섬유소에서 추출한 베타-포도당의 세포 내 에너지원으로의 대체 가능성에 관한 연구

김여원,이소정,진태영,최정윤,이성호,전병균 한국과학영재교육학회 2022 과학영재교육 Vol.14 No.2

The present study investigated the application possibility of β-glucose derived from plant cellulose for a cellular energy source. The β-glucose was firstly extracted by the cellulase treatment from filter paper. The A549, AGS and HCT-116 cancer cell lines was properly proliferated in the DMEM containing 2% serum and 4.5 g/L glucose. Following cancer (A549, AGS and HCT-116), and normal (MRC-5 and DSC) cells treatment in the β-glucose DMEM media, the rate of glucose uptake and cell growth was similar to that of the α-glucose DMEM media, implying that the β-glucose could be used for cellular energy source. Moreover, the differentiation capacity of cancer cells (A549, AGS and HCT-116) into adipocytes in the β-glucose DMEM media was also similar to that of the α-glucose DMEM media, implying that the β-glucose could be also used for energy storage source. Taken together, we concluded that β-glucose derived from plant cellulose could be used as a potential source of cellular energy and storage, like starch α-glucose from starch. 이 연구는 여러 종류의 사람 세포에서 식물의 섬유소(cellulose)를 구성하는 β-포도당이 세포의 에너지원으로 사용할 수 있는지 조사하였다. 우선, 거름종이(섬유소)를 잘라 섬유소 분해효소(cellulase)로 처리하였을 때, 섬유소 분해효소는 효율적으로 섬유소를 분해하여 포도당으로 분해하는 것을 알 수 있었고, 분해된 섬유소 β-포도당을 농축하여 이 실험에 사용하였다. 이 실험에서 사용된 세포주는 높은 에너지대사율을 가진 폐암(A549), 위암(AGS) 및 대장암(HCT-116) 세포주이었다. 본 실험에 앞서 세포배양액에 필수적인 혈청 및 포도당의 농도는 각각 2%의 혈청과 4.5 g/L의 포도당을 첨가하는 것으로 결정하였다. α-포도당(대조군) 혹은 β-포도당(실험군)이 세포 내로 흡수되는 포도당의 흡수율은 두 처리군 간에 큰 차이를 나타내지 않았으며, 폐암(A549), 위암(AGS), 대장암(HCT-116) 및 정상 체세포(MRC-5 및 DSC) 세포주의 성장률에서도 두 처리군에 큰 차이가 없어, 섬유소에서 유래한 β-포도당은 녹말의 α-포도당과 같이 다양한 세포의 에너지원으로 사용되는 것을 알 수 있었다. 좀 더 나아가, A549, AGS 및 HCT-116 세포주는 α 혹은 β-포도당이 포함된 지방세포 분화 배양액에서 지방세포로의 세포 분화를 유도하였을 때, β-포도당도 α-포도당과 같이 에너지 저장 분자인 지방으로의 전환이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 이에 이 연구에서는 섬유소는 적절하게 분해될 수 있다면, 미래의 에너지 자원과 대체 에너지원으로서의 가능성을 가지고 있다는 것을 알 수 있었다.

당뇨병성 망막증 발달에 있어서 포도당 농도에 의한 망막 혈관주위세포의 직접적 손상

신종욱,이지영,김정미,조인호 국립보건연구원 2000 국립보건원보 Vol.37 No.-

포도당, 인슐린 및 Angiotensin II가 흰쥐 대동맥평활근세포의 Plasminogen Activator Inhibitor-1 발현 및 성장에 미치는 영향

최세영,이인규,한승세,김재현,박창권,이광숙,유영선,김기식,김윤년 대한흉부심장혈관외과학회 1999 Journal of Chest Surgery (J Chest Surg) Vol.32 No.4

배경: PAI-1은 t-PA의 억제인자로서 섬유소융해계에 작용을 하여 혈전형성을 유발한다. PAI-1은 동맥경화된 혈관벽에서 분비가 된다. PAI-1의 증가는 동맥경화증의 위험인자가 되는 당뇨병과 고혈압이 동반된 환자에서 보이며 혈전증유발에 위험인자가 될 수 있다. 본 연구는 고혈당과 인슐린 및 angiotensin II가 PAI-1의 생성 및 평활근세포의 증식에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 대상 및 방법:흰쥐 대동맥평활근세포를 5.5 mM과 22 mM의 포도당 배양액을 사용하여 배양하였다. 배양액에 angiotensin II 및 인슐린을 농도 및 배양시간에 따라 첨가하여 Northern blotting방법으로 PAI-1 유전자발현을 나타내었다. 또한 세포 증식에 대한 포도당, 인슐린 및 angiotensin II의 영향을 규명하기 위하여 MTT assay를 사용하였다. 결과: 5.5 mM과 22 mM의 포도당 배양액에서 angiotensin II(100 nM)를 첨가하여 배양한 결과, 22 mM 포도당 배양액에서 PAI-1 mRNA 발현이 증가되었으며 angiotensin II 투여 4시간에 최고치에 도달하였고 6시간까지 지속되었다. 5.5 mM, 22 mM의 포도당 배양액에 angiotensin II의 농도를 0, 10, 100, 200 nM 투여하여 배양한 결과, PAI-1 mRNA의 발현은 angiotensin II 농도에 따른 증가를 보였으며 22 mM 포도당 배양액시 더욱 뚜렷하게 증가되었다. 배양액에 angiotensin II(100 nM)과 인슐린(100 nM)을 투여하여 배양한 결과, PAI-1 mRNA의 발현은 angiotensin II 단독으로 투여시 증가하였으나 인슐린을 첨가하였을 때는 감소하였다. 5.5 mM과 22 mM의 포도당 배양액에 1, 10, 100 nM의 인슐린과 1, 10, 100 nM의 angiotensin II를 첨가한 후 대동맥평활근세포의 성장속도를 비교한 결과, 5.5 mM보다 22 mM의 포도당이 든 배양액에서 대동맥평활근세포의 성장이 촉진되었으며, 인슐린 및 angiotensin II를 첨가한 경우도 대동맥평활근세포의 성장이 증가되었다. 결론:흰쥐 대동맥평활근세포에서 PAI-1 mRNA의 발현은 포도당 농도가 높을수록 증가되며 angiotensin II의 농도 및 배양시간에 따라 증가되고 인슐린 투여로 감소하였다. 또한 angiotensin II의 투여는 22 mM의 고농도 포도당 투여 후 증가된 PAI-1 mRNA 발현 증가를 더욱 증가시켜 PAI-1 mRNA 발현 증가에 상승작용이 있음을 알 수 있다. 그리고 22 mM의 고농도 포도당, 인슐린 및 angiotensin II는 흰쥐의 대동맥평활근세포의 성장을 촉진시켰다. Background: Plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1) is known as the primary physiological inhibitor of tissue-type plasminogen activator(t-PA) in the plasma, and is present within the atherosclerotic vessels. Increased plasma levels of PAI-1 are one of the major disturbances of the hemostatic system in patients with diabetes and/or hypertension, and may have multiple interrelations with the important risk factors in the development of atherosclerosis. This study was performed to determine whether altered gene expression of PAI-1 occurs within the arterial wall, and thereby potentially contributing to the increase of cardiovascular risks associated with diabetes and/or hypertension. Material and Method: The aortic vascular smooth muscle cells of the rat were exposed to 22 mM glucose, angiotensin II, and insulin increased PAI-1 mRNA expression with the use of Northern blotting were examined. Also examined were the effects of 22 mM glucose, angiotensin II and insulin on the growth of the rat's aortic smooth muscle cells by using MTT assay. Result: Twenty-two mM glucose treatment increased the PAI-1 mRNA expression in a time- and dose-dependent manner. Aniotensin II treatment synergistically increased the glucose-induced PAI-1 mRNA expression. In contrast, addition of insulin attenuated the increase of 22 mM glucose and angiotensin II induced PAI-1 mRNA expression. Furthermore, treatment of 22 mM glucose, angiotensin II and insulin resulted in a significant increase in cell numbers. This study demonstrated that 22 mM glucose and angiotensin II have a synergistic effect in stimulating the PAI-1 mRNA expression and in the cell growth of the rat's aortic smooth muscle cells. Conclusion: Elevation of glucose and angiotensin II may be important risk factors in impairing fibrinolysis and developing atherosclerosis in diabetic patients.

태아와 신생아의 포도당 항상성

조원임 ( Won Im Cho ),정혜림 ( Hye Rim Chung ) 대한주산의학회 2016 Perinatology Vol.27 No.2

포도당은 사람의 에너지 대사에서 중추적인 역할을 한다. 태아기에도 포도당은 대사와 성장을 위한 가장 중요한 에너지원이다. 태아는 일반적인 상태에서는 포도당을 내인성으로 만들지 못하며, 전적을 모체로부터 태반을 통해 촉진확산이 되어 유입되는 포도당에 의존한다. 재태 후기에는 모체의 인슐린 저항성과 태반의 혈류 증가 등의 도움으로 태아로 더 많은 포도당이 유입되어 태아의 성장 및 동화작용에 이용된다. 출생 시에는 갑작스러운 포도당의 유입의 중단으로 신생아의 혈당이 낮아지고 이에 적응하기 위해 카테콜아민, 부신피질호르몬과 글루카곤의 분비가 증가하고 인슐린 분비는 낮게 유지되며, 이에 따라 신생아에서의 내인성 포도당 생성이 증가하여 혈당이 유지되게 된다. 건강한 신생아에서도 생후 1-2일에는 혈당이 낮으나 이후에는 혈당이 정상화되나, 이 시기에 얼마나 낮은 혈당이 임상적으로 의미가 있는 저혈당인가에 대해서는 이견이 많다. 특히, 신생아기의 지속성 저혈당은 신경발달의 문제를 초래할 수 있어, 이 시기에 저혈당을 적시에 진단하고 치료하는 것은 신생아의 장기적 예후에 중요하다. Glucose is essential for energy metabolism in human, especially in brain, and is a source of energy storage in the form of glycogen, fat and protein. During fetal life, the predominant source of energy is also glucose, which crosses the placenta by facilitated diffusion. There is very little endogenous glucose production under normal circumstances during fetal life. During labor, the fetus is exposed to physiological challenges that require metabolic adaptation. A healthy infant successfully manages the postnatal transition by mobilizing and using alternative. After birth, there is a rapid surge in catecholamine and glucagon levels, and a steady decrease in insulin, as blood glucose levels decline. These hormonal changes induce enzyme activities that lead to glycogenolysis and gluconeogenesis. During the first 24-48 hours of life, plasma glucose concentrations of neonates are typically lower than later in life. Distinguishing between transitional neonatal glucose regulation in normal neonates and hypoglycemia that persists or occurs for the first time beyond the first 72 hours of life is important for prompt diagnosis and treatment to avoid serious consequences.

포도당 검출을 위한 라디오 주파수 마이크로파의 적용

조태경,김태우,박병수,조동욱,한길성 한국콘텐츠학회 2004 한국콘텐츠학회논문지 Vol.4 No.4

라디오 주파수 마이크로파는 시료에서 포도당 농도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 본 논문에서는 포도당을 포함하는 증류수, 샐라인, 인체 씨럼, 인체 혈액 용액에 대해서 상대 유전율을 측정함으로써 포도당 농도 측정의 예비 실험 결과를 보고한다. 근육과 같은 인체 조직의 포도당 농도 측정에서 마이크로파 방법은 NIR 방법보다 투과 깊이가 약 100배 더 컸으며, 이것은 인체의 포도당을 비침습적인 검출에 더 유용한 장점이 된다. 실험에서 인체 혈액 용액에서 포도당 농도를 검출하기 위한 측정 감도는 5.8 GHz 부근에서 약 57 mg/dl를 보였다. Radio frequency (RF) microwave can be used to predict glucose concentration in a sample. This paper presents preliminary results in determining the concentration by measuring relative permittivity in the solutions of distilled water, saline, human serum, and human blood containing glucose. It was shown that the microwave method has larger penetration depth of about 100 times of NIR, than NIR technique in measuring glucose concentration for the tissue like a human muscle. The larger penetration depth of the method has advantages because it is more useful to detect glucose in a human body non-invasively. In the experiments, sensitivity for detecting glucose concentration in blood solutions was almost 57 mg/dl at the frequency of approximately 5.8 GHz.

포도당의 환경성평가를 위한 전과정평가 연구

김연희 ( Yeun-hee Kim ),허진호 ( Jin-ho Huh ),이종식 ( Jong-sik Lee ),최은정 ( Eun-jung Choi ) 한국환경기술학회 2016 한국환경기술학회지 Vol.17 No.6

본 연구에서는 정의된 시스템의 전과정(Life Cycle)에 관련된 투입물과 산출물의 목록을 취합하여 처리하고, 이러한 투입물 및 산출물과 관련된 잠재적인 환경영향을 평가하는 전과정평가 방법론을 사용하여 농업부문에서 토양개량제로 사용되는 포도당의 환경성 평가를 실시하였다. 연구대상인 포도당 생산시스템의 국내 대표성 확보를 위하여 식품의약품안전처의 통계데이터를 통해 업체별 생산량을 파악 하고, 점유율이 높은 업체를 방문하여 원료물질 사용량, 에너지 사용량, 제품생산량 등의 현장데이터를 수집하여 분석하였다. 그 결과, 포도당 1 kg의 생산을 위해서는 전과정에 걸쳐 약 1.24 kg의 CO₂가 배출되는 것으로 나타났다. This study conducts the life cycle assessment(LCA) including the inputs and the outputs of the production process of glucose. And LCA(Life Cycle Assessment) related with potential effects on the environment from the inputs and the outputs explains glucose effects as the soil conditioner for (organic) farming. For the certification of the glucose production system in Korea, volume of production of each company is figured out according to KFDA database first. And it is croschecked the database through the direct surveys of major companies or plants includes the cost of raw material and fuel, production volume. The results of the study show that 1.24 kg amount of carbon is generated to produce 1 kg of glucose.

고농도의 포도당이 배양중 혈관사이세포의 세포바깥기질단백합성과 미세구조에 미치는영향

김주영,이융창 대한해부학회 1993 Anatomy & Cell Biology Vol.26 No.2

폴리에틸렌글리콜과 구연산 나트륨을 이용하여 포도껍질 추출물에서 항산화물질과 포도당 분리

김창준,신은민,주영은,정수민,서재찬 한국청정기술학회 2023 청정기술 Vol.29 No.2

The purpose of this study is to develop a method for separating antioxidants and sugars from grape skin extract. The extract was first mixed with a variety of organic solvents to investigate whether the separation was feasible. When employing acetone, ethanol, dimethylsulfoxide, or dimethylformamide, the organic solvent-extract combination formed a single phase. However, when benzene, ethyl acetate, or n-hexane was added to the extract, the mixture separated into an organic and an aqueous phase and the pigments remained in the aqueous phase. On the other hand, when polyethylene glycol-2,000 (PEG-2000) and sodium citrate were added to the extract, the mixture was separated into three layers, with the majority of the flavonoids migrating to the top layer and 53% of the extract's glucose migrating to the bottom layer. The top layer had significant antioxidant activity, whereas the bottom layer showed no antioxidant activity. The glucose recovery in the bottom layer increased as the molecular weight of PEG increased and the highest recovery (67%) was observed when PEG-8,000 was added. The highest flavonoid separation was observed with PEG-2,000, followed by PEG-8,000 and PEG-400. The flavonoid separation when PEG-2,000 was added resulted in a flavonoid recovery of 48% and 0.2% from the top and bottom layers, respectively. Examining the effect of the separated solution using the agar disc diffusion method on yeast cell growth confirmed that the addition of the extract, the top, and the bottom layer did not inhibit cell growth. 본 연구의 목적은 포도껍질 추출물에서 항산화 물질과 당을 분리하기 위한 방법을 개발하는 것이다. 먼저, 다양한 유기용매를추출용매로의 사용 가능 성을 조사하였다. 아세톤, 에탄올, DMSO 또는 DMF 사 용 시 유 기 용 매 -추출물 혼합물은 단일 상으로존재하였고 벤젠, 에틸아세테이트, 또는 n-헥산을 추출물에 첨가 시 유기용매 상과 수용액 상으로 분리되었으나 색소물질은여전히 수용액 상에 잔류하였다. 한편 폴리에틸렌 글리콜-2,000(PEG-2,000)과 구연산 나트륨을 추출물에 첨가 시, 혼합액은세 개의 층으로 분리되었고 추출물에 존재하는 대부분의 플라보노이드가 상층액으로 이동한 반면 추출물 포도당의 53%가하층액으로 이동하였다. 하층액에서는 항산화 활성이 관찰되지 않은 반면 상층액은 강한 항산화 활성을 나타내었다. PEG 분자량이 증가함에 따라 하층액의 포도당 회수율이 증가하여 PEG-8,000을 첨가하여 얻은 하층액의 포도당 회수율은 가장 높은67%였다. 플라보노이드 분리는 PEG-2,000 > PEG-8,000 > PEG-400 순서로 높았다. 그리고 PEG-2,000을 사용하여 얻은 상층액과 하층액의 플라보노이드 회수율은 각각 48과 0.2%였다. 아가 디스크 확산법을 이용하여 분리액이 효모균 생장에 미치는영향을 조사한 결과, 추출물, 상층액, 및 하층액 첨가가 효모균 생장을 저해하지 않음을 확인하였다.

고지방식이로 비만을 유도한 암컷 백서에서 태음조위탕과 도담탕의 항비만 효과 및 기전

박선민,안일성,김다솔,강선아,권대영,양혜정 한국응용생명화학회 2010 Journal of Applied Biological Chemistry (J. Appl. Vol.53 No.1

Tae-Um-Jo-wee-Tang (TUJWT) and Do-Dam-Tang (DDT) have been used as an anti-obesity herbal medicine but their effect and mechanism of action have not been studied. We investigated the effects of TUJWT and DDT on energy and glucose homeostasis using Sprague Dawley female rats with diet-induced obesity. The mechanisms of action of TUJWT and DDT were studied whether they had anti-obesity effects. Rats fed a high-fat diet were divided into 3 groups: rats in each group received 2 g water extracts of modified TUJWT and DDT, or 2 g cellulose per kg body weight (a negative control) on a daily basis. A further group was fed a low-fat diet as a positive control. We found that DDT significantly decreased body weight and body fat (mesenteric fat and retroperitoneal fat) more than the control. This decrease was due to the reduction in energy intake but no changes of energy expenditure. However, DDT increased fat oxidation as a major energy source than the control. In addition, modified TUJWT and DDT improved glucose tolerance without changing serum insulin levels during an oral glucose tolerance test. In conclusion, DDT have a better anti-obesity effect than TUJWT by decreasing energy intake in female rats with diet-induced obesity. It also improves glucose tolerance. 본 연구에서는 고지방식이로 비만을 유도한 암컷 백서에게 태음조위탕과 도담탕을 8주 동안 경구 투여하였을 때 에너지와 포도당 대사에 미치는 영향을 조사하였다. 태음조위탕은 체중과 복부지방에 지방 축적을 나타내는 mesenteric fat과 retroperitoneal fat 양을 감소시키는 경향은 있었지만 통계적으로 유의한 차이를 나타내지는 않았다. 태음조위탕은 대조군에 비해 식이섭취량을 감소시키는 경향을 나타내었다. 반면에 도담탕은 대조군에 비해 체중과 복부지방을 통계적으로 유의하게 감소시켰으며 이것은 식이 섭취량의 감소에 기인하였다. 에너지 소모량은 고지방식이군과 저지방식이군에 차이가 없었고 태음조위탕과 도담탕도 에너지 소모량에 영향을 미치지 않았다. 그러나 에너지원으로 지방을 사용하는 것은 도담탕이 대조군에 비해 높았다. 고지방식이에서는 체내 인슐린 저항성을 나타내 는 HOMAIR의 값이 높았고, 도담탕은 이것을 통계적으로 유의적으로 낮추었다. 또한, 간에 저장된 글리코겐양도 도담탕을 섭취한 백서에서 가장 많았고, 반면에 간에 저장된 중성 지방 함량은 가장 낮았다. 결론적으로 고지방을 장기간 투여한 암컷 백서에서 체내 에너지와 포도당 대사에 장애가 나타났으며, 태음조위탕과 도담탕이 모두 이러한 장애를 해소하는 경향이 있었으나 도담탕이 효과적으로 에너지와 포도당 대사를 정상화시켰다. 그러므로 비만인 사람에게서 효과적으로 에너지와 포도당대사를 정상화시킬 수 있는 지에 대한 인체 실험을 하는 것이 필요할 것으로 사료된다.

성인 수술환자에서 Lactate Ringer액을 수술중 유지 및 보충액으로 사용한 경우의 혈당치 변화에 대한 연구

정성량,김수영,김성순 東國大學校醫學硏究所 1993 東國醫學 Vol.1 No.-

수술중 정주되는 수액에 포도당을 첨가시키는 문제는 수 십년 동안 논쟁이 되어왔다. 에테르 마취중 생기는 고혈당증은 마취과의사로 하여금 수술환자의 술중 당불인내성을 믿게하였고 이의 사용을 제한시키는 결과가 되었다. 아편양제재나 강력한 흡입마취제 등 전신마취에 새롭게 사용되는 약물들은 고혈당을 일으키는 경향이 적으며, 술전 금식기간으로 인해 저혈당의 결과가 초래될 수 있다. 따라서 많은 마취의들은 술중 수액에 포도당이 첨가되어야 한다고 느끼고 있다. 본 연구의 목적은 성인환자가 정맥용 수액으로 사용되는 유산염 링거액만을 술중 유지 및 보충액으로 사용한 경우 혈당농도가 안전한 범위에서 유지되는지를 관찰하려 함이다. 연구대상은 대사성 질환 및 간질환이 없는 미국 마취과학회 분류에 의한 환자상태가 1 혹은 2에 해당하는 72명을 임의로 선택했다. 연구결과, 전체 환자군 및 성별, 연령, 체중, 마취방법, 금식기간, 정주된 수액량 등의 개별군에서 술 전후의 혈당치 변화는 통계적으로 유의하지 않았다. The role of sugar in intravenous solutions has been debated through the decades. The hyperglycemia which occurs with ether anesthesia caused anesthesiologists to believe that patients were intolerant of sugar during anesthesia, resulting in withholding of this substance. The newer regimens of general anesthesia using an opioid or potent inhalational drug are less likely to hypoglycemia, and the preoperative period in which food is withheld can result in hypoglycemia. Accordingly, many practitioners feel that sugar should be given with intraoperative fluids. The aim of this study was to determine whether Lactated Ringer solution commonly used intraoperatively in adults patients produces blood glucose levels within a safe range. This study was undertaken to measure preoperative and postoperative blood concentration of glucose in 72 adult surgical patients of ASA Physical Status 1 and 2. Neither blood nor glucose containing solution was given intraoperatively to any patient. Only Lactated Ringer solution was given to maintain and supplement intravascular volume. In results, there was not significant changes between pre and postoperative values in all patients, and in 6 group divided according to sex, age, weight, method of anesthesia, NPO time, fluid volume infused.