부평초 (Spirodela polyrhiza), 모과 (Pseudocydonia sinensis), 수수 (Sorghum bicolor) 추출물의 마이오스타틴 억제 및 근력 향상 효과에 대한 연구
Study on the inhibitory effects of plant extracts from Spirodela polyrhiza, Pseudocydonia sinensis, Sorghum bicolor on myostatin pathway and muscle strength enhancement
- 주제(키워드) 도움말 마이오스타틴 , 근감소증 , 근위축 , 천연물 , 식물 추출물 , 부평초 , 모과 , 수수
- 발행기관 국립강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 진형주
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 해양생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012288
- UCI I804:42001-000000012288
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
Advances in modern medicine have led to a significant increase in life expectancy, leading to a rapid aging of the global population and a rising prevalence of age-related diseases. Among these, sarcopenia is a major age-related disease characterized by a progressive decline in skeletal muscle mass and strength. One of the key regulatory mechanisms of sarcopenia is the myostatin (MSTN, GDF8) signaling pathway. Myostatin, a member of the TGF-β superfamily, acts as a critical negative regulator of muscle growth. Myostatin forms a complex with activin receptors ActIIB/IIA and ALK4/5, inducing phosphorylation of Smad2/3. This phosphorylated Smad2/3 then forms a complex with Smad4. This complex translocates to the nucleus, inhibiting muscle protein synthesis by repressing the transcription of muscle-specific genes. Therefore, inhibition of myostatin signaling has emerged as a promising therapeutic strategy for combating muscle atrophy. In this study, we investigated the myostatin inhibitory effects of extracts from Spirodela polyrhiza, Pseudocydonia sinensis, and Sorghum bicolor. Although known for its antioxidant and anti-inflammatory properties, its role in muscle regulation is unknown. Luciferase reporter assays confirmed that all three extracts exhibited MSTN inhibitory activity. Western blot analysis showed a decrease in Smad3 phosphorylation, and in vivo experiments showed increased muscle strength in mice administered the extracts. These results suggest that extracts from Spirodela polyrhiza, Pseudocydonia sinensis, and Sorghum bicolor inhibit the MSTN/Smad pathway, making them potential natural therapeutic candidates for the prevention and treatment of sarcopenia.
more초록/요약 도움말
현대 의학이 발전하면서 인류의 기대 수명이 증가하였고, 세계적으로 고령화 문제가 대두되며 노인성 질환의 유병률도 함께 증가하였다. 이러한 질환 중 근감소증은 골격근의 양과 근력이 점차 감소하는 질환이다. 근감소증의 주요 조절 기전 중 하나는 마이오스타틴(MSTN, GDF8) 신호 전달 경로이다. 마이오스타틴은 TGF-β superfamily에 속하며 근육 성장의 주요 음성 조절자이다. 마이오스타틴이 액티빈 수용체인 ActRIIB/IIA 및 ALK4/5와 복합체를 형성하여 Smad2/3의 인산화를 유도하고, 인산화된 Smad2/3는 다시 Smad4와 복합체를 형성한다. 이렇게 형성된 이종 삼량체 복합체는 핵으로 이동하여 근육에 특이적인 유전자의 전사를 억제함으로써 근육 단백질 합성을 억제한다. 이러한 특징으로 인해 마이오스타틴 신호전달 억제를 통해 근위축을 예방, 치료하는 연구가 많이 진행되었다. 본 연구에서는 부평초 (Spirodela polyrhiza), 모과 (Pseudocydonia sinensis), 수수 (Sorghum bicolor) 에탄올 추출물의 마이오스타틴 억제 효과를 조사했다. 세 가지 소재의 항산화 및 항염증 효과는 알려졌지만, 근육 조절에 관한 역할은 아직 밝혀진 것이 없다. Luciferase reporter assay 분석 결과 세 가지 추출물 모두 마이오스타틴 억제 활성을 나타냈다. Western blot 분석 결과 Smad3의 인산화가 감소했으며, 동물실험 결과 해당 추출물을 투여한 마우스의 근력이 향상됐다. 이러한 결과를 통해 부평초, 모과, 수수 추출물은 MSTN/Smad 경로를 억제하여 근감소증을 위한 잠재적 천연 치료제로 활용될 수 있음을 시사한다.
more목차 도움말
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 재료 및 방법 7
1. 시료 준비 7
1) 부평초 (Spirodela polyrhiza, SP) 7
2) 모과 (Pseudocydonia sinensis, PS), 모과나무잎 (PSL) 7
3) 수수 (Sorghum bicolor, SB) 7
2. 열수 추출 및 분말화(drying) 7
3. Luciferase reporter assay 8
4. Cytotoxicity assay 9
5. Western blotting 9
6. 실험동물 및 사육 환경 10
7. 경구투여 (Oral administration) 11
8. 마우스 체중 (Body weight), 근력 (Grip strength) 측정 11
9. 마우스 근육 무게 (Muscle weight), 지방 무게 (Adipose tissue) 측정 11
10. Myostatin antagonist 분리 12
11. 통계처리 12
Ⅲ. 결과 14
1. 부평초 14
1) 부평초 추출물이 MSTN, GDF11, Activin A에 미치는 억제능력 확인 14
2) 부평초 50℃, 50% 에탄올 추출물 (SPE)의 세포독성 확인 14
3) Western blot을 통한 SPE의 Smad3 인산화 억제능력 확인 15
4) SPE의 경구투여가 마우스 체중, 근력에 미치는 영향 15
5) SPE의 경구투여가 마우스 근육 무게, 지방 무게에 미치는 영향 15
6) Myostatin antagonist 분리 과정 16
2. 모과, 모과나무잎 29
1) 모과, 모과나무잎 추출물이 MSTN, GDF11, Activin A에 미치는 억제능력 확인 29
2) 모과 60℃, 30% 에탄올 추출물 (PSE)의 세포독성 확인 29
3) Western blot을 통한 PSE의 Smad3 인산화 억제능력 확인 30
4) PSE의 경구투여가 마우스 체중, 근력에 미치는 영향 30
5) PSE의 경구투여가 마우스 근육 무게, 지방 무게에 미치는 영향 30
3. 수수 43
1) 수수 추출물이 MSTN, GDF11, Activin A에 미치는 억제능력 확인 43
2) 수수 60℃, 30% 에탄올 추출물 (SBE)의 세포독성 확인 43
3) Western blot을 통한 SBE의 Smad3 인산화 억제능력 확인 44
4) SBE의 경구투여가 마우스 체중, 근력에 미치는 영향 44
5) SBE의 경구투여가 마우스 근육 무게, 지방 무게에 미치는 영향 44
Ⅳ. 고찰 53
Ⅴ. 결론 56
참고문헌 57
감사의 글 72
