• 한국식품영양과학회지
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• 제43권7호
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• pp.963-971
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• 2014

본 연구에서는 4주간의 고지방식이와 지구성 운동이 골격근의 PGC-$1{\alpha}$, PPAR-${\gamma}$ 및 인슐린 저항성(glucose uptake, GLUT-4)에 미치는 영향을 분석하였다. 인슐린 민감도 지표인 혈당내성검사에서는 일반식이와 비교하여 고지방식이에서 포도당 투여 후 30분과 60분에서 유의하게 증가하였으며, 운동집단에서는 일반식이와 고지방식이집단에 비해 유의하게 감소한 것을 알 수 있었다. 골격근의 포도당 운반률, PGC-$1{\alpha}$, GLUT-4, PPAR-${\gamma}$의 결과에서는 일반식이에 비해 고지방식이집단에서 감소하는 경향이 나타났으나 통계적으로 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 운동집단(저/중/고강도운동)에서는 일반/고지방식이집단과 비교하여 유의하게 증가한 것으로 나타났다. 운동집단의 운동강도 차이에서 GLUT-4와 PPAR-${\gamma}$는 집단 간 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 골격근의 포도당 운반률과 PGC-$1{\alpha}$ 단백질 발현은 저/중강도 운동과 비교하여 고강도 운동이 유의하게 증가한 것을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 4주간의 고지방식이는 whole body의 인슐린 저항성을 발생시켰으나 근육 내 인슐린 저항에는 영향을 미치는 못한 것으로 사료된다. 그러므로 추후 고지방식이의 함량, 섭취 기간 등을 고려한 연구가 필요할 것으로 생각된다. 또한 4주간의 지속적인 지구성 운동이 고지방식이로 인해 발생된 골격근 인슐린 저항성을 감소시키는데 효과적인으로 나타났으나 운동 강도에 따른 골격근의 포도당 운반률, PGC-$1{\alpha}$, GLUT-4, PPAR-${\gamma}$의 변화가 인슐린 저항성이 개선시켰다고 설명하기는 부족한 것으로 판단된다. 그러므로 추후 본 연구의 결과를 바탕으로 운동 형태(운동 기간, 운동강도)에 따른 골격근의 PGC-$1{\alpha}$와 insulin signalling pathway에 대한 세부적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제31권8호
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• pp.699-709
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• 2021

생활습관 개선을 통한 근육량향상은 대사 증후군의 위험을 줄이는 것으로 보고되었다. 본 연구에서는 갈조류인 고리매(Scytosiphon lomentaria) 에탄올 추출물이 골격근 성장억제조절 단백질인 마이오스타틴 신호전달을 억제하는지와 고 급식으로 유도된 비만 제브라피시의 대사 항상성에 대한 효과를 확인하였다. 고리매 에탄올 추출물(10 ㎍/ml)은 pGL3- (CAGA) 12-루시퍼라제 분석에서 마이오스타틴(1 nM/ml) 신호를 완전히 차단하였다. 또한 웨스턴 블롯 분석에서 마이오스타틴 신호를 차단하여 Smad2 인산화가 억제되는 것을 확인하였다. 제브라피쉬의 치어에 대한 연구는 고 급식 대조군 그룹의 체내 포도당 농도는 정상 급식 대조군 그룹보다 유의하게 높았지만, 12.5 ug의 고리매 에탄올을 처리한 고 급식 그룹과 18.75 ug의 고리매 에탄올로 처리한 고 급식 그룹의 체내 포도당 수준은 정상 급식 대조군 그룹과 유사하였다. 고 급식 그룹의 GLUT2 유전자의 mRNA 발현 수준은 정상 급식 대조군 그룹에 비해 현저히 낮았다. 하지만, 고리매 에탄올 추출물을 처리한 실험군 그룹의 GLUT2 유전자의 발현은 정상 급식 대조군 그룹의 GLUT2 유전자의 발현과 거의 유사하게 나타났다. 그러므로 고리매 에탄올 추출물은 GLUT2유전자의 발현 조절을 통하여 체내 포도당 조절이 가능함을 보여준다. 본 연구의 결과는 고리매 에탄올 추출물이 대사 증후군 치료에 도움을 주는 소재 및 마이오스타틴 억제제로서의 가능성을 시사합니다.

• 생명과학회지
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• 제19권5호
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• pp.644-651
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• 2009

The objective of this study was to identify EXE (1 hr a day at 21 m/min for 5 day/wk, at 0 % grade for 6 wk) on myocardium glucose metabolic phenotypic proteins (AMPK-PGC-1${\alpha}$-GLUT-4) and HSP-60 protein expression after ischemia/reperfusion injury (IRI) in STZ-induced rats. EXE was performed using STZ-induced diabetic rats on a rodent treadmill (28 m/min, 1 hr/day, 5 day/wk for 6 wk). The results of this study suggest that i) serum insulin level was not changed among groups (p>l0.05). ii) the LVDP level increased significantly in the STZ-EXE-IRI group compared to the STZ-IRI group at 60 min (p<0.01), 70 min (p<0.05) and 80 min (p<0.05) after reperfusion, respectively, and iii) AMPK phosphorylation (p<0.01), PGC-1${\alpha}$ protein (p<0.001), GLUT-4 protein (p<0.001) and HSP-60 protein expressions (p<0.05) increased significantly in the STZ-EXE-IRI group compared to the STZ-IRI group. In conclusion, the findings of the present study reveal that EXE may provide therapeutic value to insulin dependent diabetic patients with peripheral insulin resistance and myocardium injury by improving glucose metabolic proteins (AMPK-PGC-1${\alpha}$-GLUT-4) and heat shock protein-60 (HSP-60), along with increasing LVDP levels and decreasing glucose levels. Therefore, EXE protects the STZ-induced diabetic myocardium injury against ischemia/ reperfusion injury.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제24권4호
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• pp.363-370
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• 2016

Cardiovascular disease is the most common cause of death in diabetic patients. Hyperglycemia is the primary characteristic of diabetes and is associated with many complications. The role of hyperglycemia in the dysfunction of human cardiac progenitor cells that can regenerate damaged cardiac tissue has been investigated, but the exact mechanism underlying this association is not clear. Thus, we examined whether hyperglycemia could regulate mitochondrial dynamics and lead to cardiac progenitor cell dysfunction, and whether blocking glucose uptake could rescue this dysfunction. High glucose in cardiac progenitor cells results in reduced cell viability and decreased expression of cell cycle-related molecules, including CDK2 and cyclin E. A tube formation assay revealed that hyperglycemia led to a significant decrease in the tube-forming ability of cardiac progenitor cells. Fluorescent labeling of cardiac progenitor cell mitochondria revealed that hyperglycemia alters mitochondrial dynamics and increases expression of fission-related proteins, including Fis1 and Drp1. Moreover, we showed that specific blockage of GLUT1 improved cell viability, tube formation, and regulation of mitochondrial dynamics in cardiac progenitor cells. To our knowledge, this study is the first to demonstrate that high glucose leads to cardiac progenitor cell dysfunction through an increase in mitochondrial fission, and that a GLUT1 blocker can rescue cardiac progenitor cell dysfunction and downregulation of mitochondrial fission. Combined therapy with cardiac progenitor cells and a GLUT1 blocker may provide a novel strategy for cardiac progenitor cell therapy in cardiovascular disease patients with diabetes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권5호
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• pp.637-643
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• 2013

We have demonstrated that 1-deoxynojirimycin (DNJ) isolated from Bacillus subtilis MORI could enhance the levels of adiponectin and its receptors in differentiated 3T3-L1 adipocytes, which has been shown to be effective in lowering blood glucose levels and enhancing insulin sensitivity. DNJ was not toxic to differentiated 3T3-L1 adipocytes for up to a concentration of $5{\mu}M$. In terms of expression levels of adiponectin and its receptors (AdipoR1 and AdipoR2), DNJ in concentrations as low as $0.5{\mu}M$ elevated both mRNA and protein levels of adiponectin and transcript levels of AdipoR1 and AdipoR2. In addition, DNJ increased phosphorylation of 5' adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) in a statistically significant manner. Finally, treatment with DNJ resulted in increased mRNA expression of glucose transporter 4 (GLUT4), which encodes for a glucose transporter, along with a significant increase in glucose uptake into the adipocytes based on results of a 2-deoxy-D-[$^3H$] glucose uptake assay. Our findings indicate that DNJ may greatly facilitate glucose uptake into adipose tissues by increasing the action of adiponectin via its up-regulated expression as well as its receptor genes. In addition, the glucose-lowering effects of DNJ may be achieved by an increased abundance of GLUT4 protein in the plasma membrane, as a consequence of the increased transcript levels of the GLUT4 gene and the activation of AMPK.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제48권3호
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• pp.345-352
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• 2006

지방합성이 왕성하게 진행되는 비육후기의 근육내 지방합성에 있어서, 지방산 및 당의 이용경로 및 이에 따른 근육내 지방합성과정을 규명하기 위해서 지방산 및 당 운반 유전자인 FABP4, GLUT4와 근육내 지방대사 주요유전자인 ACL, ACC, LPL 및 SCD 유전자의 mRNA 발현양상을 분석하였다. 한우 비육전기 및 후기 각 3두를 공시하여 total RNA 추출 및 1st cDNA 합성하여 SYBR green을 이용하여 real-time PCR 분석을 각 유전자별로 3반복씩 수행하였다. FABP4 유전자는 비육전기에 비해 비육후기에 있어서, 3배 이상 유전자 발현이 증가함을 확인할 수 있었고, GLUT4 유전자는 비육전기 및 비육후기에서 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 근육내 지방합성 주요유전자인 ACL, ACC, LPL 및 SCD 유전자의 발현량은 비육후기에서 ACL 유전자가 3.8배, ACC 유전자는 2.7배, LPL 유전자는 3.5배, 그리고 SCD 유전자는 7.5배 발현량이 증가하였다. 따라서 본 연구를 통하여 한우의 비육후기에서 근육내 지방합성은 FABP4에 의한 지방산 유입의 증가와 더불어 ACL 유전자에 의해서 지방산 합성의 중간대사물인 acetyl-CoA가 합성되고, 이 중간 대사물을 이용하여 ACC 및 SCD 유전자에 의해서 긴 사슬 지방산 합성이 왕성하게 일어남을 알 수 있었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제28권2호
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• pp.152-157
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• 2013

본 연구는 동충하초(Isaria tenuipes)를 유전적 당뇨 질환 동물모델인 OLETF 랫드에서 4주간 경구 투여하여 항당뇨 효과에 대한 연구결과로써, OLETF 랫드 동충하초(Isaria tenuipes) 투여군은 당뇨대조군과 비교하여 투여 4주에는 사료 섭취량과 체중이 증가하였다. 이는 동충하초(Isaria tenuipes)를 섭취한 OLETF 랫드는 고지방식 사료만 섭취한 OLETF 랫드에 비해 당뇨 유발이 개선된 결과로 판단된다. 혈중 포도당 농도, 인슐린 농도 및 인슐린 저항성 지표인 HOMA-IR 수치가 용량 의존적으로 감소하였다. 또한 GLUT4 유전자 발현을 측정한 결과 대조군에 비해 동충하초(Isaria tenuipes) 투여군의 mRNA 및 단백질이 용량 의존적으로 증가하는 경향을 보였다. 따라서, 동충하초(Isaria tenuipes)의 섭취가 제2형 당뇨에서 인슐린의 감수성이나 저항성에 영향을 미치고, 혈당을 강화시키는 것으로 사료되므로 당뇨병환자의 혈당저하에 기여할 것이라 기대한다. 이에 본 연구는 천연물질을 이용한 당뇨병의 예방 및 치료에 동충하초(Isaria tenuipes)를 사용할 수 있는 이론적 토대를 제공할 것으로 생각된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제62권4호
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• pp.417-424
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• 2019

이 연구의 목적은 당 대사에 대한 삼색싸리(Lespedeza maximowiczii var. tricolor Nakai; LMTN)의 효과를 조사하는 것이다. LMTN 추출물은 대조군과 비교하여 3T3-L1 지방 세포에서 당 섭취능 및 지질축적을 유의하게 향상시켰다. 또한, 3T3-L1 지방 세포에서 LMTN 추출물은 퍼옥시좀 증식제 활성화 수용체(PPAR)γ, 인슐린수용체기질-1 (IRS-1) 및 포도당수송체(GLUT)4의 단백질 발현을 유의하게 증가시켰다. LMTM 추출물의 당 섭취능 또는 인슐린 신호 전달계의 조절 효과는 양성 대조물질인 트로글리타존 또는 피니톨보다 낮았지만 PPARγ 단백 활성화는 증가하였다. 또한, LMTM 추출물은 인슐린 유사효과를 나타냈다. db/db 마우스에서, LMTN 추출물(250 mg/kg BW)은 물과 식이 섭취량, 혈당, 중성지방과 총 콜레스테롤 함량을 유의적으로 감소시켰다. 더불어 지방과 근육조직에서의 PPARγ 및 GLUT4 mRNA의 발현도 LMTN 추출물 투여군에서 유의적으로 증가되었다. 따라서, 본 연구의 결과는 LMTN 추출물이 3T3-L1 지방세포 및 db/db 마우스에서 PPARγ 및 인슐린 유사효과를 통해 당 대사를 조절하는 것으로 밝혀졌다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제46권5호
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• pp.552-561
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• 2017

본 연구에서는 가시오갈피 물 추출물(ASW)를 이용하여 아직 시도된 바가 없는 HepG2 세포 내 포도당 유입과정 및 glucokinase(GK) 활성을 통한 포도당 이용대사 실험을 수행하였다. 포도당의 세포 내 유입은 GLUT2의 transcription factor들 중 하나인 $HNF-1{\alpha}$의 활성화로 GLUT2의 유전자 발현이 증가하여 이루어지는 것을 확인하였다. GK 활성 측정 결과 ASW가 GK를 활성화하여 포도당의 인산화에 영향을 주는 것을 확인하였고 AMP-activated protein kinase의 인산화 증가로 glycolysis에 관여하는 효소인 GK의 단백질 발현은 증가하고, gluconeogenesis에 관여하는 phosphoenolpyruvate carboxykinase의 단백질 발현은 감소하는 것을 확인하였다. 그리고 인산화된 포도당이 glycogen으로 전환 저장되는 메커니즘을 pPI3k-pAkt-pGSK-$3{\beta}$의 단계별 단백질 발현을 확인함으로써 검증하였으며, glycogen 함량 측정을 통해 확인하였다. 본 연구를 통해 ASW가 다양한 메커니즘에 작용하여 당뇨의 예방 및 개선에 활용할 수 있는 잠재적 소재임을 확인하였고, 이는 ASW가 천연 기능성 소재로서의 개발가치가 높음을 시사한다.

• 한국식품과학회지
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• 제52권2호
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• pp.191-199
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• 2020

본 연구에서는 발효식품으로부터 항당뇨 효능을 지닌 유산균을 분리하여 뽕잎 추출물을 발효하고, 제조된 유산균 발효 뽕잎 추출물의 항당뇨 효능을 평가하였다. 갓김치에서 분리된 Lactobacillus plantarum SG-053은 α-glucosidase 저해 활성이 96.8%로 가장 우수하고, 뽕잎을 발효하여 뽕잎에 존재하는 항당뇨 지표물질인 1-deoxynojirimycin (DNJ)의 함량을 2.2배 증가시키며 우수한 생육 활성을 나타내어 본 연구에서 뽕잎 추출액의 발효에 사용하였다. L. plantarum SG-053으로 발효한 뽕잎 추출물은 L6 근관세포에 대한 세포독성은 없었고, IRS-1, PI3K p85α, GLUT-4 유전자 발현을 각각 1.4, 2.2, 1.4배로 증가시켰으며, 세포의 2-deoxyglucose 흡수를 1 μM의 인슐린보다 높은 수준인 40.7% 증가시켜 인슐린 신호전달 경로를 활성화시킴으로써 세포의 인슐린 저항성을 개선하는 것으로 확인되었다. 경구 당 부하 검사를 통해 유산균 발효 뽕잎 추출물이 포도당 섭취에 의해 증가한 혈당을 빠르게 감소시키고, α-glucosidase의 저해를 통해 maltose의 분해에 의한 혈당 증가를 억제하였다. 유산균 발효 뽕잎 추출물은 SD rat의 허벅지 골격근 조직의 PI3K p85α와 GLUT-4 유전자 발현을 각각 6.4, 2.1배 증가시켜 L6 근관세포에서와 유사한 결과를 나타냈으며, in vivo 근육 조직에서도 인슐린 신호전달경로의 활성화에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로 L. plantarum SG-053이 뽕잎을 효과적으로 발효하여 DNJ의 함량을 증진시킨다는 것을 확인하였으며, L. plantarum SG-053으로 발효한 뽕잎 추출물은 우수한 항당뇨 효능을 지니는 것을 세포 및 동물실험 수준에서 확인하였다.