이 연구는 장기간의 콩식이 또는 SBTI (soybean trypsin inhibitor)의 단기투여가 이자 베타세포의 신생과 분화를 촉진시켜 인슐린 분비를 증진시킴으로써 당뇨현상을 완화시킬 수 있는지를 밝히려는 목적으로 수행되었다. 이를 위하여 이자 베타세포의 신생을 유도하는 실험동물모델에서 콩식이와 SBTI 투여에 의한 베타세포의 분화와 증식 및 이에 동반하는 당대사의 변화를 관찰하였다. 이자부분절제술 후 지속적 고혈당증을 나타낸 실험동물에 콩식이를 시행한 결과, 점차적으로 혈당이 낮아져 콩식이 1 주 후(수술 2주 후)부터 정상혈당농도범위 (⁄150 mg/dl)로 회복되었다. SBTI 투여 중 이자부분절제술을 시행한 실험동물 들의 혈당농도는 다소 증가하는 경향을 보였지만 전체적으로 정상 혈당농도범위를 벗어나지 않았다. 이자부분절제술 후 아무 처리를 하지 않은 대조군의 이자에서 신생조직이 차지하는 면적의 비율은 수술 후 1일, 3일, 7 일 및 4주에 각각 약 1.5%, 22%, 8% 및 2.5% 정도였으나, SBTI를 투여한 실험군에서는 3일과 7일에 각각 50%와 22%로 나타나 SBTI에 의하여 초기신생활동이 보다 활발하게 일어났음을 보여주었다. 콩식이를 시행한 실험군에서도 수술 4주 후 신생을 나타내는 조직의 비율이 6% 정도로 콩식이를 하지 않은 대조군보다 높게 나타났다. 콩식이 또는 SBTI를 투여하지 않은 대조군의 신생조직에서는 수술 3일 후 3~4개의 베타세포 또는 알파세포가 매우 드물게 출현하고 몇몇 세포들이 무리를 이루다가 7일이 경과하면서 이자섬을 형성하기 시작하였으며, 4주 후에는 이들의 신생이 관찰되지 않았다. 이에 비하여 SBTI를 투여한 실험군에서는 수술 3일 후에 이미 작은 내분비세포 무리와 함께 상 당한 크기의 이자섬들이 관찰되었다. 이러한 현상은 수술 후 7일이 지난 후에도 계속되었으며 이자섬 내의 베타세포들은 높은 인슐린 면역반응을 나타냈다. 또한 콩식이를 시행한 실험군에서도 수술 후 4주가 경과하였음에도 불구하고 신생조 직에서 베타세포를 포함한 내분비세포들의 분화와 이자섬 형성이 관찰되었다. 한편, 이자부분절제 후 콩식이를 시행한 실험군 동물들은 거의 정상수준의 혈중 인슐린 농도를 나타냈다. 이와 같은 결과들은 SBTI의 투여 또는 콩식이가 신생조직에서의 베타세포 분화 및 증식과 인슐린 분비를 증가시켜 당뇨현상을 억제시키고 있음을 의미한다. 신생되는 이자조직에 발현되는 clusterin은 SBTI를 투여하거나 콩식이를 시행한 실험군에서 훨씬 이른 시기와 보다 넓은 부위에서 발현되었다. 이는 clusterin의 발현증가로 인해 이자의 신생이 가속화되고 있음을 나타내는 것이다. 결론적으로 본연구자들은 콩식이와 SBTI의 투여를 통해 이자 베타세포의 신생과 증식 및 분화를 촉진시켜 당뇨병 발현을 억제시킬 수 있다고 생각한다.
The present study was performed to corroborate our hypothesis that soybean diet or SBTI treatment could stimulate neogenic regeneration of pancreatic beta cells, but also increase insulin synthesis and secretion from the beta cells for correction of hyperglycemia and diabetic symptoms. We, thus, monitored the beta cell regeneration in the neogenic pancreas as well as the changes of the blood glucose and insulin levels after subtotal pancreatectomy. The diabetic animals with hyperglycemia induced by the subtotal pancreatectomy showed recovery of blood glucoselevel toward the normal range (⁄150 mg/dl) by giving raw soybean for 3~4 weeks. Most animals treated with SBTI remained in euglycemic condition in spite of diabetic induction by subtotal pancreatectomy. Their serum insulin level was also recovered to the level of normal control, indicating the increased insulin synthesis and secretion from the neogenic beta cells. Neogenic area was enlarged at least 2 times in the pancreatectomized rats with dietary soybean or SBTI treatment, when compared with their pancreatectomized controls without any dietary treatment. In neogenic tissue, few endocrine cells were detected as a single cell or cell cluster at 3 days, and they formed primitive islet at 7 days after pancreatectomy in non-treated controls. The numbers of beta cells as well as alpha cells were considerably increased in the SBTI treated rats, and early formation of primitive islets were found in the neogenic tissue of those animals at 3 days after pancreatectomy. Those beta cells demonstrated a strong immunoreactivity for insulin, indicating their bioactive insulin secretion. Clusterin, a marker protein for pancreatic neogenesis, was expressed in the wider pancreatic area and at earlier stage after pancreatectomy when compared with non-treated control rats, indicating acceleration and stimulation of neogenesis of pancreas by stimulating proliferation and differentiation of the functional pancreatic cells. Taken together, we concluded that dietary soybean and SBTI could stimulate beta cell neogenesis and induce activation of insulin synthesis and secretion from the neogenic beta cells for correction of glucose homeostasis in diabetic subjects.
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