중국 길림대학교 농과대학 농업현대화연구소의 Guang-Zhi Sun 박사팀은 수삼과 백삼에만 존재하는 malonyl-ginsenosides(MGR)의 스트랩토조토신-유발 당뇨에 미치는 효과를 연구했다.
그 결과 MGR의 알칼리 가수분해물(말론산이 떨어져 나간 진세노사이드)와 말론산, 파낙사디올은 공복 시 혈당에 영향을 미치지 않은 반면 MGR은 감소시켰다고 했다.
상해 지아통대학교 의과대학의 Mingdao Chen 교수팀은 3T3-L1 세포(인슐린과 덱사메타존을 첨가해 배양하면 지방세포로 분화하는 성질을 가진 mouse 유래 섬유아세포)가 지방세포를 축적하는 양을 지표로 ginsenoside Rb1의 항당뇨 효과를 조사했다.
Ginsenoside Rb1을 10mM 처리한 결과 지방의 축적은 56%나 증가했으며 PPARg2의 mRNA 및 단백질 발현 역시 증가했고 PPARg2, C/EBPa와 ap2의 mRNA의 발현양도 증가했다고 밝혔다.
또한 기초는 물론 인슐린-매개 포도당 유입이 현저히 증가됨과 동시에 GLUT4(식후 포도당이 많을 때 포도당 운반체 역할)에 해당하는 mRNA은 증가하는 반면 GLUT1(공복 시 기초 혈당 조절) mRNA는 변화가 없었다고 했다.
이러한 사실은 이 세포의 인슐린에 대한 민감도를 증가시키며 이는 부분적으로라도 ginsenoside Rb1이 PPARg2와 C/EBPa의 발현을 증가시키고 나아가 지방합성을 증가시키기 때문에 항당뇨 작용을 한다고 말했다.
한편 일본에서 전통의학으로 가장 유명한 도야마의과약학대학교 화한 약연구소의 요코자와 교수팀은 진세노사이드 Rb2의 항당뇨 효과에 대하여 보고했다. 진세노사이드 Rb2의 항당뇨 효과는 간에서 glucokinase와 glucose-6-phosphatase 활성이 현저히 증가하는 것에 기인할 것이라고 했다.
중앙대학교 약학대학의 황완균 교수팀 역시 ginsenoside Rb2의 항당뇨효과에 대하여 연구했다. Rb2는 간에서 포도당 합성의 원인이 되는 소포체 스트레스를 완화시킴으로 인해 팔미틸산에 의해 유도되는 지방합성을 억제함으로 인해 항당뇨효과를 나타낸다고 했다.
이외에도 한국식품연구원의 권대영 박사팀은 C2C12 myotubes를 이용한 실험계를 통해ginsenoside Rc의 항당뇨효과와 작용기전에 대해 보고했다. 그들은 ginsenoside Rc가 반응성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 생성을 증가시킴으로 인해 포도당의 세포내로의 유입을 증가시키며 이는 나아가 AMPK와 p38 MAPK의 활성화를 가져옴으로 인해 강력한 항당뇨 효과를 나타낸다고했다.
홍콩침례대학교 중의학대학의 William C.S. Cho 교수팀은 스트랩토조토신으로 당뇨를 유발한 흰쥐에게 ginsenoside Re를 투여한 다음 혈액중 단백체 발현량을
surface-enhanced laser desorption/ionization timeof-flight mass spectrometry(SELDI-TOF MS)와 생물정보학(bioinformatics)이라는 첨단 연구기법으로 비교 분석했다. 그 결과 432개 spots 중 293개의 단백질 spots가 정상군과 당뇨군 사이에서 현저한 차이가 나게 발현되었다고 한다.
또한 ginsenoside Re-처리군과 비처리군을 비교한 결과 C-reactive protein(CRP·혈액에서 염증을 나타내는 지표 단백질)이 현저하게 차이가 나게 발현됐다고 한다.
이러한 결과로부터 ginsenoside Re는 염증 소인을 경감시킴으로 인해 당뇨는 물론 합병증을 개선할 수 있을 것이라고 했다. 상해 Jiao-Tong대학교 의과대학의 Guang Ning 교수 역시ginsenoside Re의 항당뇨 효과를 3T3-L1 세포주와 흰쥐를 이용한 동물실험을 통해 증명했다.
Re는 3T3-L1 세포에 있어서는 인슐린 저항성을 개선했으며 고지방식이로 고혈당을 유도한 rats에 있어서는 c-Jun NH2-terminal kinase와 nuclear factor-kB (NF-kB)의 활성화를 억제하기 때문에 인슐린 저항성을 개선한다고 했다.
이 논문 역시 항염증과 관련된 것으로 인삼의 항당뇨효과는 인삼사포닌의 항염증 효과에 기인하는 것으로 보인다. 홍콩 침례대학교 중의대학 William C.S.Cho 교수팀은 더 나아가 스트랩토조토신-유발당뇨 쥐에 있어 ginsenoside Re는 혈당, 총콜레스테롤, 중성지질 함량을 감소시켰으며 눈과 신장에서 지질과산화물인 글루타치온과 말론디알데하이드(malondialdehyde)의 함량을 유의하게 감소시켰다고 한다.
이는 ginsenoside Re가 눈과 신장에서 산화적스트레스를 경감시킨다는 사실을 의미하며 이러한 결과로부터 고려인삼은 당뇨병의 합병증으로 나
타나는 미소혈관병변을 억제하는데 효과적이라고 했다.
목원대학교 생명과학부의 윤미청 교수팀은 ginsenoside Rf가 apo A-I와 C-KKK mRNA를 조절함과 동시에 PPARg를 매개로 한 지질단백질 대사에 영향을 미치므로 인해 당대사를 개선한다고 했다.
경희대학교 약학대학의 정성현 교수팀은 ginsenoside Rg1이 간에서 AMPactivated
protein kinase C 활성화를 통해 포도당 생성을 억제한다고 했다. 대만 Cheng Kung 국립대학교 약학대학의 Jui-Tang Cheng 교수팀은 홍삼 특이성분인 ginsenoside Rh2가 신경세포 말단에서 아세틸콜린 분비를 촉진함으로써 췌장세포에서 무스카린성 M3 수용체를 자극해 인슐린 분비를 증가시킨다고 주장했다.
인삼 사포닌은 그림에서 보는 바와 같이 담마란 스테로이드 골격에 탄소 위치 3번, 6번 혹은 20번에 어떤 당이 몇 개 결합되어 있는가에 따라 다양한 사포닌이 존재한다. 더욱 흥미로운 사실은 이와 같이 당이 결합된 위치와 수에 따라 약리 활성이 다르다는 점이다.
인삼 사포닌의 기본 골격
물론 열을 장시간 가하면 당이 쉽게 떨어지나 가장 쉽게 분해되는 곳은 20번 위치에 결합된 당들이다. 그러나 이와 같은 사포닌을 Bifidus와 같은 유산균이나 b-glucosidase를 처리하면 탄소 3번에 결합된 당이 선택적으로 분해되어 20번에 있는 포도당 한 분자만 남아 있는 artifact ginsenoside가 만들어지게 되는데 이 사포닌을 compound K 혹은 IH-901이라 명하고 이에 대한 약리효능 연구를 활발하게 진행하고 있다.
이렇게 하여 생산되고 있는 (주)일화의 ‘GINST’는 2012년 혈당조절용 건강기능식품으로 KFDA의 승인을 취득했다.
건국대학교 의료생명대학 생명과학부 김 시 관 교수
환경미디어 편집위원
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