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문제 정의
- 본 연구는 고지방 식이로 유도된 고지혈증 흰쥐 모델을 이용해서 표준화된 가공 방법으로 생산된 양파 농축액(concentrated onion extract)의 보충이 혈액 지질대사와 간조직의 지질 농도에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하기 위해서 설계되었다. 양파 농축액의 공급은 보다 안전하고 자연스러운 방법으로 스스로 마실 수 있도록 유고하기 위해서 동물이 매일 먹는 물에 희석하여 공급하였으며, 양파 농축액의 섭취량에 따른 영향을 비교하기 위해서 저농도, 중농도, 고농도 그룹으로 나누어 6주 동안 조사하였다.
- 양파 농축액이 흰쥐 동물모델에서 고지방식이로 유도된 고지혈증에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 고지방식이가 혼합된 식이만 공급된 동물군을 대조군, 고지방 식이와 함께 양파 농축액 중 양파만 제거된 농축액만 공급된 동물군을 위약군, 그리고 고지방 식이와 양파 농축액을 함께 공급된 동물군을 농도에 따라 저농도군, 중농도군, 고농도군으로 8마리씩 5그룹으로 나누어 주간 사육하였다.
가설 설정
- 2)Values in a row not sharing a superscript differ significantly (P<0.05).
- 2)Values in a row not sharing a superscript differ significantly (p<0.05).
제안 방법
- 고지방 식이를 공급받은 동물군을 대조군(control), 고지방식이와 양파만 제외된 양파 농축액(농축액의 첨가제 및 향미 성분 등)만 공급받은 동물군을 위약군(placebo), 그리고 고지방식이와 양파 농축액을 공급받은 동물군을 양파 농축액의 양에 따라 저농도군(low dose), 중농도군(medium dose), 고농도군(high dose)으로 정하였다.
- 간 지질은 약 700 mg의 균질화된 간 시료로부터 chloroform:methanol (v/v, BHT 151.3 μmol /L) 혼합 유기용 매 추출방법으로 분리하였으며(16), 유기용매 제거 후(N-EVAPTM 111, Organomation Associates Inc., MA, USA), 총 지방량(total lipid)을 측정하였다.
- 양파 농축액이 흰쥐 동물모델에서 고지방식이로 유도된 고지혈증에 어떤 영향을 미치는지를 조사하였다. 고지방식이가 혼합된 식이만 공급된 동물군을 대조군, 고지방 식이와 함께 양파 농축액 중 양파만 제거된 농축액만 공급된 동물군을 위약군, 그리고 고지방 식이와 양파 농축액을 함께 공급된 동물군을 농도에 따라 저농도군, 중농도군, 고농도군으로 8마리씩 5그룹으로 나누어 주간 사육하였다. 시작전, 3주째 그리고 6주째에 혈액을 채취하였고 간은 6 주 혈액 채취 직후 적출되었다.
- 동물 혈액의 지방 농도 변화를 6주 동안 지속적으로 살펴보기 위해서 ‘안구혈액채취법(retro-orbital sinus bleeding)'으로 3주마다 같은 동물에서 약 2 mL의 공복 약(12시간) 혈액을 채취하였다.
- 먼저 정확한 공급량 계산을 위해서, 실험동물의 1주일간의 평균물 섭취량을 측정(mL/day)한 후, 이 물을 매개체로 양파농축액의 공급량을 계산하였다.
- 사람의 1/2포(75 mL)에 해당하는 양(1.63 mL/rat), 1포(150 mL)에 해당하는 양(3.26 mL/rat), 2포 (300 mL)에 해당하는 양(6.52 mL/rat)을 각각 저농도군(low dose), 중농도군(medium dose), 고농도군(high dose)으로 하여 해당 동물에 6주간 매일 신선하게 공급하였다.
- 고지방식이가 혼합된 식이만 공급된 동물군을 대조군, 고지방 식이와 함께 양파 농축액 중 양파만 제거된 농축액만 공급된 동물군을 위약군, 그리고 고지방 식이와 양파 농축액을 함께 공급된 동물군을 농도에 따라 저농도군, 중농도군, 고농도군으로 8마리씩 5그룹으로 나누어 주간 사육하였다. 시작전, 3주째 그리고 6주째에 혈액을 채취하였고 간은 6 주 혈액 채취 직후 적출되었다. 대조군과 실험군 모두 연구 시작부터 종료 시까지 지속적으로 체중이 증가하였으나 그룹 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 실험동물은 8주령 male Sprague-Dawley rat(Harlan Sprague Dawley, Inc, 중앙실험동물)이며 창원대학교 식품영양학과 동물사육실(실내온도 22±2℃ , 상대습도 55±5%, 12 h light-dark cycle)에서 개인별 cage로 자유롭게 공급된 증류수와 표준식이로 실험식이 공급 시까지 사육을 하였다. 실험식이 공급 전날 체중에 따른 난괴법으로 8마리씩 6군으로 나누었다. 고지방 식이를 공급받은 동물군을 대조군(control), 고지방식이와 양파만 제외된 양파 농축액(농축액의 첨가제 및 향미 성분 등)만 공급받은 동물군을 위약군(placebo), 그리고 고지방식이와 양파 농축액을 공급받은 동물군을 양파 농축액의 양에 따라 저농도군(low dose), 중농도군(medium dose), 고농도군(high dose)으로 정하였다.
- 본 연구는 고지방 식이로 유도된 고지혈증 흰쥐 모델을 이용해서 표준화된 가공 방법으로 생산된 양파 농축액(concentrated onion extract)의 보충이 혈액 지질대사와 간조직의 지질 농도에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하기 위해서 설계되었다. 양파 농축액의 공급은 보다 안전하고 자연스러운 방법으로 스스로 마실 수 있도록 유고하기 위해서 동물이 매일 먹는 물에 희석하여 공급하였으며, 양파 농축액의 섭취량에 따른 영향을 비교하기 위해서 저농도, 중농도, 고농도 그룹으로 나누어 6주 동안 조사하였다.
- 이 AIN-93G 식이의 mineral 함량은 egg white로 조정되었고, 고지방식이를 만들기 위해서 AIN-93G 식이에 10% lard (100 g/kg diet)와 0.7% 콜레스테롤(7 g/kg diet)을 혼합하여 고지혈증 유도식이로 사용하였다.
- 이 실험에서는 양파 농축액을 사람이 음료 형식으로 마실 수 있는 양을 기호에 따라 3 그룹으로 나누었다.
- 지방산의 분리 및 동정은 GC (Model GC 7890A, Agilent Technologies, Inc., Wilmington, DE USA) 와 불꽃이온화검출기를 이용해서 측정하였다.
- 평균 양파농축액이 포함된 물 섭취량은 6주 동안 그룹 간에 유의적인 차이가 없었다. 체중 변화량을 측정하기 위해서 6주간에 걸쳐 매주 정해진 날에 각 동물의 체중을 측정하였다.
- 혈액의 총콜레스테롤 농도는 효소적 방법(아산제약)으로 측정하였다. 혈청 HDL-콜레스테롤은 먼저 HDL을 분리한 후 상기한 효소비색법을 이용하여 측정하였고 non-HDL-콜레스테롤 농도는 총콜레스테롤 농도에서 HDL-콜레스테롤 값을 제한 수치로 하였다. 혈청의 중성지방(triglycerides) 농도는 효소적 방법(아산제약)을 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 실험동물은 8주령 male Sprague-Dawley rat(Harlan Sprague Dawley, Inc, 중앙실험동물)이며 창원대학교 식품영양학과 동물사육실(실내온도 22±2℃ , 상대습도 55±5%, 12 h light-dark cycle)에서 개인별 cage로 자유롭게 공급된 증류수와 표준식이로 실험식이 공급 시까지 사육을 하였다.
- 실험에 사용된 양파 농축액은 창녕군 소재 한 업체에서 제조된 양파 농축액(상품명: 오니웰(Oniwell)TM)을 사용하였다. 이 양파 농축액은 현재 시판 중이며 농축 과정을 통해서 지표 성분으로 평균 17.
데이터처리
- , USA)이며, 분리 온도 조건은 200℃에서 10분, 그 후 1 분에 5℃씩 온도를 올려서 4 분 후 220℃에서 9분 동안 측정하였다. 사용된 internal standard는 17:0이었으며, 같은 분석조건의 표준 지방산(Nu-Chek Prep Inc., Elysian, MN, USA)과 비교해서 각 지방산의 양을 계산하였다.
- 실험 결과들은 평균치와 표준편차(means±SD)로 나타내었고, SPSS package program software를 이용하여 ANOVA로 검증한 후 P < 0.05 수준에서 Duncan's multiple range test 로 비교분석을 실시하였다.
이론/모형
- 간 조직의 총지방산 측정은 GC를 이용하여 Folch 등(16)과 Slover 등(19)의 방법에 준하여 측정하였다.
- 간의 α-tocopherol HPLC 측정은 Zaspel 등(17)의 방법을 따랐다.
- 실험에 사용된 식이는 미국영양학회(American Institute of Nutrition, AIN)가 추천하는 표준식이인 분말형 AIN-93G 식이 [중앙실험동물(주)]를 사용하였다(14).
- 6주째, 채혈 직후 각 동물의 간을 적출하여 냉동보관(-75℃)하였다. 혈액의 총콜레스테롤 농도는 효소적 방법(아산제약)으로 측정하였다. 혈청 HDL-콜레스테롤은 먼저 HDL을 분리한 후 상기한 효소비색법을 이용하여 측정하였고 non-HDL-콜레스테롤 농도는 총콜레스테롤 농도에서 HDL-콜레스테롤 값을 제한 수치로 하였다.
- 혈청 HDL-콜레스테롤은 먼저 HDL을 분리한 후 상기한 효소비색법을 이용하여 측정하였고 non-HDL-콜레스테롤 농도는 총콜레스테롤 농도에서 HDL-콜레스테롤 값을 제한 수치로 하였다. 혈청의 중성지방(triglycerides) 농도는 효소적 방법(아산제약)을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 그러나 양파 농축액 급여군들 간의 비교에서는 공급된 양파 농축액의 양에 비례해서 감소 현상이 나타나지 않았다. Fig. 1에서와 같이 중성지방 농도는 3주째부터 양파농축액의 공급으로 감소하는 경향을 보였으며 6주째에 대조군이나 위약군에서는 지속적으로 증가한 반면 실험군에서는 고지방식이가 공급되더라도 양파 농축액 공급에 의해서 유의적으로 감소현상을 지속한 것으 로 나타났다.
- Table 3에서와 같이, HDL-콜레스테롤 농도는 대조군이 29.5 mg/dL이었고, 위약군이 26.8 mg/dL이었으며, 양파 농축액의 저농도, 중농도, 고농도 급여군에서는 각각 22.3 mg/dL, 23.1 mg/dL, 34.7 mg/dL로 나타나 대조군과 실험군, 또는 실험군들 간의 비교에서는 유의적인 차이가 없었으나 고농도 투여군에서만 유의적으로 증가하는 경향을 보였다.
- 간 조직의 총지방 함량은 대조군과의 비교에서 양파 농축액의 공급으로 저농도, 중농도 급여군에서는 차이가 없었으나 고농도군에서는 유의적으로 감소하는 경향을 보였다(306.0 ± 19.1 mg/g vs. 265.1 ± 24.7 mg/g liver).
- 이들 동물군들 간에는 유의적인 차이가 없었다. 간 조직의 총콜레스테롤 농도는 대조군과의 비교에서 양파 농축액 급여군들의 수치는 유의적으로 감소되지 않았다. 대표적인 항상화 지용성 비타민인 α-tocopherol 농도도 고지방 식이 섭취로 상당히 증가하는 추세를 보였으나 양파 농축액 고농도 급여군에서만 유의적으로 감소하는 경향을 보였다.
- 양파 농축액을 공급받은 동물군들의 혈액의 중성지방, 총콜레스테롤 non-HDL콜레스테롤 수치는 고지방 식이를 지속적으로 동시에 공급받았음에도 불구하고 6주째에는 대조군에 비해서 유의적으로 감소되는 경향을 보였다. 간의 총지방 함량이나 총지방산의 농도는 대조군과 비교해서 양파농축액 고농도 급여군에서만 유의적으로 감소되는 경향을 보였다. 이상의 실험 결과들을 종합해 볼 때, 6주 동안 고지방 식이로 유도된 실험동물의 고지혈은 양파 농축액에 의해서 유의적으로 개선되는 경향을 보였다.
- 2는 6주 동안에 혈액순환계 상에서 총콜레스테롤의 농도 변화를 나타낸다. 고지방 식이 공급으로 대조군이나 위약군은 지속적으로 고콜레스테롤혈증으로 발전하였고 반면에 양파 농축액 급여군에서는 혈액의 총콜레스테롤 농도가 시간이 지남에 따라 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 실험군 간의 비교에서는 그림에서 보이는 바와 같이 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
- 시작전, 3주째 그리고 6주째에 혈액을 채취하였고 간은 6 주 혈액 채취 직후 적출되었다. 대조군과 실험군 모두 연구 시작부터 종료 시까지 지속적으로 체중이 증가하였으나 그룹 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 양파 농축액을 공급받은 동물군들의 혈액의 중성지방, 총콜레스테롤 non-HDL콜레스테롤 수치는 고지방 식이를 지속적으로 동시에 공급받았음에도 불구하고 6주째에는 대조군에 비해서 유의적으로 감소되는 경향을 보였다.
- 대조군들과 실험군들의 비교에서 모든 동물군에서 실험 종료 시점까지 지속적인 체중 증가율을 보였으며, 6주째 최종 몸무게가 시작 몸무게와 비교해서 대조군이 468.0 g으로 44.4%, 위약군이 461.5 g으로 42.1%, 양파 농축액 저농도군이 450.4 g으로 38.4%, 중농도군이454.3 g 으로 39.1% 증가율을 보였다.
- 대표적인 항상화 지용성 비타민인 α-tocopherol 농도도 고지방 식이 섭취로 상당히 증가하는 추세를 보였으나 양파 농축액 고농도 급여군에서만 유의적으로 감소하는 경향을 보였다.
- 대조군과 실험군 모두 연구 시작부터 종료 시까지 지속적으로 체중이 증가하였으나 그룹 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 양파 농축액을 공급받은 동물군들의 혈액의 중성지방, 총콜레스테롤 non-HDL콜레스테롤 수치는 고지방 식이를 지속적으로 동시에 공급받았음에도 불구하고 6주째에는 대조군에 비해서 유의적으로 감소되는 경향을 보였다. 간의 총지방 함량이나 총지방산의 농도는 대조군과 비교해서 양파농축액 고농도 급여군에서만 유의적으로 감소되는 경향을 보였다.
- 결론적으로, 본 실험에서와 같이, 양파의 개별 성분이 아닌 양파 전체를 이용해서 제조한 양파 농축액을 액상의 형태로 지질대사에 어떤 영향을 미치는지를 연구한 것은 새로운 시도라고 판단이 된다. 이 실험조건 하에서 6주 동안 고지방식이와 함께 실험동물에 공급했을 때, 혈액의 지질농도가 크게 개선됨을 확인할 수 있었다. 그리고 현 실험 조건에서 양파 농축액을 급여한 양을 비례적으로 차이를 두어 공급했음에도 불구하고 농도비례적인 지질 개선 작용이 없었다.
- Juhel 등(25)은 췌장성 인지질 분해효소(pancreatic lipases)의 활성이 flavonoid에 의해서 급격히 감소한다는 사실을 보고하였고, Shishikira 등(26)도 지방유화모델(lipid emulsion model)을 이용, flavonoid이 지방유화작용(lipid emulsification)을 억제한다고 보고하였다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때, 혈액의 지방대사와 관련한 양파의 개선 효과는 간에서 보다 다른 조직 특히, 소장의 소화 및 흡수 차원에서 더 중요한 역할을 하였다고 판단된다. 이와의 직접적인 관련성 연구는 또한 앞으로의 중요한 연구 과제라 판단된다.
- 이상의 결과들을 바탕으로 종합해 보면 양파 농축액 급여에 의해서 간의 지질 농도 변화는 혈액의 지질 농도 변화 만큼 큰 변화가 발생되지 않았음을 알 수 있다. 직접적인 원인은 현재 알려져 있지 않으나 소장의 지방 소화 및 흡수 과정에서 양파의 flavonoid 성분이 지방의 분해효소에 의한 활성 억제나 변으로의 담즙산이나 지방의 배설을 촉진할 수 있다는 가능성을 제시하였다(24).
- 간의 총지방 함량이나 총지방산의 농도는 대조군과 비교해서 양파농축액 고농도 급여군에서만 유의적으로 감소되는 경향을 보였다. 이상의 실험 결과들을 종합해 볼 때, 6주 동안 고지방 식이로 유도된 실험동물의 고지혈은 양파 농축액에 의해서 유의적으로 개선되는 경향을 보였다. 이 실험 결과는 양파 농축액이 혈액의 중성지방과 총콜레스테롤을 감소시킴으로서 고지혈증 개선에 효과가 있어 고지혈증을 완화하는데 효과적인 식이적인 수단이 될 것으로 판단된다.
- Table 5는 추출된 간의 총지방의 지방산 조성을 나타낸다. 팔미트산(16:0), 스테아르산(18:0), 올레산(18:1), 리놀렌산(18:2)이 간의 주요 지방산으로 존재하였고 오직 양파 농축액 고농도 급여군의 올레산에서만 대조군과의 비교에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 팔미트산이나 스테아르산에서도 비슷한 경향을 .
- 혈중 non-HDL(공복시 혈액인 경우, non HDL-콜레스테롤은 대부분 LDL) 콜레스테롤 농도는 대조군과 실험군과의 LDL) 비교에서는 실험군에서 유의적으로 감소하는 경향을 보였다.
후속연구
- 결론적으로, 본 실험에서와 같이, 양파의 개별 성분이 아닌 양파 전체를 이용해서 제조한 양파 농축액을 액상의 형태로 지질대사에 어떤 영향을 미치는지를 연구한 것은 새로운 시도라고 판단이 된다. 이 실험조건 하에서 6주 동안 고지방식이와 함께 실험동물에 공급했을 때, 혈액의 지질농도가 크게 개선됨을 확인할 수 있었다.
- 그리고 현 실험 조건에서 양파 농축액을 급여한 양을 비례적으로 차이를 두어 공급했음에도 불구하고 농도비례적인 지질 개선 작용이 없었다. 그래서 양파 농축액에 의한 고지혈 개선 작용은 1차적으로 간이나 다른 지방 조직의 지방 합성을 억제함으로써 혈중 지질의 농도를 감소시킨 것으로 판단이 되며 앞으로의 방향은 소장 지방의 흡수율이 flavonoids에 의해서 억제된다는 사실을 간주해 볼 때 양파의 quercetin 성분이 소장의 지방 흡수율에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 것도 중요한 연구 과제라 하겠다.
- 따라서, 양파 농축액에의한 고지혈 개선 작용은 간이나 다른 지방 조직에서 총체적으로 지방 합성을 억제함으로써 결과적으로 혈액 지질의 농도 감소가 발생한 것으로 판단이 된다. 그리고 본 연구에서 결론을 얻지 못한 것은 양파 농축액의 투여량이 따른 농도 비례적인 개선 효과를 보이지 않았다는 점인데, 현재로선 최적의 혈액 지질 감소 효과를 유도한 양이 어느 정도 인지 현 실험 결과로선 결론지을 수 없기 때문에 앞으로 추진되어져야할 관련 과제라고 판단이 된다.
- 이상의 실험 결과들을 종합해 볼 때, 6주 동안 고지방 식이로 유도된 실험동물의 고지혈은 양파 농축액에 의해서 유의적으로 개선되는 경향을 보였다. 이 실험 결과는 양파 농축액이 혈액의 중성지방과 총콜레스테롤을 감소시킴으로서 고지혈증 개선에 효과가 있어 고지혈증을 완화하는데 효과적인 식이적인 수단이 될 것으로 판단된다.
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