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문제 정의
- 커피의 다량 음용은 체내 과산화를 증가시키는 요인이 될 수 있을 것으로 생각되나 이에 대한 연구는 별로 없는 상태이며, 커피 섭취와 함께 철분 섭취량도 부족한 경우 체내의 산화 스트레스와 항산화 작용에 어떤 영향을 미치는가에 대한 연구도 거의 없는 편이다. 따라서, 본 연구에서는 철분의 섭취량이 부족하면서, 커피를 다량 음용할 경우 체내 과산화물 및 항산화 효소 활성에 미치는 영향을 살펴보고자 수행되었다.
- 커피를 많이 섭취하는 경우 체내 철분 배설에 영향을 미친다는 보고가 있으며, 또한 심한 철분 부족이나 과다한 커피 섭취는 둘 다 체내의 과산화를 증가시키는 요인이 될 수 있다고 보고 있다. 식이 철분의 섭취량이 부족하면서 커피를 많이 음용할 경우에 체내의 과산화 및 항산화 실태에 미치는 영향에 대해서는 연구가 전무한 실정이어서, 본 연구에서는 철분의 섭취량이 부족하면서, 커피를 다량 음용할 경우 체내 과산화와 항산화 효소에 미치는 영향을 살펴보고자 수행되었다. 헤마토크리트 농도와 헤모글로빈 수준은 식이내 철분이 부족할수록, 그리고 커피의 섭취량이 증가할수록 높아지는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 사육조건은 온도 23 ± 2t:, 상대습도 55 ± 7% 이내로 조절하였다. 본 실험에서는 식이 철분 (5 ppm)이 부족하면서 커피를 0%, 1%, 4% 첨가한 세군 (FDCO, FDC1, FDC4)과 식이 철분 (50 ppm)이 충분하면서 커피를 0%, 1%, 4% 첨가한 세군 (FSCO, FSC1, FSC4)으로 나누어서 6군으로 분리하였다. 실험 식이의 단위 열량당 커피의 함량 (0.
- 흰쥐의 성장과 최대 헤모글로빈 유지를 위한 식이의 철분 요구량은 35 ppm으로 ® 본 실험에서는 요구량의 143%인 50 ppm을 철분이 충분한 식이로 하고, 요구량의 14%인 5 ppm을 철분이 부족한 식이로 하여서 횐쥐를 사육하였다. 실험동물은 실험 식이로 4주간 사육하였고, 식이와 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다. 실험식이는 AIN-76를 기본 식이로 공급하였으며, 본 실험에서 사용한 식이의 구성은 Table 1과 같다.
- 실험식이는 AIN-76를 기본 식이로 공급하였으며, 본 실험에서 사용한 식이의 구성은 Table 1과 같다. 실험동물의 체중은 1주일에 1회씩 측정하였으며, 식이 섭취량은 1주일에 2회씩 측정하였다.
- 실험동물의 혈액은 실험 기간 종료 전 15시간 절식시킨 실험동물 올 마취하여 심장 관자 법으로 주사기를 이용하여 혈액을 채취하였다. 채취된 전혈의 일부는 바로 헤마토크리트, 헤모글로빈 및 혈당 분석에 이용하였고.
- 실험동물의 혈액을 채취한 후 바로 전혈에서 헤마토크리트과 헤모글로빈 농도를 측정하였다. 헤마토크리트 (적혈구 용적비)는 11000 項이에서 5분간 원심 분리하여 전혈에 대한 적혈구층의 높이를 읽어 %로 표시하였고, 헤모글로빈의 분석은 cyanmethemoglobin법 (영동제약, 한국)을 이용하여 측정하였다.
- 적혈구과 간의 superoxide dismutase는 Winterboum 등發의 방법을 변형하여 xanthine과 xanthine oxidase 에의한 ferricytochrome C의 환원을 방해하는 정도를 측정함으로써 분석하였다. Cytochrome C의 환원을 50% 방해하는 것을 1 unit으로 하였다.
- 채취하였다. 채취된 전혈의 일부는 바로 헤마토크리트, 헤모글로빈 및 혈당 분석에 이용하였고. 나머지 혈액은 EDTA (Ethylene Diamine Tetra Acetate) 가 들어있는 원심분리 관과 들어있지 않은 원심분리 관의 두 곳에 나누어 담아 3000 rpm에서 20분간 원심분리하였고, 적혈구와 혈장, 또는 혈청 올 얻은 후 생화학적 분석을 위해 -20P에서 냉동보관 하였다.
- 실험시작 전 1주일동안 고형 배합사료 (삼양사료)로 적응시키고. 체중에 따라 난괴법 (randomized complete block desi卽)에 의해 8마리씩 6군으로 나누었다. 실험 시작 시 실험동물의 평균 체중은 133.
- 혈장 과산화물은 Yagi 법'後을 이용하여 TBARS (thiobarbituric acid reactive substance) 의 양을 분석하였고, 간의 TBARS는 Buckingham법을 변형하여 측정하였다. 혈장 alanine amino-transferase (ALT)와 aspartate amino-transferase (AST)의 측정은 혈액분석기인 DTSC (Johnson & Johnson, U.
- 25 g/100 kcal) 올 고려할 때, 1% 커피 식이는 2, 500 kcal를 섭취하는 성인이 하루에 6 g (약 2잔)의 커피를 음용하는 것으로 추정할 수 있다. 흰쥐의 성장과 최대 헤모글로빈 유지를 위한 식이의 철분 요구량은 35 ppm으로 ® 본 실험에서는 요구량의 143%인 50 ppm을 철분이 충분한 식이로 하고, 요구량의 14%인 5 ppm을 철분이 부족한 식이로 하여서 횐쥐를 사육하였다. 실험동물은 실험 식이로 4주간 사육하였고, 식이와 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
- 실험동물은 생후 6주된 Sprague-Dawley 종 수컷 흰쥐로. 실험시작 전 1주일동안 고형 배합사료 (삼양사료)로 적응시키고.
- A)를 사용하여 측정하였다. 혈장 단백질은 alkaline biuret 시약 (영동제약)을 사용하여 정량하였다.
데이터처리
- 모든 분석 결과는 SAS program을 이용하여 각 군의 평균과 표준 편차를 계산하였다. 철분과 커피 수준에 따른 차이는 two-way analysis of variance (ANOVA)로 각분석하였고, 각 실험군 간의 평균치 비교는 Duncan's multiple range test를 이용했으며.
- 표준 편차를 계산하였다. 철분과 커피 수준에 따른 차이는 two-way analysis of variance (ANOVA)로 각분석하였고, 각 실험군 간의 평균치 비교는 Duncan's multiple range test를 이용했으며. 유의성 검정은 p <0.
이론/모형
- GPx 1 unite 1분간 1 pmol의 NADPH가 소모되는 것을 기준으로 하였다. Catalase는 Johansson과 Hankan의방법期을 이용하여 분석하였다. Catalase 1 unite 1분간 1.
- Cytochrome C의 환원을 50% 방해하는 것을 1 unit으로 하였다. Glutathione peroxidase (GPx)는 Paglia와 Valentine의 방법%으로 분석하였다. GPx 1 unite 1분간 1 pmol의 NADPH가 소모되는 것을 기준으로 하였다.
- 실험동물은 실험 식이로 4주간 사육하였고, 식이와 물은 자유롭게 섭취할 수 있도록 하였다. 실험식이는 AIN-76를 기본 식이로 공급하였으며, 본 실험에서 사용한 식이의 구성은 Table 1과 같다. 실험동물의 체중은 1주일에 1회씩 측정하였으며, 식이 섭취량은 1주일에 2회씩 측정하였다.
- 헤모글로빈 농도를 측정하였다. 헤마토크리트 (적혈구 용적비)는 11000 項이에서 5분간 원심 분리하여 전혈에 대한 적혈구층의 높이를 읽어 %로 표시하였고, 헤모글로빈의 분석은 cyanmethemoglobin법 (영동제약, 한국)을 이용하여 측정하였다.
- 혈장 alanine amino-transferase (ALT)와 aspartate amino-transferase (AST)의 측정은 혈액분석기인 DTSC (Johnson & Johnson, U.S.A)를 사용하여 측정하였다. 혈장 단백질은 alkaline biuret 시약 (영동제약)을 사용하여 정량하였다.
성능/효과
- Table 8 (U/liver)에 제시하였다. 1 mg 단백질 당으로 볼 때 (Table 7), SOD의 경우 적혈구와 마찬가지로 철분이 부족한 군에서 SOD의 활성이 더 높았고, GPx와 ca- talase의 활성은 철분과 커피의 영향을 받지 않은 것으로 나타났다. 한편, 간의 총 항산화 효소의 활성도 (Table 8) 를 살펴보면, 총 SOD 활성도 (U/liver)는 식이의 영향을 받지 않았으나, 총 GPx와 catalase의 활성도는 철분이 부족한 군에서 현저하게 낮은 것으로 나타났다.
- Superoxide dismutase (SOD)의 활성은 철분이 부족한 군에서 활성도가 높았으며, 철분이 충분한 군에서는 커피의 섭취가 많을수록 활성도가 증가하였다. Glutathione peroxidase (GPx)의 경우에는 철분이나 커피의 섭취가 GPx의 활성에 영향을 미치지 않았고, catalase의 경우에는 커피의 수준이 식이의 1%였을 때 catalase 활성이 유의적으로 증가하였으나, 4% 식이에서는 다시 감소하는 것으로 나타났다. 한편, Rossowska 둥 허의 연구에서 caffeine (20 ㎎/㎏ BW)을 쥐에게 섭취시켰을 때, 쥐 심장의 SOD 활성도가 증가하고, GPx 활성도는 caffeine 섭취의 영향을 받지 않았다고 하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다.
- 제시하였다.Superoxide dismutase (SOD)의 활성은 철분이 부족한 군에서 활성도가 높았으며, 철분이 충분한 군에서는 커피의 섭취가 많을수록 활성도가 증가하였다. Glutathione peroxidase (GPx)의 경우에는 철분이나 커피의 섭취가 GPx의 활성에 영향을 미치지 않았고, catalase의 경우에는 커피의 수준이 식이의 1%였을 때 catalase 활성이 유의적으로 증가하였으나, 4% 식이에서는 다시 감소하는 것으로 나타났다.
- 간의 항산화 효소의 활성도를 종합해보면, 간의 총 항산화 효소 활성은 철분이 충분한 군에서 간 단백질량의 증가와 함께 GPx와 catalase 활성도도 높게 나타났다. 한편, 간의 1 mg 단백질 당의 항산화 효소 활성은 식이의 영향을 크게 받지 않았으나, 식이 철분이 부족한 군에서는 SOD의 활성도가 증가한 것으로 나타났는데.
- 커피의 영향을 받지 않았다 (Table 2). 그러나, 식이 효율은 식이 철분이 부족한 군에서 커피 1%를 섭취했을 때 유의적으로 감소하다가 커피 4%를 섭취할 때 증가했고, 식이 철분이 충분한 군에서는 커피 1%를 섭취했을 때 유의적으로 증가하다가 커피 4%를 섭취했을 때 감소하였다. Cunnane 등의 연구와 Roughead 등刀의 연구에서도 철분 수준이 실험 쥐의 체중에 큰 영향을 미치지 않았다는 보고가 있어서 본 연구 결과와 일치하였다.
- Mock 등对은 커피의 섭취가 철분의 흡수율을 현저히 감소시킨다고 보고한 바가 있으며, Park과 Sung의 연구20에서 정상 쥐에게 카페인을 투여하는 경우 헤마토크리트와 헤모글로빈 수치가 감소하여서 본 연구 결과와 유사하게 나타났다. 따라서, 본 연구의 결과로 볼 때, 철분 섭취가 충분하지 않은 환경에서 카페인을 섭취할 경우, 빈혈 증상이 더욱 악화될 소지가 있는 것으로 보인다.
- 본 연구에서 이용한 식이철분 수준이나 커피 섭취는 체내 과산화지질 수준에서는 차이를 나타내지 않았으나, 커피의 섭취 수준이 식이의 4%로 높은 경우에는 간 손상지표인 혈장 AST와 ALT 수치가 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 식이 철분과 커피가 체내 항산화 효소의 활성에 미치는 영향은 쥐의 조직에 따라서 다르게 나타났다.
- 한편, 식이 철분과 커피가 체내 항산화 효소의 활성에 미치는 영향은 쥐의 조직에 따라서 다르게 나타났다. 적혈구의 경우 커피 섭취의 영향을 많이 받아서 커피 섭취량이 많을 때 SOD의 활성도가 높았고, 간의 경우에는 식이철분이 부족할 때 SOD의 활성도가 올라간 것으로 나타났다. 따라서, 철분 결핍이면서 커피의 섭취량이 증가하는 경우, 빈혈 증상에 더불어 체내의 산화 스트레스의 증가로 인해 SOD 효소의 활성이 현저하게 증가하는 것으로 사료된다.
- 1 mg 단백질 당으로 볼 때 (Table 7), SOD의 경우 적혈구와 마찬가지로 철분이 부족한 군에서 SOD의 활성이 더 높았고, GPx와 ca- talase의 활성은 철분과 커피의 영향을 받지 않은 것으로 나타났다. 한편, 간의 총 항산화 효소의 활성도 (Table 8) 를 살펴보면, 총 SOD 활성도 (U/liver)는 식이의 영향을 받지 않았으나, 총 GPx와 catalase의 활성도는 철분이 부족한 군에서 현저하게 낮은 것으로 나타났다. 이는 체내 철분 영양 상태가 나쁠 경우, 간의 총 단백질 수준이 현저히 감소하기 때문에 단백질의한 부분인 효소의 양도 감소한 것으로 보인다.
- 식이 철분의 섭취량이 부족하면서 커피를 많이 음용할 경우에 체내의 과산화 및 항산화 실태에 미치는 영향에 대해서는 연구가 전무한 실정이어서, 본 연구에서는 철분의 섭취량이 부족하면서, 커피를 다량 음용할 경우 체내 과산화와 항산화 효소에 미치는 영향을 살펴보고자 수행되었다. 헤마토크리트 농도와 헤모글로빈 수준은 식이내 철분이 부족할수록, 그리고 커피의 섭취량이 증가할수록 높아지는 것으로 나타났다. 따라서, 식이로 섭취하는 철분의 섭취량이 부족하면서 커피를 많이 섭취하는 경우에는 철분 결핍으로 인한 빈혈증 상이 더 심화될 것으로 사료된다.
- 헤마토크리트는 식 이내 철분이 부족한 군에서 유의적으로 낮았고, 커피의 수준이 증가할수록 감소하였다. 헤모글로빈 농도도 헤마토크리트와 유사한 경향을 보여서 식이 철분이 부족한 군에서는 모두 현저한 빈혈 수치 (8.0-8.9 g/dl)를 보였으며, 식 이내 철분이 충분할 경우에는 커피 수준이 증가할수록 헤모글로빈의 농도가 감소하여서, 커피 함량이 식이의 4%였을 때에는 평균치가 11.7 g/dl 로 빈혈 수치에 근접하였다. Mock 등对은 커피의 섭취가 철분의 흡수율을 현저히 감소시킨다고 보고한 바가 있으며, Park과 Sung의 연구20에서 정상 쥐에게 카페인을 투여하는 경우 헤마토크리트와 헤모글로빈 수치가 감소하여서 본 연구 결과와 유사하게 나타났다.
- Table 4에 나타내었다. 혈장 AST와 ALT는 커피 섭취의 영향을 많이 받아서 커피 섭취량이 증가할수록 현저히 증가하는 것으로 나타났다. D必의 연구에서도 caffbine 을 투여할 때, AST와 ALT 효소의 활성도가 증가하였다고 보고하여서 본 연구의 결과와 일치흐}는 것으로 나타났다.
- 혈장단백질은 식이 철분 섭취의 영향을 받지 않았으나, 적혈구와 간 단백질은 식이 철분의 영향을 크게 받아서 철분이 부족한 식이를 섭취한 군에서 적혈구와 간의 단백질 수준 이유의 적으로 낮게 나타났다. 이는 철분 부족으로 인한 빈혈로 인해 혈액의 산소 공급이 원활하지 않아 체내 단백질 축적에 영향을 받았기 때문으로 사료된다.
후속연구
- 한편, 간의 1 mg 단백질 당의 항산화 효소 활성은 식이의 영향을 크게 받지 않았으나, 식이 철분이 부족한 군에서는 SOD의 활성도가 증가한 것으로 나타났는데. 그 이유가 철분 부족으로 인한 과산화 작용의 증가 때문인지는 앞으로 좀 더 연구되어야 할 것으로 사료된다.
- 따라서, 식이로 섭취하는 철분의 섭취량이 부족하면서 커피를 많이 섭취하는 경우에는 철분 결핍으로 인한 빈혈증 상이 더 심화될 것으로 사료된다. 사람의 경우, 특히 성인 여자들에게서 철분 섭취량이 부족하면서, 커피를 즐겨 마시는 사람들이 많을 것으로 생각되므로, 앞으로 이에 대한 임상 또는 역학 연구가 더 필요하다고 하겠다.
- 따라서, 철분 결핍이면서 커피의 섭취량이 증가하는 경우, 빈혈 증상에 더불어 체내의 산화 스트레스의 증가로 인해 SOD 효소의 활성이 현저하게 증가하는 것으로 사료된다. 항산화 효소들 중에서 특히 SOD 효소의 활성이 민감한 영향을 받은 것으로 나타났는데, SOD 효소의 작용에는 아연, 구리, 망간 등의 무기질들이 관여하므로 앞으로 이들 무기질과 철분이 항산화 효소의 작용에 미치는 영향에 대해서도 좀 더 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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