Anti-diabetic mechanisms of myricitrin in high-fat diet and streptozotocin-induced type 2 diabetic mice
- Alternative Title
- 고지방식이와 스트렙토조토신을 이용한 제2형 당뇨마우스에서 미리시트린의 항당뇨 기전
- Abstract
- Myricitrin은 myrica rubra 및 여러 가지 식물에 함유되어 있는 파이토케미칼 화합물 중 하나이다. myricitrin의 항암, 항산화, 항염증 효과는 여러 연구들을 통해 밝혀졌으나 당뇨병 및 관련 대사질환에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고지방식이와 스트렙토조토신으로 유도된 제2형 당뇨마우스를 대상으로 myricitrin의 혈당강하와 지질저하 기능을 확인하고 혈당조절 호르몬의 혈중 농도와 췌장조직에서의 단백질 발현도 및 간조직의 당 대사와 지질대사 조절 효소 활성도와 유전자 발현도를 분석함으로써 myricitrin의 항당뇨기전을 밝히고자 하였다. 4주령의 C57BL/6J 수컷 마우스를 1주일간 pellet 형태의 chow식이를 공급하여 사육 환경에 적응시킨 후 4주간 고지방식이를 제공했다. 모든 마우스들은 혈당과 체중이 유사하도록 난괴법에 의해 각 군당 10마리씩 비당뇨대조군 (non-DM, high-fat diet, 20% fat), 당뇨대조군 (DM, HFD+STZ(200mg/kg body weight in 0.1M citrate buffer, pH 4.5)), myricitrin군 (MYR, HFD+STZ (200mg/kg body weight in 0.1M citrate buffer, pH 4.5)+ 0,005% myricitrin)으로 나누었다. 당뇨 유발 마우스인 당뇨대조군과 myriciyrin 보충군의 마우스에게는 스트렙토조토신을 투여하여 당뇨를 유발하였고 이후 5주간 실험식이를 공급하였다.
당뇨대조군은 비당뇨대조군에 비해 체중을 유의적으로 감소시켰으며 현저한 혈당증가를 보였다. Myricitrin 보충은 체중 및 지방조직 무게에서 당뇨대조군과의 유의적인 차이가 없었으나 당뇨로 인한 공복혈당 상승을 억제하였다. 또한 myricitrin은 내당능을 개선시키고 혈장 인슐린 농도 및 췌장 인슐린 발현을 증가시켰다. 더불어 myricitrin은 간조직에서 당산화에 관여하는 효소인 glucokinase의 활성도 및 유전자 발현을 유의하게 증가시키는 반면, 당신생에 관여하는 glucose-6-phosphatase의 발현을 유의하게 감소시켰으며 poshoenolpyruvate carboxykinase의 효소 활성도도 유의하게 감소시켰다. 지질대사에 있어 myricitrin은 간조직에서 지질분해에 관여하는 유전자들의 발현에는 유의한 영향을 미치지 않았지만 지질합성에 관여하는 유전자인 SCD1의 발현을 유의하게 감소시킴으로써 간조직 지질 수준을 현저히 감소시켰다. 또한 myricitrin은 간조직에서 항산화 효소인 superoxide dismutase, catalase, Glutathione peroxidase 활성도를 유의적으로 증가시켰을 뿐만 아니라 염증반응에 관여하는 TNF-a, MCP1, TLR4의 유전자 발현을 유의적으로 감소시켰으며 혈장의 cytokines (TNF-a, MCP-1) 농도 역시 유의적으로 감소시켰다.
이러한 결과들을 종합해 볼 때, myricitrin은 당뇨로 인한 고혈당과 내당능장애, 지질대사이상 및 염증반응을 개선시킴으로써 향후 당뇨병 및 관련 대사 질환의 예방 또는 치료에 유용하게 활용될 수 있을 것이라 판단된다.
- Issued Date
- 2019
- Awarded Date
- 2019. 2
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 식품생명과학과
- Advisor
- 정운주
- Table Of Contents
- Ⅰ. INTRODUCTION 1
1. Purpose of study 1
2. Background 4
2.1. Glucose metabolism 4
2.1.1. Definition of diabetes 4
2.1.2. Regulation of glucose metabolism in the body 5
2.1.3. Glucose metabolism-related enzyme activity and gene expression 6
2.2. Lipid metabolism 9
2.2.1. Lipid metabolism in the body 9
2.2.2. Lipid metabolism disorders and insulin resistanc 11
2.3. Oxidative stress and antioxidant metabolism 12
Ⅱ. MATERIAL AND METHOD 14
1. Animals and experimental design 14
2. Sampling 17
3. Biochemical analysis 18
3.1. Determination of blood glucose level and intraperitoneal glucose tolerance test 18
3.2. Determination of plasma insulin and resistin levels 18
3.3. Plasma lipids analysis 19
3.4. Hepatic lipids analysis 19
3.5. Fecal lipids analysis 20
3.6. Preparation of enzyme source in the liver 20
3.7. Hepatic enzyme activity 21
3.7.1.Glucose metabolic enzyme activity 21
3.7.2. Lipid metabolic enzyme activity 22
3.7.3. Antioxidant enzyme activity and hydrogen peroxide level 22
4. Real-Time PCR 23
4.1. Total RNA isolation and cDNA synthesis 23
4.2. Real-Time PCR analysis 24
5. Morphological and immunological analysis of tissues 25
5.1. Morphological analysis of the liver 25
5.2. Immunohistochemistry analysis for insulin in pancreas 25
6. Statistical analysis 26
Ⅲ. RESULT 28
1. Effect of myricitrin on body weight, food intake and glucose metabolism in high-fat diet and streptozotocin-induced diabetic mice 28
1.1. Food intake, body weight, body weight gain (BWG), food efficiency ratio (FER), organ weight and adipose tissue weight 28
1.2. Fasting blood glucose and intraperitoneal glucose tolerance test (IPGTT) 30
1.3. Plasma glucose, plasma insulin and pancreas insulin expression 32
1.4. Hepatic glucose metabolism-related enzymes activity and genes expression 33
2. Effect of myricitrin on the lipid metabolism 35
2.1. Plasma lipid profiles 35
2.2. Hepatic lipid content, liver morphology and fecal lipid content 36
2.3. Hepatic lipid metabolism-related enzyme activity and gene expression 38
3. Effect of myricitrin on oxidative stress and inflammation 40
3.1. Antioxidant effect of myricitrin 40
3.1.1. Hepatic antioxidant enzymes activity and TBARS level 40
3.2. Anti-inflammatory effect of myricitrin 40
3.2.1. Plasma cytokine (TNF-a) and chemokine (MCP-1) concentrations 40
3.2.2. Gene expression related to inflammation metabolism 44
Ⅳ. DISCUSSION 44
1. Effect of myricitrin on glucose metabolism 44
2. Effect of myricitrin on lipid metabolism 46
3. Effect of myricitrin on antioxidant metabolism and inflammation 48
Ⅴ. CONCLUSION 50
Ⅵ. REFERENCE 51
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