• Applied Biological Chemistry
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• 제45권1호
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• pp.42-46
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• 2002

국내의 한약재 시장 등에서 당뇨병의 민간요법 약재로 많이 판매되고 있는 엄나무(Kalopanax pictus NAKAI)수피의 열수 추출물에서 인슐린성 물질과 인슐린 민감성 약제로서의 가능성을 탐색하기 위해 3T3-L1 섬유아세포(fibroblast)가 3T3-L1 지방세포(adipocytes)로 분화할 때 미치는 영향과 지방 세포내로의 포도당 섭취(glucose uptake)에 미치는 영향을 조사하였다. 엄나무의 수피를 열수 추출하고 동결건조하여 만든 분말 엑스시료를 증류수에 녹여 각각 $10{\mu}g/ml$ 및 $l{\mu}g/ml로$ 3T3-L1 섬유아세포를 처리한 후, 분화유도 물질만을 첨가한 대조군의 분화 정도를 100%로 정하였을 때 이에 대한 백분율로 환산하여 결정하였다. 분화유도물질이 첨가되지 않은 경우 $1{\mu}g/ml$와 $10{\mu}g/ml$의 농도에서 각각 $115.4{\pm}5.1%(p<0.05)$와 $122.3{\pm}2.1%(p<0.05)$로 유의성있게 분화를 촉진시켰다. 분화유도물질을 첨가하였을 때, $1{\mu}g/ml$에서는 $127.0{\pm}5.3%(p<0.001)$ 분화를 촉진시켰고, $10{\mu}g/ml$에서는 분화에 거의 변화가 없었다. 3T3-L1 지방 세포내로의 포도당 섭취량은 소량의 인슐린(3ng/ml)과 함께 $0{\sim}10%$ 메탄올 분획층(Fr. 1)과 30% 메탄올 분획층(Fr. 3)을 0.3와 $3{\mu}g/ml$ 첨가하였을 때 분획층을 첨가하지 않은 대조군에 비해 모두 $3.3{\pm}0.5$배 증가시켜 인슐린 50ng/ml에서 반응하였을 때와 유사한 섭취 정도를 나타내었다. 엄나무의 수피는 인슐린성 물질을 함유하고 있으며, 추출물을 분획한 Fr. 1과 Fr. 3은 인슐린 저항성을 감소시키는 물질이 함유되어 있어 인슐린 민감성 제재로 개발할 수 있는 가능성을 암시하고 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제39권6호
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• pp.701-707
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• 2007

민간요법에서 항당뇨 및 항비만 효과가 있는 것으로 알려진 길경의 항당뇨 효과가 있는 지 여부를 in vitro에서 조사하기 위해서 길경을 70% 에탄올로 추출한 후 메탄올과 물을 섞은 용액으로 단계별로 XAD-4 column으로 분획하였다. 본 연구에서는 1) 3T3-L1 섬유아세포와 지방세포에서 길경의 추출 분획물이 인슐린처럼 작용하는 인슐린성 물질이거나, 2) 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 물질이거나, 또는 3) 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 향상시키거나, 4) 베타세포의 기능과 양을 증가시키는데 관여하는 유전자인 IRS-2, glucokinase, PDX-1의 mRNA 발현을 향상시키거나, 5) $\alpha-glucoamylase$ 활성을 억제하는 물질로 작용하는 지 여부를 조사하였다. 길경 추출 분획물은 인슐린성 물질로 작용하지 않았다. 반면에 0, 20와 100%메탄올층은 3T3-L1 지방세포에서 인슐린 자극에 의한 포도당 흡수를 증가시켰다. 이 분획층 중에서 특히 0%과 100% 메탄올 분획층은 분화 유도물질의 작용을 향상시켜 3T3-L1 섬유아세포에서 지방세포로의 분화 및 중성 지방의 축적을 증가시켰다. 그러므로 이들은 $PPAR-{\gamma}$ agonist로 작용하는 물질을 함유할 가능성이 매우 높다. 인슐린을 분비하는 세포인 Min6 세포에서 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 향상시키는 지 여부를 조사하였는데 20, 80 그리고 100% 메탄올층은 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 증가시켰다. 그 기전은 인슐린 분비와 베타세포의 증식에 관여하는 유전자의 IRS-2, glucokinase 그리고 PDX-1의 mRNA의 양을 증가시키는 것과 관련이 있다. 결론적으로 길경은 지방 세포의 분화를 촉진하는 물질, 인슐린 민감성을 향상시키는 물질 그리고 베타세포의 기능과 증식을 촉진시키는 물질을 함유하고 있으므로 우리나라 및 아시아의 사람들에서 많이 유발되는 비만을 동반하지 않은 당뇨병 및 인슐린 저항성의 치료와 예방에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

• 식품과학과 산업
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• 제40권2호
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• pp.46-58
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• 2007

제2형 당뇨병은 대사성 질환으로 간, 근육 그리고 지방 조직 세포에서 인슐린 작용의 장애로 나타나는 인슐린 저항성으로 혈당의 이용이 감소하여 혈당이 높아짐에도 불구하고 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비가 충분하지 못할 때 유발된다. 서구에서는 비만 등으로 인해 인슐린 저항성이 증가하면 인슐린 분비가 높은 고인슐린혈증을 나타내어 당뇨병으로의 진전은 늦다. 하지만 우리나라를 비롯한 아시아의 사람들은 인슐린 저항성이 증가할 때 인슐린 분비가 충분치 못해 혈청 인슐린 농도가 정상인과 비슷하거나 더 낮은 상태에서 당뇨병으로 진전된다. 이러한 차이는 우리나라를 비롯한 아시아 사람들에게서 제2형 당뇨병의 발생이 급격하게 증가할 것이라는 보고되었다. 결국 당뇨병은 간, 근육 및 지방조직에서의 인슐린 작용의 장애와 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비의 부족의 복합적인 장애에 의해서 나타나고 이것은 공통적으로 각 조직에서의 인슐린/insulin growth factor (IGF)-1 신호전달의 장애와 관련이 있다. 베타세포에서의 인슐린분비 자체는 인슐린/IGF-1 신호전달과 관계가 없지만 간접적으로 관련이 있다. 인슐린 분비능은 베타세포의 증식과 생존에 의한 베타세포의 양과 밀접한 관련이 있는데 인슐린/IGF-1 신호전달은 베타세포의 증식과 생존을 조절한다. 그러므로 혈당 조절에 관여하는 기능성 식품은 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 특성을 가지거나, 혈당이 높아질 때 인슐린 분비를 촉진시키는 insulinotropic 작용을 하는 성질을 가지고 있어야 하겠다. 전자의 대표적인 약은 1999년에 미국 FDA에서 승인 받은 peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR)-{\gamma}$ agonist 인 thiazolidinedione 계통의 약물인 troglitazone, pioglitazone, rosiglitazone 등이 있고, 후자는 2007년에 승인 받은 Exenatide는 glucagon like peptide (GLP)-1 agonist이다. 이 두 가지 약은 모두 자연계에 존재하는 동식물에서 유래된 것으로 식품에도 많이 다양한 종류의 인슐린 민감성 물질이나 insulinotropic 작용을 하는 물질이 함유되어 있을 것이다. 이러한 기능 이외에 혈당조절 약이나 식품으로 사용되는 것은 탄수화물의 소화를 방해하는 것으로 탄수화물 소화효소인 a-amylase 또는 maltase의 활성을 억제하여 식후 혈당의 급격한 상승을 방지하는 것이 있다. 우리나라 사람들은 탄수화물의 섭취가 너무 많아서 실제로 이러한 식품이나 약의 효능이 높지 않을 것이다. 혈당을 조절하는 기능성 식품은 이 세 가지 효능 중 일부를 가지고 있는 것이 될 수 있다. 이러한 기능을 스크리닝하기 위해서 3가지 단계를 거쳐야 한다. 먼저 시험관에서 또는 세포 실험을 통해서 앞서 언급한 3가지 기능을 가지고 있는 지 여부를 각각 조사한다. 이중에서 효과가 있는 것은 당뇨 동물 모델을 사용하여 in vivo에서 혈당 강하기능과 혈당 강하기전을 조사하는 실험을 한다. 효과가 있는 식품이 우리가 전통적으로 식품으로 섭취해 왔다면 독성 검사를 거쳐야 할 필요가 없지만 한약재이거나 특수 식품의 경우에는 in vivo 실험 전에 GLP 기관에서 반드시 독성 실험을 거쳐 독성 유무를 확인할 필요가 있다. 동물 실험에서 효과적인 것은 인체 실험을 거쳐 혈당 조절 기능성 식품으로 식약청에서 허가를 받을 수 있겠다. 결론적으로 식품에는 항당뇨 특성을 가진 물질들이 함유되어 있는 것들이 상당히 많다. 혈당 조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발할 때 고려해야 할 것은 1) 그 양이 혈당 강하 기능성 식품으로 지정받을 수 있을 정도로 충분히 함유되어 있느냐, 2) 혈당을 강하시키는 기전이 단순히 당의 배설을 촉진시켜서 혈당을 저하시키는 것이 아니라, 인슐린 작용을 촉진시키거나, 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 촉진시키거나 탄수화물의 소화 흡수를 억제시킴으로 혈당을 강하시키는 지 등을 파악하는 것이다. 이러한 조건을 만족시키는 식품은 지속적으로 섭취할 때 당뇨병을 예방하거나 진전을 지연시킬 수 있는 혈당조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발 가능성이 있겠다.

• 월간당뇨
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• 통권129호
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• pp.26-28
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• 2000

소아 당뇨병은 일반적으로 인슐린의존성과 비의존성으로 구분된다. 인슐린의존성은 체내에서 혈당을 조절하는 인슐린이 분비되지 않아 인슐린주사에 의존해야 하는 경우, 비의존성은 비만 등으로 인슐린 작용이 감소하는 것으로 체중을 줄이거나 식이요법 등으로 조절이 가능하다. 19세미만 소아당뇨병의 90%는 인슐린의존성으로 바이러스 감염 후 자가항체가 생기거나 아황산가스 질소 등 공해물질에 의해 췌장이 파괴해 발생한다. 주로 10$\~$13세 또는 6$\~$8세에 많이 생기며, 한 번 발병하면 췌장이 재생되지 않아 평생 인슐린주사를 맞아야 한다. 우리나라는 인구 10만명당 1.2명으로 서구보다 발병률이 낮은 편이나 5년전에 비해 2배 가량 급증하고 있다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제45권1호
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• pp.47-52
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• 2002

동의보감의 소갈 처방에서 사용하고 있는 한약재 중에서 인슐린성 물질을 탐색하기 위해 3T3-L1 지방세포 모델을 이용하여 3T3-L1 섬유아세포의 증식 및 3T3-L1 지방세포의 분화에 미치는 영향을 살펴보았다. 3T3-L1 섬유아세포의 증식율은 반하, 후박, 대황, 오가피, 창출과 보두의 열수추출물을 첨가하였을 때 세포의 분화작용에는 영향을 미치지 않았다. 마황, 과루인, 현삼과 고삼의 추출물은 3T3-L1 섬유아세포의 분화를 촉진시켰으며, 이는 인슐린성 물질이 함유되어 있을 가능성이 높음을 시사하고 있다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제33권6호
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• pp.951-957
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• 2004

한의학에서 당뇨병 (소갈) 처방으로 사용되는 생진양혈탕과 황금탕 처방 성분 중의 하나인 오매의 포도당 이용에 대한 효과를 조사하기 위해서 오매를 70% 에탄올로 추출한 후 메탄올과 물을 섞은 용액으로 단계별로 XAD-4 column으로 분획하였다. 본 연구에서는 3T3-L1 섬유아세포와 지방세포에서 오매의 추출 분획물이 인슐린처럼 작용하는 인슐린성 물질이거나, 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 물질이거나, 또는 $\alpha$-glucoamylase 활성을 억제하는 물질로 작용하는 지 여부를 조사하였다. 오매 분획물은 인슐린성 물질로 작용하지 않았다. 반면에 20%나 40% 메탄올 분획층은 분화 유도 물질의 작용을 억제하여 3T3-L1 섬유아세포에서 지방세포로의 분화를 억제하였다. 한편 오매 분획층 중 60%, 80% 그리고 100% 메탄올 분획층은 3T3-L1 지방세포에서 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성제로 작용하였다. in vitro 실험에서 20 그리고 40% 메탄올 분획층은 $\alpha$-glucoamylase의 활성을 저하시켜 말토스와 dextrin의 분해를 방해하였다. 그러나 in vivo에서는 오매 에탄올 추출물을 말토스나 dextrin을 투여하기 10분전에 투여하였을 때 최고 혈당 값과 area under the curve 값은 대조군과 차이가 없었다. 결론적으로 오매에는 지방 세포의 분화를 억제하는 물질과 인슐린 민감성을 향상시키는 물질이 함유하고 있으므로 비만을 동반한 당뇨병 및 인슐린 저항성의 치료와 예방에 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

• 현장농수산연구지
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• 제19권1호
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• pp.99-108
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• 2017

비수리는 자원식물로써 농업분야에서는 황폐지의 지피물 조성과 지력증진식물 그리고 녹화용 식물로써 연구되고 있었으며 최근에 기능성 물질에 많은 관심을 받고 연구 중에 있다. 또한 비수리는 오래전부터 민간요법으로 많이 사용되었는데 이것은 여러 가지 기능이 알려지면서 주로 기침, 천식, 조루 등의 치료제로 사용되어왔다. 하지만 정확히 물질에 의해 효능이 발생하는지 연구가 미진한 부분에 있다. 따라서 본 연구는 기능성 식품 소재 개발을 위한 목적으로 비수리를 분석하였고 함유된 물질과 유효성분은 분석하여 조사한 결과 에서 같이 결과가 나타났다. 싸리속에서는 밝혀진 124개 물질 중에 84개의 물질이 성분이 확인되었고, 비수리에서는 밝혀진 6개 중에 5개가 성분이 확인되었고 본 연구를 통해서 나머지 물질의 기능도 확인하였다. 비수리에 함유된 주요 물질과 기능으로는 Potassium isolespedezate, Potassium lespedezate는 항생제 역할을 하는 것으로 나타났고, Trifolin는 항생제와 간 보호제 역할, Vitexin는 간보호제 역할하는 것으로 나타났다. 질량분석기데이터에서 찾지 못한 D-pinitol은 기능을 최근에 D-chiro-inositol, D-pinitol이 체내 당 대사를 조절하는 능력을 가진다는 연구결과가 발표되었으며 D-chiro-inositol의 섭취로 인하여 혈당강하 효과가 나타나는 것이 확인 되었다(Larner, 2001; Pak et al., 1993). 작용기작으로는 D-chiro-inositol에서 유도되는 inositol phosphoglycan이 인슐린작용에 잠재적으로 중요한 postreceptor mediator (인슐린receptor에서 신호를 전달한 후 세포 내로의 downstream 신호 전달에 관여하는 신호전달 중재자)로서, 생리적 농도의 인슐린에 반응하여 빠르게 생성되며 in vivo에서 인슐린과 유사한 효과를 나타낸다고 보고된 바 있다(Hong and Pak, 2005; Kennigton et al., 1990; Ortmeyer et al., 1993). 이러한 결과들은 D-pinitol이 당뇨병 전증(prediabetic) 환자 및 인슐린 저항성 당뇨병에 걸린 환자에 탁월한 효과가 있을 것으로 사료되는 바이다. 따라서 싸리(Lespedeza)속 식물 중 비수리(Lespedeza cuneata), 호비수리(Lespedeza daurica), 땅비수리(Lespedeza juncea), 청비수리(Lespedeza inschanica) 중에서 비수리만 주요 기능이 있는 것으로 나타났고 비수리(Lespedeza cuneata)를 이용하여 성분 추출하여 활용한다면 식품 생산에 적용한다면 기능성 식품으로 기능을 할 수 있는 가능성이 높다고 판단되는 바이다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권2호
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• pp.258-264
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• 2004

한의학에서 당뇨병 (소갈) 처방으로 사용되는 옥천산 처방의 성분 중의 하나인 오미자의 포도당 이용에 대한 효과를 조사하기 위해서 오미자를 70% 에탄올로 추출한 후 메탄올과 물을 섞은 용액으로 단계별로 XAD-4 column 으로 분획하였다. 오미자를 복용한 후 혈당을 낮추기 위해서는 인슐린처럼 작용하는 인슐린성 물질이거나, 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 물질로 작용하거나, 또는 ${\alpha}-glucoamylase$ 활성을 억제하여 탄수화물의 소화를 방해 작용이 있어야 하므로 본 연구에서는 섬유아세포와 지방세포 3T3-L1에서 각 분획층이 이러한 3가지 기전에 관여하는 지를 조사하였다. 오미자 분획물은 인슐린성 물질로 작용하거나 ${\alpha}-glucoamylase$의 활성을 저하시켜 탄수화물의 소화를 방해하지 않았다. 그러나 오미자 분획층은 인슐린의 작용을 향상시켜 포도당의 흡수를 증가시키는 효과가 매우 컸다. 특히 오미자 분획층 중 Fr. 4(메탄올 60%)와 Fr. 5(메탄올 80%)는 지방세포 3T3-L1에서 포도당의 흡수를 현저하게 증가시켜 인슐린을 50 ng/ml를 처리한 것보다도 효과적으로 포도당 흡수를 증가시켰다. Fr. 4와 Fr. 5에서 포도당 흡수가 증가한 것은 Fr. 4와 5가 인슐린 작용을 향상시켜 세포막에 GLUT4양을 증가시진 결과이었다. 결론적으로 오미자 중 특히 Fr. 4와 Fr. 5에 인슐린 민감성 제제가 함유되어 있을 것으로 추정된다.

• Journal of Yeungnam Medical Science
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• 제12권2호
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• pp.319-330
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• 1995

임신시 발생하는 인슐린 저항성과 인슐린 분비 증가의 기전을 규명하기 위하여 Sprague-Dawley 종 암컷 흰쥐를 이용하여 정맥당부하 검사와 호르몬 및 지방 대사물질과 조직에서의 인슐린 수용체 결합, 당원질 합성효소를 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 정맥당부하검사에서 임신군에서 전체적인 곡선이 대조군에 비하여 아래에 위치하였다. 그러나 당부하시 인슐린 분비는 현저히 증가하였으며 혈당에 대한 비(${\mu}U/mg$)로 비교하여 임신군에서 $56.9{\pm}8.9$였고 대조군에서 $23.6{\pm}2.8$로서 인슐린 저항성을 확인할 수 있었다. 인슐린 분비반응의 증가는 태반 호르몬인 progesterone의 증가와 강한 상관관계를 나타내었다. 당부하검사후 당원질 (mg/100mg tissue)은 골격근(soleus)에서는 임신군과 대조군간에 유의한 차이가 없었으나 간조직에서는 임신군에서 $4.7{\pm}0.9$으로 대조군의 $9.9{\pm}1.3$에 비하여 통계적으로 유의하게 감소하였다. 당원질로 합성된 $^{14}C$-glucose의 활동도도 마찬가지로 골격근에서는 임신군과 대조군간에 유의한 차이가 없었으나 간조직에서는 현저한 감소를 보였다. 당원질 합성 효소(glycogen synthase)는 골격근에서는 대조군이 높았고 간장조직에서는 임신군이 높았으나 유의한 차이는 없었다. 당부하검사후 간장조직의 crude membrane에서의 인슐린-인슐린 수용체 결합반응에서는 두 군 사이에 유의한 차이가 없었다. 이상의 결과로 보아 정상임신흰쥐에서 인슐린 저항성이 발생하였으나 인슐린 분비의 현저한 증가로 내당능의 감소는 나타나지 않았으며 인슐린의 분비증가는 progesterone의 증가와 상관관계가 있었다. 인슐린 저항성은 간에서 가장 현저하게 나타났으며 그 원인은 인슐린 수용체의 결합과정보다는 수용체 전 과정이거나 수용체 후 과정일 것으로 추정된다.

• 한국가금학회:학술대회논문집
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• 한국가금학회 2002년도 가을 학술발표논문집
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• pp.46-58
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• 2002

포도당 대사에서 중심적인 역할을 담당하고 있는 호르몬인 인슐린의 작용기전은 이전에 알려진 것보다 매우 다양하고 복잡한 세포내 신호전달 체계에 의해서 수행된다. 지난 10여년간 이러한 세포 신호전달 흐름내 중간물질인 여러 가지 단백질의 역할에 대해서 많은 연구가 진행되어 적지 않은 성과를 거두고 있다. 근래에는 해당 유전자에 대해 분자생물학적인 조작을 가하여 실험동물 체내에서 이러한 중간 단백질이 발현되지 못하도록 한 후, 각 조직에서의 인슐린 신호전달 체계를 더욱 심도 있게 연구하고 있다. 여러 연구방법 가운데서, 특히 조직 특이적으로 특정 유전자를 제거하여 태어난 개체를 이용하고, 또한 이들을 서로 교배시켜 나타나는 현상을 연구하여 비정상적인 포도당대사를 이해하는데 많은 도움을 받고 있다. 동물종에 따른 대사상의 차이점 등으로 인해 적지 않은 한계를 갖고 있지만, 동물 질환모델은 포도당 대사와 같은 생체 내에서 중요한 작용을 깊게 이해하고 더 나아가서는 비정상적인 대사를 밝히는데 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 기초분야의 성과를 활용하는 응용학문인 축산분야에서도 이러한 접근방법과 연구 결과는 시사하는 바가 있을 것이다.