비비만형 인슐린 비의존형 당뇨병 쥐 모델에서 과량의 알코올이 인슐린 분비능에 미치는 영향

Abstract

[한글]

일반인과 당뇨병 환자에서 음주의 유용성과 해로움에 대한 논란은 계속되고 있다. 최근에는 알코올과 인슐린 저항성 사이에는 U 모양의 상관관계가 있어서 중등도의 알코올 섭취는 정상인이나 당뇨병 환자에서 인슐린 감수성을 향상시키고, 심혈관계 질환의 위험성과 사망률을 감소시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 반면에 과량의 알코올 섭취는 인슐린 분비의 감소보다는 인슐린 저항성을 유발할 수 있으며 인슐린 의존형 당뇨병에서는 오히려 저혈당을 유발할 수도 있다. 실제로 임상에서는 인슐린 비의존형 당뇨병 환자들이 과도한 음주 후에 혈당 조절이 불량해지는 것을 종종 경험하게 된다. 본 연구에서는 과량의 알코올이 당대사에 미치는 효과 중에서 인슐린 저항성을 일으키는 것은 잘 알려져 있지만 인슐린 분비에 관해서는 논쟁이 있기 때문에, 인슐린 비의존형 당뇨병 동물 모델에서 과량의 알코올을 장기간 투여한 후, 인슐린 분비능의 변화와 췌장의 형태학적 변화를 관찰하고자 하였다.

실험대상 동물로는 Sprague-Dawley 수컷 쥐를 사용하였으며, 출생 후 12시간 이내에 스트렙토조토신을 체중(kg)당 75mg을 복강 내에 주입한 실험군 A 40마리와 출생후 citrate buffer를 주입한 실험군 B 20마리로 나누었다. 생후 14주에 실험군 A에서 복강 내 당부하 검사를 시행하여 당뇨병이 유발되었음을 확인한 후, 실험군 A를 실험군 I과 III으로 나누어 실험군 I에는 10% 알코올을 위관을 이용하여 체중(kg)당 8g을, 실험군 III에는 증류수를 섭취하도록 하였다. 실험군 B도 실험군 II와 IV로 나누어 동일한 방법으로 투여하였다 (실험군 I: 당뇨군 + 알코올, 실험군 II: 비당뇨군 + 알코올, 실험군 III: 당뇨군 + 증류수, 실험군 IV: 비당뇨군 + 증류수). 알코올과 증류수를 투여한 지 8주후에 쥐를 희생하여 각각의 하대정맥을 천자하여 혈당 및 인슐린 농도를 측정하였고 췌장 적출술을 시행하고 인슐린 항체로 면역 염색을 한후 췌도 면적과 베타 세포 면적을 image analyzer를 이용하여 측정하고 췌도 면적 중에서 베타 세포가 차지하는 비를 구하였다.

복강 내 당부하 검사상 60분에 혈당이 대개 15mM/L이상으로 적절하게 제2형 당뇨병이 유발되었고 체중은 생후 14주와 비교하여 22주에 실험군 I, II, III 모두에서 의미있게 감소되어 있었고 실험군 IV에서만 체중이 증가되었다. 실험군 I, II, III에서 알코올이나 증류수를 섭취한 후에 모두 혈청 인슐린 농도가 감소하였고 특히 당뇨군에서 알코올을 섭취한 실험군 I에서 인슐린 분비 감소의 폭이 컸으나 통계적으로 의미는 없었다. 췌도 면적 및 베타 세포 면적은 실험군 I이 실험군 II, III, IV보다 감소되어 있었고, 췌도중에 베타 세포가 차지하는 면적의 비는 실험군 I, II, III에서 실험군 IV보다 감소되어 있었다.

결론적으로 정상 쥐와는 달리 비비만형 인슐린 비의존형 당뇨병 쥐에서 과량의 알코올 섭취시 체중과 인슐린 분비가 감소되어 있었으며 이는 췌도 손상에 의해 유발되었을 가능성이 있을 것으로 생각된다.

[영문]The effect of chronic alcohol intake on glucose metabolism has been debated. Heavy alcohol consumption may have detrimental effects on long-term diabetic complications such as neuropathy and hypertension. But, moderate alcohol consumption may lead to enhance insulin sensitivity and have glucose lowering effect. So, we fed large amount of alcohol to non-obse NIDDM rats to clarify the effect of chronic alcohol drinking on insulin secretion and pancreatic beta cell morphology.

Materials and Methods: We made male newborn (12 hours old) Sprague - Dawley diabetic rats by streptozotocin (75mg/kg, intraperitoneal injection). At 14 weeks of age, diabetic groups were confirmed by intraperitoneal glucose tolerance test (30% D/W, 2g/kg). Diabetic groups were divided into two groups-group I fed with 10% alcohol (8g/kg/day) and group III fed with water for 8 weeks. Control groups were also divided into two groups-group II and IV in same way above. At 22 weeks of age, we determined insulin levels and weight changes among 4 groups. We determined islet area, beta cell area and the ratio of beta cell to islet area by image analyzer.

Results: In group I, weight was significantly decreased after alcohol feeding. But other groups showed significant weight gain after alcohol or water feeding. Serum insulin levels were significantly decreased after alcohol or water feeding in group I, II and group III. In group I, serum insulin levels were more decreased, but not significant. In the light microscopic findings of pancreas, both islet and beta cell area were lower in group I rather than group II, III and IV. In group I, II and III, the ratios of beta cell to islet area were lower than those of group IV.

Conclusion: In non-obese NIDDM rat models, large amount of alcohol intake induced more weight loss and decreased insulin secretion. In addition, it impaired pancreatic beta cell morphology.