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문제 정의
- 따라서 본 연구는 고지방 및 고콜레스테롤 식이를 급여한 랫드에 소량의 quercetin 분말을 첨가함에 따른 혈청 지질 농도 개선 효과에 대해 알아보고 또한 고지방 식이로 인하여 간 세포의 손상이 초래되는지를 알아보고자 실시하였다.
제안 방법
- 5). Sucrose는 quercetin을 첨가한 것을 감안하여 대조군과 Q-0.25군 및 Q-0.5군에 전체 사료 중 각각 42.5%, 42.25% 및 42.0%로 조정하였다. 본 실험에 사용된 각 군의 식이조성은 Table 1과 같다.
- 1 g인 생후 5주령인 Sprague-Dawley (SD) 랫드 수컷 30마리를 (주)대한 바이오링크(충북 음성)로부터 구입하여 1주일간 상용 펠렛 사료(CJ Feed, 인천)로 예비사양한 후 이들을 무작위로 각 군당 10마리씩 3개의 군으로 나누어 5주간 고지방 및 고콜레스테롤 실험식이로 사육하였다. 고지방 및 고콜레스테롤 실험식이는 랫드와 마우스에 대한 표준식이로 미국영양협회에서 정한 AIN-76(41) 식이조성을 참고로 하여 수정하였는 바 고지방 및 고콜레스테롤 식이를 위해 전체 사료 중 lard, cholesterol 및 sodium cholate 성분이 각각 15%, 2% 및 0.5%를 포함하도록 조성하였다. 대조군에는 quercetin을 첨가하지 않았고, 다른 한 군에는 quercetin을 전체 사료 중의 0.
- 5%를 포함하도록 조성하였다. 대조군에는 quercetin을 첨가하지 않았고, 다른 한 군에는 quercetin을 전체 사료 중의 0.25%가 되게 첨가하였으며(이하 Q-0.25), 나머지 한 군에는 quercetin을 전체 사료 중의 0.5%가 되게 첨가하였다(이하 Q-0.5). Sucrose는 quercetin을 첨가한 것을 감안하여 대조군과 Q-0.
- 동물의 사육실 조건은 온도는 23 ± 2oC가 되게 하였으며, 해당 식이와 물은 제한하지 않고 자유롭게 섭취하도록 하였다. 랫드의 식이 섭취량은 주 1회 사료 급여량에서 잔량을 빼주는 방법으로 측정하였으며, 체중은 주 1회 측정하였다.
- 실험동물을 희생시키기 12시간 전부터 절식시킨 후 에테르로 가볍게 마취하여 복부를 절개한 다음 복부대동맥으로부터 혈액을 채취하였다. 채취한 전혈을 실온에 30분간 방치하여 핼액이 응고된 다음에 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 분리하여 검사에 사용하였다.
- 이 실험에서 quercetin의 첨가수준은 Manach 등(1995)이 quercetin을 랫드에 사료 총량의 0.125%에서 0.5%를 첨가하여 급여한 결과 혈장 내에서 quercetin의 metabolites가 유효한 농도로 검출되었다고 보고한 것을 참고하여 0.25%와 0.5%로 정하였다. Quercetin의 독성에 대하여는 장기투여에 대한 발암성 시험으로 Hirono 등(1981)은 ACI 랫드에 quercetin을 사료 중 1%와 5%의 농도로 540일간 급여하거나 또는 10% 첨가하여 850일간 급여한 결과 발암성이 없을 정도로 독성이 없고 안전하였다고 보고하였다.
- 혈청의 포도당 농도는 glucose oxidase법, 총단백 농도는 biuret법, 알부민(A) 농도는 bromcresol green법에 따라 조제된 시약 kit(아산제약, 화성)로 측정하였으며 글로불린(G) 농도는 총단백 농도에서 알부민 농도를 빼서 구하였고 A/G 비율은 알부민 농도를 글로불린 농도로 나눠줌으로써 계산하였다(46). 총콜레스테롤(TC), 고밀도 지단백 콜레스테롤(HDLC) 및 중성지방(triglyceride, TG) 농도는 각각 효소법에 의한 kit(아산제약, 화성)를 사용하여 측정하였으며, 저밀도 지단백콜레스테롤(LDL-C) 값은 Fridewald식(14) [LDL − C] = [TC] −{[HDL − C] + [TG/5]}을 이용하여 계산하였다.
대상 데이터
- 본 시험에 사용된 quercetin dihydrate는 Sigma-Aldrich, Inc (St. Louis, Missouri, USA)로부터 구입하였으며, 그밖에 랫드의 실험사육에 이용된 식이 성분들 중 sucrose(씨제이제일 제당, 인천)는 국내에서 구입하였고, 카세인 및 기타 나머지 성분들은 모두 ICN Biomedicals Inc (Costa Mesa, California, USA)에서 구입하여 사용하였다.
- 평균체중이 100.4 ± 4.1 g인 생후 5주령인 Sprague-Dawley (SD) 랫드 수컷 30마리를 (주)대한 바이오링크(충북 음성)로부터 구입하여 1주일간 상용 펠렛 사료(CJ Feed, 인천)로 예비사양한 후 이들을 무작위로 각 군당 10마리씩 3개의 군으로 나누어 5주간 고지방 및 고콜레스테롤 실험식이로 사육하였다.
데이터처리
- 모든 실험성적은 평균치와 표준편차로 나타내었고, 대조군과 처리군 간의 유의성은 SAS software(version 9.1.3; SAS Institute Inc, Cary, USA)를 이용하여 Dunnett's test(10)에 의해 검정하였으며, p-value <0.05 이하를 유의한 차이로 인정하였다.
이론/모형
- 동맥경화지수 (AI)는 Haglund 등(17)에 따라 AI = (TC − HDL-C) ÷ HDL − C 공식을 이용하여 계산하였다. aspartate aminotransaminase (AST) 및 alanine aminotransaminase(ALT) 활성도는 ReitmanFrankel법(46)에 따라 조제된 시약 kit(아산제약, 화성)로 측정하였다.
- 동맥경화지수 (AI)는 Haglund 등(17)에 따라 AI = (TC − HDL-C) ÷ HDL − C 공식을 이용하여 계산하였다.
- 총콜레스테롤(TC), 고밀도 지단백 콜레스테롤(HDLC) 및 중성지방(triglyceride, TG) 농도는 각각 효소법에 의한 kit(아산제약, 화성)를 사용하여 측정하였으며, 저밀도 지단백콜레스테롤(LDL-C) 값은 Fridewald식(14) [LDL − C] = [TC] −{[HDL − C] + [TG/5]}을 이용하여 계산하였다.
성능/효과
- 고지방 및 고콜레스테롤 식이 랫드에 quercetin을 첨가한 결과 quercetin을 첨가하지 않은 대조군에 비하여 혈청 중 동맥경화를 유발하는 성분인 TC와 LDL-C의 농도 및 AI 수치가 낮아졌을 뿐만 아니라 동맥경화를 예방하는 역할을 하는 성분인 HDL-C의 농도는 높아졌다. 이 결과로 볼 때 quercetin이 혈청개선지질 개선효과를 나타낸다는 것을 입증하였다.
- 25% quercetin 첨가군이 조금 높았으나 대조군과 처리군 사이에 유의적인 차이는 없었고 모두 정상범위에 속했다(21,32,44,45). 또한 생체 내에서 대부분의 단백질이 간에서 생성되기 때문에 간장의 건강 상태를 간접적으로 나타내고 있는 혈청 중 총단백, 알부민 및 글로불린 농도는 각 군이 매우 유사한 값을 보였으며, A/G 비율은 대조군이 0.25% 및 0.5% quercetin 첨가군에 비하여 조금 높았으나 유의성 있는 차이는 아니었고 모두 정상범위에 속하였다(21,32,44,45). 이러한 결과로 볼 때 quercetin 첨가 급이가 랫드 혈청의 포도당 및 단백질 농도에는 영향을 미치지 않았음을 알 수 있었다.
- 이 중 심혈관질환을 유발하는 성분인 TC와 LDLC의 농도 및 AI 수치는 quercetin 첨가군이 대조군에 비하여 유의성 있게 낮게 나타난 반면에(25), 심혈관질환을 예방하는 역할을 하는 성분인 HDL-C의 농도는 quercetin 첨가군이 대조군에 비하여 유의성 있게 높았다(15,40). 이 결과로 볼 때 quercetin의 첨가가 고지방식이의 섭취에 따라 혈청지질농도가 건강에 유해한 쪽으로 변화되는 것을 방지하는데 효과가 높다는 것이 입증되었다(23,37,40).
- 고지방 및 고콜레스테롤 식이 랫드에 quercetin을 첨가한 결과 quercetin을 첨가하지 않은 대조군에 비하여 혈청 중 동맥경화를 유발하는 성분인 TC와 LDL-C의 농도 및 AI 수치가 낮아졌을 뿐만 아니라 동맥경화를 예방하는 역할을 하는 성분인 HDL-C의 농도는 높아졌다. 이 결과로 볼 때 quercetin이 혈청개선지질 개선효과를 나타낸다는 것을 입증하였다.
- AST와 ALT 농도 모두 quercetin 첨가군이 대조군에 비하여 낮았으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었으며 모두 정상범위에 속하였다(32,44,45). 이 실험 결과 랫드에서 고지방 및 고콜레스테롤 식이가 간 세포의 손상을 일으키지는 않았지만 이는 비교적 단기간에 속하는 5주간만 고지방 식이를 급여한 결과로 여겨졌다.
- 5% quercetin 첨가군에 비하여 조금 높았으나 유의성 있는 차이는 아니었고 모두 정상범위에 속하였다(21,32,44,45). 이러한 결과로 볼 때 quercetin 첨가 급이가 랫드 혈청의 포도당 및 단백질 농도에는 영향을 미치지 않았음을 알 수 있었다.
- 이번 실험에서 검사한 전체 항목에서 quercetin의 첨가 수준에 따른 차이는 유의성 있게 나타나지 않았는데 이는 0.25%의 quercetin의 첨가량이 혈청 지질 개선 효과를 나타날 수 있는 첨가 수준이었고 이보다 첨가량을 증가한다고 하여 효과가 일정수준 이상으로 더 높아지지 않는 것으로 여겨졌다(23,43).
- 이상을 종합하여 보면 quercetin을 사료 중 0.25% 또는 0.5% 수준으로 첨가하였을 때 혈청 중 TC와 LDL-C의 농도 및 AI 수치를 유의성 있게 낮추는 동시에 HDL-C 농도를 높이는 결과를 나타내었다. 이 결과로 미루어 보아 quercetin의 첨가가 혈청개선지질 개선에 효과가 있는 것으로 인정되었기에 앞으로 이를 이용한 기능성식품 개발 등에 대해 보다 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 여겨졌다.
- 식이 섭취량, 체중 증가량 및 식이 효율 5주간의 식이 섭취량과 체중 증가량 및 식이 효율은 Table 2에 나타낸 바와 같다. 즉, 대조군에 비하여 Q-0.25 및 Q-0.5 군이 식이 섭취량과 체중 증가량 및 사료효율이 경미하게 높았지만 모두 유의성이 있는 차이를 나타내지는 않았다.
후속연구
- 5% 수준으로 첨가하였을 때 혈청 중 TC와 LDL-C의 농도 및 AI 수치를 유의성 있게 낮추는 동시에 HDL-C 농도를 높이는 결과를 나타내었다. 이 결과로 미루어 보아 quercetin의 첨가가 혈청개선지질 개선에 효과가 있는 것으로 인정되었기에 앞으로 이를 이용한 기능성식품 개발 등에 대해 보다 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 여겨졌다.
- 이와는 달리 TG 농도는 대조군과 처리군 사이에 유의성 있는 차이를 보이지 않았는데 이는 Seo 등(2006)과 Yugarani 등(1992)의 보고와는 일치 하였으나 Basarkar와 Nath(1983), Bok 등(2002) 및 Lee 등(2002)이 TG 농도의 감소를 초래하였다는 보고와는 상이한 결과가 나타나 앞으로 이에 대하여는 보다 많은 연구가 있어야 할 것으로 생각되었다.
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