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문제 정의
- 본 연구는 현재사회의 중요한 화두가 되고 있는 트랜스 지방산 및 기타 지방산의 섭취가 혈관계 질환 유발 가능성의 지표인 혈중 콜레스테롤 농도, 중성 지방 농도 변화에 미치는 영향을 동물 모델을 대상으로 살펴보았다. 이를 위해 포화지방산, 불포화지방산, 트랜스지방산이 포함된 식품을 사료에 섞어 섭취하게 한 뒤 혈중 지질 농도를 측정하였고, 특히, 트랜스 지방 함유식품의 농도를 달리하여 섭취량에 따른 각종 혈중 지방농도변화와 이를 바탕으로 동맥경화지표를 계산하여 나타내었다.
제안 방법
- 기본식이로는 (주)중앙실험동물(Seoul, Korea) 에서 판매하는 AIN-76A 을 사용하였다. 실험에는 대조군과, 포화지방산함유군, 불포화지방산함유군, 트랜스지방산의 함량을 다르게 한 3개군 등 총 6개 군으로 분류하여 대조군(C), 트랜스지방산 10%군(TFA-1), 트랜스 지방산 30%군(TFA-2), 트랜스 지방산 50%군(TFA-3), 포화 지방산 50%군(SFA), 불포화 지방산 50%군(USFA) 으로 나누어 먹이와 실험식이를 급여하였다.
- 포화 지방산, 불포화 지방산, 트랜스 지방산을 함량 별로 섞은 사료로 사육한 흰쥐는 7일 동안 총 4번 체중을 측정 하였고, 희생 전 16시간 동안 절식한 뒤, sodium pentobarbital (50 mg/kg)로 마취하였다. 심장에서 채혈한 혈액은 30분 동안 실온에서 방치하여 응고시킨 다음, 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 혈청을 취하였으며 이를 heparin이 coating된 튜브에 넣어 -70℃에서 보존하면서 분석하였다.
- 본 연구는 현재사회의 중요한 화두가 되고 있는 트랜스 지방산 및 기타 지방산의 섭취가 혈관계 질환 유발 가능성의 지표인 혈중 콜레스테롤 농도, 중성 지방 농도 변화에 미치는 영향을 동물 모델을 대상으로 살펴보았다. 이를 위해 포화지방산, 불포화지방산, 트랜스지방산이 포함된 식품을 사료에 섞어 섭취하게 한 뒤 혈중 지질 농도를 측정하였고, 특히, 트랜스 지방 함유식품의 농도를 달리하여 섭취량에 따른 각종 혈중 지방농도변화와 이를 바탕으로 동맥경화지표를 계산하여 나타내었다.
- 일주일간 생쥐에게 general unsaturated fatty acid, saturated fatty acid, trans-unsaturated fatty acid의 다양한 종류의 각 지방산을 함유하고 있는 식품을 사료에 섞어 식이 하였으며, 희생하여 mice의 혈중 지질 농도를 측정하였다. 그 결과, 트랜스 지방이 많이 함유된 사료를 섭취한 집단일수록 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타났으나, 혈중 HDL-C 농도는 변화가 없었다.
- 실험에 이용한 동물은 ICR mice (수컷, 8주령)로 18마리를 임의로 6집단으로 나누어 일반 고형사료로 2일 동안 환경(온도 22±2℃, 습도 50~60%)에 적응 시킨 후 7일 동안 사육하였으며 명암의주기는 12시간 간격으로 조정하였다. 트랜스 불포화지방산으로는 옥수수 마아가린(O사, 트랜스 불포화 지방산 2.16% 함유), 포화 지방산으로는 버터(S 사, 포화지방산69.66% 함유), 불포화 지방산으로는 식용유(H 사, 불포화지방산 82.06% 함유)를 녹여 사료에 첨가하는 방식으로 공급하였다. 기본식이로는 (주)중앙실험동물(Seoul, Korea) 에서 판매하는 AIN-76A 을 사용하였다.
- 포화 지방산, 불포화 지방산, 트랜스 지방산을 함량 별로 섞은 사료로 사육한 흰쥐는 7일 동안 총 4번 체중을 측정 하였고, 희생 전 16시간 동안 절식한 뒤, sodium pentobarbital (50 mg/kg)로 마취하였다. 심장에서 채혈한 혈액은 30분 동안 실온에서 방치하여 응고시킨 다음, 3,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 혈청을 취하였으며 이를 heparin이 coating된 튜브에 넣어 -70℃에서 보존하면서 분석하였다.
- 기존 연구에서 트랜스 지방의 섭취는 혈관계의 초기면역반응을 유도하는 것으로 보고되었다[2]. 혈관계에 미치는 영향을 알아보기 위하여 human aortic endothelial cells (HAECs)에 트랜스 지방을 처리하여 mRNA level을 확인한 결과 ROS와 NF-kB의 생산을 촉진하였다. 이는 Harvey [6,7]의 연구에서도 확인할 수 있다.
- 혈청 중 총 콜레스테롤(total cholesterol), 중성지질(triglyceride) 및 HDL-C 농도는FUJI DRY-CHEM 3500i kits (FUJI FILM, Japan)를 사용하여 효소 비색법(enzymatic colormetric method)으로 분석하였고, LDL-C와 동맥경화지표는 측정된 수치를 바탕으로 계산을 통해 얻었다. LDL-C는 Friedwald 공식[3]을 이용하여 계산하였고 [(total cholesterol)- (HDL-cholesterol)-(triglyceride/5)], 동맥경화지표(atherogenic index: AI)는 Haqlund등[5]의 방법에 따라 total-C에 HDL-C의 함량을 뺀 후 다시 HDL-C로 나누어 계산하였다.
대상 데이터
- 06% 함유)를 녹여 사료에 첨가하는 방식으로 공급하였다. 기본식이로는 (주)중앙실험동물(Seoul, Korea) 에서 판매하는 AIN-76A 을 사용하였다. 실험에는 대조군과, 포화지방산함유군, 불포화지방산함유군, 트랜스지방산의 함량을 다르게 한 3개군 등 총 6개 군으로 분류하여 대조군(C), 트랜스지방산 10%군(TFA-1), 트랜스 지방산 30%군(TFA-2), 트랜스 지방산 50%군(TFA-3), 포화 지방산 50%군(SFA), 불포화 지방산 50%군(USFA) 으로 나누어 먹이와 실험식이를 급여하였다.
- 실험에 이용한 동물은 ICR mice (수컷, 8주령)로 18마리를 임의로 6집단으로 나누어 일반 고형사료로 2일 동안 환경(온도 22±2℃, 습도 50~60%)에 적응 시킨 후 7일 동안 사육하였으며 명암의주기는 12시간 간격으로 조정하였다.
데이터처리
- 통계분석은 mean±S.D로 표시하였고, ANOVA에 의해 분석 하였다.
이론/모형
- 혈청 중 총 콜레스테롤(total cholesterol), 중성지질(triglyceride) 및 HDL-C 농도는FUJI DRY-CHEM 3500i kits (FUJI FILM, Japan)를 사용하여 효소 비색법(enzymatic colormetric method)으로 분석하였고, LDL-C와 동맥경화지표는 측정된 수치를 바탕으로 계산을 통해 얻었다. LDL-C는 Friedwald 공식[3]을 이용하여 계산하였고 [(total cholesterol)- (HDL-cholesterol)-(triglyceride/5)], 동맥경화지표(atherogenic index: AI)는 Haqlund등[5]의 방법에 따라 total-C에 HDL-C의 함량을 뺀 후 다시 HDL-C로 나누어 계산하였다. 또한, Lauer 등[11]의 방법에 따라 HDL-cholesterol/total cholesterol의 비를 HTR로 나타내었다.
- LDL-C는 Friedwald 공식[3]을 이용하여 계산하였고 [(total cholesterol)- (HDL-cholesterol)-(triglyceride/5)], 동맥경화지표(atherogenic index: AI)는 Haqlund등[5]의 방법에 따라 total-C에 HDL-C의 함량을 뺀 후 다시 HDL-C로 나누어 계산하였다. 또한, Lauer 등[11]의 방법에 따라 HDL-cholesterol/total cholesterol의 비를 HTR로 나타내었다.
성능/효과
- 앞에서 측정한 각 실험집단의 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방 농도, 혈중 HDL-C 농도를 이용하여 LDL-C 농도를 계산한 결과 Table 1과 같았다. TFA-3군의 경우, 대조군에 비해130.4%, SFA군은 312.3%가 증가하였고, 반면에, USFA 군은 75% 정도 감소하는 것을 확인하였다. 저 함량의 트랜스지방산을 섭취한 집단은 LDL-C의 증가를 보이지 않았으며, 이는 실험기간 동안 10, 30%의 트랜스 지방산이 혈중 LDL-C의 농도에 영향을 미치지 않은 것으로 보여진다.
- 각 실험 집단별 혈중 총 콜레스테롤 농도는 Fig. 2A에 나타난 것처럼 대조군에 비하여 TFA-3 군과 SFA 군에서 높게 나타났다. 특히, 트랜스 지방을 섭취한 집단에서, 섭취한 트랜스 지방함량이 높을수록 혈중 총 콜레스테롤 농도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있는데 이는 트랜스 지방산을 대량 섭취할수록 saturated fatty acid를 섭취하는 효과와 유사하게 나타났다.
- 최근 이와 관련하여 보고된 Yang의 연구[15]는 수컷 Wistar rat에 saturated/monounsaturated/polyunsaturated(S/M/P) fatty acid의 비율을 다르게 식이 하여 각 혈청의 지질농도와 adiponectin의 mRNA level을 확인하였다. 그 결과, saturated fatty acid의 함량이 상대적으로 높은 2:1.5:1 group에서 total cholesterol, LDL-cholesterol과 glucose의 수치가 높게 나왔으며, S/M/P 1:1:1, 1:1:2 group에서 triglyceride의 수치가 낮았으며 HDL-cholesterol의 수치가 유의성 있게 증가함을 나타냈다. 그리고 adiponectin의 mRNA 발현 정도가 낮아짐을 확인하였다.
- 일주일간 생쥐에게 general unsaturated fatty acid, saturated fatty acid, trans-unsaturated fatty acid의 다양한 종류의 각 지방산을 함유하고 있는 식품을 사료에 섞어 식이 하였으며, 희생하여 mice의 혈중 지질 농도를 측정하였다. 그 결과, 트랜스 지방이 많이 함유된 사료를 섭취한 집단일수록 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타났으나, 혈중 HDL-C 농도는 변화가 없었다. 포화지방산 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타나며, 불포화 지방산이 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서는 대체로 체중을 비롯한 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 낮게 나타났다.
- 5:1 group에서 total cholesterol, LDL-cholesterol과 glucose의 수치가 높게 나왔으며, S/M/P 1:1:1, 1:1:2 group에서 triglyceride의 수치가 낮았으며 HDL-cholesterol의 수치가 유의성 있게 증가함을 나타냈다. 그리고 adiponectin의 mRNA 발현 정도가 낮아짐을 확인하였다. 이는 다양한 fatty acid의 각 비율이 glucose와 lipid metabolism의 조절과 adiponectin의 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 나타내고, 특히, saturated fatty acid의 함량이 중요 하다는 것을 말하며, 본 실험에서도 이 결과를 확인 할 수 있었다.
- 다양한 종류의 지방산을 함유한 사료를 먹인 흰 쥐의 체중을 비교한 결과, Fig. 1과 같이 모든 집단에서 시간이 지날수록 체중이 증가하는 경향을 나타냈고, 일반식이를 한 대조군에 비하여 여러가지 지방산을 섞은 사료를 섭취한 집단의 체중이 높게 나타났다. 초기 체중은 33.
- 따라서 본 실험결과를 통해 트랜스지방이 다량 함유된 패스트푸드나 인스턴트 식품을 섭취하게 될 경우에는 체내 혈액 속의 각종 지질농도가 증가하게 되므로 동맥경화, 고지혈증, 심근경색 등의 각종 혈관계 질환이 발병할 확률이 높아질 것이라는 것을 알 수 있었다. 또한, 소량의 트랜스 지방 함유 식품을 장기간 섭취할 경우에도, 혈중 지질 농도에 악 영향을 미칠 것으로 예측된다.
- 따라서, 이상의 결과에서 체내에 악영향을 미치는 포화지방산의 섭취량을 줄이도록 해야 하며, 불포화 지방산 중에서도 다가 불포화 지방산, 특히, 트랜스 지방의 섭취에 주의를 기울이는 것이 건강한 식습관을 유지할 수 있을 것이라 사료된다. 또한 각 식품 제조업체의 포화 지방산과 트랜스 지방 함유량에 따른 적정 수준의 제도적 장치가 마련되도록 노력해야 할 것이다.
- 총 cholesterol에서 유의적 증가를 보인TFA-3과 SFA 군에서 HTR 역시 유의적인 감소를 보여, 혈액 내 지방 및 콜레스테롤을 운반하는 역할을 하는 HDL-C의 양이 상대적으로 적음을 나타내며 이 결과로 인해 포화지방산이 함유된 식이를 섭취하면 체내 cholesterol 중 HDL-C 양이 줄고, 상대적으로 LDL-C이 늘어 동맥 경화와 같은 질환에 노출될 수 있음을 확인하였다. 또한 trans-unsaturated fatty acid의 함량이 높아질수록 HTR이 감소하는 것을 관찰하였다.
- 그리고 adiponectin의 mRNA 발현 정도가 낮아짐을 확인하였다. 이는 다양한 fatty acid의 각 비율이 glucose와 lipid metabolism의 조절과 adiponectin의 발현에 중요한 역할을 한다는 것을 나타내고, 특히, saturated fatty acid의 함량이 중요 하다는 것을 말하며, 본 실험에서도 이 결과를 확인 할 수 있었다.
- 3%가 증가하였고, 반면에, USFA 군은 75% 정도 감소하는 것을 확인하였다. 저 함량의 트랜스지방산을 섭취한 집단은 LDL-C의 증가를 보이지 않았으며, 이는 실험기간 동안 10, 30%의 트랜스 지방산이 혈중 LDL-C의 농도에 영향을 미치지 않은 것으로 보여진다.
- 3과 같이 나타났고, LDL-C함량과 유사한 결과를 보였다. 즉, TFA-3군에서 205.5%, SFA군에서 275.6%의 증가를 보였으며, USFA군은 50% 정도 감소하였다. 이는 trans-unsaturated fatty acid를 장기적으로 대량 섭취했을 경우 동맥경화와 같은 심혈관계 질환이 발병될 확률이 높아진다는 것을 의미하였다.
- 2B와 같다. 총 cholesterol에서 유의적 증가를 보인TFA-3과 SFA 군에서 HTR 역시 유의적인 감소를 보여, 혈액 내 지방 및 콜레스테롤을 운반하는 역할을 하는 HDL-C의 양이 상대적으로 적음을 나타내며 이 결과로 인해 포화지방산이 함유된 식이를 섭취하면 체내 cholesterol 중 HDL-C 양이 줄고, 상대적으로 LDL-C이 늘어 동맥 경화와 같은 질환에 노출될 수 있음을 확인하였다. 또한 trans-unsaturated fatty acid의 함량이 높아질수록 HTR이 감소하는 것을 관찰하였다.
- 특히, 트랜스 지방을 섭취한 집단에서, 섭취한 트랜스 지방함량이 높을수록 혈중 총 콜레스테롤 농도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있는데 이는 트랜스 지방산을 대량 섭취할수록 saturated fatty acid를 섭취하는 효과와 유사하게 나타났다. 총 콜레스테롤은 대조군에 비해 TFA-3의 경우 19.0%, SFA 군은 56.7%의 증가를 보였다(Fig. 2A).
- 2A에 나타난 것처럼 대조군에 비하여 TFA-3 군과 SFA 군에서 높게 나타났다. 특히, 트랜스 지방을 섭취한 집단에서, 섭취한 트랜스 지방함량이 높을수록 혈중 총 콜레스테롤 농도가 높게 나타나는 것을 볼 수 있는데 이는 트랜스 지방산을 대량 섭취할수록 saturated fatty acid를 섭취하는 효과와 유사하게 나타났다. 총 콜레스테롤은 대조군에 비해 TFA-3의 경우 19.
- 그 결과, 트랜스 지방이 많이 함유된 사료를 섭취한 집단일수록 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타났으나, 혈중 HDL-C 농도는 변화가 없었다. 포화지방산 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타나며, 불포화 지방산이 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서는 대체로 체중을 비롯한 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 낮게 나타났다. 본 실험의 경우, 소수의 생쥐를 대상으로 짧은 기간 실험한 것으로 추가적인 실험을 통해 trans형 불포화 지방산이 혈중 지질 농도에 대한 자세한 기작을 설명해야 할 것이다.
- 또한 최근 트랜스 지방이 함유된 식품이 각종 성인병의 원인으로 밝혀지면서 식품 제조업체 등에서는 각종 식품 제조에 사용하던 마아가린, 쇼트닝 등의 트랜스 지방을 대체하여 버터나 팜유 등의 포화 지방이 다량 함유된 지방을 이용해 식품을 제조하는 업체가 늘어나고 있다. 하지만 본 실험결과로 미루어 볼 때 포화지방산이 다량 함유된 음식을 섭취하였을 때가 트랜스 지방이 함유된 음식을 섭취하였을 경우보다 오히려 각종 혈액 속의 각종 콜레스테롤 농도가 높아짐을 알 수 있었다. 최근 이와 관련하여 보고된 Yang의 연구[15]는 수컷 Wistar rat에 saturated/monounsaturated/polyunsaturated(S/M/P) fatty acid의 비율을 다르게 식이 하여 각 혈청의 지질농도와 adiponectin의 mRNA level을 확인하였다.
- 혈중 triglyceride 농도는 Table 1과 같이 나타나 혈중 총 cholesterol 농도와 비슷한 경향을 보였으며 특히, TFA-3군과 SFA 군이 대조군에 비하여 각각 29.1%, 19.7%의 유의성 있는 증가를 나타냈다. 반면, general unsaturated fatty acid를 섭취한 군과 10, 30%의 비교적 낮은 함량의 트랜스 지방산을 함유한 식이를 한 군은 대조군과 유사한 triglyceride의 수치를 나타내어 낮은 함량의 트랜스 지방산을 일주일 기간 동안 섭취한 경우에는 혈중 지질 농도에 영향을 미치지 않은 것으로 사료된다.
후속연구
- 따라서, 이상의 결과에서 체내에 악영향을 미치는 포화지방산의 섭취량을 줄이도록 해야 하며, 불포화 지방산 중에서도 다가 불포화 지방산, 특히, 트랜스 지방의 섭취에 주의를 기울이는 것이 건강한 식습관을 유지할 수 있을 것이라 사료된다. 또한 각 식품 제조업체의 포화 지방산과 트랜스 지방 함유량에 따른 적정 수준의 제도적 장치가 마련되도록 노력해야 할 것이다.
- 포화지방산 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서 체중이나 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방 농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 높게 나타나며, 불포화 지방산이 다량 함유된 먹이를 섭취한 집단에서는 대체로 체중을 비롯한 혈중 총 콜레스테롤 농도, 혈중 중성지방농도, 혈중 LDL-C 농도, 동맥경화지표가 낮게 나타났다. 본 실험의 경우, 소수의 생쥐를 대상으로 짧은 기간 실험한 것으로 추가적인 실험을 통해 trans형 불포화 지방산이 혈중 지질 농도에 대한 자세한 기작을 설명해야 할 것이다.
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