Effect of chromium supplementation on the diabetes induced-oxidative stress in liver and brain of adult rats (2009)

https://doi.org/10.1007/s10534-009-9258-8

 

크롬은 당 대사와 인슐린 민감성에 관여하는 중요한 미량 원소로, 특히 크롬 피콜리네이트(Chromium Picolinate, CrPic)는 크롬의 생물학적 활용도가 높아 당뇨병 관리 보충제로 주목받고 있다. 당뇨병은 높은 혈당으로 인해 활성산소종(ROS)이 과도하게 생성되고, 이로 인해 간과 뇌와 같은 인슐린 비의존적 조직에서 산화적 스트레스가 유발된다. 해당 논문에서는 크롬 피콜리네이트 보충제가 당뇨병 유도 쥐의 간과 뇌에서 산화적 스트레스를 완화하는 효과를 분석하고, 정상 쥐에서도 크롬의 산화적 영향을 평가했다.

 

연구 방법

• 실험 대상: 체중 180~220g의 성체 수컷 Sprague-Dawley 쥐 42마리
• 실험군 구성
  1. 정상군: 크롬 미투여(NC), 저용량 투여(NLD), 고용량 투여(NHD)
  2. 당뇨군: 크롬 미투여(D), 저용량 투여(DLD), 고용량 투여(DHD)
• 당뇨 유도 방법: 올록산(Alloxan) 120mg/kg을 복강에 주사하여 혈당을 유도
• 크롬 투여량: 저용량(2.90 µg/kg/day), 고용량(13.20 µg/kg/day)을 경구 투여
• 분석 항목: 공복 혈당, 간과 뇌의 항산화 효소(SOD, GPx, CAT), 지질 과산화물(MDA), 자유 지방산(FFA), 단백질 및 RNA/DNA 비율

 

연구 결과

1. 공복 혈당 감소 효과

• 당뇨 유도군에서 크롬 보충은 혈당을 유의미하게 감소시켰다.
  • 저용량군(DLD): 21% 감소
  • 고용량군(DHD): 40% 감소
• 정상군에서는 공복 혈당에 큰 변화가 없었다.
• 이는 크롬이 인슐린 민감성을 높이고, 포도당 수송체(GLUT-4)의 세포막으로의 이동을 촉진했기 때문으로 분석된다.

2. 산화적 스트레스 완화

• 당뇨병은 간과 뇌에서 산화적 스트레스를 증가시켰다.
  • 지질 과산화(MDA): 간(22% 증가), 뇌(26% 증가)
  • 자유 지방산(FFA): 간(48% 증가), 뇌(41% 증가)
• 크롬 보충군에서는 산화적 스트레스가 크게 완화되었다.
  • 고용량군(DHD): 간과 뇌에서 MDA와 FFA가 각각 21~34% 감소

3. 항산화 효소 활성 증가

• 당뇨 유도군에서 항산화 효소(SOD, GPx, CAT)의 활성이 감소했으나, 크롬 보충으로 크게 회복되었다.
  • 고용량군(DHD)에서 SOD와 GPx가 정상 수준으로 회복되었고, CAT도 30% 증가했다.

4. 단백질 합성 및 RNA/DNA 비율 증가

• 당뇨 유도군에서는 단백질 합성에 문제가 있었으나, 고용량 크롬 보충이 단백질 농도와 RNA/DNA 비율을 유의미하게 증가시켰다.
  • 간: 단백질 13%, RNA 14% 증가
  • 뇌: 단백질 23%, RNA 12% 증가

5. 정상군에서의 부작용

• 정상 쥐에서는 크롬 보충이 간과 뇌에 경미한 산화적 스트레스를 유발했다.
  • MDA 농도 증가: 간(64%), 뇌(49%)
  • 이는 고용량 크롬 보충 시 대사 활성 증가로 인한 것으로 해석된다.

 

 

그래프 설명

1. Fasting Serum Glucose Level (공복 혈당 변화)

• 그래프 분석

  • 정상군(NC)의 평균 공복 혈당은 90.14 mg/dL로 가장 낮았다.

  • 당뇨 유도군(D)에서는 공복 혈당이 213.86 mg/dL까지 상승하며, 정상군 대비 약 137% 증가했다.

  • 크롬 보충군 중 저용량 그룹(DLD)에서는 혈당이 169.95 mg/dL로 감소했으며, 당뇨 유도군(D) 대비 약 21% 감소를 보였다.

  • 고용량 그룹(DHD)에서는 혈당이 128.31 mg/dL까지 낮아지며, 당뇨 유도군 대비 약 40% 감소했다.

• 크롬 보충은 공복 혈당을 효과적으로 낮추며, 특히 고용량 보충이 혈당 조절에 더 큰 효과를 보였다. 이는 크롬이 인슐린 민감성을 개선하고 포도당 수송체(GLUT-4)의 활성화를 통해 포도당 대사를 촉진했기 때문으로 해석된다.

2. Malondialdehyde (MDA) in Liver (간 내 지질 과산화 수준)

• 그래프 분석

  • 정상군(NC)에서 간의 MDA 수준은 5.70 nmol/g으로 나타났다.

  • 당뇨 유도군(D)에서는 MDA 수준이 6.96 nmol/g으로 증가하며 산화적 스트레스가 유의미하게 증가했다.

  • 크롬 보충군 중 저용량 그룹(DLD)은 MDA가 6.02 nmol/g으로 감소했으며, 당뇨 유도군(D) 대비 약 14% 감소했다.

  • 고용량 그룹(DHD)은 MDA가 5.52 nmol/g으로 더 크게 감소하여 정상군에 근접한 수준을 보였다.

• 당뇨병으로 인해 간에서 지질 과산화가 증가했으나, 크롬 보충은 이 과정을 억제하며 산화적 손상을 완화하는 데 효과적이었다. 고용량 크롬 보충은 특히 강력한 보호 효과를 나타냈다.

3. Superoxide Dismutase (SOD) in Liver (간 내 항산화 효소 활동)

• 그래프 분석

  • 정상군(NC)에서 간의 SOD 활성이 6.84 U/mg protein으로 나타났다.

  • 당뇨 유도군(D)은 SOD 활성이 3.04 U/mg protein으로 감소하며 정상군 대비 약 56% 감소했다. 이는 산화적 스트레스가 항산화 시스템을 억압했음을 나타낸다.

  • 크롬 보충군 중 저용량 그룹(DLD)은 SOD 활성이 4.61 U/mg protein으로 회복되었으며, 당뇨 유도군(D) 대비 약 52% 증가했다.

  • 고용량 그룹(DHD)에서는 SOD 활성이 6.44 U/mg protein으로 상승하며, 정상군 수준에 거의 도달했다.

• 크롬 보충은 당뇨로 인해 억제된 항산화 효소(SOD)의 활성을 회복시키는 데 효과적이었다. 고용량 크롬 보충이 정상 수준에 가까운 SOD 활성 회복을 보여주며, 산화적 스트레스를 효과적으로 완화했다.

 

연구 결론

크롬 보충제는 당뇨병 유도 쥐에서 공복 혈당을 감소시키고, 간과 뇌의 산화적 스트레스를 완화했으며, 항산화 효소 활성(SOD, GPx, CAT)을 회복시키는 데 효과적이었다. 특히 고용량 크롬 보충은 정상 상태에 가까운 수준으로 회복 효과를 보였다. 이는 크롬 보충제가 당뇨병 관리와 대사 건강 개선에 중요한 역할을 할 가능성을 제시한다.

 

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