Anti-diabetic activity of chromium picolinate and biotin in rats with type 2 diabetes induced by high-fat diet and streptozotocin (2013)

https://doi.org/10.1017/s0007114512004850

 

해당 논문은 크롬 피콜리네이트와 비오틴 보충제가 제2형 당뇨병 동물 모델에서 혈당 조절과 대사 건강에 미치는 영향을 조사한 연구이다. 이 연구는 크롬과 비오틴 보충이 당뇨병 관련 염증 및 산화 스트레스를 완화하고, 조직 손상을 예방하며, 전반적인 대사 건강을 개선하는 데 기여할 수 있음을 보여준다.

 

연구 방법

1. 대상 동물

   • 8주령 수컷 Sprague-Dawley 쥐 75마리

   • 고지방 식단(HFD)과 스트렙토조토신(STZ) 처리를 통해 제2형 당뇨병 유도

2. 연구 설계
   쥐들은 5개의 그룹으로 나뉘어 10주간 실험

   • 정상 대조군: 정상 식단, STZ 미투여

   • 당뇨병 대조군: 고지방 식단 + STZ

   • 크롬 피콜리네이트 그룹: 고지방 식단 + STZ + 크롬 피콜리네이트(80mg/kg/일)

   • 비오틴 그룹: 고지방 식단 + STZ + 비오틴(300mg/kg/일)

   • 크롬 피콜리네이트+비오틴 그룹: 고지방 식단 + STZ + 두 보충제 병용

3. 연구 목적

   • 혈당, 지질 프로필, 염증 지표(NF-kB) 및 조직 병리학적 변화를 평가하여 크롬 피콜리네이트와 비오틴의 효과를 확인

 

연구 결과

1. 혈당 및 인슐린 조절

   • 당뇨병 대조군에서 혈당 수치가 정상 대조군 대비 약 4.6배 증가

   • 보충제 그룹에서 혈당이 유의미하게 감소했으며, 특히 병용 그룹에서 가장 큰 효과를 보임

   • 인슐린 농도와 CISI(복합 인슐린 민감성 지수)는 증가, HOMA-IR(인슐린 저항성 지수)는 감소

2. 지질 프로필 개선

   • 총콜레스테롤(TC), 중성지방(TAG), 유리지방산(NEFA) 수치가 크롬 피콜리네이트와 비오틴 보충으로 감소

   • 특히 병용 그룹에서 가장 뚜렷한 감소 효과를 보임

3. 염증 완화 및 항산화 효과

   • 염증 지표인 NF-kB 발현이 간과 신장 조직에서 감소

   • 산화 스트레스 지표인 말론디알데하이드(MDA) 수치도 혈청, 간, 신장에서 감소

   • 크롬 피콜리네이트 단독이 비오틴 단독보다 염증 억제 및 산화 스트레스 완화에 더 효과적

4. 조직 보호 효과

   • 간: 당뇨병 대조군에서 지방 변성과 세포 손상 관찰. 보충제 그룹에서 간 조직이 정상 구조로 회복

   • 신장: 당뇨병 대조군에서 세뇨관 세포의 변성과 섬유화 증가. 보충제 그룹에서 신장 조직의 정상화

   • 췌장: 당뇨병 대조군에서 베타세포 감소와 세포 괴사. 보충제 그룹에서 베타세포 수와 기능 회복

 

작용 메커니즘

1. PPAR-γ 발현 증가

   • 지방조직에서 PPAR-γ 발현이 증가하여 인슐린 감수성을 개선

   • 이는 혈당 조절과 대사 개선에 기여

2. IRS-1 인산화 촉진

   • 간, 신장, 근육 조직에서 IRS-1 인산화가 증가하여 혈당 대사가 개선됨

   • 인슐린 신호 전달 체계의 활성화로 당뇨병 증상 완화

3. NF-kB 발현 억제

   • 염증성 전사인자인 NF-kB 발현 감소로 조직 염증 완화

   • 이는 간과 신장 조직 보호에 도움을 줌

 

 

그래프 설명

1. Glucose Levels (mg/L)

• 혈당 수치를 보여주는 그래프는 당뇨병 대조군(HFD/STZ)에서 혈당이 약 4690 mg/L로 정상 대조군(Control, 1030 mg/L) 대비 약 4.6배 증가한 것을 나타낸다. 이는 고지방 식단과 STZ 처리가 당 대사에 미치는 부정적인 영향을 보여준다.

  • 크롬 피콜리네이트(HFD/STZ+CrPic) 그룹에서는 혈당이 2870 mg/L로 낮아졌고, 비오틴(HFD/STZ+Biotin) 그룹에서는 4190 mg/L로 약간 감소했다.

  • 두 보충제를 병용한 그룹(HFD/STZ+CrPic+Biotin)에서는 2441.8 mg/L로 가장 낮은 혈당 수치를 기록하며, 크롬과 비오틴의 병용이 혈당 조절에 시너지 효과를 내는 것으로 나타났다.

• 병용군의 혈당 수치는 당뇨병 대조군 대비 약 48% 감소했으며, 이는 보충제들이 혈당 관리에 강력한 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

2. Insulin Levels (µg/L)

• 혈중 인슐린 농도는 당뇨병 대조군에서 232.1 µg/L로 정상 대조군(486.0 µg/L) 대비 약 52% 감소했다. 이는 당뇨병 상태에서 인슐린 분비 또는 민감성이 저하된 것을 보여준다.

  • 크롬 피콜리네이트 그룹(HFD/STZ+CrPic)에서는 258.7 µg/L로, 비오틴 그룹(HFD/STZ+Biotin)에서는 246.0 µg/L로 각각 증가했으며, 병용군(HFD/STZ+CrPic+Biotin)은 272.1 µg/L로 가장 높은 인슐린 수치를 보였다.

• 크롬과 비오틴 보충제는 당뇨병 상태에서 인슐린 농도를 증가시켜, 췌장의 베타세포 기능 회복에 기여했음을 암시한다.

3. CISI (Composite Insulin Sensitivity Index)

• CISI는 인슐린 민감성을 측정하는 지표로, 값이 클수록 민감성이 높음을 나타낸다. 당뇨병 대조군의 CISI는 0.83으로 정상 대조군(2.68) 대비 약 69% 감소했다.

  • 크롬 피콜리네이트 그룹은 1.28, 비오틴 그룹은 1.21로 민감성이 약간 증가했고, 병용군은 1.54로 가장 높은 민감성을 보였다.

• 크롬과 비오틴 병용이 인슐린 민감성을 향상시키는 데 강력한 효과를 발휘했음을 보여준다. 이는 혈당 조절과 밀접한 관련이 있다.

4. NF-κB Expression in Liver (Relative Units)

• 간 조직에서의 NF-κB 발현은 염증 수준을 나타내는 지표다. 당뇨병 대조군에서 NF-κB 발현은 180으로, 정상 대조군(40) 대비 약 4.5배 증가했다.

  • 크롬 피콜리네이트 그룹은 150, 비오틴 그룹은 160으로 발현이 감소했고, 병용군에서는 120으로 가장 큰 감소 효과를 보였다.

• 크롬과 비오틴 보충제는 염증 관련 지표를 유의미하게 낮추며, 간 조직의 염증 반응을 완화하는 데 기여했다.

 

연구 결론

크롬 피콜리네이트와 비오틴 보충제는 제2형 당뇨병 쥐 모델에서 혈당을 낮추고 인슐린 민감성을 높이며, 염증 지표와 산화 스트레스를 완화하는 데 효과적이었다. 특히 두 보충제를 병용했을 때 대사 건강 개선 효과가 가장 뚜렷했으며, 간, 신장, 췌장 조직 손상도 완화되었다. 이는 크롬과 비오틴의 병용이 당뇨병 관리에 유용한 보충제가 될 수 있음을 시사한다.

 

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