Effects of Agrimonia pilosa Ledeb. Water Extract on α-Glucosidase Inhibition and Glucose Uptake in C2C12 Skeletal Muscle Cells

짚신나물 열수 추출물의 α-Glucosidase 저해 효과 및 근육세포에서 포도당 이용에 미치는 영향

Agrimonia pilosa Ledeb. is a medicinal plant with anti-tumor, anti-oxidant, anti-inflammatory and anti-hyperglycemic activities. However, few studies of the anti-diabetic effect of A. pilosa on insulin resistance status have been performed. In the present study, the anti-diabetic effect of A. pilosa water extract (AP) was determined by investigating its ${\alpha}$-glucosidase inhibitory property, glucose utilization, and uptake, as well as insulin resistance mechanism of action in C2C12 skeletal muscle cells. Compared to positive control (acarbose), AP ($10mg/m{\ell}$) showed a similar ${\alpha}$-glucosidase inhibitory capacity. Glucose uptake was significantly increased by $1{\mu}m$ insulin treatment (p<0.05). However, palmitic acid (FFA, 1 mM) induced muscle insulin resistance and glucose uptake dysfunction. On the other hand, AP ($10{\mu}g/m{\ell}$) was capable of reversing the FFA-induced insulin resistance in C2C12 myotubes. Compared to control, AP ($100{\mu}g/m{\ell}$ without insulin) significantly increased the utilization of glucose (p<0.05) in C2Cl2 myotubes cultured in normal glucose (7 mM). AP treatment significantly increased the relative mRNA and protein expression levels of Akt. In particular, the effect of A. pilosa on the insulin signaling system is associated with the up-regulation of Akt genes and glucose uptake in C2Cl2 myotubes. These results suggest that A. pilosa is useful in the prevention of diabetes and the treatment of hyperglycemic disorders.

본 연구는 짚신나물 열수 추출물의 ${\alpha}$-glucosidase 저해 활성을 측정하고, 분화된 근육세포에서 glucose 이용과 인슐린 신호전달에 미치는 영향을 분석하였다. 짚신나물 열수 추출물($10mg/m{\ell}$)은 ${\alpha}$-glucosidase 활성을 67% 저해하였으며, 같은 농도의 양성대조구인 acarbose(63%)와 유사한 저해 효과를 보였다. 짚신나물 열수 추출물이 ${\alpha}$-glucosidase에 의한 단당류 생성을 저해함으로 식사 후 혈당이 급격히 상승하는 것을 억제하는데 효과적인 소재로 이용 가능성을 확인하였다. 또한 근육세포에서 인슐린 저항성을 유발하기 위해 지방산(1 mM, palmitic acid)를 처리하였고, glucose의 세포내 유입이 감소되는 것을 확인하였다. 지방산 처리 세포 모델에서 짚신나물 열수 추출물($10{\mu}g/m{\ell}$)은 glucose 이용을 유의적으로 회복시켜 주었다. Normal 상태의 배양조건에서 근육세포의 포도당 이용능은 짚신나물 열수 추출물($100{\mu}g/m{\ell}$) 처리에 의해 유의적으로 증가하였다. 근육세포 내로 glucose 유입은 운반 단백질인 Glut4를 통해 이루어지며, 이것은 인슐린이 신호전달을 통해 조절한다. 짚신나물 열수 추출물의 세포 내 glucose 이용 증가 효과는 인슐린 신호전달 관련 분자인 Akt 유전자와 단백질 발현을 증가시킨 것과 관련되는 것으로 추정된다. 결론적으로, 짚신나물 열수 추출물은 소화기관에서의 탄수화물 흡수 저해와 근육세포 내 glucose 이용 증가를 통해 혈당 조절 및 당 대사 개선에 긍정적인 영향을 미치고 있음을 확인하였다.