아연 수준이 비만쥐의 당대사와 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량에 미치는 영향 Effects of Zinc on Carbohydrate Metabolism and the Serum Concentrations of Zinc, Magnesium and Chromium in Obese Rats원문보기
본 연구는 아연 공급 수준이 비만과 관련된 당대사 이상과 체내 무기질 함량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 고지방식이 유도 비만쥐에게 아연을 요구량의 50%, 100%, 200% 수준으로 공급한 후 혈당, 인슐린 및 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량을 측정하였다. 사료섭취량, 체중증가량, 사료효율 및 각 조직의 무게는 아연 공급 수준에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 혈당과 인슐린 농도는 아연 공급수준에 따라 유의적인 차이를 보여 혈당은 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 낮게 나타났지만(p<0.05), 인슐린 농도는 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 혈청 아연과 크롬 함량은 아연 공급량에 따른 유의적인 영향을 받지 않았으나, 혈청 마그네슘 함량은 아연 결핍군이 다른 두 군보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 결론적으로 비만군에서 아연 공급 수준에 따라 체내 당대사 및 그와 관련된 무기질 일부가 변화되는 것을 관찰할 수 있었다. 그러므로 비만군에게 아연을 보충 급여하면 인슐린 농도가 증가하며 그 결과 비만으로 발생될 수 있는 고혈당을 낮추는 효과가 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 아연 공급 수준이 비만과 관련된 당대사 이상과 체내 무기질 함량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 고지방식이 유도 비만쥐에게 아연을 요구량의 50%, 100%, 200% 수준으로 공급한 후 혈당, 인슐린 및 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량을 측정하였다. 사료섭취량, 체중증가량, 사료효율 및 각 조직의 무게는 아연 공급 수준에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나 혈당과 인슐린 농도는 아연 공급수준에 따라 유의적인 차이를 보여 혈당은 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 낮게 나타났지만(p<0.05), 인슐린 농도는 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 높았다(p<0.05). 혈청 아연과 크롬 함량은 아연 공급량에 따른 유의적인 영향을 받지 않았으나, 혈청 마그네슘 함량은 아연 결핍군이 다른 두 군보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 결론적으로 비만군에서 아연 공급 수준에 따라 체내 당대사 및 그와 관련된 무기질 일부가 변화되는 것을 관찰할 수 있었다. 그러므로 비만군에게 아연을 보충 급여하면 인슐린 농도가 증가하며 그 결과 비만으로 발생될 수 있는 고혈당을 낮추는 효과가 있을 것으로 사료된다.
The purpose of this study was to investigate the effect of dietary zinc levels on carbohydrate metabolism and serum zinc, magnesium and chromium contents in obese rats. Animals were divided into three groups by zinc levels, such as low (15 ppm), adequate (30 ppm) and high (60 ppm) levels of dietary ...
The purpose of this study was to investigate the effect of dietary zinc levels on carbohydrate metabolism and serum zinc, magnesium and chromium contents in obese rats. Animals were divided into three groups by zinc levels, such as low (15 ppm), adequate (30 ppm) and high (60 ppm) levels of dietary zinc. The food intake, weight gain and feed efficiency ratio were not changed by zinc levels. There were no significant differences in liver, kidney and spleen weights. However, serum glucose concentration significantly decreased as the levels of dietary zinc increased, in particular, that of obese rats fed the high level of zinc was remarkably decreased. Insulin concentration of rats fed high level of zinc diet was significantly higher than that in the other groups. However, there were no significant differences in serum zinc and chromium contents, although serum magnesium fed zinc deficient diet was significantly higher than that of the other two groups. Glucose concentrations had negative correlation with insulin concentrations, and positive correlations with serum magnesium content. In conclusion, serum glucose concentrations were decreased and insulin concentrations were increased as the levels of dietary zinc increased in obese rats. These results suggested that zinc supplement at higher level than adequate one would increase insulin concentration and may improve hyperglycemia problem in obese groups.
The purpose of this study was to investigate the effect of dietary zinc levels on carbohydrate metabolism and serum zinc, magnesium and chromium contents in obese rats. Animals were divided into three groups by zinc levels, such as low (15 ppm), adequate (30 ppm) and high (60 ppm) levels of dietary zinc. The food intake, weight gain and feed efficiency ratio were not changed by zinc levels. There were no significant differences in liver, kidney and spleen weights. However, serum glucose concentration significantly decreased as the levels of dietary zinc increased, in particular, that of obese rats fed the high level of zinc was remarkably decreased. Insulin concentration of rats fed high level of zinc diet was significantly higher than that in the other groups. However, there were no significant differences in serum zinc and chromium contents, although serum magnesium fed zinc deficient diet was significantly higher than that of the other two groups. Glucose concentrations had negative correlation with insulin concentrations, and positive correlations with serum magnesium content. In conclusion, serum glucose concentrations were decreased and insulin concentrations were increased as the levels of dietary zinc increased in obese rats. These results suggested that zinc supplement at higher level than adequate one would increase insulin concentration and may improve hyperglycemia problem in obese groups.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 비만과 관련된 당대사 및 이와 관련된 일부 무기질의 변화에 따른 아연 공급의 효과에 대해 알아보기 위해 고지방식이로 유도된 비만쥐에게 아연을 결핍, 적정, 과잉 수준으로 공급하여 혈당, 인슐린 그리고 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량을 분석하였다.
본 연구는 아연 공급 수준이 비만과 관련된 당대사 이상과 체내 무기질 함량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 고지방식이 유도 비만쥐에게 아연을 요구량의 50%, 100%, 200%수준으로 공급한 후 혈당, 인슐린 및 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량을 측정하였다. 사료섭취량, 체중증가량, 사료효율 및 각 조직의 무게는 아연 공급 수준에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다.
가설 설정
3)Antioxidant added at 0.02 g/100 g of lipid.
제안 방법
사료섭취량은 매일 같은 시각에 측정하였고 전날 채워 둔 사료통의 무게에서 그날의 무게를 뺀 값으로 계산하였다. 체중은 일주일에 한번 측정하였고 식이섭취로 인한 갑작스러운 체중의 변화를 막기 위하여 2시간 전에 사료 통을 제거한 후 실시하였다.
사육실은 온도 22±2℃와 습도 65±2%를 항상 유지시켰고, 12시간 주기로 명암이 자동 조절되도록 하였다.
체중은 일주일에 한번 측정하였고 식이섭취로 인한 갑작스러운 체중의 변화를 막기 위하여 2시간 전에 사료 통을 제거한 후 실시하였다. 식이효율은 일주일간 측정된 체중과 같은 기간의 사료섭취량을 이용하여 계산하였다.
실험식이의 배합은 NRC(23)와 AIN-76(24)을 참고로 하였으며, Table 1과 같이 아연(zinc carbonate)의 공급은 요구량의 50%(15 ppm, 결핍군), 100%(30 ppm, 적정군), 200%(60 ppm, 과잉군) 수준으로 결정하였다. 이때 탄수화물 : 지방 : 단백질의 비율(%, w/w)이 55:20:20이 되도록 조성하였고, 전체 사료의 에너지 밀도는 4.
혈액은 혼탁해지는 것을 막기 위하여 15시간 정도 절식시킨 후 개체별로 체중을 측정하고 ether로 마취시켰다. 채혈은 heart puncture 방법을 사용하였으며 분석에 필요한 전혈은 항응고제가 처리된 튜브에 수거하였고, 나머지 혈액은 혈청을 얻기 위하여 실온에 방치한 후 3,000 rpm에서 20분간 원심분리 하였다. 혈청은 소량씩 분주하여 분석 시까지 -70℃에 냉동 보관하였다.
체중 100±10 g인 Sprague-Dawley계 숫쥐를 적응시킨 후 20% lard 첨가의 고지방식이를 공급하여 비만을 유도한다음, 아연 공급 수준에 따라 세 군으로 나누어 각 군당 8마리씩 사육하였다.
데이터처리
2)Means with different letters within a same column are significantly different by Duncan's multiple range test.
2)Not significant at α=0.05 as determined by one-way analysis of variance ANOVA.
3)Not significant at α=0.05 as determined by one-way analysis of variance ANOVA.
모든 결과는 각 군별 평균치와 표준편차를 구하였으며 측정된 모든 값들은 아연 공급 수준이 장기 무게, 혈당과 인슐린 및 혈청 아연, 마그네슘, 크롬 함량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 SAS(statistical analysis system) 프로그램을 이용하여 one-way ANOVA를 실시하였다. 종속변수에 미치는 독립변수의 영향이 유의적으로 나타났을 때는 각 군별 차이를 관찰하기 위해 Duncan's multiple range test로 α=0.
종속변수에 미치는 독립변수의 영향이 유의적으로 나타났을 때는 각 군별 차이를 관찰하기 위해 Duncan's multiple range test로 α=0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
혈당은 Glucose Oxidase 법(25)으로, 인슐린 농도는 Radio Immuno Assay(RIA) 법에 의하여 측정하였다(26).
성능/효과
05). 결론적으로 비만군에서 아연 공급 수준에 따라 체내 당대사 및 그와 관련된 무기질 일부가 변화되는 것을 관찰할 수 있었다. 그러므로 비만군에게 아연을 보충 급여하면 인슐린 농도가 증가하며 그 결과 비만으로 발생될 수 있는 고혈당을 낮추는 효과가 있을 것으로 사료된다.
그러나 혈당과 인슐린 농도는 아연 공급 수준에 따라 유의적인 차이를 보여 혈당은 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 낮게 나타났지만(p<0.05), 인슐린 농도는 아연 과잉군이 결핍군과 적정군보다 유의적으로 높았다(p<0.05).
비만군에서 혈당은 인슐린과 부의 상관관계를 나타냈고(p<0.001), 혈청 마그네슘 함량과는 정의 상관관계를 나타내었다(p<0.01).
혈청 마그네슘 함량은 아연의 섭취 수준에 따라 유의적인 차이를 보여 아연 결핍군이 55.1±4.8 μg/mL로 적정군과 과잉군의 46.9±3.2 μg/mL과 44.1±3.7 μg/mL보다 유의적으로 높았다(p<0.05).
05). 혈청 아연과 크롬 함량은 아연 공급량에 따른 유의적인 영향을 받지 않았으나, 혈청 마그네슘 함량은 아연 결핍군이 다른 두 군보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 결론적으로 비만군에서 아연 공급 수준에 따라 체내 당대사 및 그와 관련된 무기질 일부가 변화되는 것을 관찰할 수 있었다.
혈청 인슐린 농도는 아연 과잉군이 45.8±13.8 μIU/mL로 결핍군 18.0±7.0 μIU/mL보다는 2.5배, 적정군 19.6±6.3 μIU/ mL보다는 2.3배로 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.05), 본 연구결과 아연 보충에 따라 인슐린 농도가 증가되었다.
혈청 크롬 함량은 아연의 공급 수준에 따른 유의적 차이가 나타나지 않아 비만 시에는 아연 공급에 의한 영향을 받지 않은 것으로 나타났다. 그러나 정상쥐에서는 아연 공급 수준이 증가할수록 혈청 크롬 농도는 감소하였다고 보고하였고(36), 이는 아연의 공급에 따라 인슐린의 생성, 분비가 활성화되고, 근육과 지방세포에서 당의 이용이 활성화됨에 따라 인슐린과 인슐린 수용체 사이의 다리 역할을 크롬이 담당하기 때문이라 하였다(37,38).
후속연구
4 mM보다 유의적으로 높게 나타났다는 결과와 일치하였다(32). 결과적으로 비만군에서는 아연 공급이 증가할수록 혈당이 감소한 것으로 나타나서 아연 공급으로 인한 고혈당의 완화가 기대되므로 이에 대한 보다 체계적인 연구가 필요하다.
비만은 당대사와 밀접한 관련이 있는 아연, 마그네슘, 크롬과 같은 체내 무기질 함량과 관련성이 있는 것으로 보고되고 있는데, 동물실험에서 유전적 비만쥐는 정상쥐에 비해 털과 혈청, 간의 아연 함량이 낮았으며(3), 사람에서도 머리카락과 혈청의 아연 함량이 체중이 증가할수록 감소하였다고 한다(4-7). 그러나 이와는 반대로 유전 비만쥐의 간과 소장의 아연 함량이 정상군보다 높았다는 보고도 있으며(7), 비만인이 정상인보다 혈청 아연의 수준이 높거나 유의적인 차이가 없다는 보고도 있어(8,9) 이에 대한 좀 더 확실한 결과를 얻기 위해서는 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
이상의 연구 결과를 종합할 때 비만에 의한 당대사 이상 시 마그네슘과 크롬의 함량이 변화되며, 이들은 당대사와 상호작용을 하는 것으로 보이기 때문에 비만시의 당대사와 무기질과의 관계, 그리고 아연의 공급에 의한 당대사와 마그네슘과 크롬의 변화에 관한 연구는 매우 필요하다.
05). 한편, Kang(35)은 비만군에서 아연 공급에 따라 혈청 마그네슘 함량은 변화가 없었다고 하여 본 연구와 다른 결과를 보였으며 앞으로 이에 대한 보다 정확한 연구가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비만 성인과 비만 아동의 마그네슘 체내 함량은 어떤 변화를 보이는가?
마그네슘은 비만 시 체내 함량이 변화되는 것으로 보고되고 있는데, Vanroelen(15)에 의하면 비만 성인의 혈청 마그네슘 함량은 정상인에 비해 낮은 경향을 보였고, 비만 아동의 경우에도 혈청 마그네슘 함량이 정상 아동보다 유의적으로 낮았다고 하였다(9). 비만인에서 발견되는 마그네슘 결핍은 비만으로 인한 고인슐린혈증에 의한 결과라고 하며, 비만인의 혈장 마그네슘 함량은 인슐린 농도와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다(2,16,17).
크롬의 결핍과 보충은 당 이용 능에 어떤 영향을 주는가?
크롬은 인슐린 감수성과 관련성이 있다는 결과가 보고되고 있으며(18,19), 크롬의 결핍은 당이용능의 손상과 고인슐린혈증을 보였으며 크롬 보충으로 당이용능이 정상으로 회복되었다고 한다(20,21). 따라서 비만에 따른 체내 크롬 함량은 변화가 있을 것으로 사료되며, 비만인의 혈장 크롬 함량이 저체중인에 비해 유의적으로 높게 나타났다고 한다(22).
아연 공급 수준이 당 대사에 미치는 영향에 관한 연구로는 무엇이 있는가?
아연은 인슐린과 밀접한 관계가 있는 무기질로서, 일부 연구에서 아연의 결핍은 당내능의 손상과 인슐린 분비의 감소, 그리고 인슐린 저항성을 증가시키는 것으로 나타났다(10-12). 또한 아연의 결핍은 비만으로 인한 당이용능 감소와도 관계한다는 보고가 있는데, 비만쥐에서 발견되는 인슐린 과잉분비가 아연 공급으로 감소되었다고 한다(13). 반면 정상 체중의 양을 대상으로 한 연구에서 아연을 결핍, 적정, 과잉 수준으로 공급했을 때 혈당은 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 혈청 인슐린 농도는 아연 결핍군에서만 유의적으로 낮아 아연의 과잉 공급이 인슐린의 농도에 영향을 미치지 않았다고 보고하였다(14). 이와 같이 비만한 사람과 동물을 대상으로 아연 공급 수준이 당대사에 미치는 영향에 관한 연구가 이루어지고 있으나 그 결과가 일관성이 없어 논쟁의 여지로 남아 있다.
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