애로 나타나는 인슐린 저항성으로 혈당의 이용이 감소하여 혈당이 높아짐에도 불구하고 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비가 충분하지 못할 때 유발된다. 서구에서는 비만 등으로 인해 인슐린 저항성이 증가하면 인슐린 분비가 높은 고인슐린혈증을 나타내어 당뇨병으로의 진전은 늦다. 하지만 우리나라를 비롯한 아시아의 사람들은 인슐린 저항성이 증가할 때 인슐린 분비가 충분치 못해 혈청 인슐린 농도가 정상인과 비슷하거나 더 낮은 상태에서 당뇨병으로 진전된다. 이러한 차이는 우리나라를 비롯한 아시아 사람들에게서 제2형 당뇨병의 발생이 급격하게 증가할 것이라는 보고되었다. 결국 당뇨병은 간, 근육 및 지방조직에서의 인슐린 작용의 장애와 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비의 부족의 복합적인 장애에 의해서 나타나고 이것은 공통적으로 각 조직에서의 인슐린/insulin growth factor (IGF)-1 신호전달의 장애와 관련이 있다. 베타세포에서의 인슐린분비 자체는 인슐린/IGF-1 신호전달과 관계가 없지만 간접적으로 관련이 있다. 인슐린 분비능은 베타세포의 증식과 생존에 의한 베타세포의 양과 밀접한 관련이 있는데 인슐린/IGF-1 신호전달은 베타세포의 증식과 생존을 조절한다. 그러므로 혈당 조절에 관여하는 기능성 식품은 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 특성을 가지거나, 혈당이 높아질 때 인슐린 분비를 촉진시키는 insulinotropic 작용을 하는 성질을 가지고 있어야 하겠다. 전자의 대표적인 약은 1999년에 미국 FDA에서 승인 받은 peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR)-{\gamma}$ agonist 인 thiazolidinedione 계통의 약물인 troglitazone, pioglitazone, rosiglitazone 등이 있고, 후자는 2007년에 승인 받은 Exenatide는 glucagon like peptide (GLP)-1 agonist이다. 이 두 가지 약은 모두 자연계에 존재하는 동식물에서 유래된 것으로 식품에도 많이 다양한 종류의 인슐린 민감성 물질이나 insulinotropic 작용을 하는 물질이 함유되어 있을 것이다. 이러한 기능 이외에 혈당조절 약이나 식품으로 사용되는 것은 탄수화물의 소화를 방해하는 것으로 탄수화물 소화효소인 a-amylase 또는 maltase의 활성을 억제하여 식후 혈당의 급격한 상승을 방지하는 것이 있다. 우리나라 사람들은 탄수화물의 섭취가 너무 많아서 실제로 이러한 식품이나 약의 효능이 높지 않을 것이다. 혈당을 조절하는 기능성 식품은 이 세 가지 효능 중 일부를 가지고 있는 것이 될 수 있다. 이러한 기능을 스크리닝하기 위해서 3가지 단계를 거쳐야 한다. 먼저 시험관에서 또는 세포 실험을 통해서 앞서 언급한 3가지 기능을 가지고 있는 지 여부를 각각 조사한다. 이중에서 효과가 있는 것은 당뇨 동물 모델을 사용하여 in vivo에서 혈당 강하기능과 혈당 강하기전을 조사하는 실험을 한다. 효과가 있는 식품이 우리가 전통적으로 식품으로 섭취해 왔다면 독성 검사를 거쳐야 할 필요가 없지만 한약재이거나 특수 식품의 경우에는 in vivo 실험 전에 GLP 기관에서 반드시 독성 실험을 거쳐 독성 유무를 확인할 필요가 있다. 동물 실험에서 효과적인 것은 인체 실험을 거쳐 혈당 조절 기능성 식품으로 식약청에서 허가를 받을 수 있겠다. 결론적으로 식품에는 항당뇨 특성을 가진 물질들이 함유되어 있는 것들이 상당히 많다. 혈당 조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발할 때 고려해야 할 것은 1) 그 양이 혈당 강하 기능성 식품으로 지정받을 수 있을 정도로 충분히 함유되어 있느냐, 2) 혈당을 강하시키는 기전이 단순히 당의 배설을 촉진시켜서 혈당을 저하시키는 것이 아니라, 인슐린 작용을 촉진시키거나, 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 촉진시키거나 탄수화물의 소화 흡수를 억제시킴으로 혈당을 강하시키는 지 등을 파악하는 것이다. 이러한 조건을 만족시키는 식품은 지속적으로 섭취할 때 당뇨병을 예방하거나 진전을 지연시킬 수 있는 혈당조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발 가능성이 있겠다.

• 한국자원식물학회지
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• 제25권2호
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• pp.184-192
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• 2012

본 연구는 췌장베타세포인 HIT-T15 세포를 이용하여 매실주정추출물(PME)의 alloxan에 의한 산화스트레스로부터의 세포보호, 인슐린 분비능 및 항산화 효소 활성을 평가하였다. PME는 alloxan에 의해 유발된 산화스트레스로부터 세포를 보호하여 세포생존율을 증가시켰다. PME는 세포막 손상지표인 LDH 방출을 억제하였고 $NAD^+$/NADH ratio를 유의적으로 증가시켜 세포사멸이 억제되어짐을 확인하였다. 또한 alloxan 단독처리군에 비해 250 ${\mu}g$/ml PME 처리군에서 인슐린 분비량이 유의성 있게 증가하였다. Alloxan과 PME를 동시에 처리하여 HIT-T15세포의 항산화효소 활성을 측정했을 때 산화스트레스에 의해 감소되었던 항산화효소 활성이 PME에 의해 보호되는 효과를 확인하였다. 이상의 연구결과로부터 PME는 세포괴사 및 DNA fragmentation을 억제하고 세포내 항산화효소 활성을 증가시켜 alloxan에 의해 유발된 산화스트레스로부터 췌장베타세포를 보호하고 이에 따른 인슐린 분비능 조절 효과가 있는 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제16권5호
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• pp.767-772
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• 2006

Sprague-Dawley 수컷에 streptozotocin (50 mg/kg body weight)을 복강 주사하여 유발시킨 당뇨군에서 베타인(1%, w/w) 첨가에 의한 항당뇨 및 간보호 효과를 검토하였다. Streptozotocin-유발 당뇨군에서 혈당치 및 fructosamine 농도가 현저히 증가하였고, 이러한 증가는 베타인 투여로 감소하였다. 간 기능의 biomarker로 사용되는 alanine aminotransferase (AST) 및 aspartate aminotransferase (ALT) 활성은 당뇨군에서 현저히 증가한 반면 간보호 효과가 있는 베타인 투여 당뇨군에서는 정상군 수준으로 회복됨으로써 당뇨성 간 손상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 혈중 중성지질 농도는 당뇨군에서 현저히 증가하였으나, 베타인 투여에 의해 정상군 수준까지 감소하였으나, 총 콜레스테롤 농도는 베타인 첨가에 의해 증가하였다. 췌장 조직의 조직검사에서 췌도 세포의 정상적인 타원형 모양이 정상군에서는 잘 유지되었으나, Streptozotocin-유발 당뇨군에서는 췌도 세포의 파괴가 일어났으며, 베타인 투여에 의해서는 회복된 것으로 나타났다. 이상의 결과로 볼 때 당뇨군에서 베타인 투여에 의한 혈당강하 효과는 췌장의 췌도세포 파괴 억제에 의한 것으로 시사되었다.

• 생명과학회지
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• 제23권11호
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• pp.1404-1408
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• 2013

본 연구에서는 마우스 췌장의 선포세포(primary acinar cell)에서 에탄올에 의해 유도된 염증성 손상에 미치는 녹차의 생리활성 물질인 EGCG의 효과를 췌장분비 효소의 활성과 선포세포에서의 기능 회복 관련 마크로 알려진 유전자들(AMPK, RKIP 및 Reg1)의 발현 조절 측면에서 조사하였다. 대조군에 비해 에탄올이 처리된 세포에서는 ${\alpha}$-amylase와 chymotrypsin의 활성이 증가되었지만, EGCG 처리에 의하여 그들 활성이 유의적으로 감소하였다. 세포 생존 및 보호와 관련 있는 AMPK 인산화 수준은 에탄올 단독 처리시 그 발현이 감소하였지만, EGCG 처리에 의하여 유의적으로 회복되었다. 세포 사멸과 세포독성 조절과 연관이 있는 RKIP 또한 그 발현 경향이 AMPK인산화 변화의 정도와 유사하였다. 또한 베타세포 재생에 관여하는 Reg1 발현은 에탄올이 처리된 선포세포에 EGCG를 처리하였을 경우 그 발현량이 유의적으로 증가하였다. 이상의 결과들을 종합하여, 항산화성 폴리페놀인 EGCG는 알코올성 췌장염으로 인한 세포의 손상이나 당뇨병 예방과 회복에 치료적 효과를 가질 수 있다고 제안한다.