Co-Administration of Red Pepper Seed Extract and Korean Red Pine Bark Extract Reduced Fasting Glucose by Inhibiting Hepatic Gluconeogenesis in db/db mice

Abstract

소나무 껍질 추출물(PBE)은 페놀 화합물과 플라보노이드를 다량 함유하고 있어 항비만, 항산화와 같은 유익한 생리적 활성효과가 있는 것으로 보고되었으나 항당뇨 효과에 대해서는 아직 연구가 부족한 실정이다. 고추씨 추출물(RPSE) 또한 다양한 생리적 활성효과를 나타내는 것으로 여러 연구를 통해서 보고되었으나 마찬가지로 항당뇨 효과에 대해서는 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 제 2형 당뇨병 마우스 모델인 db/db 마우스에서 적송 껍질 추출물과 고추씨 추출물이 혈당 감소에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 수행되었다. 수컷 db/db 마우스를 8마리씩 여섯 그룹으로 나누었으며 모든 군은 정상 식이(18% kcal from fat)를 제공하였다. 정상군(WT군)과 음성대조군(CTL군)은 증류수를 경구투여 하였으며, PBE 군(50 mg/kg B.W.), RPSE 군(200 mg/kg B.W.), 1:2 군(PBE 50 mg/kg B.W. + RPSE 200 mg/kg B.W.)은 농도에 맞게 소나무 껍질 추출물과 고추씨 추출물을 경구투여 하였다. RPSE와 1:2 군에서 중성지방의 양과 유리지방산의 양이 유의적으로 감소하였다. 또한 공복혈당, 당화혈색소, 인슐린 농도가 RPSE와 1:2 군에서 유의적으로 감소하였다. 공복혈당과 당화혈색소의 감소 원인을 파악하기 위해 간 조직 내의 단백질과 mRNA를 분석한 결과, 간 조직에서 당신생합성과정에 직접적으로 관여하는 peroxisome proliferator activated receptor gamma coactivator-1α, phosphoenolpyruvate carboxykinase, glucose 6-phosphatase의 발현이 RPSE와 1:2 군에서 유의적으로 감소하였다. 또한 이러한 인자들의 발현을 조절하는 AMP-activated protein kinase와 forkhead box protein O1의 인산화가 유의적으로 증가하였다. 결론적으로, 적송 껍질 추출물과 고추씨 추출물이 간 조직에서 당신생합성과정을 억제하여 공복혈당과 당화혈색소 수치를 감소시킴으로써 항당뇨 효과를 나타낸다는 사실을 이번 연구를 통해 확인하였다.; Korean red pine bark extract (PBE) has beneficial effects on anti-oxidant, anti-inflammatory, and anti-obesity. Red pepper seed extract (RPSE) also has been known for its effect on anti-oxidant, anti-inflammatory, and anti-obesity. However, the anti-diabetic effect of these extracts has not yet been elucidated. We thus hypothesized PBE and/or RPSE would have an anti-diabetic effect. db/db mice, provided a standard chow diet ad lib, were assigned to four groups: 1) control; 2) PBE (50 mg/kg B.W.); 3) RPSE (200 mg/kg B.W.) 4) 1:2 (50 mg/kg B.W. PBE + 100 mg/kg B.W. RPSE). We measured fasting glucose, HbA1c, and insulin in blood and quantified gluconeogenic enzymes and its regulators in liver. Fasting glucose level was reduced by 20% in RPSE and 1:2 group (P < 0.05). The level of HbA1c decreased by 16% in RPSE and by 30% in 1:2 group (P < 0.05). Plasma insulin was decreased approximately 30% in 1:2 group (P < 0.05). To dissect the pathway, we further identified hepatic expression of AMPK, FoxO1, PGC1α, G6Pase, and PEPCK. The levels of PGC1α, G6Pase, and PEPCK significantly decreased in RPSE and 1:2 group (P < 0.05). FoxO1, a transcription factor that regulates G6Pase and PEPCK, was inhibited by phosphorylation in RPSE and 1:2 group (P < 0.05). AMPK, a regulator of FoxO1, was activated by phosphorylation in RPSE and 1:2 groups (P < 0.05). In sum, PBE did not rescue diabetic phenotypes. Conversely, RPSE supplemented groups (RPSE and 1:2) improved fasting glucose and gluconeogenesis. In particular, co-administration of PBE and RPSE (1:2) represented the most significant effect on anti-diabetes by inhibiting gluconeogenesis followed by lowered fasting glucose in db/db mice.