백서에서 열량 영양소 배분과 교차가 인슐린 분비능과 인슐린 저항성에 미치는 영향
The effects of dietary caloric distribution and exchange on insulin secretion and insulin resistance in rats
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초록
배경 : 이유 직후의 백서에게 성장기까지 탄수화물과 지방의 배분비와 단백질 급원이 다른 한국식 식이와 서구식 식이를 공급하였을 때와 이 두 종류의 식이를 교차하여 공급하였을 때 인슐린 분비능과 인슐린 저항성에 어떠한 영향을 끼치는 지를 밝히고자 하는 것이었다. 대상 및 방법 : 99±5 g의 Sprague Dawley 수컷 백서를 다섯 군으로 나누어 고탄수화물-저지방-식물성 단백질 식이를 KD군에, 저탄수화물-고지방-동물성 단백질 식이를 WD군에 그리고 정상식이인 고탄수화물-저지방-동물성 단백질 식이를 CD군에 각각 21주 동안 공급하였고, WDK군과 KDW군에게는 각각 WD와 KD 식이를 12주 동안 공급한 후 식이를 서로 교차하여 21주까지 공급하였다. 모든 백서는 21주째에 고혈당 클램프로 인슐린 분비능을 그리고 고인슐린혈증 정상혈당 클램프로 인슐린 저항성을 측정하고 희생시켰다. 결과 : 실험 식이를 공급하는 동안 매주 측정한 체중은 6주 이후 KD군이 WD군에 비해 현저히 낮았고, 12 주 이후 식이를 교차하였을 때 WDK군은 처음 2주 동안은 감소하는 경향을 보였으나 그 후에는 WD군보다 늦게 성장하여 21주에는 WD군에 비해 낮았다. 매주 측정한 공복 혈청 포도당 농도는 KD군이 다른 군에 비해 낮았고, 식이를 교차한 후에는 WDK군과 KD군이 다른 군에 비해 낮았다. 고혈당 클램프에서 기저 혈청 인슐린 농도는 KD군에 비해 WD군과 KDW군이 각각 2.2±0.4와 1.9±0.3배 높았고, 혈당을 11.1 mmol/L를 유지할 때 인슐린 분비능은 KD군과 WDK군이 다른 군들에 비해 낮았다. 포도당 제거 속도는 KD군이 다른 군에 비해 높았다. 가자미근과 사두고근의 중성지방 함량은 KD군과 WDK군에서 다른 군에 비해 낮았다. 가자미근의 글리코겐 함량은 KD군에서 다른 군에 비해 높았다. 그러나 가자미근에서 GLUT4 함량은 KD군이 다른 군에 비해 높았고, 글리코겐 합성효소의 fraction velocity는 가자미근 모두에서 KD군이 다른 군에 비해 높았다.
Abstract
Background : In Korea, the prevalence of type 2 diabetes has been rapidly increased in parallel with the westernization of eating behavior, which can be potential contributors for insulin resistance. We determined whether Western diet (WD), Korean diet (KD), Western-Korean exchange diet (WDK), Korean-Western exchange diet (KDW) and control diet (CD) altered insulin secretion and insulin resistance in weaning male Sprague Dawley rats. Methods : Weaning rats were provided by KD (77 En% of starch, 5 En% of corn oil and 13 En% of gluten plus 5 En% of casein), WD (42 En% of starch, 40 En% of butter and 18% of casein) or CD (62 En% of starch, 20 En% of corn oil and 18% of casein) for 21 weeks. At the 13th week, rats in the WDK and KDW groups exchanged the diets from WD to KD and KD to WD, respectively, and they continued on the exchanged diets for 9 weeks. Results : Fasting serum glucose levels were lower in KD and WDK than any other groups. Insulin secretion was higher by 2.2±0.4 folds in WD and 1.9±0.3 folds in KDW than KD at baseline. In hyperglycemic clamp, insulin secretion to maintain 11.1 mmol/L of serum glucose levels showed the same results as the baseline. Whole body glucose disposal rates were highest in KD among all groups. Glycogen deposits in soleus and quadriceps muscles were highest in KD among all groups, and their triglyceride contents were lowest. GLUT4 contents and fraction velocity of glycogen synthase were highest in KD in soleus muscles. Conclusion : Westernized high fat diets increased insulin resistance, and insulin secretion increased to overcome insulin resistance. Increased insulin resistance was due to increased triglyceride and decreased glycogen, GLUT4 and glycogen synthase contents in muscles.(Korean J Med 62:194-203, 2002)