α-Glucosidase 저해제는 맥아당 등의 이당류와 올리고당 등을 가수분해하는 효소를 저해하여 혈당상승을 억제시켜 주는 효과가 있는 것으로 알려져 있다[1, 2]. 현재 α-glucosidase저해제를 이용하여 경구용 혈당강하제로 개발하여 시판중인 acarbose, 1-deoxynojirimycin, voglibose 등은 설사와 변비 등의 부작용이 있고 동시에 α-glucosidase의 완전 저해를 통해 당의 흡수율을 떨어뜨려 저혈당을 유발시키는 문제점 등이 있다[1]. 따라서 부작용이 적고 식후 혈당 상승을 효과적으로 억제시킬 수 있는 새로운 α-glucosidase저해제 개발이 필요하다. 이를 위해 전보[3]에서는 α-glucosidase 저해 활성 우수버섯으로 잣버섯과 노랑느타리버섯 자실체를 선발하였고 잣버섯 에탄올 추출물이 식후 혈당상승억제 효과가 있음을 보고하였다.
본 연구에서는 노랑느타리버섯 자실체에 함유되어있는 α-glucosidase 저해물질을 증류수로 추출한 후 streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 당뇨 쥐에 경구 투여하여 단기 (120분)와 장기(4일)로 나누어 이들의 식후 혈당 상승억제효과를 조사하였다.
노랑느타리버섯은 경기도농업기술원 버섯연구소에서 분양 받아 사용하였다. α-Glucosidase와 p-nitrophenyl-α-Dglucopyranoside (p-NPG) 및 당뇨유발 물질 streptozotocin 등은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 제품을 사용하였고 기타 시약은 분석용 특급을 사용하였다.
혈당상승억제효과 검증에는 Sprague-Dawley (SD) 수컷 흰쥐들을 대한바이오링크(Eumseong, Korea)에서 구입하여 마우스 렛 전용사료로 사육하였다[1]. 또한 쥐를 이용한 혈당상승억제 효과 실험은 실험동물의 사육에 관한 배재대학교 동물실험윤리위원회의 가이드라인 (등록번호: 2014 pcu-001)을 준수하여 다음과 같이 실시하였다.
먼저 생후 6주령(180~200 g)된 수컷 쥐를 온도 22 ± 1oC,습도 55 ± 7%, 낮밤주기 12시간으로 유지되는 동물 사육실에서 매일 15~20 g 마우스 렛 전용사료(조단백질 20.5%,조지방 3.5%, 조섬유 8.6%, 회분 8.0%, Ca 0.5%, 인산 0.5%)와 물을 주면서 1주일간 적응시켰다[4].
당뇨유발은 공복상태의 쥐에 0.1 M citrate buffer (pH4.5)에 용해시킨 streptozotocin (60 mg/kg)를 1회 복강 주사한 다음 3일 후 혈당측정기 (Accu-Chek Active; Roche Diagnostics, Seoul, Korea)로 혈당함량을 측정하여 혈당치가 300 mg/dL 이상인 쥐만을 선발하여 당뇨 쥐로 하여 실험에 사용하였다[5, 6].
단기 혈당상승억제 효과는 전보[3]와 같이 당뇨 쥐들을 대조군과 실험군 및 비교군으로 각각 구분하여 실시하였다. 먼저 대조군에는 멸균수를 투여하고 실험군에는 동결건조한 노랑느타리버섯 자실체의 물추출물을 500 mg/kg, 1,000mg/kg의 농도로 경구 투여하였으며 비교군으로 시판 혈당 상승억제제인 acarbose (Glucobay Tab. 50 mg; Bayer Korea,Seoul, Korea)를 15 mg/kg를 경구 투여하여 실시하였고 glucose를 3 g/kg로 투여한 후 120분까지 경시적으로 꼬리 정맥에서 혈액을 채취하여 혈당측정기로 혈중 포도당 함량을 측정하였다[5, 6].
한편, 장기 혈당상승억제효과를 검증하기 위하여 당뇨쥐를 6마리씩 그룹으로 나누고 이들에 버섯 추출물들을 각각 150 mg/kg, 30 mg/kg의 농도로 매일 일정시간 경구 투여하였으며 대조군에는 멸균수를, 표준군에는 시판 혈당강하제인 acarbose를 4 mg/kg를 경구 투여한 후 4일까지 경시적으로 위와 같이 혈당 함량을 측정하였다[6-8].
당뇨 유발쥐들 중 혈당 상승억제효과를 보인 경구투여 120분(단기 효능검증)과 2일(장기 효능검증) 후의 혈액들을 채취하여 3,000 rpm으로 15분간 원심분리하여 혈청을 분리한 후 간 기능에 관련된 urea, creatinine, iron, cholesterol,triglycerides, high density lipoprotein-cholesterol 등의 함량과 alkaline phosphatase, glutamate-pyruvate transferase등의 활성들을 혈액분석기(AU5400; Olympus, Center Valley, PA, USA)로 분석하였다[4, 9]. 혈액분석 결과들은 Statistical Analysis System에 의한 던컨의 다중범위검정 (Duncan’s multiple range test, DMRT)을 이용하여 p <0.05에서 각각의 시료간의 유의적 차이를 검증하였다.
노랑 느타리버섯 물추출물의 단기 혈당상승억제 효과
Streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 당뇨 쥐에서 노랑느타리버섯 물추출물의 단기 혈당상승억제 효과를 조사하기 위해 먼저 포도당을 3 g/kg으로 투여하고 α-glucosidase 저해제를 함유한 노랑느타리버섯 물추출물의 동결건조 분말을 500 mg/kg, 1,000 mg/kg의 농도로 경구 투여 후 120분 까지 투여 시간에 따른 혈중 포도당 함량의 변화를 측정하였다(Fig. 1).
Fig. 1. Changes of blood glucose levels up to 120 minute after oral administration of 3 g/kg glucose and various concentration of water extracts from Pleurotus cornucopiae in streptozotocin-induced diabetic Sprague-Dawley (SD)-rat. D.W., distilled water.
포도당 3 g/kg을 당뇨 유발쥐에 투여한 후 증류수를 다시 투여한 대조군의 혈중 포도당 함량은 30분 후에 591 ± 12mg/dL로 급격히 증가한 후 시간이 경과함에 따라 점점 낮아지는 경향을 보였으며, 120분 후에는 301 ± 5 mg/dL의 포도당 함량을 보였다. 이에 비하여 노랑느타리버섯의 물추출물을 각각 500 mg/kg, 1,000 mg/kg의 농도로 투여한 당뇨 쥐들에서는 투여 30분 후 각각 579 ± 8 mg/dL, 554 ± 7mg/dL의 포도당 함량을 보였고 투여시간이 경과함에 따라 점점 낮아지다가 90분 후에는 각각 376 mg/dL와 357 mg/dL의 혈당함량을 보여 대조군의 혈당 함량보다 각각 35mg/dL와 54 mg/dL의 낮은 함량을 보여 혈당 상승이 억제됨을 알 수 있었다. 또한 시판 혈당상승억제제인 acarbose를 15 mg/kg의 농도로 경구 투여하였을 때 30분 후 502 ±11 mg/dL혈중 포도당 함량을 보였고, 시간이 지나면서 점점 혈중 포도당 함량이 낮아졌다.
이상의 결과들을 종합하였을 때 비록 노랑느타리버섯 물추출물은 시판 혈당강하제인 acarbose보다는 혈당 상승억제효과가 많이 낮았지만 미약하게나마 농도 의존적으로 당뇨 쥐에서 경구투여 120분까지 단기 식후 혈당상승억제 효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 Shin 등[3]의 잣버섯 에탄올 추출물을 streptozotocin로 유도된 당뇨 SDrat에 500 mg/kg 경구 투여시 대조구와 비교하였을 때 30분 이후 혈당 상승이 억제되었다는 결과와 유사하였다.
한편, 당뇨 쥐들에서 단기 혈당상승억제 효과를 보인 120분 후 이들의 혈액을 채취하여 간기능 관련 성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다.
노랑느타리 추출물을 투여한 당뇨 쥐에서 신장 기능에 관련된 요소 함량은 약 8.0 mg/dL 정도 낮았고 부족할 시 빈혈을 유발시킨다고 알려져 있는 Fe 함량은 무처리군에 비하여 121~153 mg/dL높았다. Triglycerides 함량은 노랑느타리버섯 추출물 투여 시 67~82 mg/dL 감소하였다. 이결과는 잣버섯 에탄올 추출물의 streptozotocin 유도 당뇨 SD-rat에서 혈당 상승이 억제되었던 120분 경구투여 후의 혈액검사결과[3]와 상반되었다
노랑 느타리버섯 물추출물의 단기 혈당상승억제 효과
노랑느타리버섯 물추출물을 당뇨 쥐에 30 mg/kg, 150mg/kg 농도로 각각 경구 투여한 후 4일까지 혈당의 함량 변화를 조사하였다(Fig. 2). α-Glucosidase 저해물질을 함유한 노랑느타리버섯 물 추출물은 미약하게나마 농도 의존적으로 투여 2일까지 당뇨 쥐의 혈당 함량을 급격히 감소시켰다. 이는 시판 항당뇨 물질인 acarbose를 4 mg/kg 투여한 쥐의 결과와 같은 경향이었고 위의 단기 혈당 상승억제 효과와 비교하였을 때도 유사한 경향이었다.
따라서 본 연구의 α-glucosidase 저해물질 함유 노랑느타리버섯의 물추출물은 투여 120분까지의 단기 경구투여는 물론 2일까지의 장기 경구투여 시까지 혈당 상승억제 효과를 나타내어 앞으로 식후 혈당상승억제용 건강식품 개발에 귀중한 자원으로 활용될 것으로 생각된다.
한편, α-glucosidase 저해물질을 함유한 노랑느타리버섯 물추출물의 장기 혈당 상승억제 효과를 보인 투여 2일 후 당뇨 쥐의 혈액의 주요 생화학 성분들을 분석한 결과는 Table 1과 같으며 요소와 cholesterol, triglycerides 함량은 약 40% 정도 낮았고 high density lipoprotein(HDL)-cholesterol 함량은 약 2배 이상 높았다. 이러한 노랑느타리버섯 물추출물의 장기 혈당 상승억제효과와 이때의 혈액성분을 분석한 결과들은 Mascaro 등[4]이 Agaricus sylvaticus를 사료에 첨가하여 streptozotocin으로 당뇨를 유발시킨 쥐를 30일까지 사육시켰을 때 혈당상승을 억제시켰고 cholesterol과 triglycerides, Fe, alkaline phosphatase 활성들이 대조군(일반쥐)과 유사하게 조정되었다고 보고한 것과 유사한 경향이었다.
위 결과들을 종합하였을 때 노랑느타리버섯 물추출물은 장, 단기 혈당상승억제효과와 cholesterol, triglycerides 함량감소 등의 부수적인 효과가 있는 것으로 추정된다.
