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문제 정의
- 23-26) 그 외에도 항염증작용과 비듬균의 성장을 억제효능과, DNA 손상에 대한 회복활성을 증진한다라고 하는데 이는 클로로겐산, 루틴, 퀘르세틴의 항산화 활성에 기인한다하고 여겨지지만 마테차 물추출물에 의해 항비만효과에 대한 작용기전 연구는 거의 미미한 실정이다. 따라서 마테차 물추출물은 체중 감소와 지방분해 촉진과 관련한 유효성분이 있을 것으로 예상되는 바 본 연구자는 ob/ob 비만쥐로부터 마테차 물추출물을 1주일간 투여하였을때 마우스 체중, 혈청지질의 함량과 체지방 및 인체 체중의 감량효과에 미치는 영향 등을 검토하여 마테차 물추출물의 항비만 효과를 살펴 보았다.
제안 방법
- 채혈한 혈액은 3,000 rpm에서 10분간 원심 분리한 혈청을 분석에 사용하였다.16) 혈청 중 총 콜레스테롤(total cholesterol), 혈청 중성지방(triglyceride, TG)은 시판 kit(Stanbio, USA)를 구입하여 생화학 분석기기(SMARTLAB, USA)를 사용하여 측정하였고, 자유지방산, 혈중 HDL와 LDL는 동아의료재단에 의뢰하여 분석하였다.
- 17) 따라서 Fig. 3의 a)와 b)에서처럼 1주일 정도의 단기간에 MATEWi를 경구투여한 다음 채혈전 12시간 동안 절식시켜 공복상태의 실험동물에서 전혈을 채취하고 total cholesterol(TC)와 중성지방(TG)수치를, Fig. 4에서는 지방조직 세포에서 분해되는 경향을 알아보기 위해 HDL(고밀도 지방산)와 LDL(저밀도 지방산) 및 유리지방산의 농도를 측정하였다. Fig.
- 간, 부고환지방, brown adipose tissue인 scapular 부위도 같이 적출하여 무게를 비교하였다.
- 마우스에서 적출한 간을 10% neutral buffered formalin을 사용하여 고정, 이후 탈수 및 포매과정을 거쳐 파라핀 블록을 제작하고 두께 5 µm의 관상 절편으로 제작한 후 xylene으로 파라핀을 제거시키고, 100%, 95%, 90%, 80%, 70% 알콜로 친수화 시킨 후 hematoxylin과 eosin으로 염색하여 uplight 광학현미경(Olympus, Japan)으로 관찰하였다.
- 사육관리는 온도 22±1℃, 습도 50±10%, 조도 120 lUX에서 실험기간에 따라 사육하였다.
- 45 µm 필터에 여과하여 농축한 다음 동결 건조하여 얻은 것을 사용하기 전까지 4℃에서 보관하였다. 시험물질인 MATEWi을 투여직전 0.5% CMC에 용해시킨 후 경구투여하였다. 정상군(Normal), 대조군(ob/ob 마우스군), 실험군(MATEWi처리군) 등 3개 그룹으로 나누었으며 정상군은 regular diet를 섭취시켰고 대조군은 고지방 식이를 섭취시켰고(Table I), 실험군은 0.
- 다음 Tris-buffered saline tween-20(TBST)으로 4번 세척한 후 1 : 5000의 비율로 희석시킨 2차항체(Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, USA)와 상온에서 1시간 반응시켰다. 이 후 TBST로 4번 세척하고 ECL 용액(Amersham, Sweden)을 이용하여 X-ray 필름에 developing하였다.
- 5% CMC에 용해시킨 후 경구투여하였다. 정상군(Normal), 대조군(ob/ob 마우스군), 실험군(MATEWi처리군) 등 3개 그룹으로 나누었으며 정상군은 regular diet를 섭취시켰고 대조군은 고지방 식이를 섭취시켰고(Table I), 실험군은 0.1 g/0.1 ml/day 용량의 MATEWi을 7일간 경구투여 하였으며 몸무게, 식이 섭취량 및 물 섭취량은 2일마다 한번씩 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 시험에 사용한 마테는 제이오팜으로부터 시료를 제공받아 사용하였다. 마테차 물추출물(이하는 MATEWi라 명명함)은 천연 마테차를 증류수(1 Kg/10 l)로 추출기에 넣고 80~100℃에서 3~4시간 추출한 다음 0.
- 수컷 체중 25 g의 C57BL/6J ob/ob 마우스는 마지막날 ketamine으로 마취후 심장에서 채혈하였다. 채혈한 혈액은 3,000 rpm에서 10분간 원심 분리한 혈청을 분석에 사용하였다.
- 실험에 사용한 비만쥐는 8주령의 수컷 C57BL/6J ob/ob 마우스를 (주)셈타코 바이코리아(경기조 오산시 서랑동 77-1)로 부터 구입하여 1주일 동안 고형사료와 물을 섭취하여 실험실 환경에 적응시킨 후 본 실험에 사용하였다. 사육관리는 온도 22±1℃, 습도 50±10%, 조도 120 lUX에서 실험기간에 따라 사육하였다.
데이터처리
- 대조군과 비교하여 통계 유의성을 Student's t-test로 처리하였으며 P<0.05이하인 경우 유의성 있는 차이가 있는 것으로 판정하였다.
- 모든 실험결과는 평균±표준오차로 나타 내었다.
이론/모형
- 5 mM PMSF)를 이용하여 균질화 시켰다. 단백질 정량은 Bio-Rad assay reagent(Bio-Rad, USA)를 이용하여 측정하였다. 정량한 단백질 35 µg을 8% SDS-PAGE로 분리한 후 gel을 membrane(Milipore, Cat.
- 지방의 분포에 관련한 단백질발현을 알아보기 위하여 마우스에서 적출한 지방간과 부고환지방에서 Western blot 방법으로 ACC, FAS, pAKT, AKT, pGSK-3β, GSK-3β를 측정하였다.
성능/효과
- 20-22) 화학조성으로는 폴리페놀류, xanthines, caffeoyl 유도체인 caffeic acid, chlorogenic acid, 3,4-dicaffeoylquinic acid, 4,5-dicaffeoylquinic acid, saponins(matesaponins1,2,3,4와 5), quercetin, quinic acid, theobromine, pantothenic acid, rutin, theophylline, ursolic acid 등이 알려져 있다.20) 마테차 추출물에 존재하는 폴리페놀의 양은 녹차보다 많고 적포도주와 비교할만큼 많다. 특히 클로로겐산이 많이 함유하고 마테사포닌이라 알려진 우르솔릭산으로부터 유도된 상당수의 트리테펜 사포닌등이 함유되고 있다.
- Fig. 1에서처럼 MATEWi를 투여전에는 체중이 대조군경우 약 33±0.5 g이어서 정상군은 약 25±1.2 g에 비해 높았으며, MATEWi식이군은 약 32.5±0.7 g으로 유사하였으나 투여후에는 정상군, 대조군 그리고 MATEWi 투여군순으로 각각 약 26.5±2.2 g, 40.5±1.5 g 그리고 28.5±2.5 g으로 MATEWi식이군은 대조군에 비해 약 30% 체중감소하는 경향을 보였다.
- Fig. 2에서처럼 MATEWi식이군이 간 및 흰색지방인 부고환 지방의 형태에 미치는 영향을 살펴본 결과로 간조직의 염색결과에서 정상군에 비해 대조군에서는 지방구의 수가 많이 관찰되었지만 MATEWi식이군에서는 지방구의 수가 현저히 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 또한 대조군의 부고환지방구 크기가 정상군에 비해 상당히 큰 것에 반해 MATEWi식이군은 지방구 크기가 대조군에 비해 작았다.
- Fig. 4에서처럼 지방세포의 산화에 관하여 HDL-C수치경우 투여전, 후에서는 정상군에는 각각 함량이 7±1와 8±2(mg/protein)/ h-1, 대조군경우 각각 4±0.2와 5±1(mg/protein)/h-1(p<0.001), 그리고 MATEWi식이군경우 각각 4±0와 6±1(mg/protein)/h-1 수치로 투여후에는 대조군에 비해 약 20% 이상 유의성 있게 증가하는 경향을 보였으며(p<0.01), LDL수치경우 처리전, 후에서는 정상군경우 각각 5±1와 5.5±0.5(mg/protein)/h-1, 대조군경우 각각 13±2와 15±1(mg/protein)/h-1(p<0.001), 그리고 MATEWi식이군경우 각각 13±2와 7.5±1.5(mg/protein)/h-1 수치로 투여후에는 대조군에 비해 약 50% 이상 유의성 있게 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
- Table II에서처럼 정상군, 대조군 및 MATEWi식이군에서 체중변화는 식이전에는 각각 25.2±1 g, 34.1±0.5 g 및 33.4±0.6 g이었으나 식이후에는 각각 27.2±2 g, 41.2±1 g 및 29.5±2 g으로 대조군은 정상군에 비해 유의성 있게 체중이 증가된 반면(p<0.001), MATEWi식이군은 대조군에 비해 유의성 있게 감소하는 경향을 보였다(p<0.05), 이런 결과에서 MATEWi식이군은 ob/ob 마우스 생체 내의 고지방 섭취에 의한 체중증가를 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 있다.
- b)에서처럼 혈중 total cholesterol(TC)은 투여전에서는 대조군이 약 120±11 mg/dl인데 반해 정상군의 약 39±1 mg/dl으로 유의성 있게 높았으며(p<0.001), 식이전에는 대조군과 MATEWi식이군 모두에서는 약 120±12 mg/dl으로 유사하게 진행하였으나 투여후에는 정상군, 대조군 그리고 MATEWi투여군 순으로 각각 약 41±1 mg/dl, 260±10 mg/dl, 90±5 mg/dl으로 나타내어 특히 MATEWi식이군은 대조군에 비해 약 66.4% 정도 유의성 있게 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
- 01). 결론적으로 MATEWi인 마테 물추출물 속에는 간에서 지방의 축적을 억제하고 고지방 섭취에 의한 체지방의 산화과정을 촉진시켜 체내 여분의 열량(Kcal)을 소모시키려는 경향 내지 생체내의 지방축적을 억제하는 성분이 함유하고 있음이 사료되는데 마테차에 대한 항비만 효능에 대한 보고에 의하면 마테차가 염증에 기인한 비만 유전자발현을 조절하여 비만이 호전된다는 연구가 최근에 보고된 것과27) 비교하면 다소 마테차의 항비만 효능 작용점이 상이한 결과를 나타내었다.
- 따라서 Fig. 5에서처럼 마우스에서 적출한 지방간과 부고환지방에서 간조직에서 ACC의 활성이 정상군에 비해 대조군에서 약간 증가되나 MATEWi식이시 AKT와 GSK3β의 발현의 변화보다 인산화를 촉진시켜 ACC와 FAS의 발현변화에 관계없이 ATP사용을 유도하여 에너지 소모를 촉진 유도하므로 지방산 산화효소를 활성화하는 과정을 촉진시키리라 사료된다.
- 따라서 마우스에서 적출한 지방간과 부고환지방에서 간조직에서 ACC의 활성이 정상군에 비해 대조군에서 약간 증가되나 sevennight식이시 AKT와 GSK3β의 발현의 양적변화보다 인산화를 촉진시켜 ACC와 FAS의 발현변화에 관계없이 ATP 사용을 유도하여 에너지 소모를 촉진 유도하므로 지방산 산화효소를 활성화하는 과정을 촉진시키리라 사료된다.
- 따라서 본 연구에서는 시험물질인 MATEWi식이에 의한 비만 억제 효과를 관찰한 결과 MATEWi군은 대조군에 비해 약 30% 체중감소하는 경향을 보였다. 이러한 체중변화는 체내에서 MATEWi식이군으로 인한 지방축적의 개선에 기인하는 것으로 사료되는데 이를 확인하기 위해 마우스를 개복후 부고환 지방조직을 분석한 바 MATEWi식이군은 대조군에 비해 고환조직의 지방에서 지방분포가 적었다.
- 2에서처럼 MATEWi식이군이 간 및 흰색지방인 부고환 지방의 형태에 미치는 영향을 살펴본 결과로 간조직의 염색결과에서 정상군에 비해 대조군에서는 지방구의 수가 많이 관찰되었지만 MATEWi식이군에서는 지방구의 수가 현저히 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 또한 대조군의 부고환지방구 크기가 정상군에 비해 상당히 큰 것에 반해 MATEWi식이군은 지방구 크기가 대조군에 비해 작았다. 이 결과로 볼 때 MATEWi식이군이 간에서 지방의 축적을 억제하거나 부고환의 지방축적을 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 이러한 양상은 MATEWi섭취에 의해 복부의 백색지방 축적을 억제할수 있으리라 사료된다(Fig.
- 심혈관계 질환의 임상 생화학적 바이오마커으로는 혈중 TC (total cholesterol)의 증가, HDL-C(high density lipoprotein cholesterol)의 감소, LDL-C(low density lipoprotein cholesterol)의 증가, 혈중의 triglyceride(TG)의 증가와 free fatty acid 등의 증가가 있는데, 혈중 cholesterol의 증가는 고혈압, 동맥경화증, 관상동맥질환의 3대 위험인자로 70년대 후반에는 HDL-C 및 LDL-C 등 지단백 수준과 분획이 심혈관계 질환의 주요 항목을 첨가되고 있다. 또한 역학적으로 혈중 지질수준, 저수준의 HDL과 고수준의 LDL-C을 지닌 사람에게서 심혈관 질환의 발생율이 현저히 증가하는 것으로 알려졌다.16-19)
- 또한 중성지방(TG)은 MATEWi군은 대조군에 비해 유의성 있게 약 48%정도 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
- 또한 대조군의 부고환지방구 크기가 정상군에 비해 상당히 큰 것에 반해 MATEWi식이군은 지방구 크기가 대조군에 비해 작았다. 이 결과로 볼 때 MATEWi식이군이 간에서 지방의 축적을 억제하거나 부고환의 지방축적을 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 이러한 양상은 MATEWi섭취에 의해 복부의 백색지방 축적을 억제할수 있으리라 사료된다(Fig. 2).
- 5 g으로 MATEWi식이군은 대조군에 비해 약 30% 체중감소하는 경향을 보였다. 이는 고지방식을 투여한 ob/ob 마우스는 정상군 마우스에 비하여 체중증가가 뚜렷하고 가장 많은 체중을 보인 반면 MATEWi식이군은 체중 증가가 현저히 감소하였으며 대조군은 정상군에 비해 체중이 약 35% 정도로 증가한 반면 MATEWi식이군은 현저히 체중감소를 보여 대조군에 비해 약 30% 정도 감소하였다. 이러한 체중변화는 체내에서 MATEWi섭이로 인한 지방축적의 개선에 기인하는 것으로 사료되는데 이를 확인하기 위해 마우스를 개복후 부고환 지방조직을 분석한 바 MATEWi식이군은 대조군에 비해 고환조직의 지방에서 지방분포가 적었다(Table II).
- 이는 고지방식을 투여한 ob/ob 마우스는 정상군 마우스에 비하여 체중증가가 뚜렷하고 가장 많은 체중을 보인 반면 MATEWi식이군은 체중 증가가 현저히 감소하였으며 대조군은 정상군에 비해 체중이 약 35% 정도로 증가한 반면 MATEWi식이군은 현저히 체중감소를 보여 대조군에 비해 약 30% 정도 감소하였다. 이러한 체중변화는 체내에서 MATEWi섭이로 인한 지방축적의 개선에 기인하는 것으로 사료되는데 이를 확인하기 위해 마우스를 개복후 부고환 지방조직을 분석한 바 MATEWi식이군은 대조군에 비해 고환조직의 지방에서 지방분포가 적었다(Table II). Table II에서처럼 정상군, 대조군 및 MATEWi식이군에서 체중변화는 식이전에는 각각 25.
- 따라서 본 연구에서는 시험물질인 MATEWi식이에 의한 비만 억제 효과를 관찰한 결과 MATEWi군은 대조군에 비해 약 30% 체중감소하는 경향을 보였다. 이러한 체중변화는 체내에서 MATEWi식이군으로 인한 지방축적의 개선에 기인하는 것으로 사료되는데 이를 확인하기 위해 마우스를 개복후 부고환 지방조직을 분석한 바 MATEWi식이군은 대조군에 비해 고환조직의 지방에서 지방분포가 적었다. 또한 MATEWi식이군에서는 지방구의 수가 현저히 줄어든 것을 관찰할 수 있었는데 이 결과로 볼 때 MATEWi군이 간에서 지방의 축적을 억제하거나 부고환의 지방축적을 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 복부의 백색지방 축적을 억제할수 있으리라 사료된다.
- 조직내 지방축적을 비교하여 보면 MATEWi식이군이 간 및 흰색지방인 부고환지방의 형태에 미치는 영향을 살펴본 결과로 간조직의 염색결과에서 정상군에 비해 대조군에서는 지방구의 수가 많이 관찰되었지만 MATEWi식이군에서는 지방구의 수가 현저히 줄어든 것을 관찰할 수 있었다. 또한 대조군의 부고환지방구 크기가 정상군에 비해 상당히 큰 것에 반해 MATEWi식이군은 지방구 크기가 대조군에 비해 작았다.
- 중성지방(TG)은 처리전경우에는 대조군이 약 13±2 mg/dl인데 반해 정상군의 약 9±1 mg/dl으로 유의적으로 높았으며, MATEWi식이군도 식이전에는 약 13±1.5 mg/dl으로 유사하였으나 식이후에는 정상군, 대조군 그리고 MATEWi식이군순으로 각각 약 10±1 mg/dl, 23±3 mg/dl, 12±1 mg/dl으로 특히 MATEWi식이군은 대조군에 비해 유의성 있게 약 48%정도 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
- 지방산합성에 관여하는 FAS(지방산합성효소)에 의해 지방세포의 증식에 관여하는 AKT와 GSK3β 발현을 알아본 결과 세포내 에너지가 풍부할 경우 지방세포의 정상에너지 균형을 유지하기 위해 ATP를 소비하는 과정 즉 지방산,콜레스테롤등의 합성을 증가하고 ATP가 부족시 지방산 산화, 해당과정을 활성화시킨다.
- 지방세포의 산화에 관하여 HDL-C수치 경우 MATEWi군 경우 대조군에 비해 약 20% 이상 유의성 있게 증가하는 경향을 보였으며(p<0.01), LDL수치 경우 대조군에 비해 약 50% 이상 유의성 있게 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
- 혈액생화학적인 수치면에서는 실험동물에서 혈중 total cholesterol(TC)경우 MATEWi군이 대조군에 비해 약 66.4% 정도 유의성 있게 감소하는 경향을 보였다(p<0.01).
후속연구
- 이상의 결과로 볼 때, MATEWi는 간에서 지방의 축적을 억제하고 고지방 섭취에 의한 체지방의 산화과정을 촉진시켜서 체내 열량(Kcal)의 소모를 유도하는 경향 내지 생체내의 지방축적을 억제하는 성분이 함유하고 있음을 알수 있었고 고지방식에 의해 비만유도를 더 촉진하는 동물모델에서 체중감소 활성을 나타내어 혈중 지방 프로파일이 개선되는 경향을 보임으로 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 비만에 관련된 물질대사에 미치는 영향을 밝혀진다면 체중증가 억제제로써 유사한 기작의 물질을 양성 대조군으로 비교하여 본 시험물질의 약효정도를 판단할 수 있는 척도가 될 수 있을 것이라 시사된다. 따라서 향후 비만 치료제 혹은 예방 개선목적으로 개발하는데 향후 지속적으로 연구가 이루어지는 계기가 될 것으로 사료된다.
- 이러한 체중변화는 체내에서 MATEWi식이군으로 인한 지방축적의 개선에 기인하는 것으로 사료되는데 이를 확인하기 위해 마우스를 개복후 부고환 지방조직을 분석한 바 MATEWi식이군은 대조군에 비해 고환조직의 지방에서 지방분포가 적었다. 또한 MATEWi식이군에서는 지방구의 수가 현저히 줄어든 것을 관찰할 수 있었는데 이 결과로 볼 때 MATEWi군이 간에서 지방의 축적을 억제하거나 부고환의 지방축적을 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 복부의 백색지방 축적을 억제할수 있으리라 사료된다. 이런 결과에서 MATEWi식이군은 ob/ob 마우스 생체내의 고지방 섭취에 의한 체중증가를 감소시키는 효과가 있음을 시사하고 있는 바, 마테 추출물속에서 보고되어진 효능과 비교하면 아마도 항산화효과, 지질환원력, 항당뇨효과, 체중감소효능등과 유사한 결과에서 기인한다라고 사료되어진다.
- 이와 같이 MATEWi로 인해 체중변화 이외에도 체내 지방대사에 관여하는 생화학 지표들에서도 유의적으로 감소를 나타내었으며 이러한 체중감소 작용기작은 부고환의 흰색지방에서 지방구의 크기가 감소하는데서도 알수 있는 바와 같이 체중감소는 지방산 산화촉진, 간조직과 부고환조직에서 지방축적에 관여하는 ACC, FAS 그리고 AKT, GSK3β 등 lipogenesis 단백질의 발현을 조절하여 지방산의 합성억제, 지방산 산화촉진 및 지방산화에 관여하는 단백질의 인산화에 기인하는 것으로 사료된다. 이상의 결과로 볼 때, MATEWi는 간에서 지방의 축적을 억제하고 고지방 섭취에 의한 체지방의 산화과정을 촉진시켜서 체내 열량(Kcal)의 소모를 유도하는 경향 내지 생체내의 지방축적을 억제하는 성분이 함유하고 있음을 알수 있었고 고지방식에 의해 비만유도를 더 촉진하는 동물모델에서 체중감소 활성을 나타내어 혈중 지방 프로파일이 개선되는 경향을 보임으로 본 연구의 결과를 바탕으로 향후 비만에 관련된 물질대사에 미치는 영향을 밝혀진다면 체중증가 억제제로써 유사한 기작의 물질을 양성 대조군으로 비교하여 본 시험물질의 약효정도를 판단할 수 있는 척도가 될 수 있을 것이라 시사된다. 따라서 향후 비만 치료제 혹은 예방 개선목적으로 개발하는데 향후 지속적으로 연구가 이루어지는 계기가 될 것으로 사료된다.
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