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문제 정의
- 그동안 invitro 상에서 다양한 오가피의 항산화 효과가 있는 것으로 미루어 체내 지방대사에도 영향을 미칠 것으로 사료되나, 그에관한 연구는 드문 실정이다. 따라서 본 연구는 오가피 추출물을 고지방 식이를 급여한 흰쥐에 제공하였을 때 흰쥐의 지질대사, 항고혈압성지수, 항산화능 및 항산화 효소 활성도에미치는 효과를 측정하여 기능성 식품으로 이용하는데 필요한 기초 자료를 제공하고자 한다.
- 오가피 추출물이 고지방 식이를 급여한 흰쥐의 체내 지질대사, 심혈관계질환지수 항산화능 및 항산화 효소계에 어떤영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 연구결과를 요약하면아래와 같다.
제안 방법
- 4주령된 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐 32마리를 1주간 고형식이로 적응시킨 후 난괴법에 의하여 정상 식이군(ND), 고지방 식이대조군(HFD), 정상 식이 오가피 추출물군(NDC), 고지방 식이 오가피 추출물군(HFDC)으로 나누어 각 군당 8마리씩 6주간 사육하였다. 동물 사육실의 온도는 20±2℃, 습도 55±5%를 유지하였으며, 명암 주기는 12시간으로 조절하였다.
- 간의 catalase 활성도는 Aebi H(1974)의 방법을 따라 측정하였으며, 효소의 활성단위(unit)는 H2O2를 분해시킬 수 있는 효소의 양을 단백질 1 mg 당 1분간의 반응 정도로 나타내었다. 간의 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성은 Peglia & Valentine(1967)의 수정보완된 방법을 이용하여 측정하였으며, 효소 활성은 1분 동안 1 /zM NADPH를 산화시키는 효소의 양을 1 unit로 계산하였으며, 단백질 값으로 보정하였다. 간의 glutathione sulfur trans- ferase(GST)의 활성도는 Habig et a/(1974)의 방법 원리를 이용한 kit(Sigma, USA)를 이용하여 측정하였다.
- 고지방 식이군들은 총 열량의 39%가 되도록 돈지(대경오앤티)를 공급하였고, 식이 조성은 Table 1과 같다. 다른 약용식물을 이용한 실험에서 사용한 경구 투여량을 기준하여 (Chung et al 1999) 물 섭취량을 조사한 후 50 ㎎/㎏ body weight/day 기준으로 증류수에 녹여 급여하였으며, 대조군은동량의 증류수를 급여하였다. 식이와 식수는 자유롭게 먹을수 있도록 공급하였다.
- 이용하여 분석하였다. 분석 원리는 ABTS®(2, 2’-Azino-di- [3-ethylbinzthiazoline sulphonate])를 peroxidase 및 H2C)2와 함께 배양시키면 청록색의 ABTS® 양이온기가 생성되며 600 nm에서 흡광도로 측정하였고, 이는 검체 중에 존재하는 항산화 물질에 의해 발색이 억제되고, 그 정도는 항산화 물질농도에 비례하였다.
- 식이와 식수는 자유롭게 먹을수 있도록 공급하였다. 식이 섭취량은 매일 측정하였고, 몸무게는 일주일에 1회 같은 시간에 측정하였으며 식수는 매일갈아 주었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 오가피는 2007년 10월 경상북도 경산시한국생약협회로부터 구입한 오가피 100 g을 깨끗이 세척한후 삼각플라스크에 넣고 10배 량의 증류수를 가하여 100℃의수욕조상에서 4시간 동안 추출하고 Whatman(No.2) 여과지로 여과한 후 그 여액을 rotary evaporator로 농축하여 동결건조한 후 사용하였다.
데이터처리
- SPSS/PC package 12.0을 사용하여, 평균과 표준오차를 구하였으며, 일원배치분산분석에 의해 刀<0.05 수준에서 유의차가 있는 항목에 대해서는 Duncan's multiple range test로 군간유의차를 검증하였다.
이론/모형
- 효소 활성도 1 unit는 WST-1 formazan의 환원을 50% 저지하는 SOD 량으로 계산하여 단백질 값으로 보정하였다. 간의 catalase 활성도는 Aebi H(1974)의 방법을 따라 측정하였으며, 효소의 활성단위(unit)는 H2O2를 분해시킬 수 있는 효소의 양을 단백질 1 mg 당 1분간의 반응 정도로 나타내었다. 간의 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성은 Peglia & Valentine(1967)의 수정보완된 방법을 이용하여 측정하였으며, 효소 활성은 1분 동안 1 /zM NADPH를 산화시키는 효소의 양을 1 unit로 계산하였으며, 단백질 값으로 보정하였다.
- 간의 glutathine(GSH) 함량은 Ellman GL(1959)의 빙'법에의하여 비단백성 sulfhydryl group을 DTNB(5, 5-dithiobis-2- nitrobenzoic acid)로 발색시켜 비색 정량하는 kjt(Dqjindo, Japan) 를 이용흐}여 측정한 다음, 그 함량은 간 조직 1 g당 /nnole 로나타내었다.
- 간의 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성은 Peglia & Valentine(1967)의 수정보완된 방법을 이용하여 측정하였으며, 효소 활성은 1분 동안 1 /zM NADPH를 산화시키는 효소의 양을 1 unit로 계산하였으며, 단백질 값으로 보정하였다. 간의 glutathione sulfur trans- ferase(GST)의 활성도는 Habig et a/(1974)의 방법 원리를 이용한 kit(Sigma, USA)를 이용하여 측정하였다. 활성 단위는 1분간 mg protein이 생성한 2, 4-dinitrobenzene glutathione의 340 포에서의 흡광계수로 환산하여 나타내었다.
- 간의 superoxide dismutase(SOD) 활성은 Arthur & Boyne (1985) 방법에 준하여 superoxide radical에 의하여 WST-1(2- (4-iodophenyl)-3-(4-nitrophenol)-5-phenyl tetrazoliumchloride) 을 WST-1 formazan으로 환원시키는데 이때 SOD가 존재하면 이 반응이 방해를 받게 되는 원리를 이용한 SOD Assay Kit-WST(Fluka, USA)를 이용하여 측정하였다. 효소 활성도 1 unit는 WST-1 formazan의 환원을 50% 저지하는 SOD 량으로 계산하여 단백질 값으로 보정하였다.
- 간조직 중 총 지질은 Folch et a/(1957)의 방법으로 추출하였으며, 총 지질 중 중성지방과 콜레스테롤 함량은 효소법을 이용한 kit(아산제약, Korea)를 사용하여 분석하였다.
- 혈장 중성지방은 Muller 방법 (Muller PH 1977), 총콜레스테롤은 Richmond 법 (Richmond W 1976), 혈중 HDL-콜레스테롤은 Finley 방법(Finley et al 1978)을 응용한 kit(아산제약, Korea)를 사용하여 정 량하였고, LDL-콜레스테롤은 지질측정치를 Friedewald et a/(1972)의 계산식에 의해 산출하였다. 간조직 중 총 지질은 Folch et a/(1957)의 방법으로 추출하였으며, 총 지질 중 중성지방과 콜레스테롤 함량은 효소법을 이용한 kit(아산제약, Korea)를 사용하여 분석하였다.
- 혈장과 간의 지질 과산화물 함량은 thiobarbituric acid reactive substance(TBARS) kit(Oxitex Co., USA)를 이용하여 thiobarbituric acid(TBA)와 반응하여 생성된 thiobarbituric acid reactive substance(TBARS) 양으로 측정하는 Yagi K(1994)의방법을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 1. 식이 섭취량은 고지방 식이군이 정상 식이군에 비해 유의적 (p<0.05)으로 감소하였으며, 식이 효율은 유의적⑦<0.05) 으로 높았다. 최종 체중과 체중 증가량은 고지방 식이군과정상 식이군 간에 유의적인 차이가 없었다.
- 2. 혈장의 HDL-콜레스테롤은 고지방 식이군에서 오가피추출물의 첨가로 증가하였으며 LDL-콜레스테롤은 감소하였다⑦<0.05). 중성지방은 고지방 식이군이 정상 식이군에 비해 증가하였으며, 오가피 추출물 섭취로 감소하였다⑦<0.
- 3. 심혈관위험지수와 동맥경화지수는 고지방 식이군에 비하여 고지방 식이 오가피 추출물군에서 유의적으로 감소하였다⑦ <0.05).
- 4. 혈장과 간의 지질 과산화물 농도는 정상 식이군에서 오가피 추출물 섭취로 유의하게 감소하였다⑦<0.05). 혈장의 TAS 값은 고지방 섭취로 감소되었으나, 오가피 추출물 섭취로 유의하게⑦<0.
- 5. 간의 SOD, catalase 및 GST 활성도는 정상 식이군과 고지방 식이군에서 오가피 추출물 첨가군이 오가피 추출물 무첨가군에 비해 유의적으로 증가하였고(p<0.05), glutathione peroxidase 활성도와 glutathione 함량은 고지방 식이군에서 오가피 추출물 첨가로 유의하게⑦<0.05) 증가하였다.
- 05). LDL-콜레스테롤은 고지방 섭취로 높아지는 경향을 보였으며 오가피 추출물의 투여로 고지방 오가피추출물군의 LDL-콜레스테롤 함량이 유의적으로⑦<0.05) 감소하여 정상 식이군의 함량보다 낮은 수준을 보였다. 중성지방은 고지방 섭취로 증가하였으며 오가피 추출물의 투여로정상 식이군보다도 유의하게 낮은 값을 보였다⑦<0.
- TAS값은 Table 8에서 나타난 바와 같이, 오가피 추출물을급여한 군(NDC, HFDC)의 농도가 각각 0.86±0.10 mmol/L, 0.90±0.17 mmol/L로 정상식이군(ND)과 대조군(HFD)의 0.78±0.10 mmol/L, 0.70±0.12 mmol/L 보다 높은 값을 보이며 특히 정상 식이군에 비하여 고지방식이는 총항산화능(TAS)을 감소시키며 오가피추출물의 투여는 TAS 을 유의하게 증가시켰다⑦<0.05). Park et a/(2005)은 정상 식이 대조군에 비해 정상식이 신선초 및 케일군에서 TAS 값이 유의하게 높았다고보고하였으며 이는 본 연구와도 유사한 경향을 보였다.
- 80 nmol/mL)보다 낮게 감소하였다. 간의 지질 과산화물 함량은 정상 식이오가피 추출물군이 1.51 nmol/mg으로 정상 식이군의 1.92 nmol/mg보다 더 낮은 수준으로 오가피 추출물의 투여로 간의 지질 과산화물 함량이 감소되었으며, 고지방 식이군의 지질 과산화물 함량은 1.98 nmol/mg으로 정상 식이군의 1.92 nmol/mg에 비해서 변화가 없었으나, 오가피 추출물의 투여로 1.62 nmol/ mg로 감소하여 정상 식이군의 함량보다 더 낮은 값을 보였다. Lee et a/(1999)의 연구에서 고지방 식이는혈장 내의 지질 과산화물의 함량을 증가시키고 갈근 추출물의 투여로 감소하여 정상군의 지질 과산화물의 함량과 유사하게 되었고, 간에서도 갈근 추출물의 투여로 지질 과산화가억제되었다고 보고하였다.
- 05). 간의 총 지질은 군 간에 차이가 없었고, 총콜레스테롤은 정상 식이군에 비해 고지방 식이군에서 유의하게 증가하였으나⑦<0.05) 오가피 추출물의 첨가로 유의하게 감소하였으며 ⑦<0.05), 중성지방 농도는 정상 식이군에 비하여 고지방 식이군에서 유의적으로 증가하였다어<0.05).
- 간의 총 지질은 고지방 식이군에서 높은 경향을 보였으나 군간 유의한 차이는 없었다. 간의 총콜레스테롤 함량은 정상 식이군에 비해 고지방 식이대조군(HFD)이 유의적으로 증가하였으며, 오가피 열수 추출물 투여로 유의하게 감소되었다이< 0.05). 중성지방 농도는 정상 식이군(ND)에 비해 고지방 식이대조군(HFD)에서 유의적으로 높았으며⑦<0.
- 88 nmol) 보다 높게 증가되었다. 간조직 중 GSH-Px 활성은 정상 식이군에서는 오가피 추출물 첨가에 의한 차이를 보이지 않았으며, 고지방 식이군에 오가피 추출물을 첨가할 때에 GSH-Px 상승 효과가 유의적인 증가를 보여⑦<0.05) 정상 식이군 수준으로 되었다. 간조직의 GST 활성도는 정상 식이군(ND)에비하여 오가피 추출물군(NDC)에서 지방 식이군(HFD)에 비해서 지방 식이 오가피 추출물군(HFDC)에서 오가피 추출물의 첨가로 유의적인 증가를 보였다⑦<0.
- 간 조직의 glutathione 은 산화적 세포 손상에 대한 방어 작용을 나타내는 효소인 GSH-Px와 GST의 기질로 사용되는 물질로 활성산소, 과산화지질 그리고 친전자성 물질들이 세포내에서 최종적으로 무독화 되는 과정에 관여하며, 세포 내 지질 과산화물질과 이물질의 제거, 아미노산수송 및 저장, 간 해독 등 다양한 기능을 수행한다(Kim et al 2006). 고지방 식이군의 GSH 함량은 1.92±0.08 @1이로 정상식 이 군의 GSH 함량 2.03±0.14 /nn이보다 감소하는 경 향으로나타났으며, 고지방 식이에 오가피 추출물의 첨가가 GSH 함량(2.13±0.18 //mol)을 11% 증가시킨 것으로 나타났다이< 0.05). 정상 식이에 오가피 추출물 첨가(2.
- 05). 고지방 식이군의 지질 과산화물 함량은 16.00 nmol/mL로 고지방 식이가 TBARS를 증가시키는 경향을 보였으며 오가피 추출물을 급여한 HFDC군의 지질 과산화물함량(13.61 nmol/mL)은 정상 식이군 수준(14.80 nmol/mL)보다 낮게 감소하였다. 간의 지질 과산화물 함량은 정상 식이오가피 추출물군이 1.
- 16 유mol)는 정상 식이에 비하여 GSH 함량의 5% 증가를 보였으나 유의적이지 않았다. 고지방 식이를 섭취한 흰쥐에서 지질 과산화물인 TBARS의 함량이 증가하였고 그로 인해 GSH 함량과 catalase와 GSH-Px의 활성이 감소하였고, isoflavon의 첨가로증가하였다고 보고한 Kim et a/(2006)의 연구와 유사한 결과를 보여 고지 방 식 이 오가피 추출물군이 고지방 식이 대조군에 비해 GSH 함량이 유의적으로 증가한 것으로⑦<0.05) 나타났다.
- 또 다른 항산화 물질 연구인 Song & Chyun (2004)의 연구에서 SOD와 GSH-Px의 활성도는 정상 식이군에 비해 고지방 식이군에서 낮게 나타났으며, 月-carotene 첨가시 SOD 활성이 증가되었다고 보고되었다. 대부분의 항산화 물질들은 체내 항산화 효소들의 활성에 유의성 있는 변화를 주는 것으로 나타났으며, 본 연구에서도 오가피 추출물은체내에서 생성된 유해 활성 산소를 소거하기 위하여 유리기해독계 효소로 알려진 SOD, catalase, GSH-Px 및 GST 효소의 활성을 활성화하여 활성 산소를 효과적으로 제거하여 체내 총 항산화능을 높여주는 것으로 나타났다. 7
- 본 연구에서 오가피 추출물과 혈청 지질 성분, 과산화지질함량, 항산화능 및 항산화 효소 활성과의 관계에서 고지방섭취 시 생성된 다량 유리기 제거를 위해 오가피 추출물은 체내 지질 과산화물의 생성을 감소하여 glutathione 함량의 증가와 함께 SOD, catalase, GSH-Px와 GST 활성이 증가하여세포 내 유리활성기의 신속한 제거를 통해 유리기에 의한 세포손상을 억제하여 체내 항산화능을 높이는 효과가 있는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 오가피 추출물은 체내지질농도와 체내 산화 스트레스 정도를 조절함으로써 심혈관계 질환의 위험을 감소시키는 데 기여할 것으로 기대되며, 앞으로 오가피의 독성 및 사용 용량에 대한 후속 연구가 요구된다.
- Lee et a/(1999)의 연구에서 고지방 식이는혈장 내의 지질 과산화물의 함량을 증가시키고 갈근 추출물의 투여로 감소하여 정상군의 지질 과산화물의 함량과 유사하게 되었고, 간에서도 갈근 추출물의 투여로 지질 과산화가억제되었다고 보고하였다. 본 연구에서는 혈청과 간의 TBARS 함량은 정상 식 이군에 비해 고지 방 식 이군에서 높은 경향을보였으나 유의적인 차이는 없었는데 이는 고지방 식이군의 TBARS 함량은 식이 지방 함량과 지방 섭취 기간에 따라 차이를 보였으며, 지방 섭취 기간이 8주 이후 고지방 식이군과 정상 식이군에서 TEARS 함량의 차이를 볼 수 없었다는 Song & Chyun(2004)의 연구 결과와 유사하다. 이상의 실험 결과로 볼때 오가피 추출물은 정상 식이군에서 혈청과 간의 TBARS 함량을 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 사료된다.
- Park et a/(2005)은 정상 식이 대조군에 비해 정상식이 신선초 및 케일군에서 TAS 값이 유의하게 높았다고보고하였으며 이는 본 연구와도 유사한 경향을 보였다. 본실험에서 오가피 추출물의 첨가에 따른 지질 과산화물의 감소와 혈장의 총항산화능 상승은 오가피의 항산화 물질이 각종 산화적 질환의 예방에 관여할 가능성이 높음을 보여주는것이다.
- 05)을 보였다. 심혈관 지수는 정상 식이군(ND) 보다 고지방 식이군(HFD)에서 유의하게 증가하였고, 오가피열수 추출물의 투여로 유의적 감소를 보였으며, 오히려 정상 식 이 군(ND)보다 낮은 값을 보였다⑦<0.05). 약용 식물인 두충추출물을 이용한 연구에서 두충 추출물 급여군이 고지방 식이군에 비해 동맥경화지수는 47% 감소되었으며, 심혈관 지수는 26% 감소되었다(Nam et al 2002).
- 최종체중과 체중 증가량은 실험군간의 유의적인 차이는 없었다. 영양소의 소화율과 이용율을 나타내는 식이 효율은 체중 증가량을 식이 섭취량에 대한 비율로 나타내며, 정상 식이군에비하여 고지방 식이군에서 유의적으로 높게 나타났으며⑦<0.05) 식이 섭취량은 유의하게 낮았다. Lee et a/(1999)과 Chung et al(1999)의 연구에서 고지방 식이를 급여하였을 때 식이 섭취량은 정상군에 비하여 감소하나 식이 효율은 증가한다고보고한 연구와 유사한 결과를 보였다.
- 05). 오가피 추출물군의 catalase 활성은 11.21 nmol로 정상 식이군의 catalase 활성 8.88 nmol에 비하여 약 15% 증가하였으며, 고지방 오가피 추출물군(HFDC)의 catalase 활성은 10.21 nmol로 고지방 식이군(HFD)의 catalase 활성 6.93 nmol 에 비해 34.5% 증가되어⑦<0.05) 정상 식이군 수준(8.88 nmol) 보다 높게 증가되었다. 간조직 중 GSH-Px 활성은 정상 식이군에서는 오가피 추출물 첨가에 의한 차이를 보이지 않았으며, 고지방 식이군에 오가피 추출물을 첨가할 때에 GSH-Px 상승 효과가 유의적인 증가를 보여⑦<0.
- 이상의 결과에서 고지방 식이를 공급하였을 때 오가피 추출물 섭취는 혈장의 HDL-콜레스테롤 농도는 높이고, 혈장과간의 총콜레스테롤과 중성지방의 농도는 낮추어 심혈관 위험지수와 동맥경화지수를 효과적으로 감소시키므로 지질 개선 및 고지혈증에 대한 개선 효과가 있을 것으로 보인다. 또한 항산화 효소 활성을 증가시켜 혈장과 간의 지질 과산화물생성을 억제시키므로 항산화제로서 작용할 수 있음을 시사해 주고 있다.
- 본 연구에서는 혈청과 간의 TBARS 함량은 정상 식 이군에 비해 고지 방 식 이군에서 높은 경향을보였으나 유의적인 차이는 없었는데 이는 고지방 식이군의 TBARS 함량은 식이 지방 함량과 지방 섭취 기간에 따라 차이를 보였으며, 지방 섭취 기간이 8주 이후 고지방 식이군과 정상 식이군에서 TEARS 함량의 차이를 볼 수 없었다는 Song & Chyun(2004)의 연구 결과와 유사하다. 이상의 실험 결과로 볼때 오가피 추출물은 정상 식이군에서 혈청과 간의 TBARS 함량을 효과적으로 억제할 수 있을 것으로 사료된다.
- 05). 중성지방 농도는 정상 식이군(ND)에 비해 고지방 식이대조군(HFD)에서 유의적으로 높았으며⑦<0.05), 오가피 추출물의 투여로 감소하는 경향을 보였다. 이는 Sung et a/(1992) 의 연구에서 간의 중성지방, 총콜레스테롤 함량은 정상 식이군에 비해 고지방 식이군에서 증가하였고, 오가피 추출물의투여로 유의하게 감소하였다는 보고와 비슷한 경향을 보였다.
- 체중 100 으에 대한 간, 신장, 비장 및 심장의 상대적 무게는 군 간에 유의적인 차이를 보이지 않았으며 (Table 3) 고지방 식이와 오가피 추출물에 의한 차이를 발견할 수 없었다. 비장은 식세포 작용과 면역 기능을 수행하는 장기로 면역 작용을 활발히 할 때 비장의 크기도 증가하는 것으로 알려져있으며, Lee et a/(1999)의 연구에서 고지방 식이와 갈근 추출물을 같이 급여할 때 비장의 무게가 증가하게 나타나 본연구와 다른 결과를 보였다.
- 05) 으로 높았다. 최종 체중과 체중 증가량은 고지방 식이군과정상 식이군 간에 유의적인 차이가 없었다.
- 05). 혈장의 TAS 값은 고지방 섭취로 감소되었으나, 오가피 추출물 섭취로 유의하게⑦<0.05) 증가되었다.
후속연구
- 또한 항산화 효소 활성을 증가시켜 혈장과 간의 지질 과산화물생성을 억제시키므로 항산화제로서 작용할 수 있음을 시사해 주고 있다. 그러나 지질 개선 및 천연 항산화제로서 작용할 수 있는 오가피의 용량에 대해서는 좀 더 많은 연구가 필요한 것으로 사료된다.
- 이는 Sung et a/(1992) 의 연구에서 간의 중성지방, 총콜레스테롤 함량은 정상 식이군에 비해 고지방 식이군에서 증가하였고, 오가피 추출물의투여로 유의하게 감소하였다는 보고와 비슷한 경향을 보였다. 오가피 열수 추출물을 6.96%의 polyphenol을 함유하고 있는 것으로 보고되고 있으며(Kim et al 2004), 오가피 추출물에 함유된 polyphenol 성분들이 고지방 식이로 증가된 중성지방이나 총콜레스테롤을 감소시키며, 특히 혈장의 HDL-콜레스테롤을 증가시키는데 관여하는 것으로 사료되며, 구체적인 기전이나 성분에 대하여 더 많은 연구가 이루어져야 하겠다.
- 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 오가피 추출물은 체내지질농도와 체내 산화 스트레스 정도를 조절함으로써 심혈관계 질환의 위험을 감소시키는 데 기여할 것으로 기대되며, 앞으로 오가피의 독성 및 사용 용량에 대한 후속 연구가 요구된다.
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