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문제 정의
- 본 연구는 글루코즈 중합체 인 B-glucan의 에너지 대사 조절에 미치는 영향과 항 비만 효과를 살펴보기 위하여 수행하였다. 6주간 고지방 섭 취로 유도된 비 만 쥐 에 게 6-glucan을 식 이의 1%, 5%로 6주간 공급하였고, 체지방 형성 및 분포와 지방세포 크기를 측정하였고 혈중 지질함량을 분석하였다.
- 또한, 산(acid)과 구강에서의 효소적 분해에 대하여 매우높은 안정성을 가지며, 수용성 인 보리의 glucan과 달리 불용성으로 여러가지 물성에서 차이를 보인다. 본 연구에서는 6-glucan의 비만에 관련된 효능을 검증하기 위하여, 식이로 비만을 유도한 동물모델을 이용하여 P glucan 식이가 쥐의 체중, 체지방분포, 혈청지질 등 에너지 대사와 관련한 변화들에 미치는 영향을 관찰함으로써 B-glucan의 항 비만 효과를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 15주령의 실험 동물의 내장지방 조직을 채취하여 지방 세포의 크기를 측정하였다(21). 내장지방 조직 0.
- 6주간 고지방 섭 취로 유도된 비 만 쥐 에 게 6-glucan을 식 이의 1%, 5%로 6주간 공급하였고, 체지방 형성 및 분포와 지방세포 크기를 측정하였고 혈중 지질함량을 분석하였다. 연구 결과를 종합해 보면 다음과 같다.
- 식이。glucan의 비 만개선효과를 관찰하기 위하여 고지방식이로 비만을 유도한 쥐와 정상식이를 6주간 공급한 쥐를 대조군으로 사용하여 [5-glucan의 농도에 따른 식 이효율, 지방조직의 무게, 지방세포크기, 혈청지질함량 등을 분석하였다. 실험에 사용한 glucane 박테리 아에서 유래된 고분자 다당류로, 식물체나 이스트 유래의 阡glucan과는 달리 영양학적 식품학적 특성에 관한 연구는 매우 제한적이다.
- 세 척 후 NaCbbuffer 1 mL 을 첨가하여 눈금이 표시 된 현미 경 (Olympus CK2, USA)으로지방 세포의 크기를 관찰하였다. 각 조직마다 30개 세포의 직경을 측정하여 평균을 구하였다.
- 채취하였다. 간과 갈색 지 방 조직 (interscapular brown adipose tissue), 부고환 지방(epididymal fat), 내장 지방(visceral fat), 복막 지방 (peritoneal fat)을 분리하여 중량을 측정하였다. 혈액은 희생시 복대정 맥으로부터 채취한 후 3000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 얻었으며 이들 시료는 분석 시까지 -70℃에서보관하였다.
- Louis, MO, USA)의 kit을 이 용하여 측정하였다. 또한, 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤의 비율(HTR; HDL cholesterol/total cholesterol ratio)을 다음과 같이 계산하였다.
- 비만 유도 후 10주령 부터 5주간 글루칸을 각각 0%, 1%, 5% 함유한 식이 (w/w)를 공급하여 고지방 대조군(F), 1% 글루칸군 (FG1), 5% 글루칸군(FG5)으로 하였다. 정상 대조군(N)은 4주령부터 11주의 실험 기간 동안 AIN-76A diet # 100000(Dytes Inc.
- 그 후 450 pm nylon mesh로 여 과하여 조직으로부터 분리된 지방 세포를 얻고 5 mM 포도당을 함유한 NaCl-buffer로 2번씩 세 척 하였다. 세 척 후 NaCbbuffer 1 mL 을 첨가하여 눈금이 표시 된 현미 경 (Olympus CK2, USA)으로지방 세포의 크기를 관찰하였다. 각 조직마다 30개 세포의 직경을 측정하여 평균을 구하였다.
- 실험동물의 체중은 6주간의 비만 유도 후, 즉 10주령 의 체중을 시 작 체중으로 하였고, 5주간 글루칸을 함유한 실험 식이를 공급한 후인 15주령의 체중을 최종 체중으로 하였다. 식이 효율(food efficiency ratio: FER)은 실험식이 공급 5주간의 체중 증가량을 식이 섭 취 량으로 나누어 산출하였다. 에너지 효율은(energy efficiency ratio: EER)은 체중증가량을 에너지 섭취량으로 나누어 산출하였다.
- 공급하였다. 실험 기간 동안 식이 섭취량과 체중은일주일에 2회 측정하였다. 실험동물의 체중은 6주간의 비만 유도 후, 즉 10주령 의 체중을 시 작 체중으로 하였고, 5주간 글루칸을 함유한 실험 식이를 공급한 후인 15주령의 체중을 최종 체중으로 하였다.
- 실험 기간 동안 식이 섭취량과 체중은일주일에 2회 측정하였다. 실험동물의 체중은 6주간의 비만 유도 후, 즉 10주령 의 체중을 시 작 체중으로 하였고, 5주간 글루칸을 함유한 실험 식이를 공급한 후인 15주령의 체중을 최종 체중으로 하였다. 식이 효율(food efficiency ratio: FER)은 실험식이 공급 5주간의 체중 증가량을 식이 섭 취 량으로 나누어 산출하였다.
- 식이 효율(food efficiency ratio: FER)은 실험식이 공급 5주간의 체중 증가량을 식이 섭 취 량으로 나누어 산출하였다. 에너지 효율은(energy efficiency ratio: EER)은 체중증가량을 에너지 섭취량으로 나누어 산출하였다.
- 비만 유도 후 10주령 부터 5주간 글루칸을 각각 0%, 1%, 5% 함유한 식이 (w/w)를 공급하여 고지방 대조군(F), 1% 글루칸군 (FG1), 5% 글루칸군(FG5)으로 하였다. 정상 대조군(N)은 4주령부터 11주의 실험 기간 동안 AIN-76A diet # 100000(Dytes Inc., Bethleham, PA, USA)를 공급하였고, 고지 방 식 이군은지 방 급원으로 beef tallow를 사용하여 AIN-76A high fat diet # 100496(Dytes Inc., Bethleham, PA, USA)으로 총 열량의 40%를 지방으로 공급하여 사육하였다. 각 실험군의 식이 조성은 Table 1과 같다.
- 혈청 총 콜레스테롤 및 HDL 콜레스테롤, 중성지방의 농도를 Sigma Chemical사(St. Louis, MO, USA)의 kit을 이 용하여 측정하였다. 또한, 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤의 비율(HTR; HDL cholesterol/total cholesterol ratio)을 다음과 같이 계산하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 3주령 Sprague-Dawley 종 숫컷 흰쥐를 중앙실험동물 사에서 구입하여 1주일간 적응시킨 후 실험 동물 4주령부터 6주간 고지방 식이를 공급하여 비만을 유도하였다. 비만 유도 후 10주령 부터 5주간 글루칸을 각각 0%, 1%, 5% 함유한 식이 (w/w)를 공급하여 고지방 대조군(F), 1% 글루칸군 (FG1), 5% 글루칸군(FG5)으로 하였다.
- 실험동물을 15주령 에 희 생하여 혈액과 장기를 채취하였다. 간과 갈색 지 방 조직 (interscapular brown adipose tissue), 부고환 지방(epididymal fat), 내장 지방(visceral fat), 복막 지방 (peritoneal fat)을 분리하여 중량을 측정하였다.
데이터처리
- 5)Values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 각 실험군간의 차이를 one-way ANOVA에 의하여 검정하고 a =0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하였고 결과는 평균(mean) 土 표준편차(standard deviation, SD) 로 표시 하였다. 모든 통계 분석은 Statistic Analysis System (SAS) 통계프로그램을 이용하여 처리하였다.
- 05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하였고 결과는 평균(mean) 土 표준편차(standard deviation, SD) 로 표시 하였다. 모든 통계 분석은 Statistic Analysis System (SAS) 통계프로그램을 이용하여 처리하였다.
성능/효과
- 연구 결과를 종합해 보면 다음과 같다. 1) 체중 증가량과 식이 효율은 고지방 식이군에서 높았으며 β-glucan 군에서는 고지방 식이 군과 비교시 감소하는 경향을 보였다. 2) 고지방식이군에서 단위 체중당 체지방이 많았으며, β-glucan 식 이군에서 내장 지방 무게와 복막 지방 무게가 감소하여 β-glucan 섭취에 의해 체지방 축적이 억제됨을 보여주었다.
- 1) 체중 증가량과 식이 효율은 고지방 식이군에서 높았으며 β-glucan 군에서는 고지방 식이 군과 비교시 감소하는 경향을 보였다. 2) 고지방식이군에서 단위 체중당 체지방이 많았으며, β-glucan 식 이군에서 내장 지방 무게와 복막 지방 무게가 감소하여 β-glucan 섭취에 의해 체지방 축적이 억제됨을 보여주었다. 3) P glucan 식이군에서 지방 세포 크기가 감소하여 13-glucan 섭취가 지방 세포의 지방축적을 억제함으로써 체지방 형성을 감소시킴을 나타내었다.
- 2) 고지방식이군에서 단위 체중당 체지방이 많았으며, β-glucan 식 이군에서 내장 지방 무게와 복막 지방 무게가 감소하여 β-glucan 섭취에 의해 체지방 축적이 억제됨을 보여주었다. 3) P glucan 식이군에서 지방 세포 크기가 감소하여 13-glucan 섭취가 지방 세포의 지방축적을 억제함으로써 체지방 형성을 감소시킴을 나타내었다. 4) β-glucan 식이군에서 HDL 콜레스테롤 수준은 증가하여 P- glucan 섭취가 지질 대사를 개선시킬 수 있음을 보여주었다.
- 3) P glucan 식이군에서 지방 세포 크기가 감소하여 13-glucan 섭취가 지방 세포의 지방축적을 억제함으로써 체지방 형성을 감소시킴을 나타내었다. 4) β-glucan 식이군에서 HDL 콜레스테롤 수준은 증가하여 P- glucan 섭취가 지질 대사를 개선시킬 수 있음을 보여주었다. 결론적으로, 6-glucane 지질 대사 개선을 유도하여 체 지방형 성 과 축적 을 억 제 함으로써 항 비 만 효과를 나타내는 것으로 보인다.
- HDL 콜레스테롤은 고지방 대조군(4460±8.87mg/dL)이나 정상 대조군(46.63 ±7.48 mg/dL)보다 글루칸군들에서 높은 값을 보여 1% 글루칸군, 5% 글루칸군은 고지방 대조군의 약 L3 배였다. 따라서, 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤 농도의 비 (HTR)을 비교하였을 때 글루칸 식이를 공급받은 쥐들에서 글루칸을 공급받지 않은 쥐 들보다 HTR 값이 높은 양상을 나타내었다.
- β-glucan 함유 식이를 공급받은 쥐의 내장 지방과 복막 지방 증가가 고지방 식이만 공급한 쥐에 비해 감소하였음을 볼수 있어 식이 6-glucan이 체지방 축적을 억 제함을 나타내었다 (Fig. 2). Hansen 등(26)의 보고에서는 50% 지방식 이를 4주간공급한 쥐의 내장 지방량이 대조군의 2배였다고 하였고, 본실험결과 고지방식이에 의한 영향이 갈색 지방조직보다는 내장지방량에 더 크게 나타나고, 내장지방이 만성퇴 행성 질병의유병률을 높이는 큰 위해 요인임과 관련하여 시사하는 바가크다고 하겠다.
- 4) β-glucan 식이군에서 HDL 콜레스테롤 수준은 증가하여 P- glucan 섭취가 지질 대사를 개선시킬 수 있음을 보여주었다. 결론적으로, 6-glucane 지질 대사 개선을 유도하여 체 지방형 성 과 축적 을 억 제 함으로써 항 비 만 효과를 나타내는 것으로 보인다.
- 나타내었다. 고지방 대조군의 평균 지방 세포 크기는 187.2+41.1 Um로 정상 대조군(107.3 ±30.3 岫)의 1.7배였고 글루칸 군에서는 고지방 식이에 의한 지방 세포 크기 증가가 감소하는 것을 볼 수 있었다. 글루칸 함량이 높을수록 지방 세포의 크기가 작은 양상을 보여 1% 글루칸군은 97.
- 고지방식이로 비만을유도한 후 글루칸을 함유한 실험 식이를 5주간 공급하는 동안의 체중 변화에서는 실험군간에 통계적 인 유의성은 나타나지 않았으나 글루칸 식 이군에서 고지 방 대조군보다 체중이 낮은 경향이 있었고 글루칸 함량이 높을수록 체중 증가가 적은 경향을 보였다(Table 2). 식이 섭취량은 고지방 대조군이 정상 대조군보다 적었고, 1% 글루칸군과 5% 글루칸군이 고지방 대조군보다 많았고 정상 대조군보다는 적었다.
- 먹인 쥐보다 유의적으로 체중 증가가 많았다. 그 결과 6주간의 고지방 식이 공급후에는 체중이 398.2+43.0 g으로 정상 식이를 먹인 쥐(380.8 ±33.1g)보다 평균 체중이 17.4 g 높아유의적인 차이를 보였다(p<0.05) (Fig. 1).
- 7배였고 글루칸 군에서는 고지방 식이에 의한 지방 세포 크기 증가가 감소하는 것을 볼 수 있었다. 글루칸 함량이 높을수록 지방 세포의 크기가 작은 양상을 보여 1% 글루칸군은 97.5+4.9 um, 5% 글루칸군은 84.6±11.5 Um였고 정상 대조군의 수준과 유사한 값을 보였다(Fig. 3).
- 48 mg/dL)보다 글루칸군들에서 높은 값을 보여 1% 글루칸군, 5% 글루칸군은 고지방 대조군의 약 L3 배였다. 따라서, 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤 농도의 비 (HTR)을 비교하였을 때 글루칸 식이를 공급받은 쥐들에서 글루칸을 공급받지 않은 쥐 들보다 HTR 값이 높은 양상을 나타내었다. 혈청 유리 지방산 농도는 고지방 대조군(853.
- 22 g/100 g BW)은 정상 대조군 수준으로 낮은값을 보여 고지방 대조군의 58% 수준이 였다. 복막 지방 무게는 글루칸 식 이 군에서 크게 낮아지 는 양상을 보여 고지 방 대 조군과 비교하여 유의적으로 낮은 결과를 보였다.
- 또한임상 연구에서도。-glucan을 포함한 보충제를 식이로 공급하였을 때 체지방 감소를 촉진하였다(24, 25). 본 실험 결과에서도, 박테리아 유래의 阡glucan에 의한 혈중지질 개선효과를 확인하였다. 즉, 실험 결과 고지방 식이 공급 후 阡glucan 식이는고지방식이로 유도된 중성지방의 함량을 감소시켰으나 유의적인 차이는 없었고, 혈중HDL콜레스테롤의 증가를가져왔으므로, 이는 0-glucan의 혈중 지질 개선 효과 가능성을 보여주었다.
- 체중 증가가 적은 경향을 보였다(Table 2). 식이 섭취량은 고지방 대조군이 정상 대조군보다 적었고, 1% 글루칸군과 5% 글루칸군이 고지방 대조군보다 많았고 정상 대조군보다는 적었다. 체중 증가량은 1% 글루칸군과 5% 글루칸군이 적은 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다.
- 실험동물 4주령 부터 10주령 까지 6주간 쥐의 성장기 간 중 고지방 식이를 먹인 결과, 실험 시작시에는 고지방 식이군이 정상 식이군과 체중 차이가 없었으나 식이 공급 2주후부터 정상식이를 먹인 쥐보다 유의적으로 체중 증가가 많았다. 그 결과 6주간의 고지방 식이 공급후에는 체중이 398.
- 본 실험 결과에서도, 박테리아 유래의 阡glucan에 의한 혈중지질 개선효과를 확인하였다. 즉, 실험 결과 고지방 식이 공급 후 阡glucan 식이는고지방식이로 유도된 중성지방의 함량을 감소시켰으나 유의적인 차이는 없었고, 혈중HDL콜레스테롤의 증가를가져왔으므로, 이는 0-glucan의 혈중 지질 개선 효과 가능성을 보여주었다.
- 따라서, 총 콜레스테롤에 대한 HDL 콜레스테롤 농도의 비 (HTR)을 비교하였을 때 글루칸 식이를 공급받은 쥐들에서 글루칸을 공급받지 않은 쥐 들보다 HTR 값이 높은 양상을 나타내었다. 혈청 유리 지방산 농도는 고지방 대조군(853.8 ±238.6UEq/L) 에 비하여 글루칸군들에서 정상 대조군(710.6 ±164.2 UEq/L) 수준으로 낮아지 는 경향을 보였고, 5% 글루칸군 ⑹2.8 + 70.1 UEq/L)에서 가장 낮은 값을 보여 고지방 대조군의 72%수준이였다(Table 3).
- 혈 청 중성 지 방은고지방 대조군보다 글루칸 식이를 먹인 군들에서 글루칸 함량이 높을수록 낮아지는 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다. 혈청 총 콜레스테롤 농도도 1%, 5% 글루칸 함유 식이를먹인 쥐에서 낮은 경향을 보였으나 통계적 유의성은 없었다.
후속연구
- 예외적으로, 최근에 쥐의 장내에서 8-glucan의 일종인 커들란에 의한 비피더스균의 생육 촉진과 단쇄지방산 함량 증가를 보고한 예는 있으나(33), 6-glucan의 혈중 콜레스테롤 감소 효과와 관련된 장내 미 생물의 발효는 보다 많은 연구가 필요한 실정이다. 따라서, 본 연구에서 나타난 6-glucan의 비 만개선 효과에 대한 설명을 위해서는 분자생물학적 기전연구가 뒷받침되어야 한다.
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