Chromium picolinate attenuates hyperglycemia-induced oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats (2013)

https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2012.09.002

 

해당 논문은 Chromium Picolinate(CrP)가 당뇨병의 주요 특징인 산화 스트레스 증가와 관련된 여러 생화학적 변화를 어떻게 완화할 수 있는지를 검토한 연구이다. 연구 결과, CrP는 고혈당 유발 산화 스트레스를 줄이고 항산화 방어 시스템을 개선하는 효과를 나타냈다.

 

연구 배경 및 목적

• 산화 스트레스와 당뇨병
  당뇨병은 만성적인 고혈당 상태를 특징으로 하며, 이는 활성 산소종(ROS)을 증가시켜 간, 신장 등 다양한 장기에 손상을 초래한다. 이러한 산화 스트레스는 당뇨병 합병증(심혈관 질환, 신경병증 등)과 밀접한 관련이 있다.
• 크롬의 역할
  크롬은 인슐린 민감도를 개선하고, 포도당 대사를 촉진하며, 당뇨병에서 흔히 나타나는 산화 스트레스 문제를 완화할 수 있는 미량 원소로 알려져 있다. 본 연구는 CrP의 유효성과 항산화 방어 체계 복원 효과를 구체적으로 평가하기 위해 설계되었다.

 

연구 방법

1. 실험 동물
   • Wistar 쥐(수컷, 체중 160~180g)를 대상으로 실험
   • Streptozotocin(STZ, 50mg/kg)을 복강 주사하여 당뇨를 유발
2. 그룹 구성
   1. 대조군(Control): 정상 상태로 유지
   2. CrP 투여 대조군(Control + CrP): 정상 쥐에게 CrP(1mg/kg 체중) 투여
   3. 당뇨 유발군(Diabetic): STZ로 당뇨 유발 후 별도 처치 없음
   4. CrP 투여 당뇨 유발군(Diabetic + CrP): STZ로 당뇨 유발 후 CrP(1mg/kg 체중) 투여
3. CrP 투여
   • CrP는 1mg/kg 체중으로 4주간 매일 경구 투여
   • 이전 연구에서 해당 용량이 혈당 조절에 유효하고 독성이 없음을 확인한 바 있다.
4. 평가 항목
   • 혈당: 혈액 내 포도당 수치를 측정
   • 지질 과산화(Lipid Peroxidation): 말론다이알데하이드(MDA) 수준을 통해 산화 스트레스 측정
   • 항산화 지표
     • Glutathione(GSH)와 항산화 효소(SOD, Catalase, GR) 활성을 평가
     • 혈장 내 비타민 C와 비타민 E 수준 확인
   • 간 효소: Alanine aminotransferase(ALT)와 Aspartate aminotransferase(AST) 수치를 통해 간 손상 여부 분석

 

연구 결과

1. 혈당 감소 효과

• 당뇨 유발군은 혈당 수치가 대조군보다 2배 이상 높았으나, CrP를 투여한 당뇨 유발군에서는 혈당이 유의미하게 감소
• 이는 CrP가 인슐린 신호 전달을 개선하여 포도당 대사를 효과적으로 조절했기 때문으로 해석된다.

2. 지질 과산화 감소

• 당뇨 유발군의 간 조직에서 지질 과산화 수준(MDA)이 약 2배 증가했으나, CrP 투여로 산화 스트레스 지표가 대조군 수준으로 회복

3. 항산화 상태 복원

• 당뇨 유발군에서 감소했던 GSH 및 주요 항산화 효소(SOD, Catalase, GR)의 활성이 CrP 투여로 크게 회복
• 혈중 비타민 C와 E의 감소도 CrP 투여로 유의미하게 복원
• 이는 CrP가 항산화 방어 체계를 활성화하는 데 기여했음을 나타낸다.

4. 간 기능 보호

• 당뇨 유발군은 ALT와 AST 수치가 증가하여 간 손상이 나타났으나, CrP 투여로 간 손상 지표가 대조군 수준으로 회복됨
• CrP 투여군에서 간 독성이 관찰되지 않음

 

 

그래프 설명

1. Plasma Glucose Levels (mM)

   • 혈당 수치는 Control 군에서 7.8 mM로 낮았으며, Diabetic 군에서는 18.2 mM로 크게 증가했다. CrP를 투여한 Diabetic + CrP 군에서는 11.4 mM로 감소했다.

2. Lipid Peroxidation (nmol MDA/mg protein)

   • 지질 과산화 수준은 Diabetic 군에서 2.4 nmol/mg로 상승했으나, Diabetic + CrP 군에서는 1.3 nmol/mg로 감소했다.

3. Superoxide Dismutase (Units/mg protein)

   • SOD 활성도는 Diabetic 군에서 7.1 Units/mg로 낮았지만, Diabetic + CrP 군에서는 23.69 Units/mg로 복구되었다.

4. Catalase Activity (µmol H2O2/min/mg protein)

   • Catalase 활성도는 Diabetic 군에서 55.42 µmol/mg로 낮아졌지만, Diabetic + CrP 군에서는 84.07 µmol/mg로 대조군 수준으로 회복되었다.

 

연구 결론

CrP는 고혈당으로 인해 증가한 산화 스트레스를 줄이고 항산화 효소 활성도를 복원했으며, 혈중 비타민 C와 E를 회복시켜 항산화 방어를 강화했다. 또한, 간 효소 수치를 정상화하며 간 손상을 방지하는 데 도움을 주었다. 이러한 결과는 CrP가 당뇨병 관리에 보조적으로 활용될 가능성을 시사한다.

 

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