지초 메탄올 추출물의 3T3-L1 세포와 비만 동물 모델에서의 항비만 효과 Anti-obesity Effect of Methanol Extract of Gromwell (Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc) in 3T3-L1 Cells and Obese Mice Models원문보기
식생활의 변화로 동물성 지방, 고칼로리 식품의 섭취뿐만 아니라 운동부족, 스트레스 등의 여러 요인으로 비만의 발병률이 증가 추세를 보이고 있다. 비만은 신체 에너지의 불균형으로 인한 과잉된 에너지가 체내에 축적으로 생기는 질환으로서 심혈관계 질환, 고지혈증, 당뇨 등의 신체 질환뿐만 아니라 정신 건강에 좋지 않은 영향을 미치므로 비만에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다. 이러한 문제에 대해 식이, 운동, 행동 요법을 통한 생활습관의 개선이 필요하지만 약물이나 수술 등을 병행하여 예방 및 치료를 하고 있다. 비만치료제는 여러 기전에 따라 개발되어 시판되고 있지만 위장장애, 구토, 복부팽만 같은 여러 부작용을 야기하므로 체중 조절에 효과적이면서 부작용이 적은 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 체중 조절을 위한 기능성 물질에는 ...
식생활의 변화로 동물성 지방, 고칼로리 식품의 섭취뿐만 아니라 운동부족, 스트레스 등의 여러 요인으로 비만의 발병률이 증가 추세를 보이고 있다. 비만은 신체 에너지의 불균형으로 인한 과잉된 에너지가 체내에 축적으로 생기는 질환으로서 심혈관계 질환, 고지혈증, 당뇨 등의 신체 질환뿐만 아니라 정신 건강에 좋지 않은 영향을 미치므로 비만에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다. 이러한 문제에 대해 식이, 운동, 행동 요법을 통한 생활습관의 개선이 필요하지만 약물이나 수술 등을 병행하여 예방 및 치료를 하고 있다. 비만치료제는 여러 기전에 따라 개발되어 시판되고 있지만 위장장애, 구토, 복부팽만 같은 여러 부작용을 야기하므로 체중 조절에 효과적이면서 부작용이 적은 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 체중 조절을 위한 기능성 물질에는 HCA, caffeine, retinoic acid, CLA 등이 있으며 생약으로는 마황, 생강, 결명자 등이 보고되어 있다. 본 연구에서는 항암, 항염, 항균 등의 효능을 지닌 지초 (Lithospermum erythrorizon Sieb. et Zucc)를 메탄올 추출한 후, 그 추출물이 3T3-L1 지방세포의 지방 축적과 분해에 미치는 영향을 확인한 후, 이를 바탕으로 비만 동물 모델에서의 항비만 효과에 대해 알아 보았다. 3T3-L1 지방세포에 대한 지초추출물의 세포독성을 알아보기 위해 여러 농도로 (0 – 50 μg/mL) 처리한 후 MTT assay와 LDH assay 실행하여 10 μg/mL 이하의 농도로 세포 실험을 수행하였다. 3T3-L1 preadipocyte에서 지초추출물의 apoptosis 유도를 확인 한 결과, 농도별, 시간별로 유의하게 apoptosis를 증가하는 것을 확인하였다. 지초추출물과 분화 유도 호르몬을 처리하여 분화를 유도한 후 Oil Red O 염색을 통해 지방 축적을 확인하였는데 농도 의존적으로 지방 축적을 억제함을 확인하였으며, PPARγ, C/EBPα, SREBP-1c와 같은 adipogenesis enzyme의 발현을 억제시켰다. 또한, 분화 과정을 마친 mature adipocyte에서 지초추출물을 처리함에 있어 지방 분해에 미치는 영향을 apoptosis 유도, Oil Red O 염색, glycerol 분비량 및 지방 분해에 관여하는 enzyme인 CPT-1, UCP-2의 발현을 확인한 결과, mature adipocyte에서도 지초추출물이 apoptosis를 유도하고, 지방축적을 억제하였으며, glycerol 분비량이 시간별 농도별로 증가되었고, CPT-1, UCP-2의 발현을 증가시켰다. 따라서 지초추출물은 3T3-L1 세포의 수와 크기를 조절하여 지방 분화 억제와 지방 분해에 효과를 나타내므로 비만 치료의 용용 가능성이 있다고 사료된다.
비만 동물 모델은 식이성 비만 유도 마우스와 leptin 유전자 knock-out 마우스인 ob/ob 마우스를 통해 지초추출물의 항비만 효과를 확인하였다. C57BL/6J 마우스에 10 주간 고지방 식이를 통해 비만을 유도한 후, 다른 10 주간 지초추출물을 구강투여 하였다. 지초추출물군은 고지방식이대조군에 비해 유의적으로 체중과 장기 무게가 낮았고, 혈청 및 간의 지질 성분에 있어 중성지방, 총콜레스테롤, glucose의 함량은 유의적으로 낮았지만 HDL-C은 유의적으로 높았다. 혈액의 leptin 농도는 고지방식이대조군에 비해 유의적으로 낮았고, PPARγ, SREBP-1c, SCD-1 및 NPY의 mRNA 함량은 높았으나 혈중의 leptin 농도가 낮아짐에 따른 항상성 유지를 위해 증가한 것으로 사료되며 β-oxidation에 관여하는 CPT-1과 열대사 촉진에 관여하는 UCP-2의 단백질 발현이 증가되었다. 또한 ob/ob 마우스에서도 비만 유도 마우스 결과에서 확인한 것처럼 고지방식이대조군에 비해 체중 및 장기 무게가 유의적으로 낮았고, 혈청 및 간의 중성지방, 총콜레스테롤 함량은 낮았으나 HDL-C은 높았다. SREBP-1c와 NPY의 mRNA 함량은 고지방식이대조군에 비해 낮았고, CPT-1, UCP-2의 발현은 높았다. 지초추출물은 비만 마우스 모델에서 체중 증가를 감소시키고 혈청 및 간의 지질 조성을 개선시키며, 지방합성보다는 지방분해 역할을 가속화 시킴으로써 체중 감소를 나타내는 것이라 사료된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 지초가 비만 등과 같은 지질대사 이상을 개선시키는데 긍정적인 영향을 보임으로써 향후 비만 및 지질대사 이상에 대한 예방 및 치료를 위한 새로운 소재로써 활용 가능성이 높다고 사료된다.
식생활의 변화로 동물성 지방, 고칼로리 식품의 섭취뿐만 아니라 운동부족, 스트레스 등의 여러 요인으로 비만의 발병률이 증가 추세를 보이고 있다. 비만은 신체 에너지의 불균형으로 인한 과잉된 에너지가 체내에 축적으로 생기는 질환으로서 심혈관계 질환, 고지혈증, 당뇨 등의 신체 질환뿐만 아니라 정신 건강에 좋지 않은 영향을 미치므로 비만에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다. 이러한 문제에 대해 식이, 운동, 행동 요법을 통한 생활습관의 개선이 필요하지만 약물이나 수술 등을 병행하여 예방 및 치료를 하고 있다. 비만치료제는 여러 기전에 따라 개발되어 시판되고 있지만 위장장애, 구토, 복부팽만 같은 여러 부작용을 야기하므로 체중 조절에 효과적이면서 부작용이 적은 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 체중 조절을 위한 기능성 물질에는 HCA, caffeine, retinoic acid, CLA 등이 있으며 생약으로는 마황, 생강, 결명자 등이 보고되어 있다. 본 연구에서는 항암, 항염, 항균 등의 효능을 지닌 지초 (Lithospermum erythrorizon Sieb. et Zucc)를 메탄올 추출한 후, 그 추출물이 3T3-L1 지방세포의 지방 축적과 분해에 미치는 영향을 확인한 후, 이를 바탕으로 비만 동물 모델에서의 항비만 효과에 대해 알아 보았다. 3T3-L1 지방세포에 대한 지초추출물의 세포독성을 알아보기 위해 여러 농도로 (0 – 50 μg/mL) 처리한 후 MTT assay와 LDH assay 실행하여 10 μg/mL 이하의 농도로 세포 실험을 수행하였다. 3T3-L1 preadipocyte에서 지초추출물의 apoptosis 유도를 확인 한 결과, 농도별, 시간별로 유의하게 apoptosis를 증가하는 것을 확인하였다. 지초추출물과 분화 유도 호르몬을 처리하여 분화를 유도한 후 Oil Red O 염색을 통해 지방 축적을 확인하였는데 농도 의존적으로 지방 축적을 억제함을 확인하였으며, PPARγ, C/EBPα, SREBP-1c와 같은 adipogenesis enzyme의 발현을 억제시켰다. 또한, 분화 과정을 마친 mature adipocyte에서 지초추출물을 처리함에 있어 지방 분해에 미치는 영향을 apoptosis 유도, Oil Red O 염색, glycerol 분비량 및 지방 분해에 관여하는 enzyme인 CPT-1, UCP-2의 발현을 확인한 결과, mature adipocyte에서도 지초추출물이 apoptosis를 유도하고, 지방축적을 억제하였으며, glycerol 분비량이 시간별 농도별로 증가되었고, CPT-1, UCP-2의 발현을 증가시켰다. 따라서 지초추출물은 3T3-L1 세포의 수와 크기를 조절하여 지방 분화 억제와 지방 분해에 효과를 나타내므로 비만 치료의 용용 가능성이 있다고 사료된다.
비만 동물 모델은 식이성 비만 유도 마우스와 leptin 유전자 knock-out 마우스인 ob/ob 마우스를 통해 지초추출물의 항비만 효과를 확인하였다. C57BL/6J 마우스에 10 주간 고지방 식이를 통해 비만을 유도한 후, 다른 10 주간 지초추출물을 구강투여 하였다. 지초추출물군은 고지방식이대조군에 비해 유의적으로 체중과 장기 무게가 낮았고, 혈청 및 간의 지질 성분에 있어 중성지방, 총콜레스테롤, glucose의 함량은 유의적으로 낮았지만 HDL-C은 유의적으로 높았다. 혈액의 leptin 농도는 고지방식이대조군에 비해 유의적으로 낮았고, PPARγ, SREBP-1c, SCD-1 및 NPY의 mRNA 함량은 높았으나 혈중의 leptin 농도가 낮아짐에 따른 항상성 유지를 위해 증가한 것으로 사료되며 β-oxidation에 관여하는 CPT-1과 열대사 촉진에 관여하는 UCP-2의 단백질 발현이 증가되었다. 또한 ob/ob 마우스에서도 비만 유도 마우스 결과에서 확인한 것처럼 고지방식이대조군에 비해 체중 및 장기 무게가 유의적으로 낮았고, 혈청 및 간의 중성지방, 총콜레스테롤 함량은 낮았으나 HDL-C은 높았다. SREBP-1c와 NPY의 mRNA 함량은 고지방식이대조군에 비해 낮았고, CPT-1, UCP-2의 발현은 높았다. 지초추출물은 비만 마우스 모델에서 체중 증가를 감소시키고 혈청 및 간의 지질 조성을 개선시키며, 지방합성보다는 지방분해 역할을 가속화 시킴으로써 체중 감소를 나타내는 것이라 사료된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, 지초가 비만 등과 같은 지질대사 이상을 개선시키는데 긍정적인 영향을 보임으로써 향후 비만 및 지질대사 이상에 대한 예방 및 치료를 위한 새로운 소재로써 활용 가능성이 높다고 사료된다.
Adipocytes are differentiated from fibroblastic preadipocytes in adipose tissues and play a key role in energy homeostasis by regulating the storage and release of energy in response to changing nutritional needs. Gromwell has been used as an oriental medicine and a folk remedy for treatment of burn...
Adipocytes are differentiated from fibroblastic preadipocytes in adipose tissues and play a key role in energy homeostasis by regulating the storage and release of energy in response to changing nutritional needs. Gromwell has been used as an oriental medicine and a folk remedy for treatment of burns, anal ulcers. However, relatively not so much of findings were published regarding effects on anti-obesity of gromwell.
Experiment 1, the effects of a gromwell on the induction of apoptosis in 3T3-L1 preadipocytes and inhibition of lipid accumulation in differentiated 3T3-L1 adipocytes were investigated. MTT assay indicated that gromwell (1, 2.5, 5, 10, 25, and 50 μg/mL) significantly inhibited cell population growth of 3T3-L1 preadipocytes. In parallel, gromwell showed tendency to increase LDH activity in culture medium of 3T3-L1 preadipocytes. The effect of gromwell on the induction of apoptosis was investigated by cell apoptosis analysis. Gromwell showed that apoptotic cells increased in a dose- and time-dependent manner in cell apoptosis analysis. With treatment of gromwell the number of normal cells was decreased and the number of apoptotic cells was increased dependently. We also tested the anti-adipogenic effect by measuring lipid accumulation with Oil Red O staining and amounts of intracellular triglyceride with TG assay. The accumulation of triglyceride was decreased in differentiated 3T3-L1 adipocytes treated with gromwell as compared with untreated cells. Moreover gromwell suppressed differentiatied of 3T3-L1 adipocytes by inhibiting expression transcriptional of genes coding for adipogenesis enzymes such as PPARγ, C/EBPα, and SREBP-1. Therefore, our results suggest that gromwell plays a role of regulating of fat cell number and size through induction of apoptosis and suppression of adipogenic enzyme expression in 3T3-L1 cells.
Experiment 2, the effect of gromwell on enhancing lipolysis and up-regulation of lipolytic enzymes expression in mature adipocytes. The effect of gromwell on the induction of apoptosis was investigated in mature adipocytes. Treatment of mature adipocytes with gromwell showed significantly decreased the number of normal cells and increased the number of apoptotic cells. We also tested the anti-adipogenic effect by measuring lipid accumulation with Oil Red O staining. Gromwell reduced lipid accumulation in mature adipocytes as compared with untreated cells. In parallel, lipolytic effect was quantified by measuring the release of glycerol. Gromwell significantly increased in a dose- and time-dependent manner in release of glycerol in mature adipocytes. Moreover gromwell was up-regulated of expression transcriptional of the regulatory enzymes of fatty oxidation such as CPT-1 and UCP-2 in mature adipocytes.
Therefore, our results suggest that gromwell may modulate lipid metabolism by regulating of fat cell number and size through induction of apoptosis, suppression of lipid accumulation, increased the amount of release of glycerol into the culture medium, suppression of adipogenic gene expression, and up-regulation of lipolytic gene expression.
Thus, gromwell may be applicable for the treatment of obesity by regulation of fat cell number and size.
Gromwell has been used as an oriental medicine and a folk remedy for the treatment of burns, anal ulcers, macular eruption and wound healing. We examined the effect of gromwell extract regulating body weight in genetically obese mice and energy homeostasis in obese mice models.
Experiment 1. C57BL/6J mice were artificiality induced by dietary manipulation with a high fat diet for 10 weeks. After obesity in mice was achieved, mice were administered with [LGR (100 mg/b.w/day) and HGR (300 mg/b.w/day)] by oral gavages for 10 weeks, respectively. At the end of the experiment, the body weight of gromwell groups was reduced 16.21% (LGR), 11.46% (HGR) as compared to the high fat diet (HFD) group. Furthermore, liver and adipose tissues weight in gromwell groups were significantly decreased in gromwell groups. In fasting serum level of triglyceride, total cholesterol, and glucose of LGR group was significantly decreased compared with HFD group while the serum level of HDL cholesterol was significantly increased. Also, serum level of leptin of gromwell groups were significantly decreased compared with HFD group. The mRNA level of lipogenic genes (SREBP-1c, SCD-1, and PPARγ) of gromwell groups was significantly increased than HFD group. However, the expression of lipolytic enzyme (CPT-1 and UCP-2) increased in gromwell groups compare with that HFD group. Thus, gromwell extract might lead to the enhantion of lipolysis than lipogenesis in DIO mice.
Experiment 2. Genetically obese (ob/ob) mice were treated with gromwell extract with 100 and 300 mg/b.w/day by oral gavages for 10 weeks, respectively. The body weight markedly changed following 6 week treatment, at the end of the experiment, body weight was reduced 18.65% (LGR) and 19.36% (HGR) in gromwell groups as compared with the OB group. Also gromwell groups significantly reduced liver, epididymal adipose tissue, kidney, and spleen weights than those of OB group. In fasting serum level of triglyceride, total cholesterol, glucose on gromwell groups were significantly decreased compared to OB group, while gromwell groups were significantly increased in serum level of HDL-cholesterol. Also gromwell extract stimulated lipolytic process in ob/ob mice by up-regulates expression of lipolytic enzymes such as CPT-1 and UPC-2.
The results showed that gromwell reduced body and organ weights, improved lipid profile in serum and liver, regulated leptin secretion in serum, and selectively regulate the expression of enzymes involved in lipid metabolism, especially leading to the facilitation of lipid degradation than lipid synthesis. Thus, gromwell can be suggested potential therapeutic substance as part of prevention and treatment strategy of obesity.
Adipocytes are differentiated from fibroblastic preadipocytes in adipose tissues and play a key role in energy homeostasis by regulating the storage and release of energy in response to changing nutritional needs. Gromwell has been used as an oriental medicine and a folk remedy for treatment of burns, anal ulcers. However, relatively not so much of findings were published regarding effects on anti-obesity of gromwell.
Experiment 1, the effects of a gromwell on the induction of apoptosis in 3T3-L1 preadipocytes and inhibition of lipid accumulation in differentiated 3T3-L1 adipocytes were investigated. MTT assay indicated that gromwell (1, 2.5, 5, 10, 25, and 50 μg/mL) significantly inhibited cell population growth of 3T3-L1 preadipocytes. In parallel, gromwell showed tendency to increase LDH activity in culture medium of 3T3-L1 preadipocytes. The effect of gromwell on the induction of apoptosis was investigated by cell apoptosis analysis. Gromwell showed that apoptotic cells increased in a dose- and time-dependent manner in cell apoptosis analysis. With treatment of gromwell the number of normal cells was decreased and the number of apoptotic cells was increased dependently. We also tested the anti-adipogenic effect by measuring lipid accumulation with Oil Red O staining and amounts of intracellular triglyceride with TG assay. The accumulation of triglyceride was decreased in differentiated 3T3-L1 adipocytes treated with gromwell as compared with untreated cells. Moreover gromwell suppressed differentiatied of 3T3-L1 adipocytes by inhibiting expression transcriptional of genes coding for adipogenesis enzymes such as PPARγ, C/EBPα, and SREBP-1. Therefore, our results suggest that gromwell plays a role of regulating of fat cell number and size through induction of apoptosis and suppression of adipogenic enzyme expression in 3T3-L1 cells.
Experiment 2, the effect of gromwell on enhancing lipolysis and up-regulation of lipolytic enzymes expression in mature adipocytes. The effect of gromwell on the induction of apoptosis was investigated in mature adipocytes. Treatment of mature adipocytes with gromwell showed significantly decreased the number of normal cells and increased the number of apoptotic cells. We also tested the anti-adipogenic effect by measuring lipid accumulation with Oil Red O staining. Gromwell reduced lipid accumulation in mature adipocytes as compared with untreated cells. In parallel, lipolytic effect was quantified by measuring the release of glycerol. Gromwell significantly increased in a dose- and time-dependent manner in release of glycerol in mature adipocytes. Moreover gromwell was up-regulated of expression transcriptional of the regulatory enzymes of fatty oxidation such as CPT-1 and UCP-2 in mature adipocytes.
Therefore, our results suggest that gromwell may modulate lipid metabolism by regulating of fat cell number and size through induction of apoptosis, suppression of lipid accumulation, increased the amount of release of glycerol into the culture medium, suppression of adipogenic gene expression, and up-regulation of lipolytic gene expression.
Thus, gromwell may be applicable for the treatment of obesity by regulation of fat cell number and size.
Gromwell has been used as an oriental medicine and a folk remedy for the treatment of burns, anal ulcers, macular eruption and wound healing. We examined the effect of gromwell extract regulating body weight in genetically obese mice and energy homeostasis in obese mice models.
Experiment 1. C57BL/6J mice were artificiality induced by dietary manipulation with a high fat diet for 10 weeks. After obesity in mice was achieved, mice were administered with [LGR (100 mg/b.w/day) and HGR (300 mg/b.w/day)] by oral gavages for 10 weeks, respectively. At the end of the experiment, the body weight of gromwell groups was reduced 16.21% (LGR), 11.46% (HGR) as compared to the high fat diet (HFD) group. Furthermore, liver and adipose tissues weight in gromwell groups were significantly decreased in gromwell groups. In fasting serum level of triglyceride, total cholesterol, and glucose of LGR group was significantly decreased compared with HFD group while the serum level of HDL cholesterol was significantly increased. Also, serum level of leptin of gromwell groups were significantly decreased compared with HFD group. The mRNA level of lipogenic genes (SREBP-1c, SCD-1, and PPARγ) of gromwell groups was significantly increased than HFD group. However, the expression of lipolytic enzyme (CPT-1 and UCP-2) increased in gromwell groups compare with that HFD group. Thus, gromwell extract might lead to the enhantion of lipolysis than lipogenesis in DIO mice.
Experiment 2. Genetically obese (ob/ob) mice were treated with gromwell extract with 100 and 300 mg/b.w/day by oral gavages for 10 weeks, respectively. The body weight markedly changed following 6 week treatment, at the end of the experiment, body weight was reduced 18.65% (LGR) and 19.36% (HGR) in gromwell groups as compared with the OB group. Also gromwell groups significantly reduced liver, epididymal adipose tissue, kidney, and spleen weights than those of OB group. In fasting serum level of triglyceride, total cholesterol, glucose on gromwell groups were significantly decreased compared to OB group, while gromwell groups were significantly increased in serum level of HDL-cholesterol. Also gromwell extract stimulated lipolytic process in ob/ob mice by up-regulates expression of lipolytic enzymes such as CPT-1 and UPC-2.
The results showed that gromwell reduced body and organ weights, improved lipid profile in serum and liver, regulated leptin secretion in serum, and selectively regulate the expression of enzymes involved in lipid metabolism, especially leading to the facilitation of lipid degradation than lipid synthesis. Thus, gromwell can be suggested potential therapeutic substance as part of prevention and treatment strategy of obesity.
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