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문제 정의
- 본 실험에 약용식물 물 추출물들 혼합식이 제조를 위해 사용된 소재들은 예비 실험을 통해 항비만 관련 주요 효소들(lipoprotein lipase, acyl-CoA synthetase, carnitine acetyl transferase)의 활성에 영향을 미치는 것이었으나 소재마다 활성이 잘 일어나는 효소의 종류는 달랐다. 따라서 lipoprotein lipase, acyl-CoA synthetase 그리고 carnitine acetyl transferase가 비슷한 속도로 모두 활성이 일어날 수 있는 최적 소재를 찾고자 각소재들이의 물 추출물 동결 건조 분말을 일정한 비율로 고지방식이에 혼합하여 실험 식이를 제조하였으며, 이는 각 성분들의 시너지 효과를 얻기 위한 목적이었다. 본 연구에 사용된 positive contr이로 入사용된 orlistat[1-(3-hexyl-4-ox- ooxetan-2-yl) tridecan-2-yl 2-formamido-4-methyl - pentanoate]는 Xenical®(Roche Pharma Ltd, Reinach, Switzerland)라는 이름으로 시판되는 lipase 저해제로 이들은 식사로 섭취한 지방 흡수를 저해함으로써 항비만 약제 기능을 하는 것으로 알려져 있다.
- 따라서 본 연구에서는 C57BL/6J 마우스를 이용하여 5주 동안 비만을 유도한 후 6주간 옥수수수염, 팥싹, 표고버섯 및 청고추 물 추출물을 동결 건조한 분말 혼합물을 고지방식이에 혼합 투여하여 몸무게, 부고환 지방함량, 지질대사와 부고환 지방세포의 크기에 미치는 영향을 관찰하여 항 비만 기능성 식품 소재를 개발하고자 하였다.
제안 방법
- 채혈된 혈액은 4oC에서 10, 000 rpm으로 10분 동안 원심분리 하여 혈장(plasma)을 얻어 총콜레스테롤(total cholesterol), 중성지방(triglyceride) 그리고 글루코오스(glucose) 농도를 아산제약(Asan- pharm, Seoul, Korea) 상업용 kit을 이용하여 측정하였다. LDL 콜레스테롤(LDL-cholesterol) 농도는 Stanbio Labo- ratory(Stanbio, TX, USA)로부터 구입한 LDL 콜레스테롤측정용 시 약을 이용하여 자동분석 기 (BT-1000, Rome, Italy) 로 측정하였다.
- 간 무게 및 부고환 지방조직 함량은 실험 종료 후 실험동물을 안락사 시킨 다음 복부를 절개하여 간 및 부고환 지방조직을 적출하여 생리식염수를 이용하여 혈액 및 이물질을 제거하여 무게를 측정하였으며, 부고환 지방세포의 크기는 부고환 지방조직을 일정 크기로 잘라 10% formalin으로 48 시간 동안 고정하여 동결절편기로 18 um으로 절편한 후 oil-red-o 지방 염색방법으로 지방세포를 염색하였다. 염색 후 60% isopropan이을 이용하여 탈색한 뒤 현미경하에서 디지털 카메라를 이용하여 이미지를 측정하였다.
- 일반식이 섭취군은 혼합물을 투여하는 실험기간 6주 동안에도 계속해서 일반 식이를 투여하였다. 실험 기간 동안 음수와 식 이는 ad libitum으로 급여하였으며, 체중과 식이섭취량은 3일 간격으로 측정하였다. 사육장 온도는 21±2oC, 습도 50±10%에서 12시간 주기로 명암 조절하였다.
- 염색 후 60% isopropan이을 이용하여 탈색한 뒤 현미경하에서 디지털 카메라를 이용하여 이미지를 측정하였다. 지방세포의 크기 분석을 위해 Fluor Chem 8900 image analysis pro- gram을 이용하여 지방세포의 직경을 측정하였고, 지방세포의 직경은 절대적 수치가 아닌 상대적 수치로 측정하였다.
- 5%를 투여한 군(HFD + MPWEs, n=8) 으로 분류하여 실험을 진행하였다. 일반식이 섭취군은 혼합물을 투여하는 실험기간 6주 동안에도 계속해서 일반 식이를 투여하였다. 실험 기간 동안 음수와 식 이는 ad libitum으로 급여하였으며, 체중과 식이섭취량은 3일 간격으로 측정하였다.
- 염색 후 60% isopropan이을 이용하여 탈색한 뒤 현미경하에서 디지털 카메라를 이용하여 이미지를 측정하였다. 지방세포의 크기 분석을 위해 Fluor Chem 8900 image analysis pro- gram을 이용하여 지방세포의 직경을 측정하였고, 지방세포의 직경은 절대적 수치가 아닌 상대적 수치로 측정하였다.
- 8 mg/g)(10) 을복강 투여하여 마취시킨 후 안와 채혈하여 EDTA 가 함유된 튜브에 혈액을 수집하였고, 실험식이가 종결되는 6주에는 절식, 마취 후 심장 채혈하였다. 채혈된 혈액은 4oC에서 10, 000 rpm으로 10분 동안 원심분리 하여 혈장(plasma)을 얻어 총콜레스테롤(total cholesterol), 중성지방(triglyceride) 그리고 글루코오스(glucose) 농도를 아산제약(Asan- pharm, Seoul, Korea) 상업용 kit을 이용하여 측정하였다. LDL 콜레스테롤(LDL-cholesterol) 농도는 Stanbio Labo- ratory(Stanbio, TX, USA)로부터 구입한 LDL 콜레스테롤측정용 시 약을 이용하여 자동분석 기 (BT-1000, Rome, Italy) 로 측정하였다.
- 혈액은 5주 동안 고지방식이에 의해 비만을 유도한 후 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물이나 orlistat 을 함유하고 있는 고지방 식이를 시작하기 바로 직전 0주와 실험식 이후 3주에 16시간 절식 후 Avertin(0.8 mg/g)(10) 을복강 투여하여 마취시킨 후 안와 채혈하여 EDTA 가 함유된 튜브에 혈액을 수집하였고, 실험식이가 종결되는 6주에는 절식, 마취 후 심장 채혈하였다. 채혈된 혈액은 4oC에서 10, 000 rpm으로 10분 동안 원심분리 하여 혈장(plasma)을 얻어 총콜레스테롤(total cholesterol), 중성지방(triglyceride) 그리고 글루코오스(glucose) 농도를 아산제약(Asan- pharm, Seoul, Korea) 상업용 kit을 이용하여 측정하였다.
- 혼합하여 고형 식이로 제조하였다(Table 2). 배합비율 결정은 항비만 관련 주요 효소들인 lipoprotein lipase, acyl-CoA synthetase와 carnitine acetyl transferase의 Km값을 구한 후 in vitro 예비실험에서 얻어진 효소 활성비를 Km값에 곱하여 Table 1과 같은 배합비율을 결정하였다, Positive con- tr이로 사용한 orlistat 는 Xenical® 라는 의약품으로 판매되고 있는 캡슐을 개봉하여 고지방식이 1 kg에 0.
대상 데이터
- 팥싹 역시 혈액 내 독소를 소변으로 배출하고 배변을 촉진하는 것으로 예부터 전해지고 있으나 과학적인 근거를 제시한 연구결과는 전무한 상태이다. 따라서 팥 싹에 의한 배설 촉진이 항비만 효과를 나타낼 수 있을 것이라 추정되어 본 연구에서 항비만 소재로 팥싹을 선택하였다. Kwon 등⑺은 표고버섯의 균사체에서 분리한 단백질과 고추 추출물을 흰쥐에 투여했을 때 체중과 LDL-콜레스테롤 함량이 감소되었다고 보고하였다.
- 본 연구에 사용된 옥수수수염 (Zea mays L.), 팥싹 (Phaseolus angularis L.), 표고버섯 (Lentinus edodes(Berk.) Sing) 및 청고추(Capsicum annuum L.)는 춘천 소재 재료상 및 대형마트에서 구입하여 건조하였다. 건조된 각각의 시료를 분쇄한 후 10.
데이터처리
- 5)Within each column, values with different superscripts are significantly different from each other (p<0.05), as determined by Duncan's multiple range test.
- 6)Values with different superscript letters (a-c) within the same row are significantly different (p<0.05) as determined by Duncan's multiple range test.
- The fat cell area was measured by Fluor Chem 8900 image analysis program (B). The values shown are mean±SD (n=7~ 10) and mean with the different letters are significantly different (p<0.05), as determined by Duncan's multiple range test.
- 실험에서 얻어진 결과의 통계적 유의성은 SPSS(statit- ical package for social sciences, Version 10.0, Chicago, USA) program을 이용하여 실험군당 평균士표준편차로 표시하였고, 각 농도의 평균차의 통계적 유의성을 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.
성능/효과
- 4)Blood samples were collected on weeks 0, 3, and 6 after oral feeding of MPWEs or orlistat.
- 혈장 글루코오스 함량은 일반식이군(HF-free diet)과 비교하여 고지방식이 군(HFD)에서 유의적으로 증가하였고 orlistat 와 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취 3주째 고지방식이에 의해 증가된 고혈당을 현저히 감소시켰고 감소율은 두 섭취군이 비슷하였다. 6주째, 대조군에 비해 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취군의 글루코오스 함량이 유의적으로 낮았지만, 혼합물 섭취군보다 orlistat 섭취군이 더 낮은 글루코오스 함량을 나타내었다.
- 69% 유의적으로 감소하였다. LDL 콜레스테롤은 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물과 orlistat 섭취군에서 고지 방식이 군인 대조군과 비교하여 현저히 낮은 함량을 나타내었고 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 투여가 LDL 콜레스테롤 농도 감소에 항비만 약제인 orlistat 보다 더 효과가 있었다. 대조군과 비교하여 약용식물 물 추출물들을 동결건조한 분말 혼합물 섭취군의 혈장 중성지방 함량이 이들 혼합물 섭취 3주와 6주 모두 유의적으로 감소하였다.
- 51% 체중 감소를 나타내었다. 간 무게를 측정한 결과 고지방식이군인 대조군과 비교하여 고지방 식이와 함께 orlistat 섭취는 간 무게를 32.93%, 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물은 26.22% 유의적으로 감소시켰다. 부고환 지방조직 함량을 측정한 결과 대조군인 고지방식이군은 1.
- 부고환 지방조직의 지방세포 크기가 고지방식이를 섭취한 군 (HFD) 에서 일반식이 섭취군(HF-free diet)과 비교하여 현저히 증가하였고, 고지방 식이에 의한 지방세포 크기 증가는 orlistata 과 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취에 의해 억제되었다. 고지방식이 군의 지방세포 크기가 1.0 배일 때 일반식이군 (HF-free diet) 과 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취 군(HF+MPWEs)의 지방세포 크기는 고지 방식이 군의 지방세포 크기의 0.47배와 0.69배로 감소하였다. 이는 고지방식이의 섭취가 지방세포의 중성지방의 축적을 증가시켰음을 의미하며 (15), 옥수수수염, 팥싹, 표고버섯 및 청고추각각의 물 추출물 냉동 건조 분말 혼합물 섭취가 이러한 중성지방의 축적을 억제한 것으로 사료된다.
- 체중 변화량은 실험 시작부터 시작 종결까지의 무게 변화량을 총 식이 섭취 량으로 나누어 나타내었다. 그 결과 고지방식이만을 섭취한 대조군 (HFD) 과 비교하여 모든 실험군에서 유의적으로 감소하였다. 항비만 치료제로 판매되고 있는 orlistat 섭취군 (HFD + orlistat) 은 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취군 (HFD+MPWEs) 과 일반식이 섭취군(HF-free diet)보다 더 체중이 감소되었고, 혼합물을 섭취한 군은 대조군과 비교하여 48.
- 않았다. 그러나 6주 후에는 약용식물 물 추출물들을 동결건조한 분말 혼합물 섭취군에서 140.65 ±11.91 mg/dL 로 대조군인 170.88±5.64 mg/dL와 비교하여 17.69% 유의적으로 감소하였다. LDL 콜레스테롤은 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물과 orlistat 섭취군에서 고지 방식이 군인 대조군과 비교하여 현저히 낮은 함량을 나타내었고 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 투여가 LDL 콜레스테롤 농도 감소에 항비만 약제인 orlistat 보다 더 효과가 있었다.
- LDL 콜레스테롤은 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물과 orlistat 섭취군에서 고지 방식이 군인 대조군과 비교하여 현저히 낮은 함량을 나타내었고 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 투여가 LDL 콜레스테롤 농도 감소에 항비만 약제인 orlistat 보다 더 효과가 있었다. 대조군과 비교하여 약용식물 물 추출물들을 동결건조한 분말 혼합물 섭취군의 혈장 중성지방 함량이 이들 혼합물 섭취 3주와 6주 모두 유의적으로 감소하였다. 3주에는 43.
- Kwon 등⑺은 표고버섯의 균사체에서 분리한 단백질과 고추 추출물을 흰쥐에 투여했을 때 체중과 LDL-콜레스테롤 함량이 감소되었다고 보고하였다. 본 실험에 약용식물 물 추출물들 혼합식이 제조를 위해 사용된 소재들은 예비 실험을 통해 항비만 관련 주요 효소들(lipoprotein lipase, acyl-CoA synthetase, carnitine acetyl transferase)의 활성에 영향을 미치는 것이었으나 소재마다 활성이 잘 일어나는 효소의 종류는 달랐다. 따라서 lipoprotein lipase, acyl-CoA synthetase 그리고 carnitine acetyl transferase가 비슷한 속도로 모두 활성이 일어날 수 있는 최적 소재를 찾고자 각소재들이의 물 추출물 동결 건조 분말을 일정한 비율로 고지방식이에 혼합하여 실험 식이를 제조하였으며, 이는 각 성분들의 시너지 효과를 얻기 위한 목적이었다.
- 22% 유의적으로 감소시켰다. 부고환 지방조직 함량을 측정한 결과 대조군인 고지방식이군은 1.85±0.15 g, 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취한 군은 1.30±0.19 g으로 대조군과 비교하여 29.73%가 유의 적으로 감소하였다.
- 1과 같다. 부고환 지방조직의 지방세포 크기가 고지방식이를 섭취한 군 (HFD) 에서 일반식이 섭취군(HF-free diet)과 비교하여 현저히 증가하였고, 고지방 식이에 의한 지방세포 크기 증가는 orlistata 과 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취에 의해 억제되었다. 고지방식이 군의 지방세포 크기가 1.
- 농도는 Table 4와 같다. 실험식 이가 시작되기 바로 직전 0주에는 고지방식이군(HFD, control), 고지방식이에 0.5 g/kg orlistat 섭취군(HFD + orlistat) 그리고 고지방식이에 5 g/kg 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취군(HFD+MPWEs) 간에는 혈장 총콜레스테롤, LDL- 콜레스테롤 및 중성지방 농도에는 유의적 차이가 나타나지 않았으나(p>0.05), 이들 3군은 일반식이군(HF-free diet) 과비교하여 혈장 지질 함량이 현저히 높았다 (p<0.05).
- 그 결과 고지방식이만을 섭취한 대조군 (HFD) 과 비교하여 모든 실험군에서 유의적으로 감소하였다. 항비만 치료제로 판매되고 있는 orlistat 섭취군 (HFD + orlistat) 은 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취군 (HFD+MPWEs) 과 일반식이 섭취군(HF-free diet)보다 더 체중이 감소되었고, 혼합물을 섭취한 군은 대조군과 비교하여 48.51% 체중 감소를 나타내었다. 간 무게를 측정한 결과 고지방식이군인 대조군과 비교하여 고지방 식이와 함께 orlistat 섭취는 간 무게를 32.
- 감소율은 positive contr이로 사용된 orlistat 투여군과 유사하였다. 혈장 글루코오스 함량은 일반식이군(HF-free diet)과 비교하여 고지방식이 군(HFD)에서 유의적으로 증가하였고 orlistat 와 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취 3주째 고지방식이에 의해 증가된 고혈당을 현저히 감소시켰고 감소율은 두 섭취군이 비슷하였다. 6주째, 대조군에 비해 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취군의 글루코오스 함량이 유의적으로 낮았지만, 혼합물 섭취군보다 orlistat 섭취군이 더 낮은 글루코오스 함량을 나타내었다.
후속연구
- 지방세포 크기의 측정은 항비만 효능을 입증할 수 있는 효과적인 방법으로 알려져 있다(15). 따라서 지방세포의 조직학적 실험 결과는 본 실험에 사용된 약용식물 물 추출물들을 동결건조한 분말 혼합물이 항비만 기능성식품 개발 등 다양한 용도의 기능성 소재로 사용 가능성을 다시 한 번 시사하고 있다.
- 본 연구 결과와 유사하였다. 또한 본 연구에 사용된 천연소재 물 추출물 혼합물 섭취에 의한 부고환 지방량 감소는 비만에 있어서 체중의 증가보다는 체지방량의 증가가 건강을 해친다는 Kim 등(14)의 연구 결과에 근거 한다면 본 연구에서 비만 마우스에게 섭취시킨 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물은 비만한 사람에게 건강 개선과 함께 항비만 효과를 나타낼 수 있는 항비만 천연 소재일 것이라는 것을 시사하고 있다.
- 또한 약용식물 물 추출물들을 동결 건조한 분말 혼합물 섭취에 의한 혈장 중성지방과 총콜레스테롤 함량 감소는 브로콜리 싹 추출물, 뽕잎 추출물 그리고 도라지 물 추출물이 식이 적 비만에 의해 유발된 고지혈증을 개선하였다는 보고들 (12, 17)과 유사하였다. 혈중 지질 함량 감소는 관상 심혈관계질환의 위험을 감소시킨다는 여러 연구 결과들(15, 16, 18)에 근거하여 옥수수수염, 팥싹, 표고버섯 및 청고추 각각의 물 추출물 냉동 건조 분말 혼합물 섭취는 비만에 의해 유발되는 심혈관계 질환의 위험성을 줄여 줄 것으로 추정된다.
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