대두올리고당이 당뇨 유발 흰쥐의 혈당, 지질대사 및 항산화능에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 당뇨유발 전·후 섭취한 대두올리고당이 단요유발 흰쥐의 당질, 지질대사 및 항산화능에 어떤 영향을 미치는지를 알아보았다. 평균체중이 157.6±11.8g된 Sprague-Dawley 수컷흰쥐 70마리를 체중에 따른 난괴법에 의해 세 군으로 나누어서 대조군(C, 10마리) 및 실험군 중 한 군(M, 30마리)은 혼합식이를 주고, 다른 실험군(O, 30마리)은 올리고당 식이를 주어 6주간 사육하였다. 두 실험군은 streptozotocin 주사하여 당뇨상태를 유발한 후 각각 두 개의 소그룹(15마리씩)으로 나누어서 한 소그룹(MO and OO)은 올리고당 식이를 주고 다른 한 소그룹(MM AND OM)은 혼합식이를 주어 2주간 더 사육하였다. 대조군은 streptozotocin를 주사하는 대신 동량의 placebo를 주사한 후 혼합식이를 주어 2주간 더 사육하였다. 혼합식이는 AIN-93G diet를 사용하였고 올리고당 식이는 AIN-93G diet를 기본으로 하여 식이무게의 5%에 해당하는 soyoligosaccharide(현대약품)를 설탕대신 공급하였다. 공복시 혈당과 인슐린 농도를 측정하여 올리고당의 혈당 조절능을 알아보았고, 혈장과 간의 총지방, 콜레스테로르 중성지방 농도를 측증하여 올리고당의 지질대사 개선능을 살펴보았다. 혈장과 간의 thiobarbituric acid reactive substance(TBARS) 농도와 혈장, 적혈구, 간의 catalaase(CAT),glutathione peroxidase(GSH-Px), superoxide dismutase(SOD)의 활성을 측정하여 올리고당의 항산화능을 살펴보았다. 또한 비피더스균 수를 측정함으로서 장내 균총 변화를 알아보았으며 혈장 leptin 농도를 분석하였다. 결과를 살펴보면 실험동물의 채중은 당뇨유발전과 당뇨유발후 모두에서 올리고당의 섭취로 인한 유의적인 차이를 보이지 않은 반면 식이 섭취량은 당뇨유발 전에는 올리고당 식이군(0)애서 가장 많이 증가하였고, 당뇨유발후에는 유의적이지는 않으나 당뇨유발후에만 올리고당을 섭취한 MO에서 가장 적은 식이 섭취량을 보여 상반대는 결과를 얻었다. 당뇨유발후의 체중과 부고환지방의 무게는 대조군보다 당뇨군들에서 유의적으로 감소하였으며 신장의 무게는 대조군보다 당뇨군들에서 유의적으로 증가하였다. 면역장기인 흉선의 무게는 당뇨군들 모두가 대조군에 비해 감소하였고 비장의 무게는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군등(MO,OO)에서 대조군과 다른 두 당뇨군들에 비해 유의적으로 증가하였다. 비피더스균 수는 당뇨유발 전에는 올리고당 식이군(O)에서 유의적으로 혼합식이군들(C,M)보다 증가하였으며, 당뇨유발후에는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들(MO,OO)에서 당뇨유발 전?후 혼합식이를 섭취한 MM군보다 유의적으로 비피더스균 수가 증가하였다. 혈당의 변화를 살펴보면, 당뇨유발 전에는 혼합 식이군등(C,M)과 올리고당 식이군(O)간에 유의적인 차이는 없었으나 올리고당 식이군이 가장 낮은 혈당 농도를 유지하였다. 당뇨유발후에는 streptozotocin 투여로 인한 췌장의 손상으로 인해 당뇨유발 전?후에 올리고당을 섭취한 OO군을 제외한 나머지 당뇨군들은 대조군보다 유의적으로 공복시 혈당이 증가하였으며, OO군은 유의적이지는 않으나 시간이 흐르면서 공복시 혈장이 점차 감소하는 경향을 보았다. 당뇨유발후 혈장 인슐린 농도도 췌장의 손상 때문에 모든 당뇨군들이 대조군보다 유의적이지는 않으나 낮았으며, 그 중 혈당이 감소하는 추세를 보였던 OO군에서 가장 낮은 인슐린 농도를 보였다. 당뇨유발후에 지질수준의 변화를 살펴보면, 혈장의 콜레스테롤 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들(MO,OO)에서 대조군과 다른 구 당뇨군들보다 유의적으로 낮았으며, 혈장의중성지방 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 MO군이 대조군과 다른 세 당뇨군들보다 유의적으로 낮았다. 그리고 혈장의총지방 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들(MO,OO)이 대조군과 다른 두 당뇨군들보다 낮았으나 유의적이지 않았다. 간의 콜레스테롤 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 MO군이 대조군과 다른 세 당뇨군들보다 유의적으로 낮았으며, 간의 중성지방 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들 (MO,OO)이 대보군보다 유의적으로 낮았다. 간의 총지방 농도는 당뇨군들 모두가 유의적으로 대조군보다 낮았으며 당뇨군들간에는 유의적인 차이가 없었다. 당뇨유발후 혈장의 leptin 농도는 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들 (MO,OO)에서 유의적으로 대조군보다 낮았다. 혈장, 적혈구, 간의 항산화능을 살펴보면, 지질과산화물(TBARS)양은 당뇨로 인한 유의적인 차이를 보이지 않았으며 간내 지질과산화물(TBARS)양은 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들 (MO,OO)에서 유의적으로 다른 두 당뇨군들보다 감소하였다. 적혈구의 항산화효소들(GSH-Px, SOD, CAT)은 당뇨로 인한 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 혈장과 간내 GSH-Px의 활성은 당뇨유발후 올리고당을 섭취한 군들(MO,OO)에서 다른 두 당뇨균들보다 유의적으로 증가하였다. 그리고 간의 SOD,CAT의 활성은 당뇨로 인한 유의적인 변화를 나타내지 않았다. 이상의 결과를 살펴볼 때 대두올리고당의 혈당완화 효과에는 당뇨발병 전부터 지속적으로 대두올리고당을 섭취하는 것이 더 효과가 있는 것으로 보이며, 지질대사와 항산화는 개선에는 당뇨발병 전에 섭취하는 것보다 당뇨발병 전에 섭취하는 것이 당뇨발병 당시에 대두올리고당을 섭취하는 것이 더 효과가 있는 것으로 사료된다. 또한 대두올리고당의 혈당 개선 효과는 부과적으로 지질대사 개선과 항산화능 증진을 가져와 당뇨병환자들이 합병증으로 발전할 수 있는 위험을 낮추어 줄 것으로 사료된다. 따라서 본 연구는 당뇨유발 흰쥐와 유사한 질병 상태를 나타내는 IDDM(insulin-dependent diabetes mellitus) 환자들의 병인식에 대두올리고당을 설탕대신 이용한다면 큰 효과를 가져오리라 사료된다. 그러나 대두올리고당을 IDDM 환자들의 병인식으로 이용하기 위해서는 설사등의 부작용을 유발하지 않고 효과를 최대화 할 수 있는 적정농도를 결정하는 연구들이 앞으로 계속 이뤄져야 할 것이다. 또한 당뇨병환자들이 보다 용이하고 실천 가능한 방법으로 대두올리고당을 섭취할 수 있게 빵, 국수, 비스켓등의 가공식품에 대두올리고당을 첨가시키는 연구들이 계속 이루어져야 할 것으로 사료된다. ;This study was conducted to investigate the effect of soyoligosaccharides on improvement of diabetes mellitus. Sprague Dawley rats were divided into three groups. Control and one experimental group were fed AIN-93G diet(mixed diet) and the other experimental group was fed similar diet(oligosaccharide diet) containing 5% soyoligosaccharides for 6 weeks. Experimental groups were divided into two sub-groups after streptozotocin(STZ) injection and fed the mixed diet or oligosaccharide diet containing 5% soyoligosaccharides for the next 2 weeks. Followings are final experimental and control groups: MM(mixed diet￫STZ injection￫ mixed diet), MO(mixed diet￫STZ injection￫ oligosaccharide diet), OM(oligosaccharide diet￫STZ injection￫ mixed diet), OO(oligosaccharide diet￫STZ injection￫oligosaccharide diet), C(mixed diet￫placebo injection￫mixed diet). The weight of epididymal fat pad significantly decreased and the weight of kindney significantly increased in all experimental groups compared to control group. The weight of spleen related with immune systems significantly increased in oligosaccharide diet groups after STZ injection(MO, OO) compared to control and wixed diet groups after STZ injection(MO, OM). After STZ injection, blood glucose level was significantly elevated in experimental groups(MM, MO, OM) compared to control group. Meanwhile, insulin concentration was decreased in all experimental groups. Dietary soyoligosaccharides had effects on reduction of lipid concentration in rat plasma and liver. Plasma cholesterol concentration significantly decreased in MO group compared to other experimental groups (MM, OM, OO). Liver cholesterol concentration significantly decreased in MO group compared to other experimental groups (MM, OM, OO). Leptin concentration significantly decreased in oligosaccharide diet groups after STZ injection(MO, OO) compared to control group. Dietary soyoligosaccharides had also effects on oxidative stress reduction in rat liver and plasma. Thiobarbituric acid reactive substance concentration in rat liver decreased and glutathione peroxidase activity in rat liver and plasma increased significantly in oligosaccharide diet groups after STZ injection(MO, OO) compared to mixed diet groups after STZ injection(MM,OM). The results in this study suggest that the dietary soyoligosaccharides has strong effects on reduction of blood glucose, lipid concentration and oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats. Thus, providing soyoligosaccharides as an ingredient in diabetic diet could improve diabetes mellitus symptoms.