아스트라갈루스 다당류 추출물의 용도는?

아스트라갈루스 (Astragalusmembranaceus)는 아스트라갈루스과 (family Leguminosae)의 뿌리이다.아스트라갈루스 다당류 (Astragalus polyysaccharide)는 아스트라갈루스 멤브라세쿠스 (Astragalus membranaceus)에서 제안된 물질로, 아스트라갈루스 다당류의 함량은 원산지에 따라 다른데, 간쑤 [1]에서 생산되는 아스트라갈루스 멤브라세쿠스 (Astragalus membranaceus)의 함량이 가장 높다.최근에는 아스트라갈루스 다당류가 돼지 [2], 닭 [3], 쥐 [4]에서 항산화 [6], 항세포사멸 [7], 항염증 [8], 면역조절 [9], 항균 [10] 효과가 있음이 밝혀졌으며, In vitro 실험 [5]도하고 있다.

양돈업과 사료업이 빠르게 발전하면서 요즘"감량방지"가 유행처럼 번지고 있다.아스트라갈루스 다당류는 녹색 첨가제로서 생산 성능을 향상시키고 항생제로 인한 환경 문제를 피할 수 있습니다.따라서, 본 논문에서는 최근 국내외의 아스트라갈리 다당류의 생리적 기능 및 기전을 요약하고, 돼지 생산에서의 적용 효과를 개관하여, 돼지 사육에 아스트라갈리 다당류를 사용할 수 있는 자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아스트라갈루스 다당류의 물리화학적 성질 1

아스트라갈루스 다당류는 활성 성분이다한의학에서는 아스트라갈루스 (Astragalus), 황갈색을 띠며 람노즈, 아라비노스, 자일로스, 만노즈, 갈락토오스, 일반설탕 [11]으로 구성되어 있다.아스트라갈루스 다당류의 분자량은 80~160 kDa 사이로 생물학적 활성이 뚜렷하다 [12].

아스트라갈루스 다당류의 생리적 기능과 작용기전 2

2.1 항산화제의 특성

에너지 대사 과정에서 세포 내 미토콘드리아는 많은 양의 활성산소를 생성하게 되고, 이로 인해 다양한 세포 손상이 발생하게 된다.아스트라갈리 다당류는 직접 또는 간접적으로 활성 산소 및 산화 산물을 파괴 할 수 있습니다.2.1.1 활성산소의 직접 청소

2.1.1 활성산소의 직접 청소

산소와 금속 이온 (예:Fe2+ 및 Cu2+)이 존재할 때, 미토콘드리아는 에너지 대사에서 슈퍼옥사이드 음이온 (O2-), 하이드록시 라디칼 (OH-) 및 1,1-디페닐-2-페닐히드라진 라디칼 (DPPH-)과 같은 강력한 산화 그룹을 생성한다.Ni Huiyan 등 [13]은 astragalus 다당류가 in vitro 항산화 assay에서 DPPH-, OH-, O2-에 대한 소거 효과가 있음을 발견하였다.활성산소를 제거하는 astragalus 다당류의 청소효율은 농심 의존적이었다.

Luo Nan 등 14)은 아스트라갈리 다당류 용액의 농도가 0.1 mg/mL에서 0.9 mg/mL로 증가하였으며,의 증가에 따라 oh-소거 효율도 증가하였다아스트라갈리 다당류의 농도, 그리고 0.9 mg/mL에서 가장 높은 청소효율을 보였다.그러나 아스트라갈리 다당류의 자유 라디칼 소거 능력이 한계가 있는지는 알려져 있지 않다.

아스트라갈루스 다당류에 의한 활성산소 제거는 주로 다음 두 가지 측면에 의해 발생한다:OH-와 O2-는 아스트라갈루스 다당류의 각 단당류 군에서 제공하는 OH-및 H+와 결합하여 안정한 복분수를 형성하여 활성산소를 제거할 수 있다 [15-16];아스트라갈루스 다당류는 다당류 식물 추출물의 일종으로서 다당류의 oh-는 활성산소의 생성에 필요한 Fe2+와 Cu2+와 복합되어 활성산소의 생성을 줄일 수 있다 [17].oh-온 다당류는 활성산소의 생성에 필수적인 Fe2+, Cu2+와 복합화할 수 있어 [17] 활성산소의 생성을 감소시킨다.그러나 위의 연구들은 모두 in vitro에서 수행되었으며, Astragalus 다당류에 의한 활성산소의 in vivo 청소는 아직 완벽하지 않아 추가적인 연구가 필요하다.

2.1.2 활성산소종 (reactive oxygen species, ROS)의 수준을 억제하고 과산화효소의 활성을 증가시킨다

활성산소종 (Reactive oxygen species, ROS)은 활성산소의 유도체이다.미토콘드리아 호흡 사슬의 전자 전달 과정에서 산소의 일부가 완전히 산화되지 않아 ROS [18]를 생성한다.아스트라갈루스 다당류가 미토콘드리아 호흡 사슬의 안정성을 유지함으로써 근세포 [19]와 내피세포 [20]에서 ROS의 생성을 감소시킨다는 것이 밝혀졌다.체내에서 로스와 활성산소의 함량이 증가하면 과산화물의 함량도 증가하게 된다.따라서 과도한 과산화물과 활성산소를 청소하기 위해 체내에서 다양한 과산화효소 [예:superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (gsh-px)] 가 생성됩니다.

수생명 등 [21]은 Astragalus polysaccharide를 식이에 첨가함으로써 이유식 새끼돼지 혈중 SOD 및 GSH-P1 활성을 각각 8.8%, 104.5% 증가시켰다.천웨이 등 [22]은 astragalus 다당류가 SOD2mRNA 및 SOD2 활성의 발현 수준을 증가시킴으로써 형질전환된 SOD2+/-마우스에서 peroxidase 유전자의 기능부전을 개선할 수 있음을 발견하였다.메커니즘은 아스트라갈루스 다당류가 아데닐레이트 활성화 단백질 키나아제 (adenylate-activated protein kinase, AMPK)를 활성화시켜 과산화효소 유전자의 발현 수준을 높이고, [23] 과산화효소 활성을 증가시키는 것이다.그러나 AMPK 가 과산화효소의 활성을 조절하는 구체적인 메커니즘은 아직 조사되어야 한다.

2. 2 Anti-apoptosis

사멸은 주로 미토콘드리아 경로, 소포체 스트레스 및 죽음 수용체 경로를 통해 실현된다.이번 연구에서 미토콘드리아 경로와 소포체 스트레스만이 아스트라갈리 다당류의 항 세포자멸사 기능을 갖는 것으로 밝혀졌다.

2.2.1 미토콘드리아 막의 안정화

미토콘드리아 막의 안정성은 세포사멸 과정에서 중요한 역할을 한다.과도한 Ca2+, b 세포 림프모-2단백질 (Bcl-2)과 Bcl-2 관련 X 단백질 (Bax)은 미토콘드리아 막의 투과성을 변화시켜 미토콘드리아에서 시토크롬 C 가 시토졸로 방출되고, 궁극적으로 시스틴-아스파르테이트 프로테아제 카스파제3를 활성화시켜 세포사멸을 유도할 수 있다.판종정 등 [24]은 아스트라갈루스 다당류가 일과성 허혈 및 저산소증시 심근세포 내 Ca2+의 농도를 현저히 감소시키고, 미토콘드리아 외막의 일과성 허혈 및 저산소증의 손상을 완화시키며, 심근세포의 사멸을 피할 수 있음을 발견하였다.

Sun 등 [25]은 아스트라갈리 다당류가 Bcl-2의 발현을 증진시키고 Bax의 발현을 억제하여 미토콘드리아에서 Bcl-2와 Bax의 비율을 증가시켜 세포사멸을 억제할 수 있음을 발견하였다.Liu etal.[26]은 아스트라갈리 다당류가 파킨슨&의 미토콘드리아에 일정한 보호 효과를 줄 수 있음을 발견했다#39;s 병 마우스 모델, 따라서 미토콘드리아로부터 시토크롬 C의 분비를 감소시킨다.Liu 등 [26]은 아스트라갈루스 다당류가 미토콘드리아에 일정한 보호효과를 주어 미토콘드리아로부터 시토크롬 C의 방출을 줄이고 세포사멸을 피할 수 있음을 발견하였다.Wei Pingting 등 [27]은 아스트라갈루스 다당류가 에페드린의 영향을 받은 쥐의 신장 조직에서 caspase 3단백질의 발현을 현저히 감소시키고, 신장 조직 세포의 사멸을 감소시켜 쥐의 신장 조직에 대한 에페드린의 손상을 늦출 수 있음을 발견했다.

2.2.2 소포체 스트레스 (ERS)

소포체 스트레스 (Endoplasmic reticulum stress, ERS)는 세포자멸사의 주요 경로 중 하나이며, ERS는 주로 C/EBP homol-ogous protein (CHOP), c-Jun amino-terminal kinase (JNK) 경로 및 caspase 12 [28]를 통해 세포자멸사를 유도한다.c-Jun amino-terminal kinase (JNK) pathway와 caspase 12 [28]에 의한 세포사멸.ERS의 강력한 효과 하에, activated transcription factor (ATF)6의 증가와 PRKR-like endoplasmic reticulum kinase (PERK)의 과발현이 CHOP의 증가를 유발하였고, 이는 Bcl-2를 억제하여 세포사멸을 유도할 수 있다.CHOP은 Bcl-2를 억제하여 세포사멸을 유도할 수 있다.

당뇨병 쥐 모델에서 아스트라갈루스 다당류는 ATF6 활성화를 억제하고 [29] PERK 발현을 감소시킴으로써 CHOP 단백질 합성을 감소시켰다 [30] [31].장기간 지속되는 ERS는 이노시톨 필요 효소 (IER)1을 지속적으로 활성화시키고, 이는 다시 세포자멸사 신호를 JNK 경로로 전달하여 세포자멸사를 일으킨다 [32].Ouyang Jingping 등 [33]은 astragalus 다당류가 당뇨병 쥐 모델에서 IER1의 활성화를 억제할 수 있음을 발견했다.심장 허혈 관류 모델에서 아스트라갈리 다당류는 JNK의 활성화를 억제함으로써 심근세포에서 Bcl-2대 Bax 비율을 증가시키고 [34] 심근세포 사멸을 방지하였다.한편, apoptosis의 개시제인 caspase 12는 caspase 3를 활성화하고 apoptosis를 유도할 수 있다.당뇨병 쥐 모델에서 아스트라갈리 다당류는 카스파제12의 발현을 억제하여 [35] 심근세포의 사멸률을 낮추었다.

요약하면, 아스트라갈로사이드는 미토콘드리아 막의 안정성을 유지하고 소포체 스트레스를 감소시켜 사멸을 감소시킬 수 있다.그러나 death receptor pathway를 통해 apoptosis를 감소시키는 astragalus polysaccharide의 구체적인 메커니즘은 더 조사가 필요하다.

2. 3 항 염증

핵 전사 요인-κ B (NF-κ B)은 염증에 있어 중요 한 역할을 한다.의 자극하에 염증 성 중재자, 억제 단백질-κ B (나는 κ B) 성이에 있는 포 스와 NF-κ B에서 떨어 져 있고, 따라서 NF-κ B [36] 활성화.활성화 NF-κ B의 표현을 세포핵을 입력하고 규제 할 수 있는 일련의 pro-inflammatory 유전자, 따라서 향상 염증 반응 [37].그것이 발견 되었astragalus 다당류 NF의 활성화을 억제 할 수 있다-κ 세포에서 B이 [38]하고 예방나는 κ B [39]의 인산 화, 활성화의 수준을 줄이 NF 세포에 있는 B-κ,하고, 염증을 따라서 천천히 합니다.Cheng Yan[40] 등은 astragalus 다당류가 염증 매개체의 발현을 억제하고 패혈증 생쥐 모델에서 염증 매개체의 방출을 감소시켜 심근세포에 대한 패혈증의 손상을 막는다는 것을 발견했다.또 일부 단백질 분해효소는 아라키돈산으로부터 프로스타글란딘의 생성을 촉매해 염증이 확산되도록 하는 사이클로옥시게나아제 (COX)와 같이 염증 과정에 관여한다.Liu Ling 등은 [41] astragalus 다당류가 COX 유전자의 발현을 억제하여 COX 효소의 생성을 감소시키고 항염증 역할을 한다는 것을 발견하였다.

요약하면, astragalus 다당류로 사용 할 수 있는 세 가지 방법으로 항 염증 에이전트:첫째로, 그것은 NF 활성화의 수준을 감소시 킬 수 있-κ B, 따라서 pro-inflammatory 중재의 생산을 줄이는 것,둘째, 염증 매개체의 발현을 억제하여 염증 매개체의 수준을 낮출 수 있습니다;그리고 셋째, 염증 관련 효소의 유전자 조절을 통해 염증 효소의 활성을 변화시켜 염증을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.

2.4 면책 규정

2.4.1 면역기관의 발달 증진

동물의 힘 's 면역은 그 면역기관 (예:비장, 흉선, 우사)의 발육에 의해 결정된다.향수연 등은 뉴캐슬병에 대한 백신 접종 전 3일 연속 아스트라갈루스 다당류를 주사함으로써 산란하는 암닭의 비장과 우사 지수를 유의하게 증가시켰다.장 등 (42)은 구제역 바이러스 백신을 접종한 쥐에 아스트라갈리 다당류 용액을 먹이면 쥐의 비장세포의 증식을 촉진한다는 사실을,리 등 (43)은 구제역 바이러스 백신을 접종한 돼지에 아스트라갈리 다당류 용액을 주입하면 비장의 질이 현저히 높아진다는 사실을 발견했다.

면역세포의 강화 2.4.2

면역세포에는 주로 T 세포, B 세포, 대식세포 등이 있다.그 중 T 세포는 세포성 면역의 주세포로서, 주로 기능에 따라 CD4+와 CD8+의 두 부류로 나뉘며 [44], CD4+/CD8+의 비율은 인체의 면역공능을 측정하는데 이용될 수 있다 [45].astragalus 다당류가 육묘시 CD4+/CD8+ 비율을 증가시킴으로써 T 세포의 수를 증가시켰으며, 이는 육묘시의 면역능을 향상시킴을 확인하였다 [9].왕차오풍 등 (46)은 아스트라갈루스 다당류를 식이에 첨가한 결과 젖먹이 새끼돼지의 혈액 내 CD4+ 가 유의적으로 증가하였고, 이로 인해 CD4+/CD8+ 비율이 증가하고 새끼돼지의 면역력이 강화되었다.

후 걸 사령관 Xi'e 등 47)은 젖먹이 새끼돼지에 아스트라갈리 다당류 용액을 주입한 결과 아스트라갈리 다당류가 새끼돼지의 CD8+을 감소시키고 B 세포가 더 많은 글로불린을 분비하도록 유도하였다.γ-Interferon-γ (IFN-γ)는 수용성 glycoprotein, 활성화 T 세포에 의하여 생산 된다.IFN-γ T 세포 차별화와 으로써 세포 면역 력을 강화하는 것을 홍보 할 수 있 T-bet 전사 up-regulating 요인이다.야 오 밍 Jingming et al [48]과 돼지 돼지 열 예방 접종 주사 astragalus 다당류 솔루션, IFN-γ를 현저하게 증가시 킬 수 있는 콘 텐 츠에 돼지 돼지 열, 예방 접종 T 세포 차별화을 촉진하 며, 다음 세포 면역 력을 강화 할 것이다.Toll-like receptor (TLR4)는 파골세포의 면역기능에 중요한 역할을 하며, 아스트라갈루스 다당류의 다당류 구조가 파골세포의 표면에 있는 TLR4와 결합하여 파골세포의 면역 관련 effectors의 분비를 촉진시켜 파골세포의 면역 능력을 강화시킨다는 사실이 밝혀졌다 [49-51].

2. 5 항균

아스트라갈루스 다당류는 항균 성질을 가지고 있다[10].In vitro 항균검사 결과 astragalus 다당류는 대장균, Streptococcus 및 황색포도상구균을 억제하였으나 [52] 대장균에서 억제 효과가 가장 뚜렷하였다.시홍빙등 (53)은 800 mg/kg의 astragalus 다당류를 이유식 새끼돼지의 식이에 첨가한 결과 astragalus 다당류 투여군에서 이유식 새끼돼지의 장내 대장균 수가 대조군에 비해 유의적으로 감소되었음을 발견하였다.Li [54] 등은 1일 된 암탉의 식이에 200 mg/kg astragalus 다당류를 첨가하여 42일간 먹이시험을 수행한 결과, 암탉의 회장 및 맹장에서 대장균의 수가 4%와 6%로 상당히 감소하였다.5

astragalus polysaccharide 가 생후 1일 된 암탉의 장내에 미치는 항균효과도 큰 것으로 나타났다.아스트라갈루스 다당류의 항균 효과의 주요 기전은 다음과 같다:아스트라갈루스 다당류는 장의 융모 발생을 촉진하고, 장의 편도와 림프절의 수를 증가시키며, 장의 면역 기능을 강화하여, 결국 장내에서 유산균과 비피dobacterium의 증식을 유도한다 [55].그 결과 음식물을 분해하여 유기산을 만드는 과정에서 유산균과 비피dobacterium의 생산 효율이 크게 높아지며, 이는 결국 장 내 pH를 낮춰 장 내 병원성 세균의 성장을 억제한다 [56].요약하면, animal In vivo test에서 Astragali 다당류의 대장균에 대한 효과는 유의하였으나, 다른 병원성 세균에 대한 억제 효과에 대한 정확한 자료가 부족하여 이에 대한 조사가 필요하다.

Astragalus polysaccharide 가 돼지 생산에 미치는 영향 3

돼지 생산 증가에 대한 효과 3.1

표 1에서 사료에 아스트라갈루스 다당류를 첨가할 경우 돼지 재배시 생산능이 향상될 수 있음을 알 수 있다.이 메커니즘은 주로 두 가지 측면에 의해 발생하는데, 아스트라갈루스 다당류는 장내 상피세포와 소장 융모세포의 성장을 촉진하여 장내 발달을 촉진하고, 직접적으로 장내 소화 및 영양소의 흡수 효율을 향상시킬 수 있다 [60];반면 아스트라갈루스 다당류는 유익균의 수를 증가시켜 탄수화물의 장내 유익균 분해가 유기산에 의해 쉽게 흡수될 수 있도록 함으로써 간접적으로 장내 영양소의 흡수를 촉진시킨다 [56].

반면 아스트라갈루스 다당류는 유익균의 수를 증가시켜 탄수화물을 유기산으로 분해하게 만들어 간접적으로 영양소의 장 흡수를 촉진한다 [56].그러나 식이에 첨가되는 아스트라갈루스 다당류의 양이 너무 많아지면 아스트라갈루스 다당류는 위장관에서 차우의 점도를 증가시키고 소화 효소와 차우의 상호작용을 감소시킨 다음 소화 흡수율을 감소시켜 궁극적으로 돼지를 재배하는 생산 능에 영향을 미치게 된다 [61].요약하자면, 식단에 적합한 농도의 아스트라갈루스 다당류를 첨가하면 돼지 재배의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

멧돼지 정액에 대한 효과 3.3

극저온 희석 용액에 0.3 mg/mL 아스트라갈루스 다당류를 첨가하면 멧돼지 정액 냉동보존의 보존 효과를 상당히 향상시킬 수 있음이 밝혀졌다 [67].Liu Ying 등 68은 극저온 희석 용액에 0.04 mg/mL, 0.06 mg/mL, 0.08 mg/mL, 0.10 mg/mL의 아스트라갈루스 다당류를 첨가하였고 0.08 mg/mL의 아스트라갈루스 다당류가 멧돼지 정액에 대한 보존 효과가 가장 좋다는 것을 발견하였다.동결과정에서 돼지 정자에서 ROS 생성과 혈장막 내 불포화지방산의 지질과산화를 유도하여 산화적 손상 [69]을 초래할 수 있기 때문에, astragalus 다당류는 catalase의 활성과 정자 내 mRNA 발현을 증가시킬 수 있고 [70], 동시에 정자 미토콘드리아 내 과도한 ROS를 제거할 수 있고 [71], 정자'의 산화 스트레스에 저항하는 능력.그러나 아스트라갈루스 다당류의 적절한 농도에 대해서는 학자들마다 의견이 다르다.이는 아스트라갈루스 다당류의 분자량이 다르기 때문인 것으로 보인다.아스트라갈루스 다당류를 사료에 첨가할 때 아스트라갈루스 다당류의 유래, 추출 방법 및 분자량을 고려해야 한다.아스트라갈로사이드가 정액 형성에 미치는 영향에 대한 자세한 자료는 구할 수 없다.

4 요약

요약하면, 아스트라갈루스 다당류는 특정한 생리 기능을 가지고 있으며, 돼지 생산에 응용은 최근 몇 년 동안 초보적인 결과를 얻었습니다.향후 목표인"항균 없는 농법"을보다 효과적으로 달성하고 아스트라갈로사이드를보다 효과적으로 활용하기 위해서는 다음과 같은 측면에서 심도 있는 연구가 필요하다:1) 아스트라갈로사이드의 새로운 추출방법을 모색하고 아스트라갈로사이드 추출의 효율성을 높이기 위해;2) 돼지의 다양한 품종 및 성장 단계에 따른 사료 내 아스트라갈로사이드의 적정 농도를 조사하고 과도한 첨가로 인한 부작용 및 그 기전을 연구하는 것;3) 아스트라갈로사이드가 품종 및 성장단계에 따른 돼지의 식이에 미치는 영향을 연구한다.2) 돼지 품종 및 성장 단계에 따른 사료 내 아스트라갈루스 다당류의 적정 농도를 알아보고, 아스트라갈루스 다당류의 과다 첨가로 인한 부작용과 그 메커니즘을 연구;3) 아스트라갈루스 다당류를 다른 식물다당류, 프로바이오틱스 박테리아, 한약재와 병용하여 돼지의 능률을 향상시키는 효과와 기전을 알아본다.

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