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엽산과 비타민 $B_{12}$ 결핍에 의한 호모시스테인혈증 흰쥐의 조직내 비타민 지표간의 상관관계 분석
A Critical Evaluation of the Correlation Between Biomarkers of Folate and Vitamin $B_{12}$ in Nutritional Homocysteinemia 원문보기

韓國營養學會誌 = The Korean journal of nutrition., v.42 no.5, 2009년, pp.423 - 433  

민혜선 (한남대학교 생명나노과학대학 식품영양학과) ,  김미숙 (한남대학교 생명나노과학대학 식품영양학과)

초록
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본 연구는 흰쥐를 대상으로 엽산결핍 또는 엽산결핍/비타민 $B_{12}$결핍/0.3% 호모시스틴 식이의 공급을 통해 각각 경미한 호모시스테인혈증과 중위의 호모시스테인혈증을 유도한 후, 혈장, 간 및 뇌 조직내 메티오닌 대사회로 biomarker와 엽산 농도 사이의 상관관계를 분석함으로써 영양성 호모시스테인혈증의 특성을 규명할 목적으로 실시하였다. 6 주령 Sprague-Dawley 숫컷 쥐에게 엽산이 충분한 식이 (FS), 엽산결핍식이 (FD), 또는 동일 식이에 호모시스틴을 첨가한 식이 (FSH and FDH), 엽산결핍/비타민 $B_{12}$ 결핍/호모시스틴 첨가 식이 (FDHCD)를 8주간 공급하였다. 1) FD와 FDH 식이군은 경미한 호모시스테인혈증을 (17.41 ${\pm}$ 1.94 nmol/mL) 나타냈으며, FDHCD 식이군은 중위의 호모시스테인혈증을 (44.13 ${\pm}$ 2.65 nmol/mL) 나타내어 엽산과 비타민 $B_{12}$결핍에 의한 영양성 호모시스테인혈증의 모델로 이용할 수 있었다. 2) FD, FDH, FDHCD 식이군의 간 (p < 0.001)과 뇌조직 (p < 0.01) 내 엽산 농도는 FS, FSH군 보다 유의적으로 낮았으나, FD, FDH, FDHCD 식이군의 간 및 뇌조직의 엽산농도 사이에는 유의적인 차이가 없었다. 이와 대조적으로 혈장 엽산 농도는 FDHCD 식이군 (126.5 ${\pm}$ 9.6 nmol/L)이 FD, FDH 식이군 (21.1 ${\pm}$ 1.4 nmol/L, 22.0 ${\pm}$ 2.2 nmol/L)(p < 0.001) 보다 약 6배 높았으며, 이는 비타민 $B_{12}$ 결핍에 의한"methyl-folate trap"으로 인해 엽산이 효율적으로 조직내 보유되지 못하고 혈류로 나와 소변을 통해 배설되기 때문인 것으로 보인다. 3) FD와 FDH 식이군의 간조직의 SAH 농도는 각각 대조군 보다 44% 및 50%씩 증가되었고 (p < 0.001), 간 SAM 농도는 각각 대조군 보다 72%, 71% 저하되었으며 (p < 0.001), 그 결과 두 군 모두 SAM/SAH 비율이 대조군 보다 약 80% 저하되었다 (p < 0.001). 한편 FDHCD 식 이군의 간 SAH 농도를 대조군과 비교할 때 대조군 보다 107% 증가되었고 (p < 0.001), SAM 농도는 대조군 보다 81% 저하되었으며 (p < 0.001), 그 결과 SAM/SAH 비율이 대조군 보다 약 90% 저하되어 매우 낮은 SAM/SAH 비율을 나타냈다 (p < 0.001). 뇌조직 SAM 농도는 엽산결핍, 비타민 $B_{12}$결핍 및 호모시스틴 급여에 의해 영향을 받지 않고 대조군과 유사한 수준을 보여 뇌조직내 SAM의 항상성을 나타냈으나, FDHCD 식이군의 뇌조직 SAH 농도는 대조군 보다 60% 증가되었으며 (p < 0.05), 그 결과 SAM/SAH 비율은 대조군 보다 약 28% 저하되었다 (p < 0.05). 따라서 중위의 호모시스테인혈증을 나타낸 실험군에서만 뇌조직의 SAH 농도가 증가되었다. 4) 영양결핍 (엽산 또는 비타민 $B_{12}$)에 의한 호모시스테인혈증의 특성을 조사할 목적으로 혈장, 간 및 뇌 조직내 메티오닌 대사회로 biomarker와 엽산 농도 사이의 상관관계를 조사하였다. 혈장 호모시스테인은 간 엽산과 음의 상관관계 (r = -0.641, p < 0.01)을 보였으나, 뇌 엽산 또는 혈장 엽산과는 유의적인 상관관계를 보이지 않았다. 그러나 이와 대조적으로 FDHCD 식이군을 제외시킨 나머지 네개의 실험군 자료만으로 상관관계를 분석하였을 때 혈장 호모시스테인과 뇌 엽산 (r = -0.321, p < 0.05), 혈장 엽산 (r = -0.581, p < 0.01), 간 엽산 (r = -0.684, p < 0.01) 사이에 모두 유의적인 상관관계를 나타냈다. 혈장 호모시스테인과 간조직의 SAH 및 SAM 농도 사이의 상관관계는 FDHCD군을 제외시킨 나머지 네개의 실험군 자료만으로 상관관계를 분석하였을 때 뇌조직 SAH 농도들 제외한 모든 상

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Folate and vitamin $B_{12}$ are essential cofactors for homocysteine (Hcy) metabolism. Homocysteinemia has been related with cardiovascular and neurodegenerative disease. We examined the effect of folate and/or vitamin $B_{12}$ deficiency on biomarkers of one carbon metabolism ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 흰쥐를 대상으로 엽산 결핍식이를 이용하여 경미한 호모시스테인혈증 (mild homocysteinemia)을 유발하고, 엽산/비타민 B12 결핍식이를 이용하여 중 위의 호모시스테인혈증 (moderate homocysteinemia)을 유발한 상태에서 두 비타민의 biomarker인 혈장 호모시스 테인과 간과 뇌 조직 SAH, SAM 및 혈장, 간 및 뇌 조직 엽산농도 사이의 상관관계를 분석함으로써 엽산결핍과 비 타민 B12 결핍에 의한 호모시스테인혈증의 특성을“methyl-folate trap” 가설에 근거하여 밝히고자 하였다.
  • 본 연구는 흰쥐를 대상으로 엽산결핍 또는 엽산결핍/비타 민 B12결핍/0.3% 호모시스틴 식이의 공급을 통해 각각 경 미한 호모시스테인혈증과 중위의 호모시스테인혈증을 유 도한 후, 혈장, 간 및 뇌 조직내 메티오닌 대사회로 biomarker와 엽산 농도 사이의 상관관계를 분석함으로써 영양성 호모시스테인혈증의 특성을 규명할 목적으로 실시하였다. 6 주령 Sprague-Dawley 숫컷 쥐에게 엽산이 충분한 식 이 (FS), 엽산결핍식이 (FD), 또는 동일 식이에 호모시스틴 을 첨가한 식이 (FSH and FDH), 엽산결핍/비타민 B12 결 핍/호모시스틴 첨가 식이 (FDHCD)를 8주간 공급하였다.
  • 3,31-33) 호모시스테인혈증은 엽산 또는 비타민 B12 가 결핍되거나 메티오닌 대사회로의 일부 효소활성이 결여 되어 메티오닌 대사에 장애가 있을 때 나타난다. 엽산과 비 타민 B12는 메티오닌 대사회로에 영향을 줌으로써 DNA 메 틸화에 필요한 SAM의 합성 및 조직내 SAH의 수준을 유 지시킴으로써 신경세포 및 혈관계의 기능을 정상으로 유지 하는 것으로 제안되었으므로,30-32) 본 연구에서는 흰쥐를 대 상으로 식이에 엽산과 비타민 B12를 결핍시켜 경미한 호모 시스테인혈증 또는 중위의 호모시스테인혈증을 유발하였으 며 (Fig. 1), 메티오닌 대사 회로상의 이들 비타민 biomarker를 분석함으로써 영양성 호모시스테인혈증에 있어 엽산 결핍과 비타민 B12 결핍이 이 biomarker들 간의 상관관계 에 미치는 영향을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
엽산과 비타민 B12 결핍으로 SAM과 SAH의 비율의 변화는 어떤 결과를 초래하는가? 18,19) SAM은 DNA 메틸화 뿐 아니라 epinephrine과 phosphatidylethanolamine과 같은 신경전달물질 의 합성에 필수적인 역할을 하므로 뇌조직에서 가장 중요한 메틸 공여체로 작용한다.20) 따라서 엽산 또는 비타민 B12가 결핍되면 SAM 합성의 저하와 SAH 합성의 증가로 인해 SAM/SAH 비율이 저하됨으로써 DNA 손상을 일으켜 세 포사멸을 가져오므로, 호모시스테인이 신경계에 간접적으로 독성을 나타내는 것으로 보고하였다.14)
호모시스테인혈증은 어떤 상태에서 나타나는가? 역학조사 및 임상연구에서 호모시스테인혈증이 동맥경화 성 심혈관계질환, 뇌졸중, 말초동맥경색질환 및 정맥전색의 독립적인 위험인자로 밝혀졌으며,3,5) 인지능력손상, 치매, 알 츠하이머 및 우울증과 같은 신경계질환의 위험인자로도 보 고되었다.3,31-33) 호모시스테인혈증은 엽산 또는 비타민 B12 가 결핍되거나 메티오닌 대사회로의 일부 효소활성이 결여 되어 메티오닌 대사에 장애가 있을 때 나타난다. 엽산과 비 타민 B12는 메티오닌 대사회로에 영향을 줌으로써 DNA 메 틸화에 필요한 SAM의 합성 및 조직내 SAH의 수준을 유 지시킴으로써 신경세포 및 혈관계의 기능을 정상으로 유지 하는 것으로 제안되었으므로,30-32) 본 연구에서는 흰쥐를 대 상으로 식이에 엽산과 비타민 B12를 결핍시켜 경미한 호모 시스테인혈증 또는 중위의 호모시스테인혈증을 유발하였으 며 (Fig.
SAM의 역할은? 14,16,17) 즉, 엽산 또는 비타민 B12가 결핍되 었을 때 뇌조직의 S-adenosylmethionine (SAM) 농도가 저하되고 S-adenosylhomocysteine (SAH) 농도가 증가 되어 저메틸화를 가져오기 때문에 신경이 손상되는 것으로 제안하였다.18,19) SAM은 DNA 메틸화 뿐 아니라 epinephrine과 phosphatidylethanolamine과 같은 신경전달물질 의 합성에 필수적인 역할을 하므로 뇌조직에서 가장 중요한 메틸 공여체로 작용한다.20) 따라서 엽산 또는 비타민 B12가 결핍되면 SAM 합성의 저하와 SAH 합성의 증가로 인해 SAM/SAH 비율이 저하됨으로써 DNA 손상을 일으켜 세 포사멸을 가져오므로, 호모시스테인이 신경계에 간접적으로 독성을 나타내는 것으로 보고하였다.
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