KR101146185B1 - reduce blood sugar having echinoid shell powder the water soluble extract - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈당 저하능을 가진 성게 분말의 수용성추출물에 관한 것으로, 이를 더욱 상세하게 설명하면, 혈당 저하능을 가진 성게껍질 분말의 수용성추출물을 유효성분으로 하는 혈당저하능 조성물에 관한 것이다, 먼저, 성게를 탈각하여, 성게껍질만을 모아 수세하고, 건조시킨 후, 성게껍질을 분말화한 후, 분말화된 성게분말시료를 증류수를 용매로 이용하여 수용성 용매추출방법에 의해 추출한 성게껍질 분말의 수용성추출물은 in vitro 및 in vivo에서 우수한 혈당저하 활성을 나타내어 혈액 내 혈당의 형성을 효과적으로 저해하는 성게 분말의 수용성 추출물을 유효성분으로 하는 혈당저하능을 가진 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a water-soluble extract of sea urchin powder having a hypoglycemic activity, and more specifically, to a hypoglycemic composition comprising the water-soluble extract of sea urchin shell powder having a hypoglycemic activity as an active ingredient. After sea urchins are removed, the sea urchin shells are collected, washed, dried, and the sea urchin shells are powdered. The water-soluble extracts of the sea urchin shell powders are extracted by a water-soluble solvent extraction method using a powdered sea urchin powder sample as a solvent. The present invention relates to a composition having hypoglycemic activity as an active ingredient, which is a water-soluble extract of sea urchin powder that exhibits excellent hypoglycemic activity in vitro and in vivo and effectively inhibits blood glucose formation.

본 발명인 성게껍질 분말의 수용성 추출물은 우수한 혈당 저하능을 나타내므로 고혈당으로 인한 당뇨와 고혈압, 순환기계 등의 질병에 효과적인 혈당저하능 약학 조성물 및 식품 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다.Since the water-soluble extract of the sea urchin shell powder of the present invention exhibits excellent blood sugar lowering ability, it can be usefully used as an antihyperglycemic pharmaceutical composition and food composition effective for diseases such as diabetes and hypertension due to high blood sugar, circulatory system, and the like.

성게, 수용성추출물, 혈당저하, Sea urchin, water soluble extract, hypoglycemic,

Description

혈당 저하능을 가진 성게껍질 분말의 수용성추출물{ reduce blood sugar having echinoid shell powder the water soluble extract }Reduce blood sugar having echinoid shell powder the water soluble extract}

본 발명은 혈당 저하능을 가진 성게껍질 분말의 수용성추출물을 유효성분으로 하는 혈당저하능 조성물에 관한 것으로, 먼저, 성게를 탈각하여, 성게껍질만을 모아 수세하고, 건조시킨 후, 성게껍질을 분말화한 후, 분말화된 성게분말시료를 증류수를 용매로 이용하여 수용성 용매추출방법에 의해 추출한 성게껍질 분말의 수용성추출물은 in vitro 및 in vivo에서 우수한 혈당저하 활성을 나타내어 혈액 내 혈당의 형성을 효과적으로 저해하는 성게껍질 분말의 수용성 추출물을 유효성분으로 하는 혈당저하능을 가진 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a hypoglycemic composition comprising a water-soluble extract of sea urchin shell powder having a hypoglycemic activity as an active ingredient. First, the sea urchin is degreased, the sea urchin shell is collected, washed with water, dried, and then the sea urchin shell is powdered. After that, the water-soluble extract of sea urchin shell powder extracted from the powdered sea urchin powder sample using distilled water as a solvent shows an excellent hypoglycemic activity in vitro and in vivo, effectively inhibiting the formation of blood glucose in the blood. The present invention relates to a composition having hypoglycemic activity, wherein the water-soluble extract of sea urchin shell powder is used as an active ingredient.

일반적으로, 당뇨병은 현대인에게 가장 흔한 내분비질환으로 혈당을 조절하는 기관인 췌장의 베타세포에서 분비되는 인슐린의 생산 장애나 생체내 인슐린이 표적세포에서의 생물학적 효과감소(인슐린저항성)로 인하여 발생하는 질병으로 근본적인 치유가 어려운 만성 퇴행성질환 중의 하나이다(Reaven and Laws, 1994; Landau et al., 1996). 당뇨병의 이환율은 전 세계적으로 증가추세에 있으며 인슐린의존성 당뇨병(Insulin Dependent Diabetes Mellitus: IDDM)과 인슐린 비의존성 당뇨 병(Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus: NIDDM)으로 분류되어 있다(Kurt et al., 1997 Beckman et al., 2002). 인슐린 비의존성 당뇨병은 간, 지방, 근육 등과 같은 인슐린 표적장기의 인슐린저항성으로 발생하며 인슐린의 분비는 낮고 세포의 포도당 섭취 및 대사에 대한 신호전달 체계의 이상으로 발생하는 질환으로 고혈당 상태의 지속 및 이에 수반되는 대사 장애가 장기간 계속되는 상태의 만성적인 내분비 및 대사질환이고 전 연령층에서 발병할 수 있다(Cavaghan et al., 2000). 지속적인 당뇨병 상태는 망막, 신장, 신경 등의 병변 및 지질대사 이상 등과 같은 당뇨병의 주요 합병증인 심혈관계에 극심한 위험인자로 알려져 있으며, 제2형 당뇨병은 다량의 활성산소와 산화적 손상으로 발생할 수 있는 여러 가지 신진대사의 감소와 연관된 질환으로 알려져 있다(Hayden et al., 2005). 당뇨병은 난치성 질병으로 약물치료, 운동요법, 식이요법 등의 치료 및 개선 방법 등이 시행되고 있으나 당뇨병 환자는 급속히 증가하고 있는 상황이다. 따라서 당뇨병에 대한 지속적이고 적절한 치료가 어려운 현재의 상황을 감안하면 당뇨병 치료제의 개발은 매우 중요하다. 현재 상용되고 있는 당뇨병 치료제는 포도당이 몸 안에 흡수되지 못하도록 방해하는 당질 분해 억제제, 인슐린의 작용을 도와주는 인슐린저항성 개선제 및 인슐린분비 촉진제 등이 있다. 그러나 기존의 인슐린이나 여러 기전의 혈당강하제의 근원적인 치료 및 개선에는 한계가 있고 경제적 부담과 약물 부작용의 위험도 수반하고 있어서 최근 들어서는 약물을 포함하여 부작용이 적고 섭취가 용이한 천연물유래의 생리활성물질이나 식품유래의 혈당강하효과에 대한 연구와 관련제품 개발이 활성화되고 있다.     In general, diabetes is one of the most common endocrine diseases in modern people. It is a disease caused by impaired production of insulin secreted by beta cells of the pancreas, an organ that regulates blood sugar, or by insulin in vivo due to reduced biological effects (insulin resistance) on target cells. It is one of the chronic degenerative diseases that is fundamentally difficult to heal (Reaven and Laws, 1994; Landau et al., 1996). The prevalence of diabetes is on the rise worldwide and is classified into Insulin Dependent Diabetes Mellitus (IDDM) and Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus (NIDDM) (Kurt et al., 1997 Beckman). et al., 2002). Insulin-independent diabetes mellitus is caused by insulin resistance of insulin target organs such as liver, fat, muscle, etc., and is caused by low insulin secretion and abnormal signaling system for glucose uptake and metabolism of cells. The accompanying metabolic disorders are chronic endocrine and metabolic disorders of long-term condition and can occur in all age groups (Cavaghan et al., 2000). Persistent diabetes is known to be a serious risk factor for cardiovascular system, a major complication of diabetes such as retinal, kidney and nerve lesions, and lipid metabolism abnormalities. Type 2 diabetes can be caused by large amounts of free radicals and oxidative damage. It is known to be a disease associated with various metabolic reductions (Hayden et al., 2005). Diabetes is a refractory disease, and treatment and improvement methods such as drug treatment, exercise therapy, and dietary therapy are being implemented, but the number of diabetics is increasing rapidly. Therefore, the development of diabetes medications is very important given the current situation in which continuous and proper treatment for diabetes is difficult. Current anti-diabetic agents include glycolysis inhibitors that prevent glucose from being absorbed into the body, insulin resistance enhancers that help insulin work, and insulin secretagogues. However, the basic treatment and improvement of existing insulin or hypoglycemic agents of various mechanisms have limitations and are accompanied by economic burdens and risks of drug side effects. Research on the hypoglycemic effect of food-derived and development of related products are being activated.

성게의 가공 부산물은 폐기물로서 환경오염은 물론이고 처리하는데 많은 비용이 든다. 최근에는 가공 부산물도 하나의 자원으로 인식되어 이러한 부산물을 이용하려는 노력과 연구 개발도 많이 이루어지고 있다. 그러나, 아직도 성게를 비롯한 많은 수산물의 가공 부산물은 폐기물로서 그 활용가지를 인정받지 못하고 폐기되고 있으며, 소규모 기업에서는 이들 폐기물의 처리에 많은 비용을 소모함으로써 기업 경영에 부담을 주는 요인이 되고 있다.    The sea urchin's processing by-products are waste and costly to treat as well as environmental pollution. Recently, processing by-products are also recognized as a resource, and efforts and research and development have been made to use such by-products. However, the processing by-products of many marine products, including sea urchins, are still being discarded without being recognized for their use as wastes, and in small enterprises, the waste of these wastes is a burden on corporate management.

성게는 우리나라 동해안과 일본, 중국 연안에 분포되어 있으며 한의학 및 민간요법에서는 해담이라는 명칭으로도 부르고 결핵, 신경통에 대한 개선기능과 알코올분해, 거담 및 강장제의 효능도 있다고 알려져 있다. (Yu, 1999; Kim et al., 2002)    Sea urchins are distributed on the east coast of Korea, along the coast of Japan and China, and are called as Haedam in oriental medicine and folk medicine. They are also known to improve tuberculosis, neuralgia, and alcohol degradation, expectorant and tonic. (Yu, 1999; Kim et al., 2002)

성게의 연간 생산량은 2,500톤으로 그 중 20% 정도가 식용으로 활용되고 나머지 약 80% 이상은 폐기되고 있어서 폐기된 성게의 적절한 처리가 이루어지지 않고 방치된다면 심각한 환경문제를 일으킬 가능성이 높은 상황이다. 성게는 단백질, 아미노산 및 지방산 조성이 높고 성게껍질에서 분리된 칼슘은 칼슘보조제로 개발되어 의약품으로 시판되고 있으며, 일부 양계장에서 산란계에 성게껍질 투여시 칼슘성분이 높고, 불포화지방산이 풍부한 계란의 생산이 가능하다는 연구보고가 있다(Nam, 1986 Kim et al., 2002). 우리나라의 동해안 지역은 성게의 과포화상태로 인한 생 태계 파괴현상이 심화되고 있는데, 이러한 원인은 2003~2005년 지방자치단체와 어민 등이 일본 수출용 성게 자원 확보를 위하여 동해안에 대량으로 살포하여 성게의 자원량이 급증하였으나, 중국산 성게와의 가격 경쟁에서 뒤지면서 채취가 급감하였고 이로 인한 성게의 과도한 밀집으로 동해안 어장의 15% 이상이 ‘갯녹음’(백화白化)현상유발로 생태계 파괴가 심각한 상황으로 이어지게 된 것이다. 전반적인 성게의 생체기능성에 대한 연구나 보고는 국내외적으로 미약하며, 성게를 이용한 다양한 생명과학관련 제품의 개발은 국민보건증진을 기본으로 환경적으로나 경제적으로 파급효과가 클 것이다.  The annual production of sea urchins is 2,500 tons, 20% of which are used for food and about 80% of them are discarded, which is highly likely to cause serious environmental problems if left untreated. Sea urchin has high protein, amino acid and fatty acid composition, and calcium isolated from sea urchin shell is developed as a calcium supplement and marketed as a medicine.In some poultry farms, it is high in calcium and high in unsaturated fatty acids when sea urchin is administered to laying hens. There is a research report suggesting that this is possible (Nam, 1986 Kim et al., 2002). In the East Coast of Korea, the destruction of ecosystems due to the oversaturation of sea urchins is intensifying. This was caused by the local governments and fishermen spraying sea urchins in East Sea in 2003-2005 in order to secure sea urchin resources for export to Japan. This surge, however, was slowed by price competition with Chinese sea urchins, and the excessive concentration of sea urchins resulted in more than 15% of fish farming on the east coast, which caused severe destruction of the ecosystem. . Research and reporting on the overall biofunctionality of sea urchins are weak at home and abroad, and the development of various life science-related products using sea urchins will have a large environmental and economic ripple effect based on national health promotion.

그러나, 이러한 성게는 알만이 선택적으로 채취되고 성게 껍질을 비롯한 나머지는 전량 폐기물로 버려지고 있는 실정으로 이러한 폐기물들이 환경오염을 유발하는 원인으로 제기되면서 이들의 처리가 중요한 문제로 대두되고 있다.     However, these sea urchins are selectively collected only, and the rest of the sea urchin shells and other wastes are discarded as wastes, and these wastes have been raised as a cause of environmental pollution, and their treatment is emerging as an important problem.

이에 본 발명자들은 천연물로부터 혈당저하능을 갖는 신물질을 찾고자 예의 연구 노력한 결과, 해양 생물인 성게의 껍질로부터 혈당저하능이 강한 수용성 분획을 추출하고 상기 분획조성물은 혈액 내 혈당을 효과적으로 저해하여 혈당으로 인한 혈액 내 당뇨, 고혈당 및 내당능의 장애가 인정된 비비만형의 인슐린비의존성 당뇨병의 모델동물인 GK랫드를 이용하여 성게껍질 분말의 수용성 추출물이 혈당으로 인한 당뇨, 고혈압, 백내장, 지방간, 동맥경화, 심혈관기계 등의 예방 및 치료용으로 유용하게 사용될 수 있는 혈당저하 활성을 갖는 성게껍질 분말의 수용성 추출물을 제공하는 것이다.     Therefore, the present inventors have made a diligent research to find a new substance having hypoglycemic activity from natural products. As a result, the extract extracts a water-soluble fraction having a high hypoglycemic activity from the shell of sea urchin, which is a marine organism. Aqueous extract of sea urchin shell powder was used for blood glucose, diabetes, hypertension, cataracts, fatty liver, arteriosclerosis, and cardiovascular system, using GK rat, a model animal of non-obese type insulin-independent diabetes, which has been diagnosed with diabetes, hyperglycemia and impaired glucose tolerance. It is to provide a water-soluble extract of sea urchin shell powder having a hypoglycemic activity that can be usefully used for the prevention and treatment of.

이를 위하여, 사용된 Goto-Kakizaki (GK)랫드는 췌장 베타세포의 기능상실로 인하여 인슐린 분비가 저하되면서 인슐린 저항성을 나타내어 고혈당과 내당능 이상이 동시에 나타나는 자연발증 제 2형 당뇨모델(Kim and Yokoyama, 1997)을 실험동물로 사용하였다.To this end, the Goto-Kakizaki (GK) rats were spontaneously developed type 2 diabetic models that exhibited insulin resistance due to decreased insulin secretion due to pancreatic beta cell dysfunction (Kim and Yokoyama, 1997). ) Was used as an experimental animal.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 성게껍질 분말의 수용성 추출물은 우수한 혈당저하 활성을 나타내므로 혈액내 혈당을 효과적으로 저해하므로 이를 함유하는 조성물은 혈당으로 인한 당뇨, 고혈압, 백내장, 지방간, 동맥경화, 심혈관기계 등의 질병에 효과적인 혈당저하능 조성물 및 식품 조성물로서 유용하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 미이용 폐기 자원의 하나인 성게로부터 고부가가치의 천연물질을 생산하는 효과를 가질 뿐 아니라 해적 생물의 제거, 새로운 혈당저하능 물질의 개발에 의한 국민 건강 증진에 일조할 것이다.As described above, since the water-soluble extract of the sea urchin shell powder of the present invention exhibits excellent hypoglycemic activity, effectively inhibiting blood glucose in the composition, the composition containing the same has diabetes, hypertension, cataract, fatty liver, arteriosclerosis, and cardiovascular disease caused by blood glucose. It can be usefully used as a hypoglycemic composition and a food composition effective for diseases such as a machine. Therefore, the present invention not only has the effect of producing high value-added natural materials from sea urchins, which is one of the unused waste resources, but also contributes to the improvement of national health by eliminating pirates and developing new hypoglycemic substances.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 성게껍질 분말의 수용성 추출물을 유효성분으로 포함하는 혈당저하 작용을 갖는 조성물을 제공하며, 또한 성게분말의 수용성 추출물을 유효성분으로 포함하는 혈당저하 작용을 갖는 식품 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition having a hypoglycemic action comprising a water-soluble extract of sea urchin shell powder as an active ingredient, and also has a hypoglycemic action comprising a water-soluble extract of sea urchin powder as an active ingredient To provide a composition.

이하, 본 발명의 구성에 대하여 아래 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 권리범위가 아래 실시예에 만 한정되어지는 것은 아니며, 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능하다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited only to the following examples, and various modifications can be made without departing from the scope and spirit of the present invention. Is possible.

[ 실시예 1] 성게분말 및 시료의 제조 [Example 1] Production of a sample powder and sea urchin

1. One. 성게분말시료의Sea urchin powder 제조방법 Manufacturing method

경상북도 포항인근에서 채취된 말똥성게(sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus) 10kg을 탈각 후, 성게껍질(이하, ‘성게’로 표시)만을 이용하여 이를 수세하고, 수세된 성게 시료를 2등분하여 60℃에서 24시간 동안 열풍건조하여 수분함량이 10% 미만이 될 때까지 건조시키는 건조단계(1)와; 10 kg of sea urchin (Hemicentrotus pulcherrimus) collected from the vicinity of Pohang, Gyeongsangbuk-do, and shelled, washed with sea urchin shell (hereafter referred to as 'sea urchin'), and the washed sea urchin samples are divided into 2 parts at 24 ° C and 60 ° C. Drying step (1) to dry by hot air drying for a time until the moisture content is less than 10%;

건조한 성게는 분쇄기(A 11 basic Analytical mill, IKA, Germany)를 사용하여 20~30 mesh의 분말로 분쇄하는 분쇄단계(2)와; Dry sea urchin is a grinding step (2) of grinding into a powder of 20 ~ 30 mesh using a grinder (A 11 basic Analytical mill, IKA, Germany);

분쇄단계(2)에서 분말화된 성게분말시료는 건조중량을 기준으로 10배의 증류수를 가하여 100℃에서 3시간 동안 환류냉각 추출 실시하는 추출단계(3)와; The sea urchin powder sample powdered in the grinding step (2) is an extraction step (3) of performing reflux cooling extraction at 100 ° C. for 3 hours by adding distilled water 10 times based on dry weight;

추출된 추출액은 여과지(Watman No.2)로 여과하는 여과단계(4)와;The extracted extract is filtered with a filter paper (Watman No. 2) (4);

상기 여과한 추출액은 회전식 감압농축기(N-1000S-W, Eyela, Japan)를 사용하여 40℃에서 50~60°Brix의 농도로 농축액을 제조하는 농축단계(5)와;The filtered extract is concentrated step (5) for producing a concentrated solution at a concentration of 50 ~ 60 ° Brix at 40 ℃ using a rotary vacuum condenser (N-1000S-W, Eyela, Japan);

상기 농축한 성게 농축액은 동결건조기(Free Zone 6, LABCONCO, USA)를 사용하여 동결건조하는 동결건조단계(6)로 순차적인 단계를 통하여 성게껍질 분말의 수용성추출물을 농축한 시료가 제조되어 진다(도 1참조).The concentrated sea urchin concentrate is freeze-dried using a freeze-drier (Free Zone 6, LABCONCO, USA) to freeze-drying step (6) through a sequential step to prepare a sample of concentrated aqueous extract of sea urchin shell powder ( See FIG. 1).

성게껍질 분말의 수용성추출물의 농축된 시료는 각 실험군의 용량에 맞게 증류수를 용매로 이용하여 농도를 조정하였다.The concentrated sample of the water-soluble extract of sea urchin shell powder was adjusted by using distilled water as a solvent according to the capacity of each experimental group.

2. 실험동물2. Experimental Animal

실험동물은 일본 SLC사에서 생산한 생후 12 주령의 수컷 GK랫드(Goto-Kakizaki rats, 체중:228.5±15.4 g, 중앙실험동물, 서울)를 사용하였으며, 대조군으로는 동일한 주령의 Wistar계 웅성 랫드를 사용하였다. 동물은 온도(23 ± 2℃, 상대습도(50 ± 5%) 및 12시간 명암주기(07:00 점등, 19:00 소등)가 조절되는 환경에서 사육하였다. 실험동물은 케이지당 한 두씩 배치하여 사육하였으며 실험기간 동안 사료는 실험동물용 고형사료(퓨리나코리아, 오산)를 공급하였고 음수는 여과된 살균정제수를 자유롭게 섭취시켰다. 본 연구에서의 모든 동물실험은 바이오지원센터 동물실험윤리위원회 (Institutional Animal Care and Use Committee, IACUC)의 승인하에 동센터의 표준작업지침서(Standard Operation Procedures, SOP)에 따라 수행하였다.The experimental animals were 12-week-old male GK rats (Goto-Kakizaki rats, body weight: 228.5 ± 15.4 g, central laboratory animals, Seoul) produced by SLC, Japan, and a control group of Wistar male rats of the same age was used. Used. Animals were reared in a controlled environment with temperature (23 ± 2 ° C, relative humidity (50 ± 5%) and 12 hour contrast cycle (07:00 lit, 19:00 off). The animals were fed solid feeds (purina Korea, Osan) for experimental animals during the experiment, and the drinking water was freely fed with filtered sterilized purified water. It was conducted in accordance with the Center's Standard Operation Procedures (SOP) with the approval of the Care and Use Committee (IACUC).

3. 3. 실험군의Experimental 분류 Classification

각 실험군당 실험동물은 7두씩 체중을 기준으로 균등하게 배치하였으며, 실험군은 Wistar랫드로 구성된 정상군(●), GK랫드(Goto-Kakizaki rats, 이하 “GK랫드”라 함) 대조군(○), GK랫드에 성게를 서로 다른 용량으로 경구투여한 2개의 실험군을 포함하여 총 4개의 실험군으로 구성하였다. 정상군은 아무런 처치를 실시하지 않았으며, 성게투여군은 체중 kg당 건조중량을 기준으로 100mg/kg(▼)과 200mg/kg(△) 의 용량으로 경구용 주사기를 이용하여 매일 1회씩 4주간 투여하였고 GK랫드 대조군은 동일한 용량의 증류수를 동일한 기간 동안 동일한 방법으로 경구투여하였다. 실험군에서의 측정은 매주 체중, 혈당, 혈장 인슐린 농도 등을 측정하였다.Experimental animals in each experimental group were placed evenly based on the weight of 7 heads, the experimental group was normal group consisting of Wistar rat (●), GK rat (Goto-Kakizaki rats, hereinafter referred to as "GK rat") control (○), GK rats consisted of a total of four experimental groups, including two experimental groups orally administered sea urchins at different doses. The normal group did not receive any treatment, and the urchin group was administered once daily for 4 weeks using an oral syringe at doses of 100 mg / kg (▼) and 200 mg / kg (△), based on dry weight per kg body weight. The GK rat control group was orally administered the same dose of distilled water for the same period. In the experimental group, body weight, blood sugar, plasma insulin concentration, and the like were measured every week.

4. 분석 시료 채취 및 분석4. Analyze Sampling and Analysis

혈액의 채취는 매주 실험동물을 에테르로 가볍게 마취시킨 후, 안와정맥총에서 채혈하여 전혈의 혈당을 측정하였고, 1,500 rpm에서 20분간 원심분리한 후, 혈청만을 취해 인슐린 농도의 측정을 위하여 -80℃에 보관하였다. For blood collection, the animals were lightly anesthetized with ether every week, blood was collected from the orbital vein, and the blood glucose level was measured. After centrifugation at 1,500 rpm for 20 minutes, only serum was taken at -80 ° C to measure insulin concentration. Stored.

혈중 포도당은 혈당 측정계(Super Glucocard II, Japan)를 사용하여 측정하였고, 혈청 인슐린 함량 측정은 ELISA kit(Mercodia rat insulin ELISA kit, Sweden)를 이용하여 측정하였다. Blood glucose was measured using a blood glucose meter (Super Glucocard II, Japan), and serum insulin content was measured using an ELISA kit (Mercodia rat insulin ELISA kit, Sweden).

5. 5. 경구당부하Oral sugar load 검사 inspection

4주간의 투여기간 중 실험동물을 희생하기 24시간 전에 12시간 절식시킨 후 50% 포도당 용액을 이용하여 체중 kg당 2g을 경구투여하였다. 포도당 투여 전(12시간 금식 혈당), 포도당 투여 후 30, 60, 90, 120분에 혈액을 채취하여 혈당을 측정하였다.After 4 hours of dosing, the animals were fasted 12 hours 24 hours before sacrifice, and then 2 g / kg body weight was administered orally using 50% glucose solution. Blood glucose was measured prior to glucose administration (12-hour fasting blood glucose), and at 30, 60, 90, and 120 minutes after glucose administration.

6. 조직학적 검사6. Histological Examination

실험의 마지막 채혈 후 동물을 희생시켜 개복한 다음 적출한 췌장은 10% 중성 포르 말린용액에 7일 이상 충분히 고정시킨 후 조직처리를 하고 파라핀 포매기(Leica EG 116)에서 포매하여 rotary microtome(Leica 820)으로 4㎛의 절편을 만들어 hematoxylin & eosin으로 염색한 후 광학현미경으로 관찰하였다.After the final blood collection, the animal was sacrificed and opened, and the extracted pancreas was fixed in 10% neutral formalin solution for at least 7 days, then treated with tissue, embedded in a paraffin embedding machine (Leica EG 116), and embedded in a rotary microtome (Leica 820). 4㎛ sections were made and stained with hematoxylin & eosin and observed with an optical microscope.

7. 췌장의 면역조직화학적 검사7. Immunohistochemical Testing of the Pancreas

적출한 췌장은 10% 중성 포르말린에 48시간 이상 고정 후, 일반적인 조직병리 처리절차를 실시하여 파라핀에 포매하였다. 파라핀 블록은 4 ㎛간격으로 절편을 만들어 poly-lysine으로 코팅처리된 슬라이드에 부착하고 xylene과 ethanol을 이용하여 탈수, 투명화 및침투과정을 실시하였으며, 해당 조직은 3% H2O2용액에 실온에서 10분간 처리하였다. 해당 조직을 guinea pig-anti-swine insulin antibody와 1:100의 희석농도에서 30분간 반응시켰고, horseradish peroxidase가 결합된 dextran polymer를 30분간 처리하였다. 0.5% tween 20으로 조성된 Tris buffer (pH 7.6)을 사용하여, 매과정 마다 수세를 실시하였다. 최종적으로 diaminobenzidine으로 발색시키고 hematoxylin 및 0.3% 암모니아수를 사용하여 배경염색을 실시하였다.The isolated pancreas was fixed in 10% neutral formalin for at least 48 hours, and then embedded in paraffin by performing general histopathological procedures. Paraffin block were attached to the slide to create a fragment with 4 ㎛ interval coated with poly-lysine and subjected to dehydration, vitrification and penetration process using the xylene and ethanol, the tissue is at room temperature in 3% H 2 O 2 solution 10 minutes treatment. The tissues were reacted with guinea pig-anti-swine insulin antibody at a dilution of 1: 100 for 30 minutes and treated with horseradish peroxidase-bound dextran polymer for 30 minutes. Washing was carried out every process using Tris buffer (pH 7.6) composed of 0.5% tween 20. Finally, diaminobenzidine was developed and background stained with hematoxylin and 0.3% ammonia water.

8. 통계분석8. Statistical Analysis

모든 자료는 평균 ±표준오차로 표시하였으며, 통계 분석은 Statistical Package for Social Science (SPSS), version 15.0 (SPSS Inc, Chicago, IL) computer program을 사용하였다. 두 군간의 비교는 Mann-Whitney test를 시행하였고, 세 군 간의 비교는 one-way ANOVA (analysis of variance)를 사용하였고, P < 0.05인경우를 통계적으로 유의한 것으로 간주하였다.All data were expressed as mean ± standard error and statistical analysis was performed using the Statistical Package for Social Science (SPSS), version 15.0 (SPSS Inc, Chicago, IL) computer program. Mann-Whitney test was used to compare the two groups. One-way analysis of variance (ANOVA) was used to compare the three groups. P <0.05 was considered statistically significant.

[실험결과][Experiment result]

1. 체중 변화에 미치는 영향1. Effect on weight change

도 2는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 체중변화 미치는 효과를 나타낸 것으로, 각 실험군의 체중은 실험개시시 Wistar랫드(●)에 비하여 GK랫드의 체중은 76%에 해당하였으며 4주 후에는 85%에 달하였다. 성게를 투여한 실험군은 투여 2주 후부터 용량의존적으로 체중이 아무런 처치를 하지 않은 대조군에 비하여 낮게 나타났으나, GK랫드 대조군(○) 및 100 mg/kg의 용량으로 성게를 투여한 실험군(▼), 200mg/kg으로 성게를 투여한 실험군(△) 사이에 통계학적 유의성은 인정되지 않았다Figure 2 shows the effect of the four-week treatment of sea urchin extract weight change of GK rats, the weight of each group was 76% of the weight of the GK rats compared to the Wistar rat (●) at the start of the experiment and after 4 weeks Reached 85%. The experimental group that received sea urchin was lower than the control group which did not receive any body weight depending on the dose-dependent treatment after 2 weeks, but the GK rat control group (○) and the experimental group which administered sea urchin at the dose of 100 mg / kg (▼) , No statistical significance was found between the experimental groups (△) who received sea urchin at 200 mg / kg.

2. 혈당에 미치는 영향2. Effect on blood sugar

도 3은 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드에 혈당변화에 미치는 효과를 나타낸 것으로, 실험군에서 혈당의 변화는 정상대조군인 Wistar랫드(●)의 혈당(111.0±11.5 ㎎/㎗)에 비하여 GK랫드(○)의 혈당은 197.2±10.5㎎/㎗로 현저히 뚜렷한 고혈당을 나타내었고 이러한 고혈당은 실험기간동안 유지되었다. Figure 3 shows the effect of four-week treatment of sea urchin extract on the blood glucose change in GK rats, the change in blood glucose in the experimental group compared to the blood glucose (111.0 ± 11.5 mg / ㎗) of the normal control group Wistar rat (●) The blood glucose of rat (○) was markedly high hyperglycemia of 197.2 ± 10.5mg / dl, and the hyperglycemia was maintained during the experimental period.

이러한 GK랫드에 성게를 투여하고 2주 후부터 혈당의 저하가 관찰되어 3주 후에는 성게를 200mg/kg으로 투여한 실험군(△)에서 유의성이 인정되었다. 100 mg/kg의 용량으로 투여한 실험군(▼)에서는 통계학적 유의성은 인정되지 않았으나, 고용량(200mg/kg)을 투여한 실험군과 정도의 차이는 있었지만 동일한 양상의 혈당저하를 나타내었다. After 2 weeks after the urchin was administered to these GK rats, a decrease in blood glucose was observed. Significance was recognized in the experimental group (△) administered the urchin at 200 mg / kg after 3 weeks. Although statistical significance was not recognized in the experimental group (▼) administered at the dose of 100 mg / kg, the same level of hypoglycemia was shown, although there was a difference in degree from the experimental group administered the high dose (200 mg / kg).

3. 3. 혈장내In plasma 인슐린 농도의 변화  Changes in insulin concentration

도 4는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 혈장내 인슐린 농도의 변화에 미치는 효과를 나타내는 것으로, 실험군에서 혈장내 인슐린 농도의 변화에서, 정상대조군인 Wistar 랫드(●)에서는 인슐린의 농도가 22.1 ± 0.9μU/ml이었으나 GK 랫드 대조군(○)에서는 17.2 ± 1.0 μU/ml 로 인슐린의 농도가 낮았다. GK랫드에 성게를 투여하면 3주 후부터 경미하게 증가되었으나 유의할 만한 변화로는 인정되지 않아 성게가 직접적인 인슐린의 분비에는 영향이 없다는 사실을 확인할 수 있었다.4 shows the effect of four-week treatment of sea urchin extract on the plasma insulin concentration of GK rats. In the experimental group, the plasma concentration of insulin in the control group, the concentration of insulin in Wistar rats (●) It was 22.1 ± 0.9 μU / ml, but the insulin concentration was low at 17.2 ± 1.0 μU / ml in the GK rat control group (○). When sea urchin was administered to GK rats slightly increased after 3 weeks, it was not recognized as a significant change. Therefore, it was confirmed that sea urchin had no effect on direct insulin secretion.

4. 4. 경구당부하Oral sugar load 시험에서 혈당의 변화  Changes in blood sugar in the test

도 5는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 경구당부하시험에 따른 혈당의 변화에 미치는 효과를 나타낸 것으로, 경구당부하시험에 따른 혈당의 변화에서, 정상대조군인 Wistar랫드(●)에서는 포도당을 경구투여한 후 120분까지 혈당의 변화가 거의 관찰되지 않았으나 GK 랫드(○)는 포도당투여 전과 투여 30분 후에서 각각 198.5 ± 11.3 ㎎/㎗ 과 342.7 ± 13.8 ㎎/㎗으로 약 73% 정도의 혈당 상승이 있었고 시간 경과에 따라 혈당이 서서히 낮아져 포도당투여 후 120분에서는 299.4 ± 14.2 ㎎/㎗을 나타내었다. 그러나 성게를 투여한 실험군에서는 포도당투여 후 30분에서 가장 높은 혈당을 나타낸 후 낮아져서 대조군과 동일한 양상을 나타냈으나, 성게를 100 mg/kg의 용량으로 투여한 실험군(▼)은 포도당투여 후 120분에서, 200 mg/kg의 용량으로 투여한 실험군(△)은 90분과 120분에서 대조군에 비해 유의한 혈당의 저하를 나타내었다. Figure 5 shows the effect of the treatment of sea urchin extract for 4 weeks on the change of blood glucose according to the oral glucose loading test of GK rat, In the control of blood glucose by oral glucose loading test, almost no change in blood glucose was observed in the control group of Wistar rats (●) until 120 minutes after oral administration of glucose, but GK rats (○) were treated before and 30 minutes after glucose administration. At 198.5 ± 11.3 ㎎ / ㎗ and 342.7 ± 13.8 ㎎ / 각각, respectively, about 73% of blood glucose was elevated and blood glucose was gradually lowered over time, indicating 299.4 ± 14.2 ㎎ / 에서는 at 120 minutes after glucose administration. However, in the experimental group treated with sea urchin, the highest blood glucose level was lowered after 30 minutes after glucose administration, and then showed the same pattern as the control group. In the experimental group (△) administered at a dose of 200 mg / kg showed a significant decrease in blood glucose compared to the control group at 90 and 120 minutes.

5. 췌장의 조직학 및 면역조직화학적 검사 5. Histology and Immunohistochemical Examination of the Pancreas

췌장의 조직학적 변화와 인슐린에 대한 면역조직화학적 변화는 도 6(A,B,C,D)에 보여주는 바와 같다. Hematoxylin & Eosin염색에서 정상대조군인 Wistar랫드의 췌장(A)에 비하여 GK 랫드의 췌장(B)은 췌도세포내 공포성 변화, 췌도세포의 집락형성과 선방세포의 위축 및 불규칙한 배열이 관찰되었다. 이러한 변화는 성게를 투여한 군에서도 관찰이 되었으나 전체적인 췌도세포의 크기나 공포성 변화 및 선방세포의 배열 및 크기는 대조군에 비하여 정상에 근접한 형태(C, D)를 나타내었으나, 용량에 따른 뚜렷한 차이는 확인할 수 없었다. Histological changes of the pancreas and immunohistochemical changes for insulin are shown in Figure 6 (A, B, C, D). In hematoxylin & Eosin staining, the pancreas (B) of GK rats, pancreatic islet cell colonization, pancreatic islet formation and atrophy and irregular arrangement were observed in pancreas (B) of Wistar rats. These changes were also observed in the sea urchin group, but overall pancreatic islet cell size, phobic changes, and arrangement and size of the progenitor cells showed more normal forms (C, D) than the control group. Could not be confirmed.

또한, 췌장에서 인슐린에 대한 면역염색을 실시한 결과는 Fig. 도 6(E,F,G,H)에 나타내었으며, 정상군인 Wistar 랫드의 췌장(E)에 비해 GK랫드 대조군에서는 인슐린에 양성을 나타내는 베타세포의 분포가 현저히 억제되었다(F). 성게를 투여한 실험군에서는 GK랫드 대조군에 비해서는 인슐린에 양성반응을 보이는 세포의 출현이 증가되었으나 혈당의 저하를 나타낼 만큼 명확한 인슐린 양성세포의 증가는 관찰되지 않았다(G, H). In addition, the results of immunostaining for insulin in the pancreas are shown in Fig. As shown in FIG. 6 (E, F, G, H), the distribution of beta cells positive to insulin was significantly suppressed in the GK rat control group compared to the pancreas (E) of the normal group Wistar rats (F). In the experimental group treated with sea urchin, there was an increase in the appearance of insulin-positive cells compared to the GK rat control group, but no clear increase in insulin-positive cells was observed to indicate a decrease in blood glucose (G, H).

끝으로, 당뇨병은 병태생리에 따라 인슐린 의존형과 베타세포에 대한 파괴가 오랜 기간에 걸쳐 서서히 진행되어 나타나는 인슐린 비의존형으로 나눌 수 있고, 그 외 영양실조나 임신과 관련되거나 기타 이차적으로 발병하는 당뇨병 등으로 구분할 수 있다(Kim and Min, 2005; Seok et al., 2007). 국내 당뇨병을 앓고 있는 대부분의 환자는 중년 이후에 유발되는 인슐린 비의존성 당뇨병이며 인슐린분비 및 작용의 감소로 고혈당 및 뇨당 배설이 나타나므로 적절한 치료와 식생활 관리가 요구된다(Cambell & Steil, 1998). 인슐린 비의존성 당뇨병의 근원적인 요소는 인슐린의 부족과 조직에서 인슐린의 감수성 저하이다. (Taylor, 1994) 인슐린 저항성은 인슐린비의존형 당뇨병의 특징으로 당뇨병의 고혈당상태의 본질적인 성립요인이다. (DeFronzo, 1992). 따라서 인슐린저항성을 저지하는 치료약을 이용하게 된다면 포도당의 항상성의 개선을 생각하는데 중요하다. Finally, diabetes can be divided into insulin-independent and insulin-independent, which are slowly progressed over a long period of time depending on pathophysiology, and other malnutrition, pregnancy-related or other secondary diabetes, etc. (Kim and Min, 2005; Seok et al., 2007). Most patients suffering from domestic diabetes mellitus are insulin-independent diabetes mellitus induced after middle age, and hyperglycemia and urine glucose excretion are caused by decreased insulin secretion and action, and therefore proper treatment and dietary management are required (Cambell & Steil, 1998). The underlying factors of insulin-independent diabetes are the lack of insulin and the desensitization of insulin in tissues. (Taylor, 1994) Insulin resistance is a hallmark of insulin-independent diabetes and is an essential factor in the hyperglycemic state of diabetes. (DeFronzo, 1992). Therefore, it is important to consider the improvement of glucose homeostasis when using a therapeutic drug that inhibits insulin resistance.

현재 당뇨병의 약물치료에는 설폰요소제, 비구아니드계 약물, 알파-글루코시데이즈 억제제, 티아졸리딘다이온계 등의 경구혈당강하제와 인슐린 요법, 췌장이식 등을 사용하고 있는데(Kim and Min, 2005), 당뇨병에 적용하고 있는 약물들은 장기간 사용할 경우 저혈당, 간독성 등의 부작용이 발생할 수 있으며 효능에도 한계가 있다. 이에 부작용이 없고 당뇨에 효과가 있는 천연 재료를 대상으로 당뇨병 증상에 효능이 있는 생약제재 등에 많은 연구가 집중되고 있다.Currently, oral hypoglycemic agents such as sulfone urea, biguanide-based drugs, alpha-glucosidase inhibitors, and thiazolidinedione-based drugs, insulin therapy, and pancreas transplantation are used for the treatment of diabetes (Kim and Min, 2005). The drugs that are applied to can cause side effects such as hypoglycemia and hepatotoxicity if used for a long time, and the efficacy is limited. Therefore, a lot of research has been focused on natural ingredients that have no side effects and are effective for diabetes symptoms.

한편, GK랫드는 Wistar 랫드로부터 내당능 저하를 지표로 선발교배를 반복적으로 시켜 확립된 자연발증 당뇨병 랫드로, 췌장의 인슐린분비의 이상뿐만 아니라 인슐린저항성을 동시에 나타내는 특이한 인슐린 비의존형 당뇨병 모델동물이다. (Goto et al., 1976). On the other hand, GK rats are spontaneously developed diabetic rats established by repeatedly mating selection as indicators of decreased glucose tolerance from Wistar rats, and are specific insulin-independent diabetic model animals that simultaneously exhibit pancreatic insulin secretion as well as insulin resistance. (Goto et al., 1976).

본 연구는 인슐린 비의존형 당뇨병의 모델동물인 GK랫드를 이용하여 당뇨병의 혈당과 인슐린 저항성에 대한 성게의 개선효과를 알아보고자 실시되었다. GK랫드에 성게를 각각 100 및 200 mg/kg으로 4주간 경구투여하여 체중의 변화는 실험군간에 유의성은 인정되지 않았지만 성게의 용량에 비례하여 대조군에 비하여 감소되는 경향을 보였는데, 이는 성게가 체조직의 형성 및 대사항진 기능이 있을 가능성이 있다고 판단되었다. This study was conducted to investigate the effect of sea urchin on the blood glucose and insulin resistance of diabetes using GK rat, a model animal of insulin independent diabetes. After four weeks of oral administration of sea urchins at 100 and 200 mg / kg in GK rats, body weights were not significantly different among experimental groups, but they tended to decrease in proportion to the dose of sea urchins. It was judged that there is a possibility of formation and substitution.

실험군에서 혈당의 변화는 성게의 투여로 용량의존적인 형태의 저하가 관찰되었고 200 mg/kg의 용량군에서는 투여 후3주 이후부터 유의성이 인정되는 뚜렷한 혈당저하가 관찰되었다. 이는 성게의 혈당저하가 투여용량 및 투여시간에 따라 용량-시간의존형으로 나타난다는 사실을 확인할 수 있었다. 그러나 동일한 혈액에서의 혈장내 인슐린의 변화는 성게의 투여 실험군에서는 경미하게 증가되었는데, 혈당의 변화에서와 상응할 만한 인슐린의 증가는 나타나지 않아 성게의 투여로 인한 혈당의 저하는 인슐린의 분비증가와는 직접적인 관련성이 없다고 보여졌다. 이러한 사실은 성게의 혈당저하 효과가 인슐린의 절대 분비 증가가 아닌 다른 혈당저하 기전을 항진시키는 것으로 생각되었다. 일반적으로 혈당을 강하시키는 작용기전으로서 췌장의 베타세포로부터 인슐린방출을 촉진시키거나 말초조직에 있어서 당대사 및 glycogen으로 전환을 촉진하는 것으로 볼 수 있다.(Eriksson and Lindgrade, 1991). 본 실험에서는 성게를 투여하여 인슐린의 분비가 촉진되는 효과는 관찰할 수 없었지만 혈당의 저하는 확인할 수 있었다. 따라서 성게는 인슐린의 절대량의 변화를 일으키지는 않고 인슐린의 감수성을 높이거나 다른 해당계를 통해서 혈당을 저하시킨다고 판단되며 연이어 인슐린저항성의 개선효과가 있을 것이라고 추정할 수 있었다. 성게를 4주간 투여한 GK랫드에 포도당부하시험을 실시한 결과 GK랫드 대조군에 비하여 성게를 투여한 GK랫드에서는 포도당부하 30분이후에 성게의 용량에 비례해서 혈당의 상승이 억제되었고 90분 이후에는 통계학적 유의성이 인정되었는데, 이러한 결과는 성게의 투여로 GK랫드의 당뇨상태에서 혈당의 이용률이나 혈당강하를 일으키는 인슐린의 감수성이 증대된 것으로 판단할 수 있었다. In the experimental group, the change in blood glucose was observed in the dose-dependent form of sea urchin administration, and in the 200 mg / kg dose group, significant hypoglycemia was observed from 3 weeks after administration. It was confirmed that the hypoglycemia of the sea urchin appears to be dose-time dependent on the dose and time. However, the change in plasma insulin in the same blood was slightly increased in the experimental group of sea urchin, and there was no increase in insulin corresponding to the change in blood glucose. There was no direct connection. This fact suggests that the hypoglycemic effect of sea urchins promotes other mechanisms for hypoglycemia rather than increased insulin secretion. In general, as a mechanism for lowering blood glucose, it may be thought to promote insulin release from beta cells of the pancreas or to convert to metabolism and glycogen in peripheral tissues (Eriksson and Lindgrade, 1991). In this experiment, the effect of promoting the secretion of insulin by the administration of sea urchin was not observed, but the decrease in blood glucose was confirmed. Therefore, the sea urchin does not change the absolute amount of insulin, but it is believed that the insulin sensitivity is increased or blood glucose is lowered through other glycolytic systems, and it may be estimated that there will be subsequent improvement in insulin resistance. The glucose load test was performed on GK rats treated with sea urchins for 4 weeks. As a result, GK rats treated with sea urchins were inhibited after 30 minutes of glucose loading in proportion to the dose of sea urchins compared to the control group of GK rats. Significance was recognized. These results suggest that the use of sea urchin increases the glucose utilization rate and susceptibility to insulin in diabetic GK rats.

추후에 인슐린저항성의 개선효과에 대해서는 포도당클램프시험 등을 통해서 추가적인 연구가 필요하다고 판단되었다. Further studies on the effects of improving insulin resistance were necessary, such as through the use of glucose clamp tests.

췌장의 형태학적 변화를 살펴보면, 성게를 투여하여 GK랫드의 췌장은 췌도세포내 공포성 변화와 췌도세포의 집락형성과 선방세포의 위축 및 불규칙한 배열이 관찰되었으나, 성게를 투여하여 췌도세포의 크기나 공포성 변화가 정상화되고 선방세포의 배열 및 크기가 명확하게 일정해지는 개선효과가 관찰되었다. 이러한 결과는 성게의 투여로 혈당의 저하가 일어나고 4주간의 기간동안 췌장의 내분비계통도 형태학적인 복구가 일부 일어나는 것으로 판단되었다. 한편, 인슐린에 대한 면역염색을 실시하여 GK 랫드의 췌장에서 현저하게 감소되어 있는 인슐린 양성 베타세포의 출현이 성게를 투여하여 경미하게 증가되는 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 성게의 투여로 상당부분이 괴사되거나 정상적인 기능을 하지 못하는 췌도의 베타세포에서 일어나는 인슐린생성 작용은 개선이나 증강되지 못 한다는 사실을 시사한다. The morphological changes of the pancreas showed that pancreas of GK rats with urchins were observed in the pancreatic islet cells, colony formation of pancreatic islets, atrophy and irregular arrangement of the islet cells. Improvement effects were observed in which the fear changes were normalized and the arrangement and size of the cells were clearly constant. These results suggest that the treatment of sea urchin causes hypoglycemia, and the pancreatic endocrine system undergoes some morphological repair during the 4-week period. On the other hand, by performing immunostaining on insulin, the appearance of insulin-positive beta cells, which are significantly reduced in the pancreas of GK rats, showed a slight increase by the treatment of sea urchin. These results suggest that the production of insulin in the beta cells of the pancreatic islets that are necrotic or do not function normally by the treatment of sea urchins does not improve or enhance.

최근 당뇨병을 유발하는 유전적인 요인에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는데 후보 유전자의 하나로 췌장 베타세포의 칼슘이온통로와 인슐린의 세포외 방출에 관련된 일련의 단백질들이 거론되고 있다(Schulla et al., 2003). 췌장 베타세포에서 인슐린의 분비는 L형 전압의존성 칼슘이온통로(voltage-dependent calcium channel, LTCC)를통한 칼슘의 세포 내 유입으로 인해 이루어진다. 즉, 혈중 포도당, 아미노산, sulfonylurea계 항당뇨병제 등의 인슐린분비 자극이 베타세포의 세포막 탈분극을 일으키면서 LTCC가 열려 세포내로 유입된 칼슘에 의해 인슐린의 세포외 분비가 초래되는 것이다(Smith et al., 1989; Ashcroft et al., 1994; Sher et al., 2003). 이와 같이 분비과립을 함유하고 있는 세포에서 세포외액내의 칼슘이온이 분비과정중 중요한 역할을 하는 것은 이미 잘 알려진 사실이다. 포도당 자극에 의한 췌도 베타세포에서의 인슐린 분비에 세포외액내 칼슘의 농도가 중요한 역할을 하며 적절한 칼슘농도하에서 포도당자극에 의한 인슐린 분비가 최고에 이르는 것은 여러 연구를 통해서 밝혀진 바있다. (Curry et al., 1968) 이와 같이 인슐린 분비의 세포내 대사에서 가장 중요한 요인중의 하나는 췌도 베타세포에 의한 칼슘대사의 조절이다. 아울러 세포외 칼슘의 존재가 포도당 및 인슐린 분비 자극물질에 의한 인슐린 분비에 절대적으로 필요한 것으로 알려져 있다. (Rajan et al., 1990) 당뇨병 환자의 혈청중 칼슘농도는 정상인에 비하여 유의하게 낮았고 뇨중 칼슘은 당뇨병 환자에서 높게 나타나며 당뇨병 환자에서 insulin pump therapy를시행하면 뇨중 칼슘농도가 정상인에 비하여 유의하게 낮아지고 혈당조절이 1주일 이상 이루어 지게 되면 칼슘과 인의 배설이 감소된다고 보고되어져 있다(Joo et al., 1996). 최근의 연구에서는 탈분극으로 야기되는 칼슘이온의 세포내 유입에 대한 GK 랫드의 췌장 베타세포의 감수성이 감소되고 결국 포도당에 대한 인슐린분비의 결손이 일어난다고 보고하고 있다(Rose et al., 2007). 성게는 단백질, 아미노산, 지방산 및 껍질에 많은 칼슘을 함유하고 있어서 분리된 칼슘은 칼슘보조 목적의 의약품으로 개발되어 시판되고 있으며, 산란계에 성게껍질을 투여하면 칼슘성분이 높고 불포화지방산이 풍부한 계란의 생산이 가능하다는 연구보고(Nam, 1986 Kim et al., 2002)와 본 저자들이 이전에 보고한 인슐린 비의존성 당뇨병의 모델동물에서 칼슘이온수가 항당뇨효능이 있다는 사실(Lee et al., 2006)을 토대로 성게에 함유되어 있는 고농도의 칼슘이 혈당의 저하나 인슐린의 감수성을 증대시키는 역할을 한 것이 아닌가 추측할 수 있었다. Recently, studies on genetic factors causing diabetes have been actively conducted. As a candidate gene, a series of proteins related to the calcium ion channel of pancreatic beta cells and the extracellular release of insulin have been discussed (Schulla et al., 2003). ). Insulin secretion in pancreatic beta cells is due to intracellular influx of calcium through the L-type voltage-dependent calcium channel (LTCC). In other words, insulin secretion stimulation of blood glucose, amino acids, sulfonylurea antidiabetics, etc. causes cell membrane depolarization of beta cells, and LTCC is opened to cause extracellular secretion of insulin by calcium introduced into cells (Smith et al. , 1989; Ashcroft et al., 1994; Sher et al., 2003). It is well known that calcium ions in the extracellular fluid play an important role in the secretion process in cells containing secretory granules. The concentration of calcium in the extracellular fluid plays an important role in the insulin secretion of glucose-stimulated pancreatic beta cells. It has been shown through several studies that insulin secretion by glucose stimulation is at the highest level under appropriate calcium concentration. (Curry et al., 1968) One of the most important factors in the intracellular metabolism of insulin secretion is the regulation of calcium metabolism by islet beta cells. In addition, the presence of extracellular calcium is known to be absolutely necessary for insulin secretion by glucose and insulin secretion stimulant. (Rajan et al., 1990) The serum calcium level of diabetic patients was significantly lower than that of normal subjects, and urine calcium was higher in diabetic patients. Insulin pump therapy in diabetic patients showed significantly lower urine calcium levels than normal subjects. Glucose control has been reported to reduce calcium and phosphorus excretion for more than a week (Joo et al., 1996). Recent studies have reported that pancreatic beta-cell sensitivity of GK rats to intracellular influx of calcium ions caused by depolarization decreases, resulting in a deficiency in insulin secretion of glucose (Rose et al., 2007). Sea urchins contain a lot of calcium in protein, amino acids, fatty acids, and shells. The isolated calcium is developed and marketed as a calcium-assisted medicine. Production of eggs with high calcium content and rich in unsaturated fatty acids when sea urchins are administered to laying hens (Nam, 1986 Kim et al., 2002), and the authors previously reported that calcium ion water has antidiabetic effects in a model animal of insulin-independent diabetes (Lee et al., 2006). Based on this, the high concentration of calcium in sea urchins may have contributed to lowering blood sugar levels and increasing insulin sensitivity.

이상의 결과를 종합하면 성게는 GK랫드의 당뇨병에서 혈당을 저하시키고 내당능이나 인슐린저항성을 개선하였다. 아울러 이러한 결과로 향후 성게를 활용하여 혈당저하 및 인슐린 감수성의 개선에 관한 식품 및 기능성 생명공학제품의 원료로 개발 및 활용될 가능성이 높다고 판단되며 향후 안전성 및 기타 항당뇨기전에 대한 심도 있는 연구가 필요하다고 판단된다. Taken together, sea urchins lowered blood glucose and improved glucose tolerance and insulin resistance in GK rat diabetes. As a result, it is highly likely that the sea urchin will be used as a raw material for food and functional biotechnological products for lowering blood sugar and improving insulin sensitivity, and further research on safety and other antidiabetic mechanisms is needed. It is judged that

도 1은 본 발명의 혈당 저하능을 가진 성게 분말의 수용성추출물 제조법의 흐름도 1 is a flow chart of the method for producing a water-soluble extract of sea urchin powder having a hypoglycemic activity of the present invention

도 2는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 체중변화 미치는 효과2 shows the effect of sea urchin extract treatment on body weight in GK rats for 4 weeks.

도 3은 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 혈당변화에 미치는 효과Figure 3 Effect of treatment of sea urchin extracts for 4 weeks on blood glucose changes in GK rats

도 4는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 혈장내 인슐린 농도의 변화에 미치는 효과4 shows the effect of four-week treatment of sea urchin extract on the plasma insulin concentration of GK rats.

도 5는 4주간의 성게추출물의 처치가 GK랫드의 경구당부하시험에 따른 혈당의 변화에 미치는 효과5 shows the effect of treatment of sea urchin extract for 4 weeks on the change of blood glucose according to oral glucose tolerance test of GK rats.

도 6은 췌장의 조직학적 변화와 인슐린에 대한 면역조직화학적 변화(A,B,C,D)와 췌장에서 인슐린에 대한 면역염색(E,F,G,H)을 실시한 결과를 나타낸 사진Figure 6 is a photograph showing the results of histological changes of the pancreas and immunohistochemical changes (A, B, C, D) and insulin immunostaining (E, F, G, H) in the pancreas

Claims (4)

성게껍질분말의 수용성 추출물 분말은 성게껍질 분말을 10~30메쉬로 하여 성게분말 중량대비 10배의 증류수를 가하여 100℃에서 3시간 동안 환류냉각 추출하여 얻어진 것을 50~60˚Brix로 감압농축한 후, 동결건조하여 분말화하여 얻어진 것을 특징으로 하는 혈당저하 작용을 갖는 조성물 The water-soluble extract powder of sea urchin shell powder is 10 ~ 30 mesh, and 10 times distilled water is added to the weight of sea urchin powder, and it is concentrated under reduced pressure with 50 ~ 60˚Brix after extraction by reflux cooling for 3 hours at 100 ℃. , A composition having a hypoglycemic action, obtained by lyophilization and powdering 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 성게껍질분말의 수용성 추출물을 유효성분으로 포함하는 혈당저하 작용을 갖는 조성물.A composition having a hypoglycemic action comprising an aqueous extract of sea urchin shell powder as an active ingredient. 삭제delete
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