흑마늘 및 개똥쑥 추출물의 급이가 강제운동 시 흰쥐의 체내 지질 성분 및 간조직의 항산화효소 활성에 미치는 영향 Effect of Black Garlic and Gaeddongssuk (Artemisia annua L.) Extracts on the Lipid Profile and Hepatic Antioxidant Enzyme Activities of Exercised Rats원문보기
생리활성이 증강된 흑마늘 음료 개발을 위하여 흑마늘(BG), 개똥쑥(GS) 추출물 및 2종의 혼합물(MBS-I, 흑마늘 추출물 7 brix :개똥쑥 추출물 0.7 brix=93:7; MBS-II, 흑마늘 추출물 14 brix :개똥쑥 추출물 1.4 brix=93:7, v/v)을 트레드밀에 의해 강제운동 시킨 실험쥐에게 급이하였다. 실험 기간 동안 강제운동에 의한 체중감소는 없었다. 혈청 알부민 함량은 대조군에 비해 실험 식이 급이군에서 유의적으로 증가되었다. BUN 함량은 대조군에 비해 BG군과 MBS-II군에서 유의적으로 낮았다. AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였다. 혈청의 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 유의적인 감소를 보였다. 혈청과 간조직의 지질 함량은 MBS-I군과 MBS-II군 간에 유의차가 없었다. 혈청과 간조직에서 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 모든 시료 급이군에서 유의적으로 감소되었으며, 혈청에서는 MBS-I군, 간조직에서는 MBS-II군에서 가장 낮은 함량이었다. 간조직의 catalase 활성은 대조군에 비해 GS군과 혼합물 급이군에서 1.8~2.3배의 증가를 보였다. SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 시료 급이군에서 각각 1.3~1.5배, 1.2~1.7배 정도 증가하였다. 전반적으로 혼합물 급이군이 흑마늘이나 개똥쑥의 단독 급이군에 비해 활성이 높아, 이들 혼합물은 체내 산화적 스트레스 완화에 효과적일 것으로 판단된다. 특히 MBS-I은 MBS-II에 비해 낮은 농도에 의해서도 생리활성의 증가에 효과적인 것으로 생각된다.
생리활성이 증강된 흑마늘 음료 개발을 위하여 흑마늘(BG), 개똥쑥(GS) 추출물 및 2종의 혼합물(MBS-I, 흑마늘 추출물 7 brix :개똥쑥 추출물 0.7 brix=93:7; MBS-II, 흑마늘 추출물 14 brix :개똥쑥 추출물 1.4 brix=93:7, v/v)을 트레드밀에 의해 강제운동 시킨 실험쥐에게 급이하였다. 실험 기간 동안 강제운동에 의한 체중감소는 없었다. 혈청 알부민 함량은 대조군에 비해 실험 식이 급이군에서 유의적으로 증가되었다. BUN 함량은 대조군에 비해 BG군과 MBS-II군에서 유의적으로 낮았다. AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였다. 혈청의 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 유의적인 감소를 보였다. 혈청과 간조직의 지질 함량은 MBS-I군과 MBS-II군 간에 유의차가 없었다. 혈청과 간조직에서 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 모든 시료 급이군에서 유의적으로 감소되었으며, 혈청에서는 MBS-I군, 간조직에서는 MBS-II군에서 가장 낮은 함량이었다. 간조직의 catalase 활성은 대조군에 비해 GS군과 혼합물 급이군에서 1.8~2.3배의 증가를 보였다. SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 시료 급이군에서 각각 1.3~1.5배, 1.2~1.7배 정도 증가하였다. 전반적으로 혼합물 급이군이 흑마늘이나 개똥쑥의 단독 급이군에 비해 활성이 높아, 이들 혼합물은 체내 산화적 스트레스 완화에 효과적일 것으로 판단된다. 특히 MBS-I은 MBS-II에 비해 낮은 농도에 의해서도 생리활성의 증가에 효과적인 것으로 생각된다.
To develop functional products based on black garlic, a black garlic extract (BG) of 7 brix, a gaeddongssuk extract (GS) of 0.7 brix and two types of mixtures (MBS-I, black garlic 7 brix : gaeddongssuk 0.7 brix; MBS-II, black garlic 14 brix : gaeddongssuk 1.4 brix, 93:7, v/v) were supplemented to ra...
To develop functional products based on black garlic, a black garlic extract (BG) of 7 brix, a gaeddongssuk extract (GS) of 0.7 brix and two types of mixtures (MBS-I, black garlic 7 brix : gaeddongssuk 0.7 brix; MBS-II, black garlic 14 brix : gaeddongssuk 1.4 brix, 93:7, v/v) were supplemented to rats training on a treadmill for 4 weeks. Body weight from the training did not decrease during the experimental period. Serum albumin content significantly increased in the groups fed an experimental diet compared to the control. The BUN content significantly decreased in BG and MBS-II groups compared to the control. AST and ALP activities significantly decreased in the groups fed an experimental diet compared to the control. Serum triglyceride and total cholesterol levels in MBS-I and MBS-II groups significantly decreased compared to the control. Lipid levels in the serum and liver tissue were not significantly different between the MBS-I and MBS-II groups. The lipid peroxide content in the serum and liver tissue was significantly reduced in the groups fed all extracts compared to the control; the serum and liver lipid contents was lowest in the MBS-I and MBS-II groups, respectively. Hepatic catalase activity in the GS and MBS groups increased by 1.8~2.3 times compared to the control. SOD and GSH-px activities significantly increased from treatment with the extracts by 1.3~1.5 times and 1.2~1.7 times, respectively. These results indicate that a mixture of BG and GS extracts has higher biological activity than a single supplementation of BG or GS extract. Therefore, the addition of gaeddongssuk to black garlic (MBS-I and MBS-II) is effective as a defense material against oxidative stress. MBS-I may be especially effective for its biological activities.
To develop functional products based on black garlic, a black garlic extract (BG) of 7 brix, a gaeddongssuk extract (GS) of 0.7 brix and two types of mixtures (MBS-I, black garlic 7 brix : gaeddongssuk 0.7 brix; MBS-II, black garlic 14 brix : gaeddongssuk 1.4 brix, 93:7, v/v) were supplemented to rats training on a treadmill for 4 weeks. Body weight from the training did not decrease during the experimental period. Serum albumin content significantly increased in the groups fed an experimental diet compared to the control. The BUN content significantly decreased in BG and MBS-II groups compared to the control. AST and ALP activities significantly decreased in the groups fed an experimental diet compared to the control. Serum triglyceride and total cholesterol levels in MBS-I and MBS-II groups significantly decreased compared to the control. Lipid levels in the serum and liver tissue were not significantly different between the MBS-I and MBS-II groups. The lipid peroxide content in the serum and liver tissue was significantly reduced in the groups fed all extracts compared to the control; the serum and liver lipid contents was lowest in the MBS-I and MBS-II groups, respectively. Hepatic catalase activity in the GS and MBS groups increased by 1.8~2.3 times compared to the control. SOD and GSH-px activities significantly increased from treatment with the extracts by 1.3~1.5 times and 1.2~1.7 times, respectively. These results indicate that a mixture of BG and GS extracts has higher biological activity than a single supplementation of BG or GS extract. Therefore, the addition of gaeddongssuk to black garlic (MBS-I and MBS-II) is effective as a defense material against oxidative stress. MBS-I may be especially effective for its biological activities.
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문제 정의
본 연구에서는 트레드밀을 이용하여 쥐에게 강제로 유산소 운동을 시키면서 흑마늘과 개똥쑥을 급이 시켜 체내 지질 성분 및 간조직의 항산화효소 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 이리하여 운동에 의해 발생되는 산화적 스트레스 완화에 도움이 되는 흑마늘 및 개똥쑥 혼합 음료 개발을 위한 기초 자료로 활용코자 하였다.
본 연구에서는 트레드밀을 이용하여 쥐에게 강제로 유산소 운동을 시키면서 흑마늘과 개똥쑥을 급이 시켜 체내 지질 성분 및 간조직의 항산화효소 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 이리하여 운동에 의해 발생되는 산화적 스트레스 완화에 도움이 되는 흑마늘 및 개똥쑥 혼합 음료 개발을 위한 기초 자료로 활용코자 하였다.
제안 방법
, Seoul, Korea)에서 1주간 적응시켰다. 2주째에 난괴법에 의해 각 군의 체중이 비슷하도록 7마리씩 5군으로 나누었으며, 대조군(Control)은 시료액 대신에 물, BG군은 흑마늘 추출물 7 brix, GS군은 개똥쑥 추출물 0.7 brix를 급이하였으며, 이들의 혼합에 따른 관능평가 결과 MBS-Ⅰ군은 흑마늘 추출물 7 brix : 개똥쑥 추출물 0.7 brix를 93:7(v/v)로 설정하였으며, 이들 혼합물의 다량 섭취에 따른 영향을 알아보기 위하여 MBS-Ⅱ군은 MBS-Ⅰ군에 비해 2배의 농도(흑마늘 추출물 14 brix : 개똥쑥 추출물 1.4 brix=93:7 v/v)로 하였다. 각 시료는 실험동물의 체중 100 g당 0.
4 brix=93:7 v/v)로 하였다. 각 시료는 실험동물의 체중 100 g당 0.5 mL씩 4주 동안 운동시작 30분 전에 경구투여 하였으며, 식이는 시판 고형사료(Samyang Corp., Seoul, Korea)를 사용하였고 사육기간 동안 물과 식이는 자유 급이하였다.
간기능 평가를 위한 혈중 지표로써 AST(aspartate aminotransferase) 및 ALT(alanine aminotransferase) 활성 측정은 kit(AM 101-k, Asan Pharm. Co.) 시약으로 측정하여 혈액 1 mL당 Karmen unit로 표시하였다. ALP(alkaline phosphatase) 활성도는 ALP 측정용 kit(AM 105S-K, Asan Pharm.
본 연구에 사용된 모든 실험동물은 실험 최종일에 16시간 절식시킨 후 에테르로 마취하여 심장에서 채혈하였으며, 혈액은 30분간 빙수 중에 정치한 후 980×g에서 15분간 원심분리(Mega 17R, HANIL, Incheon, Korea)하여 혈청을 얻었다. 간조직은 채혈 직후 적출하여 생리식염수로 혈액을 충분히 씻은 다음 흡수지로 물기를 제거하고 중량을 측정한 후-70℃에 보관해 두고 분석에 사용하였다.
모든 실험동물은 일정한 시간(오전 10시)에 소동물용 트레드밀(Pro-jog EJ36GLE, Korea Hi-Tech, Siheung, Korea)을 이용하여 유산소성 운동부하 훈련을 4주 동안 실시하였다. 운동을 시작한 1주에는 경사도 없이 15 m/min의 속도로 주행을 실시하였으며, 2주째에는 15o의 경사도에서 20 m/min의 속도, 3～4주에는 25 m/min(15o의 경사도)의 속도로 1일 30분씩 주 5회 실시하였다.
본 연구에 사용된 모든 실험동물은 실험 최종일에 16시간 절식시킨 후 에테르로 마취하여 심장에서 채혈하였으며, 혈액은 30분간 빙수 중에 정치한 후 980×g에서 15분간 원심분리(Mega 17R, HANIL, Incheon, Korea)하여 혈청을 얻었다.
생리활성이 증강된 흑마늘 음료 개발을 위하여 흑마늘 (BG), 개똥쑥(GS) 추출물 및 2종의 혼합물(MBS-Ⅰ, 흑마늘 추출물 7 brix : 개똥쑥 추출물 0.7 brix=93:7; MBS-Ⅱ, 흑마늘 추출물 14 brix : 개똥쑥 추출물 1.4 brix=93:7, v/v)을 트레드밀에 의해 강제운동 시킨 실험쥐에게 급이하였다. 실험 기간 동안 강제운동에 의한 체중감소는 없었다.
실험 사육기간 동안 식이는 매일 오후 5시에 급여하였고 다음날 오전 10시경에 잔량을 조사하여 1일 식이섭취량을 산출하였으며, 물은 수도수를 매일 신선하게 공급하였다. 체중은 1주일에 1회 일정시간에 측정하였다.
체중은 1주일에 1회 일정시간에 측정하였다. 실험사육 4주간의 총 식이섭취량(g)을 총 실험일수(day)로 나누어 1일 평균식이섭취량을 산출하였으며, 식이효율(food efficiency ratio, FER)은 동일기간 내의 체중증가량을 총 식이섭취량으로 나누어 계산하였다.
혈청 중 지질과산화물 함량은 혈청 100 μL에 1/12 N 황산 용액 및 10% phosphotungstic acid를 혼합하여 1,100×g에서 10분간 원심분리시켜 침전물을 얻었다. 여기에 증류수 및 thiobarbituric acid(TBA) 시약을 각각 1 mL씩 가하여 95℃ 수욕상에서 1시간 반응시켜 생성된 지질과산화물을 butanol에 이행시켜 532 nm에서 흡광도를 측정하였다(19). 간조직의 지질과산화물 함량은 간조직 1 g에 1.
모든 실험동물은 일정한 시간(오전 10시)에 소동물용 트레드밀(Pro-jog EJ36GLE, Korea Hi-Tech, Siheung, Korea)을 이용하여 유산소성 운동부하 훈련을 4주 동안 실시하였다. 운동을 시작한 1주에는 경사도 없이 15 m/min의 속도로 주행을 실시하였으며, 2주째에는 15o의 경사도에서 20 m/min의 속도, 3～4주에는 25 m/min(15o의 경사도)의 속도로 1일 30분씩 주 5회 실시하였다. 25 m/min 속도의 운동 강도는 실험용 흰쥐에 있어서 최대산소 섭취량의 약 70%에 해당하는 운동 강도에 해당된다(14)
6% TBA 시약을 넣어 95℃ 수욕상에서 45분간 반응시켰다. 이때 생성된 발색물질을 butanol로 추출하여 흡광도(OD535-520)를 측정하였으며 지질과산화물 함량은 1,1,3,3-tetraethoxypropane으로 작성한 검량선으로 산출하였다(20)
5 g을 취하여 chloroform과 methanol 혼합액(2:1, v/v)을 가하여 Poter-Elvehjem tissue grinder(DAIHAN WOS 01010, Wonju, Korea)로 마쇄하여 지질 성분을 추출하였다. 이를 여과한 후 일정량을 취하여 건고시킨 다음 총 지질, 총 콜레스테롤 및 중성지방 함량 분석을 위한 시료로 사용하였으며, 상기의 혈중 지질성분 분석과 동일하게 수행하였다.
실험 사육기간 동안 식이는 매일 오후 5시에 급여하였고 다음날 오전 10시경에 잔량을 조사하여 1일 식이섭취량을 산출하였으며, 물은 수도수를 매일 신선하게 공급하였다. 체중은 1주일에 1회 일정시간에 측정하였다. 실험사육 4주간의 총 식이섭취량(g)을 총 실험일수(day)로 나누어 1일 평균식이섭취량을 산출하였으며, 식이효율(food efficiency ratio, FER)은 동일기간 내의 체중증가량을 총 식이섭취량으로 나누어 계산하였다.
흑마늘 및 개똥쑥의 추출물은 Kang 등(13)의 방법에 따라 120℃에서 3시간 추출된 것을 사용하였다. 흑마늘과 쑥 추출물의 기능성 혼합 음료 개발을 위한 연구의 일환으로 이들 추출물의 혼합에 따른 맛과 향에 대한 관능평가 결과에 따라 흑마늘 추출물의 농도는 7 brix, 개똥쑥 추출물은 0.7 brix로 설정하였으며, 이들의 배합비는 93:7(v/v)로 하였다.
대상 데이터
실험동물은 평균 체중이 90～100 g인 Sprague-Dawley 계 3주령의 수컷 흰쥐를 (주)샘타코(Osan, Korea)로부터 분양받아 온도(22±2℃), 습도(50±5%) 및 명암주기(12시간, 07:00∼19:00)가 자동설정된 동물사육실(DJ1-252-2, Daejong Instrument Industry Co. Ltd., Seoul, Korea)에서 1주간 적응시켰다.
흑마늘은 경남 남해군 도울농산 영농조합법인으로부터 제공받았으며, 개똥쑥은 하동군 악양면에서 채취하여 그늘에서 15～20일간 자연 건조한 것을 사용하였다. 흑마늘 및 개똥쑥의 추출물은 Kang 등(13)의 방법에 따라 120℃에서 3시간 추출된 것을 사용하였다.
데이터처리
본 실험결과는 SPSS package(12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었으며, 통계적 유의성은 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 비교분석을 하였다.
이론/모형
Catalase 활성은 Abei(22)의 방법에 따라 측정하였으며, 효소활성은 1분간 1 μM의 H2O2를 분해시키는데 소요되는 효소량(μmol/min/mg protein)으로 나타내었다.
SOD 활성은 Marklund와 Marklund(23)의 방법에 따라 측정하여 시료를 첨가하지 않은 반응액의 pyrogallol 자동산화를 50% 억제하는 효소의 함량(U/mg protein)으로 나타내었다. GSH-px(glutathione peroxidase) 활성은 Flohe 등(24)의 방법에 따라 측정하였다.
혈청 총 지질 함량은 Frings 등(15)의 방법에 따라 혈청 20 μL를 진한 황산으로 분해시킨 후 phospho-vanillin 시약을 첨가하여 37℃에서 15분간 반응시켜 시료 무첨가구를 대조로 하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. LDL-C(low density lipoprotein cholesterol) 함량은 혈청 total cholesterol－(HDLC＋triglyceride/5)의 계산식에 의해 산출하였고(16), VLDLC(very low density lipoprotein cholesterol) 함량은 혈청 total cholesterol－(HDL-C＋LDL-C)의 계산식을 사용하였다(17)
Catalase 활성은 Abei(22)의 방법에 따라 측정하였으며, 효소활성은 1분간 1 μM의 H2O2를 분해시키는데 소요되는 효소량(μmol/min/mg protein)으로 나타내었다. SOD 활성은 Marklund와 Marklund(23)의 방법에 따라 측정하여 시료를 첨가하지 않은 반응액의 pyrogallol 자동산화를 50% 억제하는 효소의 함량(U/mg protein)으로 나타내었다. GSH-px(glutathione peroxidase) 활성은 Flohe 등(24)의 방법에 따라 측정하였다.
재원심분리한 후 남은 잔사에 상기의 완충용액 3 mL를 가하여 12,000×g에서 20분간 원심분리를 반복하였으며, 이때 남은 잔사를 mitochondria 분획물로 하였다. 각 분획물의 단백질 함량은 Lowry 등(21)의 방법에 따라 bovine serum albumin(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)으로 정량하였다. Catalase 활성은 Abei(22)의 방법에 따라 측정하였으며, 효소활성은 1분간 1 μM의 H2O2를 분해시키는데 소요되는 효소량(μmol/min/mg protein)으로 나타내었다.
간조직의 지질 함량은 Folch 등(18)의 방법에 따라 간조직 0.5 g을 취하여 chloroform과 methanol 혼합액(2:1, v/v)을 가하여 Poter-Elvehjem tissue grinder(DAIHAN WOS 01010, Wonju, Korea)로 마쇄하여 지질 성분을 추출하였다. 이를 여과한 후 일정량을 취하여 건고시킨 다음 총 지질, 총 콜레스테롤 및 중성지방 함량 분석을 위한 시료로 사용하였으며, 상기의 혈중 지질성분 분석과 동일하게 수행하였다.
혈청 중 glucose, 단백질, 알부민, 요소 질소(blood urea nitrogen, BUN), 총 콜레스테롤, 중성지방 및 HDL-콜레스테롤 함량은 효소법에 의한 정량용 kit(Asan Pharm. Co., Seoul, Korea)를 이용하여 분석하였다. 글로불린 함량은 단백질 양에서 알부민 함량을 뺀 값으로 계산하였다.
혈청 총 지질 함량은 Frings 등(15)의 방법에 따라 혈청 20 μL를 진한 황산으로 분해시킨 후 phospho-vanillin 시약을 첨가하여 37℃에서 15분간 반응시켜 시료 무첨가구를 대조로 하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
흑마늘은 경남 남해군 도울농산 영농조합법인으로부터 제공받았으며, 개똥쑥은 하동군 악양면에서 채취하여 그늘에서 15～20일간 자연 건조한 것을 사용하였다. 흑마늘 및 개똥쑥의 추출물은 Kang 등(13)의 방법에 따라 120℃에서 3시간 추출된 것을 사용하였다. 흑마늘과 쑥 추출물의 기능성 혼합 음료 개발을 위한 연구의 일환으로 이들 추출물의 혼합에 따른 맛과 향에 대한 관능평가 결과에 따라 흑마늘 추출물의 농도는 7 brix, 개똥쑥 추출물은 0.
성능/효과
BUN 함량은 대조군에 비해 BG군과 MBS-Ⅱ군에서 유의적으로 낮았다. AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였다. 혈청의 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 유의적인 감소를 보였다.
혈청 알부민 함량은 대조군에 비해 실험 식이 급이군에서 유의적으로 증가되었다. BUN 함량은 대조군에 비해 BG군과 MBS-Ⅱ군에서 유의적으로 낮았다. AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였다.
강제운동한 흰쥐에 흑마늘과 개똥쑥 추출물을 급이하였을 때 간조직의 항산화 효소 활성에 미치는 영향은 Table 7과 같다. Catalase 활성은 대조군에 비해 GS군 및 혼합물 급이군에서 약 1.8～2.3배로 유의적인 증가를 보였다. SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 모든 실험 식이군에서 각각 1.
HDL-C 함량은 흑마늘, 개똥쑥 및 혼합물의 급이에 따른 유의차가 작았다. LDL-C 함량은 MBS-Ⅰ과 Ⅱ군, VLDLC 함량은 MBS-Ⅰ군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. 강제운동에 의한 산화적 스트레스 시 흑마늘과 개똥쑥 혼합물의 급이는 혈청 지질 성분에서 각각의 단일 물질보다는 긍정적인 효과를 나타내었으나, 혼합물의 농도에 따른 차이는 보이지 않았다.
3배로 유의적인 증가를 보였다. SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 모든 실험 식이군에서 각각 1.3～1.5배, 1.2～1.7배 정도 증가하였으며, SOD 활성은 GS군, GSH-px 활성은 MBS-Ⅱ군에서 가장 높은 활성이었다. 간조직의 항산화효소 활성은 BG군보다는 GS군에서 유의적으로 높았으며, 혼합물의 농도에 따른 catalase 및 SOD 활성은 유의차를 보이지 않았다.
혈청과 간조직에서 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 모든 시료 급이군에서 유의적으로 감소되었으며, 혈청에서는 MBS-Ⅰ군, 간조직에서는 MBS-Ⅱ군에서 가장 낮은 함량이었다. 간조직의 catalase 활성은 대조군에 비해 GS군과 혼합물 급이군에서 1.8～2.3배의 증가를 보였다. SOD 및 GSH-px 활성은 대조군에 비해 시료 급이군에서 각각 1.
간조직의 지질 함량은 Table 5에 나타낸 바와 같이 총 지질 함량은 대조군에 비해 실험 식이를 급이한 모든 군에서 유의하게 감소하였으며, 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 BG군과 혼합물 급이군에서 유의적인 감소를 보였다. 그러나 간조직의 지질 함량에서 흑마늘과 개똥쑥 혼합물의 농도에 따른 유의적 차이는 보이지 않았다.
7배 정도 증가하였으며, SOD 활성은 GS군, GSH-px 활성은 MBS-Ⅱ군에서 가장 높은 활성이었다. 간조직의 항산화효소 활성은 BG군보다는 GS군에서 유의적으로 높았으며, 혼합물의 농도에 따른 catalase 및 SOD 활성은 유의차를 보이지 않았다.
LDL-C 함량은 MBS-Ⅰ과 Ⅱ군, VLDLC 함량은 MBS-Ⅰ군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. 강제운동에 의한 산화적 스트레스 시 흑마늘과 개똥쑥 혼합물의 급이는 혈청 지질 성분에서 각각의 단일 물질보다는 긍정적인 효과를 나타내었으나, 혼합물의 농도에 따른 차이는 보이지 않았다.
강제운동으로 산화적 스트레스 발생 시 흑마늘과 개똥쑥의 급이가 흰쥐의 혈중 AST, ALT 및 ALP 활성에 미치는 영향을 측정한 결과는 Table 3과 같다. 대조군에 비하여 흑마늘과 개똥쑥 급이군의 AST 및 ALP 활성도는 감소되었으며, ALT 활성도는 모든 실험군 간에 유의차가 없었다.
독성물질인 paraquat의 투여에 의한 산화적 스트레스 유발 시 혈중 AST 및 ALT의 활성은 정상군에 비해 상당히 증가되었으나, 흑마늘 추출물을 90 mL/kg BW로 급이한 경우 정상군과 유사한 수준까지 AST 및 ALT의 활성이 회복되었다는 보고도 있다(25). 따라서 강제운동 시 흑마늘과 개똥쑥의 급이는 혈중 요소질소의 함량 감소(Table 2)와 AST 및 ALP 활성도의 완화로 생체 내 산화적 스트레스의 경감에 도움이 되며, 또한 고농도의 흑마늘과 개똥쑥 혼합물의 급이는 간기능 효소활성에 두드러진 증감현상을 보이지 않아 본 연구에서 설정된 혼합물의 농도범위는 적절한 것으로 사료된다.
일반적인 체내 지질개선용 합성 의약품은 중성지방이나 LDL-C 수준을 효과적으로 감소시키나 복통, 소화불량, 고 혈당, 망막병증, 불면증, 근육병증 등의 부작용을 빈번하게 초래한다(40). 본 연구 결과 강제운동한 실험쥐에서 체내 지질 성분은 흑마늘과 개똥쑥의 급이 시 유의적으로 감소되었고, 특히 MBS-Ⅰ군에서 두드러진 감소를 보여 단일물질보다는 혼합물을 이용하는 것이 체내 지질 개선에 효과적일 것으로 생각되며, 혼합물의 농도보다는 혼합물의 조성에 의한 영향이 더 클 것으로 추정된다. 따라서 향후 이들 혼합물을 기능성 음료의 개발과정에 적용할 경우 저농도의 시료 사용에 따른 경제적인 효과뿐만 아니라 인체 적용에 따른 안전성 확보도 가능할 것으로 기대된다.
산화적 스트레스를 유발하는 독성물질로 제초제의 일종인 paraquat의 단회 투여는 실험용 마우스에서 체중 감소를 초래하였으며, 10일간 흑마늘 추출물을 보충급이 함으로써 산화적 스트레스가 해소되어 체중 감소가 회복되었다는 보고가 있다(25). 본 연구결과 4주간의 운동 시 흑마늘 및 개똥쑥의 급이는 실험동물의 체중 증감에 유의적인 영향은 미치지 않았으나, 흑마늘(7 brix) 및 개똥쑥(0.7 brix) 혼합물의 급이는 식이효율의 증가에 효과적이었으며 혼합물의 농도는 유의적인 영향을 주지 않는 것으로 생각된다.
와송은 플라보노이드를 포함한 페놀 화합물에 의해 당뇨쥐의 혈당이 효과적으로 감소되었는데(27), 페놀 화합물을 함유한 식물체는 당뇨쥐에서 인슐린 분비 촉진이나 시료 중의 인슐린 유사 물질에 의한 췌장 세포의 회복으로 혈당 저하에 도움이 되는 것으로 알려져 있다(28). 본 연구에서는 BG군에 비해 GS군의 혈당이 더 낮았는데, 개똥쑥이 phenolic acid, flavonol 및 catechin 등과 같은 페놀 화합물의 함량이 높으며, 특히 epicatechin gallate가 총 catechin 함량의 48.6%를 차지한다는 보고(10)로 볼 때 흑마늘과 개똥쑥 혼합물 급이군에서 혈당 감소 효과는 개똥쑥에 의한 영향이라 생각되나, 운동 시에 보충급이된 흑마늘과 개똥쑥 혼합물은 혈당의 감소에는 효과가 작은 것으로 여겨진다.
체중의 총 증가량도 MBS-Ⅰ군에서 가장 많았으나 실험군 간에 유의차가 작았다. 식이효율은 BG군, GS군 및 MBS-Ⅱ군에서 대조군과 유의차가 작았으나, MBS-Ⅰ군은 대조군이나 MBS-Ⅱ군에 비해 유의적으로 높았다.
트레드밀을 이용한 강제운동으로 산화적 스트레스를 유발시킨 흰쥐에게 흑마늘, 개똥쑥 추출물 및 흑마늘과 개똥쑥 혼합물을 4주간 경구투여 하였을 때 흰쥐의 체중변화, 식이 섭취량 및 식이효율을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 실험 사육 4주 후 최종 체중은 MBS-Ⅰ군이 가장 높았으나 실험군간에 유의차가 작았으며, 개똥쑥 급이군(GS)은 MBS-Ⅰ군에 비해 유의적으로 낮았다. 체중의 총 증가량도 MBS-Ⅰ군에서 가장 많았으나 실험군 간에 유의차가 작았다.
총 지질 함량은 대조군에 비해 BG군에서는 유의차가 없었으나, GS군이나 혼합물의 급이군에서 유의적으로 감소되었다. 중성지방 함량은 대조군에 비해 MBS-Ⅰ군이 유의적으로 낮았으며, 그 외 실험군의 경우에는 통계적인 유의차는 아니었다. 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다.
강제운동에 의한 산화적 스트레스 유발 흰쥐에서 흑마늘과 개똥쑥의 급이 시 혈중 단백질 관련 물질의 함량을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 총 단백질과 글로불린 함량은 실험군 간에 유의차가 없었으나, 알부민 함량은 대조군에 비해 실험 식이를 급이한 군에서 유의적으로 증가되었으며, 특히 GS군이 가장 높았다. 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 혼합물의 농도에 따른 유의차는 보이지 않았다.
흑마늘과 개똥쑥의 급이가 강제운동에 의한 산화적 스트레스 유발 시 혈액 내 지질 성분의 변화를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 총 지질 함량은 대조군에 비해 BG군에서는 유의차가 없었으나, GS군이나 혼합물의 급이군에서 유의적으로 감소되었다. 중성지방 함량은 대조군에 비해 MBS-Ⅰ군이 유의적으로 낮았으며, 그 외 실험군의 경우에는 통계적인 유의차는 아니었다.
중성지방 함량은 대조군에 비해 MBS-Ⅰ군이 유의적으로 낮았으며, 그 외 실험군의 경우에는 통계적인 유의차는 아니었다. 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군이 대조군에 비해 유의적으로 낮았다. HDL-C 함량은 흑마늘, 개똥쑥 및 혼합물의 급이에 따른 유의차가 작았다.
실험 기간 동안 강제운동에 의한 체중감소는 없었다. 혈청 알부민 함량은 대조군에 비해 실험 식이 급이군에서 유의적으로 증가되었다. BUN 함량은 대조군에 비해 BG군과 MBS-Ⅱ군에서 유의적으로 낮았다.
혈청과 간조직의 지질 함량은 MBS-Ⅰ군과 MBS-Ⅱ군 간에 유의차가 없었다. 혈청과 간조직에서 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 모든 시료 급이군에서 유의적으로 감소되었으며, 혈청에서는 MBS-Ⅰ군, 간조직에서는 MBS-Ⅱ군에서 가장 낮은 함량이었다. 간조직의 catalase 활성은 대조군에 비해 GS군과 혼합물 급이군에서 1.
강제운동에 의한 산화적 스트레스 시 흰쥐의 체내 지질과산화물 생성에 미치는 영향을 측정한 결과는 Table 6과 같다. 혈청과 간조직에서 지질과산화물 함량은 대조군에 비하여 흑마늘과 개똥쑥 급이 시 유의적으로 낮았으며, 혈청에서는 MBS-Ⅰ군, 간조직에서는 MBS-Ⅱ군에서 가장 낮은 함량이었다.
AST 및 ALP 활성은 대조군에 비하여 실험 식이 급이군에서 유의적으로 감소하였다. 혈청의 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물 급이군에서 유의적인 감소를 보였다. 혈청과 간조직의 지질 함량은 MBS-Ⅰ군과 MBS-Ⅱ군 간에 유의차가 없었다.
1과 같다. 흑마늘 급이군(BG)에서 유의적으로 높은 수준이었으며, 개똥쑥 급이군은 BG군에 비해서는 유의적으로 낮았으나 대조군과는 비슷하였다. 흑마늘과 개똥쑥 혼합물 급이군에서는 고농도의 혼합물을 급이한 MBS-Ⅱ군에서 혈당 감소가 더 컸다.
고지방 식이에 홍마늘 복합물을 급이한 경우 혈중 지질 수준은 효과적으로 감소시켰으나, 간조직의 지질 수준 감소 효과는 적은 것으로 보고된 바 있다(42). 흑마늘과 생마늘의 중간단계 정도의 기능성을 갖는 홍마늘이 고지방 식이에 대한 체내 지질 개선 측면에서 혈액과 간조직에서 상이한 경향인 것으로 볼 때, 흑마늘과 개똥쑥의 혼합물은 운동과 병행하여 섭취될 경우 체내 지질 개선에 효과적일 것으로 예상된다.
후속연구
인간의 근육운동은 운동기와 회복기에 라디칼의 발생이 증가되며, 특히 강도 높은 운동 시 활성산소의 생성이 증가 된다는 학설이 광범위하게 받아들여지고 있는데(50,51), 대사과정에서 생성된 활성 산소종은 체내에서 자체적으로 소거되나, 외부로부터 유입된 비효소계 항산화제의 도움을 받을 경우 체내 항산화제의 활성은 더욱 증가된다(52). 따라서 본 연구에서 강제운동으로 인한 산화적 스트레스 유발 시 흑마늘과 개똥쑥 추출물 및 이들 혼합물 급이가 체내 catalase, SOD 및 GSH-px 등의 항산화효소 활성을 증가시킨 것으로 보아 이들 물질은 운동으로 인한 스트레스 완화용 음료로 이용될 가능성이 높을 것으로 기대된다.
본 연구 결과 강제운동한 실험쥐에서 체내 지질 성분은 흑마늘과 개똥쑥의 급이 시 유의적으로 감소되었고, 특히 MBS-Ⅰ군에서 두드러진 감소를 보여 단일물질보다는 혼합물을 이용하는 것이 체내 지질 개선에 효과적일 것으로 생각되며, 혼합물의 농도보다는 혼합물의 조성에 의한 영향이 더 클 것으로 추정된다. 따라서 향후 이들 혼합물을 기능성 음료의 개발과정에 적용할 경우 저농도의 시료 사용에 따른 경제적인 효과뿐만 아니라 인체 적용에 따른 안전성 확보도 가능할 것으로 기대된다.
또한 독성물질인 paraquat에 의해 산화적 스트레스가 유발된 실험쥐에서 흑마늘 추출물을 10일간 180 mL/kg bw 수준으로 급이하였을 때 간조직에서 지질과산화물 함량이 대조군에 비해 약 60% 정도 낮아 흑마늘 추출물은 생체 내 산화적 스트레스로 발생된 라디칼의 소거 활성이 우수하다고 보고된 바 있다(25). 따라서 흑마늘, 개똥쑥 추출물이나 이들 혼합물의 섭취는 운동으로 발생된 생체 내 스트레스 완화에 도움이 될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
운동 시 흑마늘의 섭취하면 어떤 점이 좋은가?
흑마늘은 제조과정 중 S-allyl cysteine, S-allyl mercapto cysteine과 같은 유기 황화합물의 함량이 증가되어 생마늘보다 항산화 활성이 높다고 알려져 있다(6,7). 운동 시 흑마늘의 섭취는 피로 회복이나 산화적 스트레스의 해소 및 체내 지질과산화물의 생성 억제에도 효과적이라는 보고가 있다(8,9). 그러나 흑마늘은 생리활성이 우수한 반면 제조과정에 따른 비용이 높으며, 진한 흑색으로 인한 기호도가 낮아 이를 보완하기 위한 새로운 식물체의 탐색도 요구되고 있다.
세포에 산화적 스트레스를 초래하면 체내에 어떤 악영향을 발생시킬 수 있는가?
그러나 호흡과정에서 유입된 산소의 일부는 정상세포 대사과정의 부산물인 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)으로 전환되어 세포에 산화적 스트레스를 초래하는 것으로 알려져 있다(1). 이러한 과정에서 혈관이나 조직이 상해되며 동맥경화, 암, 염증이 발생되므로 체내 활성산소의 발생으로 인한 산화작용을 예방하기 위해 항산화제의 섭취에 대한 관심이 집중되고 있다(2,3)
제조과정 중 함량이 증가되는 흑마늘 성분은 무엇인가?
흑마늘은 제조과정 중 S-allyl cysteine, S-allyl mercapto cysteine과 같은 유기 황화합물의 함량이 증가되어 생마늘보다 항산화 활성이 높다고 알려져 있다(6,7). 운동 시 흑마늘의 섭취는 피로 회복이나 산화적 스트레스의 해소 및 체내 지질과산화물의 생성 억제에도 효과적이라는 보고가 있다(8,9).
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