• 생명과학회지
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• 제32권10호
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• pp.762-770
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• 2022

제 2형 당뇨병은 고혈당을 특징으로 하는 만성 대사성 질환으로 인슐린 민감성및 저항성을 개선하여 세포속으로 포도당 흡수를 촉진시킴으로서 완화될 수 있다. 본 연구는 triterpenoid 화합물인 betulinic acid가 3T3-L1 지방세포에서 인슐린 신호전달체계를 개선하여 포도당 흡수를 촉진시키는지를 조사하고 그 작용기전을 규명하였다. Betulinic acid는 3T3-L1 지방세포에서 농도의존적으로 포도당 흡수를 유의하게 증가시켰으며, 이는 PM-GLUT4의 발현 증가와 관련이 있음을 관찰하였다. Betulinic acid는 인슐린 신호전달 경로에서 PI3K의 활성화 및 IRS-1tyr, Akt의 인산화를 대조군에 비해 유의하게 증가시켰다. 또한 AMPK의 활성화를 나타내는 pAMPK와 AMPK 하위인자인 pACC의 수준을 유의하게 증가시켰다. Betulinic acid에 의한 PI3K 및 AMPK 경로의 활성화를 증명하기 위해, PI3K 억제제(Wortmannin)와 AMPK의 억제제(Compound C)를 사용하여 이들 처리에 의한 포도당 흡수능과 PM-GLUT4의 발현을 측정한 결과 이들의 발현이 유의하게 저해되었다. 본 연구에서 betulinic acid는 3T3-L1 지방세포에서 PI3K 및 AMPK 경로의 활성화를 통해 세포막으로 포도당 수송체인 GLUT4 전위를 촉진시키고 포도당 흡수를 증가시킬 수 있음을 나타내었다. 이러한 결과는 betulinic acid가 인슐린 민감성을 증진시키고 고혈당을 완화하는데 도움이 될 수 있음을 시사한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제25권2호
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• pp.167-175
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• 2021

Far-infrared rays (FIR) are known to have various effects on atoms and molecular structures within cells owing to their radiation and vibration frequencies. The present study examined the effects of FIR on gene expression related to glucose transport through microarray analysis in rat skeletal muscle cells, as well as on mitochondrial biogenesis, at high and low glucose conditions. FIR were emitted from a bio-active material coated fabric (BMCF). L6 cells were treated with 30% BMCF for 24 h in medium containing 25 or 5.5 mM glucose, and changes in the expression of glucose transporter genes were determined. The expression of GLUT3 (Slc2a3) increased 2.0-fold (p < 0.05) under 5.5 mM glucose and 30% BMCF. In addition, mitochondrial oxygen consumption and membrane potential (ΔΨm) increased 1.5- and 3.4-fold (p < 0.05 and p < 0.001), respectively, but no significant change in expression of Pgc-1a, a regulator of mitochondrial biogenesis, was observed in 24 h. To analyze the relationship between GLUT3 expression and mitochondrial biogenesis under FIR, GLUT3 was down-modulated by siRNA for 72 h. As a result, the ΔΨm of the GLUT3 siRNA-treated cells increased 3.0-fold (p < 0.001), whereas that of the control group increased 4.6-fold (p < 0.001). Moreover, Pgc-1a expression increased upon 30% BMCF treatment for 72 h; an effect that was more pronounced in the presence of GLUT3. These results suggest that FIR may hold therapeutic potential for improving glucose metabolism and mitochondrial function in metabolic diseases associated with insufficient glucose supply, such as type 2 diabetes.

• Journal of Dairy Science and Biotechnology
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• 제39권2호
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• pp.78-85
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• 2021

본 연구는 고지방식이 마우스에서 체중 감소, 혈당 감소 및 인슐린 저항성 개선 효과를 가지는 LNS1 균주의 간 내 글리코겐 함량에 미치는 영향을 조사하여 고지방식이에 의한 비정상적인 글리코겐 대사 개선을 위한 활용 가능성을 검토하고자 실시하였다. LNS1을 12주간 경구 투여한 고지방식이 마우스의 간에서 포도당 운반체 단백질인 GLUT2와 글리코겐 합성의 주요 효소인 GCK, GYS2의 유전자 발현 변화를 확인한 결과, LNS1의 경구 투여는 고지방식이 마우스에 비해 GLUT2와 GYS2의 유전자 발현을 각각 약 2배, 1.8배 증가시켰으며, GCK의 발현에는 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. 또한, GCK의 regulatory unit으로 작용하여 GCK의 활성을 억제하는 GCKR와 글리코겐 분해 과정의 주요 효소인 G6PC의 발현은 LNS1 투여에 의해 HFD마우스에 비해 각각 약 53%, 32% 감소함을 보였다. 간 조직에서의 결과와 마찬가지로 HepG2 세포에 LNS1-CM의 처리는 GLUT2와 GYS2의 유전자 발현을 약 1.9배, 2배 증가시켰으며, GCK의 발현 변화에는 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다. GCKR과 G6PC의 유전자 발현 또한 LNS1-CM 처리에 의해 각각 77%, 47% 감소함을 보였다. 또한, 간 조직 내 글리코겐 함량은 고지방식이와 LNS1 투여를 병행한 마우스에서 고지방식이 마우스에 비해 약 1.5배 증가한 것으로 조사되었다. 위의 결과들을 종합해 볼 때, LNS1은 GLUT2, GYS2, GCKR와 G6PC의 발현 조절을 통해 간 조직내 글리코겐 함량을 증가시켜 고지방식이에 의한 글리코겐 대사 이상을 개선시키는 효과를 가지는 것으로 사료된다.

• 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.

• 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.

• 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.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제25권6호
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• pp.923-931
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• 2002

Sopungsungi-won (SP) is a known for\mula for senile constipation and diabetes mellitus, based on traditional Korean medicine. The preventive effect of SP on the development of overt diabetes in Zucker diabetic fatty (ZDF) rats was evaluated. When administered orally through a diet for 8 weeks, diabetic conditions such as hyperglycemia, polydipsia and hypertriglyceridemia were all ameliorated in SP-treated rats. In parallel with the onset and progression of hyperglycemia in the ZDF control rats; there was a marked decline in plasma insulin concentrations from 26.1 $\mu$U/ml, at age 7 weeks, to 14.8 $\mu$U/ml at age 15 weeks. In the SP-treated rats, however, the plasma insulin concentrations did not decline, and SP at a dose of 5 g/kg significantly increased the insulin levels to 31.9 $\mu$U/ml. Early normalization of plasma insulin and a retained ability to subsequently increase plasma insulin were indicative of a pancreatic $\beta$ cell protective action by the SP for\mula. In addition, expressions of an insulin-responsive gene and corresponding protein, glucose transporter 4 (GLUT4), in skeletal \muscle, were also determined in SP- and rosiglitazone-treated ZDF rats. mRNA and protein levels of GLUT4 in SP-treated rats were upregulated in a dose dependent manner. Furthermore, when ZDF rats were treated with 2 g/kg of the SP for\mula, the activity of glucose-6-phosphatase was decreased by 49%, whereas the activity of glucokinase was increased by 196%, compared to the ZDF control rats. Taken together, these data provide evidence that the SP for\mula markedly lowered the plasma glucose levels, probably through an effect not only on improvement of insulin action, but through a combined sti\mulation of glycolysis and an inhibition of gluconeogenesis in the liver, and also suggest the validity of SP's clinical use in the treatment of type 2 diabetes mellitus following further toxicological investigation.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권8호
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• pp.1189-1196
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• 2013

Adipose tissue development and function play a critical role in the regulation of energy balance, lipid metabolism, and the pathophysiology of metabolic syndromes. Although the effect of zinc ascorbate supplementation in diabetes or glycemic control is known in humans, the underlying mechanism is not well described. Here, we investigated the effect of a zinc-chelated vitamin C (ZnC) compound on the adipogenic differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. Treatment with ZnC for 8 d significantly promoted adipogenesis, which was characterized by increased glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity and intracellular lipid accumulation in 3T3-L1 cells. Meanwhile, ZnC induced a pronounced up-regulation of the expression of glucose transporter type 4 (GLUT4) and the adipocyte-specific gene adipocyte protein 2 (aP2). Analysis of mRNA and protein levels further showed that ZnC increased the sequential expression of peroxisome proliferator-activated receptor gamma ($PPAR{\gamma}$) and CCAAT/enhancer-binding protein alpha (C/$EBP{\alpha}$), the key transcription factors of adipogenesis. These results indicate that ZnC could promote adipogenesis through $PPAR{\gamma}$ and C/$EBP{\alpha}$, which act synergistically for the expression of aP2 and GLUT4, leading to the generation of insulin-responsive adipocytes and can thereby be useful as a novel therapeutic agent for the management of diabetes and related metabolic disorders.

• 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.