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문제 정의
- 그러므로 본 연구는 실험동물이 살아있는 상태에서 소장흡수율 즉정모델 (intestinal mesenteric lymph duct-cannulated rat model)을 이용하여, capsaicin의 섭취가 콜레스테롤을 포함한 식이성 지방의 흡수율에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 알아보기 위해서 설계되었다. 위장으로 cap- saicin을 함유한 지질유화액 (14C-cholesterol, a-tocopherol, 중성지질, 담즙산 포함)과 capsaicin을 포함하지 않은 지질 유화액을 각각 8시간 동안 투여하고, 동시에 8시간 동안 시간대별로 림프순환계로 분비되는 14C-cholesterol, a-tocopherol, 중성지질을 측정하여, capsaicin이 소장에서 림프계로 이동되는 식이성 지방의 양에 미치는 영향을 연구하고자 하였다.
- 본 연구는 capsaicin 투여가 콜레스테롤을 포함한 지방의 소장 흡수율에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하기 위해서 설계되었다. 지방의 소장 흡수율을 측정하기 위해서 흰쥐 소장 지방 흡수율 측정모델을 이용하여, 쥐의 십이지장으로 capsaicin 이 포함된 지질유화액을 8시간 동안 지속적으로 주입하면서 8시간 동안 림프관으로 분비되는 14C-cholesterol, a-tocopherol, 지방산을 분석하여 capsaicin에 의한 영향을 비교하였다.
- 대하여 알아보기 위해서 설계되었다. 위장으로 cap- saicin을 함유한 지질유화액 (14C-cholesterol, a-tocopherol, 중성지질, 담즙산 포함)과 capsaicin을 포함하지 않은 지질 유화액을 각각 8시간 동안 투여하고, 동시에 8시간 동안 시간대별로 림프순환계로 분비되는 14C-cholesterol, a-tocopherol, 중성지질을 측정하여, capsaicin이 소장에서 림프계로 이동되는 식이성 지방의 양에 미치는 영향을 연구하고자 하였다.
제안 방법
- Isoflurane 마취장치 (SHEI, Royal Medical Co., LTD., Seoul, Korea; 2.0% isoflurane in 1.8 L oxygen/min)로 마취를 유지한 후에 실험동물을 개복하여 소장 림프관 (mesenteric lymph duct)으로 림프시료 채취관(lymph duct cannula, Dural Plastics, Auburn, Australia)을 수술적 인 방법으로 연결, 고정한 후, 우측 옆구리로 배관하였다. 다음으로 지질 유화액 주입을 목적으로 위장을 통한 십이지장 상층부로 지질 유화액 주입관(gastric tubing: I.
- 8 L oxygen/min)로 마취를 유지한 후에 실험동물을 개복하여 소장 림프관 (mesenteric lymph duct)으로 림프시료 채취관(lymph duct cannula, Dural Plastics, Auburn, Australia)을 수술적 인 방법으로 연결, 고정한 후, 우측 옆구리로 배관하였다. 다음으로 지질 유화액 주입을 목적으로 위장을 통한 십이지장 상층부로 지질 유화액 주입관(gastric tubing: I.D. 1.02 mm, O.D. 2.1 mm, SILASTIC®, Dow Corning Corporation, MI, USA)을 삽입, 고정한 후, 우측 옆구리로 배관하였다(19).
- 봉합(4-0 Silk, AILEE Co., LTD., Busan, Korea)한 후에 고정케이지(restraining cage)에 넣고, 30oC로 유지되는 회복실에서 수술 회복을 유도하였다. 회복 기간 동안 5% glu- cose를 포함하는 PBS 용액(6.
- 사육 기간에는 식이와 물을 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다. 사육환경은 항온항습장치를 이용하여 상대온도 22±2oC, 상대습도 55±5%로 유지하였고, 자동점등장치를 이용하여 명암주기를 12시간 간격으로 유지시켰다. 이 기간 동안 공급 한식이는 미국영양학회(American Institute of Nutrition, AIN)가 추천하는 표준식 이 (18)인 AIN-93G 식 이 였으며, 식이 조성은 Table 1과 같다.
- capsaicin군으로 나누었다. 실험동물은 소장흡수율 측정을 위한 림프관 우회 수술(mesenteric lymph duct cannulation surgery)을 하}기 전에 16시간 절식시켰으며, 수술은 수술기구 및 장치들을 모두 고압멸균기(HS-2519, Hanshin Medical Co. LTD., Incheon, Korea)로 멸균한 환경에서 실시하였다.
- 실험동물의 평균 체중이 300 -350 g이 되었을 때 5마리씩 대조군과 capsaicin군으로 나누었다. 실험동물은 소장흡수율 측정을 위한 림프관 우회 수술(mesenteric lymph duct cannulation surgery)을 하}기 전에 16시간 절식시켰으며, 수술은 수술기구 및 장치들을 모두 고압멸균기(HS-2519, Hanshin Medical Co.
- 5 g이고 이 중 약 1%가 capsaicin 인 점을 감안하여 농도를 설정하였다. 제조된 유화액은 시간당 3 mL씩 8시간 동안 지속적으로 공급하였으며, 동시에 림프 시료는 8시간 동안 채취, 무게를 측정하였다.
- 5 N methanolic NaOH와 14% BF3를 첨가하여 메틸화를 유도하였다. 지방산의 분리 및 동정은 GC(mod- el GC 7890A, Agilent Technologies, Inc., Wilmington, DE, USA)와 불꽃이온화검출기 (flame ionization detector)를 이용해서 측정하였다. 사용된 columne DB-23(50%-cyano- propyl)-methyl polysiloxane; 0.
- 지방의 소장 흡수율을 측정하기 위해서 흰쥐 소장 지방 흡수율 측정모델을 이용하여, 쥐의 십이지장으로 capsaicin 이 포함된 지질유화액을 8시간 동안 지속적으로 주입하면서 8시간 동안 림프관으로 분비되는 14C-cholesterol, a-tocopherol, 지방산을 분석하여 capsaicin에 의한 영향을 비교하였다. 8시간 동안 분비된 림프액의 양은 대조군과 capsaicin군 간에 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- , Busan, Korea)한 후에 고정케이지(restraining cage)에 넣고, 30oC로 유지되는 회복실에서 수술 회복을 유도하였다. 회복 기간 동안 5% glu- cose를 포함하는 PBS 용액(6.8 mmol/L NazHPO% 16.5 mmol/L NaH2OP4, 115.0 mmol/L NaCl, 5.0 mmol/L KCl, pH 6.4)을 펌프장치 (syringe pump, NE-1600, New Era Pump Systems, Inc., Wantagh, NY, USA)를 이용하여 시간당 3 mL씩 지속적으로 다음날 실험 시까지 공급하였다.
대상 데이터
- 실험동물은 생후 5주령의 수컷 Sprague-Dawley 횐쥐 (Harlan Sprague Dawley, Inc., (주)중앙실험동물, Seoul, Korea) 를 구입하여 창원대학교 동물사육실에서 자동 급수장치를 갖춘 cage에 한 마리씩 분리하여 사육하였다. 사육 기간에는 식이와 물을 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다.
데이터처리
- 자료의 통계처리는 Student's t-test를 이용하여 두 실험군 간의 차이를 나타내었으며, 각 실험군과 표준값의 표준편차(mean 士 SD)로 나타내었다. P의 값이 0.
이론/모형
- Folch 등(20)의 방법과 Slover과 Lanza(23)의 방법에 준하여 림프액의 총지방산을 측정하였다. 100 uL의 림프액를 취 한 후에 chloroform : methanol(v/v, 2:1) 혼합 용매 로 추출 후에 2 mL의 0.
- , Berlin, MA, USA)를 이용하여 제거되었다. a-Tocopher이의 HPLC 측정은 Zaspel과 Csallany(21)의 방법을 따랐다. 사용된 HPLC columne 40℃로 유지 된 역상 column(Alltima C18, 5 um, 4.
- 사육환경은 항온항습장치를 이용하여 상대온도 22±2oC, 상대습도 55±5%로 유지하였고, 자동점등장치를 이용하여 명암주기를 12시간 간격으로 유지시켰다. 이 기간 동안 공급 한식이는 미국영양학회(American Institute of Nutrition, AIN)가 추천하는 표준식 이 (18)인 AIN-93G 식 이 였으며, 식이 조성은 Table 1과 같다.
성능/효과
- 흡수율에 미치는 영향은 Table 4와 같다. 8시간 동안 채취한 림프의 지방을 분석한 결과, 팔미트산(16:0), 스테아르산(18:0), 올레산(18:1), 리놀렌산(18:2), 아라키돈산(20:4), DHA(docosahexaenoic acid, 22:6) 등이 주요 지방산으로 분비되 었다. 특히, 올레산의 경우, 소장에서 외 인성 중성지질의 흡수율 측정을 위해서 대표적으로 주입된 지방산으로, triolein 형태로 지질유화액 제조 시에 주요 식이성 지방으로 포함되었다.
- 특히, 올레산의 경우, 소장에서 외 인성 중성지질의 흡수율 측정을 위해서 대표적으로 주입된 지방산으로, triolein 형태로 지질유화액 제조 시에 주요 식이성 지방으로 포함되었다. 8시간 동안 총 분비된 올레산의 양은 대조군과 capsaicin군에서 각각 619.5 ±33.5 um이과 534.1 ±85.9 ymol 로 나타났으며, 흡수율이 capsaicin에 의해서 유의적으로 감소되었음 알 수 있었다. 좀 더 구체적으로 Fig.
- 52mL까지 급격히 증가하였으나 그룹 간에는 유의적인 차이가 없었다. 그러나 4시간 이후에는 capsaicin군에서는 분비되는 양이 지속적으로 증가되거나 유지되 었으나 대조군에서는 감소되는 경향을 보였고 7시간째에는 대조군이 시간당 2.09 ±0.24 mL, capsaicin군이 3.20 ±0.83 mL를 보여 유의적 인 차이를 보이 기도 했다(Fig. 1). 그러나 8시간 동안 총 분비된 양을 비교했을 때, 대조군(15.
- a -tocopher이의 흡수율에서도 유의적인 차이가 없었다. 그러나 총 8시간 그리고 시간대별 14C-cholesterol 흡수율은 대조군과 비교하였을 때 capsaicin 군에서 유의적인 차이로 감소되는 경향을 보였다. 또한 중성지방의 흡수율의 비교에서도 팔미트산, 스테아르산, 아라키돈산, DHA의 흡수율은 두 군 간에 유의적인 차이가 없었으나 지방유화액을 통해 주입한 올레인산의 흡수율에서는 유의적인 감소현상을 보였다.
- capsaicin군 간에 유의적인 차이가 없었다. 그리고 총지방산 분비율의 비교, 즉 외인성 지방산(지질유화액의 지방)과 내인성 지방산(소화 과정시 유입되는 담즙 지방)을 더한 양의 그룹 간의 비교에서도 올레산과 비슷한 양상으로 유의적인 차이를 보였다. 이상의 결과에서 capsaicin이 개별내인성 지방산들의 흡수율에는 영향을 미치지 않았고, 지질 유화액에 포함된 올레산으로 구성된 중성지질 (triolein) 의 흡수율에만 영향을 주었으며, capsaicin이 주요 식이성 지방의 흡수율에 억제하는 것으로 판단이 된다.
- 바가 없다. 다만 이번 실험에서 소장 림프순환계로 흡수되는 14C-cholester이의 양이 capsaicin 에 의해서 유의적으로 감소하는 결과를 나타냄으로써 소장 내에서 capsaicin 이 식이성 콜레스테롤과 함께 투여했을 때 그 소장 흡수 억제를 유도하는 한 기능적인 역할을 한다는 것을 증명하였다 하겠다. Kwon 등(24)도 고지방콜레스테롤 식이를 공급한 흰쥐에 capsaicin(15 mg/dL)을 3개월 동안 투여한 결과 혈청 콜레스테롤의 증가가 억제되었으며, 분변으로 배출되는 콜레스테롤과 담즙산의 양이 각각 증가되었다고 보고하였다.
- 그러나 총 8시간 그리고 시간대별 14C-cholesterol 흡수율은 대조군과 비교하였을 때 capsaicin 군에서 유의적인 차이로 감소되는 경향을 보였다. 또한 중성지방의 흡수율의 비교에서도 팔미트산, 스테아르산, 아라키돈산, DHA의 흡수율은 두 군 간에 유의적인 차이가 없었으나 지방유화액을 통해 주입한 올레인산의 흡수율에서는 유의적인 감소현상을 보였다. 결론적으로, capsaicin의 응용성은 비만 치료 및 지방대사 조절과 관련해 특히, 소장 지방 흡수대사에 치중한 식이적인 수단의 근거로써 활용이 기대된다.
- 본인의 이전 실험(27)에서도, 녹차의 catechin 성분과 지질 유화액을 이번 실험과 유사한 조건에서 상호작용을 조사했을 때, 녹차의 catechin 에 의해서 a-tocopherol 의 흡수율이 농도 비례적으로 감소되는 것이 관찰되었다. 이번 실험에서와 같이 cap- saicin에 의해서 영향을 받지 않는 점으로 볼 때, 소화 및 흡수 과정에서 a-tocopherol 성분의 지질유화액의 효소 적분해나 micelle 형성에 큰 영향을 주지 않음으로써 이전 실험 결과들과 달리, capsaicin의 억제작용이 지방성분의 종류에 따라 선택적으로 작용할 수 있음을 나타내는 중요한 결과라고 하겠다.
- 그리고 총지방산 분비율의 비교, 즉 외인성 지방산(지질유화액의 지방)과 내인성 지방산(소화 과정시 유입되는 담즙 지방)을 더한 양의 그룹 간의 비교에서도 올레산과 비슷한 양상으로 유의적인 차이를 보였다. 이상의 결과에서 capsaicin이 개별내인성 지방산들의 흡수율에는 영향을 미치지 않았고, 지질 유화액에 포함된 올레산으로 구성된 중성지질 (triolein) 의 흡수율에만 영향을 주었으며, capsaicin이 주요 식이성 지방의 흡수율에 억제하는 것으로 판단이 된다. 직접적인 관련성을 설명하는 보고는 없으나, 유사한 사례를 살펴보면, Saito 등(28)의 연구에서도 capsaicin 을 투여한 흰쥐에게 올리브오일을 섭취시킨 후 시간별로 쥐의 혈중 지질농도를 측정한 결과 중성지방 및 지방산의 농도가 유의적으로 감소된다고 보고하였다.
- 9 ymol 로 나타났으며, 흡수율이 capsaicin에 의해서 유의적으로 감소되었음 알 수 있었다. 좀 더 구체적으로 Fig. 4에서 나타낸 바와 같이, 8시간 동안 시간대별 비교에서는 올레산의 흡수율은 최초 2시간 동안 대조군과 capsaicin 군 간의 올레산의 유의적 인 차이가 없으나, 3시간대와 4시간대에 걸쳐서 유의적인 차이로 감소되는 현상을 보였다. 특히, 가장 큰 차이로 흡수율 억제현상을 보인 4시간째에 대조군과 capsaicin 군의 흡수율은 각각 144.
- 최근 한국인의 콜레스테롤 수치와 건강과의 상관관계를 조사한 결과에 의하면, 혈액 중 콜레스테롤의 농도가 1 mmol/L 증가할 때마다 허혈성 뇌졸중으로 인한 사망률은 20%, 심근경색증으로 인한 사망률은 48% 증가하는 것으로 나타났다(2). 때문에 항비만 연구와 관련하여 천연식품을 통한 식물성이나 생리활성 성분을 통한 지질과 콜레스테롤의 소장 흡수를 저하시킬 수 있는 기능성 성분의 연구가 어느 때보다 활발하다 (3-5).
- 65% dose로 나타나 큰 유의적인 차이를 보였고 이후 5, 7, 8시간대에서도 큰 차이로 흡수율 감소 현상이 있었다. 최종적으로 총 8시간 동안 유입된 14C-cholesterol 양을 합산해 비교해보면, 대조군에서는 39.1 ±3.9% dose이었고 capsaicin군에서는 29.8±0.9% dose 으로 나타나 capsaicin 에 의해서 8시간 동안의 14C-choles- ter이의 흡수율이 약 23.8% 억제되는 것을 알 수 있었다 (Table 3).
- 2와 같다. 최초 1~3 시간 사이의 14C-cho- lesterol 흡수율은 대조군과 capsaicin군 간에 유의적인 차이가 없었지만, 4시간째부터 대조군의 14C-cholester이의 흡수율은 급격히 증가하여 증가세를 유지하는 반면에, capsaicin 군의 흡수율은 더 이상 증가되지 않고 유의적인 차이를 보이면서 완만하게 지속되는 경향을 보였다. 특히, 4시간째 14C-cholester이의 흡수율은 대조군에서 6.
- 최초 1~3 시간 사이의 14C-cho- lesterol 흡수율은 대조군과 capsaicin군 간에 유의적인 차이가 없었지만, 4시간째부터 대조군의 14C-cholester이의 흡수율은 급격히 증가하여 증가세를 유지하는 반면에, capsaicin 군의 흡수율은 더 이상 증가되지 않고 유의적인 차이를 보이면서 완만하게 지속되는 경향을 보였다. 특히, 4시간째 14C-cholester이의 흡수율은 대조군에서 6.28 ±1.70% dose 이었고, capsaicin군에서 4.17±0.65% dose로 나타나 큰 유의적인 차이를 보였고 이후 5, 7, 8시간대에서도 큰 차이로 흡수율 감소 현상이 있었다. 최종적으로 총 8시간 동안 유입된 14C-cholesterol 양을 합산해 비교해보면, 대조군에서는 39.
- 4에서 나타낸 바와 같이, 8시간 동안 시간대별 비교에서는 올레산의 흡수율은 최초 2시간 동안 대조군과 capsaicin 군 간의 올레산의 유의적 인 차이가 없으나, 3시간대와 4시간대에 걸쳐서 유의적인 차이로 감소되는 현상을 보였다. 특히, 가장 큰 차이로 흡수율 억제현상을 보인 4시간째에 대조군과 capsaicin 군의 흡수율은 각각 144.1 ±26.77 um이과 82.55 ±13.65 um이로 나타났으며, 대조군의 약 57% 수준으로 억제됨을 알 수 있었다. 이후 흡수율이 완만하게 감소하면서 더 이상 그룹 간의 비교에서 유의적인 차이가 발생하지 않았다.
후속연구
- 또한 중성지방의 흡수율의 비교에서도 팔미트산, 스테아르산, 아라키돈산, DHA의 흡수율은 두 군 간에 유의적인 차이가 없었으나 지방유화액을 통해 주입한 올레인산의 흡수율에서는 유의적인 감소현상을 보였다. 결론적으로, capsaicin의 응용성은 비만 치료 및 지방대사 조절과 관련해 특히, 소장 지방 흡수대사에 치중한 식이적인 수단의 근거로써 활용이 기대된다.
- 대조군에 비해 capsaicin 군이 시간대별 비교에서 일부 시간대에서 유의적인 차이로 분비율이 증가된 이유는 capsaicin 에 의한 영향으로 판단이 된다. 그러나 분비된 림프 양이 증가한다고 해서 함께 흡수되는 지방 성분의 흡수율이 반드시 비례적으로 증가되는 것이 아니기 때문에(4), 분비되는 림프 양의 증가는 단지 소장에서의 지방흡수와 관련된 한 지표로써 사용되는 것이 바람직하며 함께 흡수되는 지방들과 종합적으로 연관해서 판단해 볼 필요가 있다고 하겠다.
- 특히, capsaicin을 공급받은 동물군에서, 본 실험 결과와 같이 지방의 흡수가 최대로 증가하는 시간대에, 혈액의 지질농도의 증가가 억제되었다고 보고가 되었는데, 이는 중성지방의 흡수가 가장 증가하는 3~4시간 사이에 림프 순환계로 흡수된 올레산의 양이 유의적으로 억제된 것과 어느 정도 일치되는 결과라 하겠다. 앞으로의 과제는 이 식이성 중성지질의 소화와 흡수과정의 어느 단계에서, 특히 효소적 분해단계와 관련해서 억제현상을 유도했는지 밝히는 것은 중요한 연구의한 과제라 하겠다.
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