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문제 정의
- 본 연구에서는 고지방 식이로 비만을 유도한 흰쥐의 식이에 구멍쇠 미역 에탄올 추출물이 지질대사에 어떠한 영향을 미치는 알아보기 위하여 5주령의 Sprague- Dawley 수컷 흰쥐에 추출물 식이를 5%, 10% 수준으로 10주간 급여한 후 혈청내 지질함량의 변화와 체중변화에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
가설 설정
- 3)Values are represented as the mean±SD (n=10).
제안 방법
- 고지방식이로 비만 및 고지혈이 유발된 실험동물에서 체중, 혈중지질, 혈청생화학적 검사 및 장기무게를 측정하여 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 혈중지질 개선효과와 구멍쇠미역 추출물의 간과 신장의 기능 및 장기무게에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 체중 및 사료이용효율은 고지방식이에 의해 고지방군에서 증가현상을 보였으며, 구멍쇠 미역 추출물 5 %와 10 % 투여군인 HF5S과 HF10S군에서 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 체중증가량 감소와 식이효율 감소현상을 보였다.
- 고지방식이로 유발된 고지혈증과 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 간, 비장, 신장, 폐, 심장의 장기무게 변화를 관찰하였다(Table 3). 일반적으로 지방 또는 콜레스테롤의 섭취에 의해 간 조직에서 지질대사 이상이 초래되어 지질의 침착에 의해 간의 무게가 증가하고 간에서의 지질과 콜레스테롤 함량이 증가한다(Kwag JS와 Baek SH 2003)고 하였으나, 본 실험에서는 기본식이를 섭취한 쥐의 간의 무게는 3.
- 즉 기본식이군(Basal diet group, BDG), 대조군인 고지방식이군(High fat diet control group, HFDCG), 고지방식이에 구멍쇠미역 에탄올 추출분말 5%를 첨가군(High fat diet +5% 구멍쇠미역 에탄올 추출분말, HF5S)과 10% 첨가군(High fat diet + 10% 구멍쇠 미역 에탄올 추출분말, HF10S)으로 나누었고 실험식이는 Table 1에 정리하였다. 동물 사육실에서 해당식이로 10주간 스테인레스 케이지(M.J. Ltd., Korea)에서 한 마리씩 분리 사육하였다. 사육실 내의 온도는 23±1℃, 습도는 50±5%로 유지하였으며 12시간 간격으로 점등(07~19시)과 소등(07:00 및 19:00)을 실시하였고 환기, 조도를 자동으로 조절하였다.
- 사육실 내의 온도는 23±1℃, 습도는 50±5%로 유지하였으며 12시간 간격으로 점등(07~19시)과 소등(07:00 및 19:00)을 실시하였고 환기, 조도를 자동으로 조절하였다.
- 시험개시 체중은 평균체중이 295.23±16.24 g 으로 기본식이군, 고지방식이군, 5% 구멍쇠 미역 추출물 투여군(HF5S), 10% 구멍쇠 미역 추출물 투여군(HF10S) 4개 군으로 분리 배치하였다.
- 체중증가량 및 식이 섭취량은 실험 개시일을 시작으로 충분한 양의 사료와 물을 급여하면서 일주일 간격으로 측정하였으며, 식이 섭취량은 급여량에서 잔량을 감하여 계산하였다. 식이효율(food efficiency ratio: FER)은 사육기간 동안의 체중증가량을 같은 기간 동안 섭취한 식이량으로 나누어 산출하였다.
- 신장에 이상이 있으면 혈액 중으로 유출되어 이상치가 나오는 γ-GT와 신장 기능을 평가하는 중요한 지표가 되는 creatinine 양을 조사하고, 간과 신장의 건강 유무를 가늠할 수 있는 혈청 총 단백을 측정하였다(Cha JY 등 2001).
- 구멍쇠 미역 에탄올 추출물의 in vivo 실험을 위하여 5주령 Sprague-Dawley(SD)계 수컷 흰쥐를 (주)오리엔트 바이오(Seongnam, Korea)에서 구입하였다. 일반 사육용 사료로 예비 사육하여 환경에 적응시키며 예비사육기간 동안의 무게에 따라 난괴법에 의해 나누어 각 군당 10마리씩 총 4군으로 분류 하였다. 즉 기본식이군(Basal diet group, BDG), 대조군인 고지방식이군(High fat diet control group, HFDCG), 고지방식이에 구멍쇠미역 에탄올 추출분말 5%를 첨가군(High fat diet +5% 구멍쇠미역 에탄올 추출분말, HF5S)과 10% 첨가군(High fat diet + 10% 구멍쇠 미역 에탄올 추출분말, HF10S)으로 나누었고 실험식이는 Table 1에 정리하였다.
- 채취 후 CBC tube에 3㎖를 취하고, 나머지는 원심분리(US-5500CF, Vision, Korea)하여 혈청을 분리한 후 -80℃에서 냉동보관 하였다. 장기는 채혈 후 즉시 간장, 비장, 신장, 폐, 심장을 적출하여 4℃ 생리식염수로 씻어내고 수분을 여과지로 제거한 후 무게를 칭량하였다.
- 일반 사육용 사료로 예비 사육하여 환경에 적응시키며 예비사육기간 동안의 무게에 따라 난괴법에 의해 나누어 각 군당 10마리씩 총 4군으로 분류 하였다. 즉 기본식이군(Basal diet group, BDG), 대조군인 고지방식이군(High fat diet control group, HFDCG), 고지방식이에 구멍쇠미역 에탄올 추출분말 5%를 첨가군(High fat diet +5% 구멍쇠미역 에탄올 추출분말, HF5S)과 10% 첨가군(High fat diet + 10% 구멍쇠 미역 에탄올 추출분말, HF10S)으로 나누었고 실험식이는 Table 1에 정리하였다. 동물 사육실에서 해당식이로 10주간 스테인레스 케이지(M.
- 체중증가량 및 식이 섭취량은 실험 개시일을 시작으로 충분한 양의 사료와 물을 급여하면서 일주일 간격으로 측정하였으며, 식이 섭취량은 급여량에서 잔량을 감하여 계산하였다. 식이효율(food efficiency ratio: FER)은 사육기간 동안의 체중증가량을 같은 기간 동안 섭취한 식이량으로 나누어 산출하였다.
- 혈중지질 성분의 주요지표가 되는 대사산물로 총콜레스테롤, triglyceride, low density lipoprotein cholesterol(LDL-Cholesterol), high density lipoprotein cholesterol(HDL-Cholesterol)을 측정하고, 시료투여로 인한 간 및 신장 기능에 미치는 영향을 알아 보기 위해 간 기능 지표인 aspartate aminotransferase(AST)와 alanine aminotransferase(ALT) 그리고 신장기능지표인 γ-glutamyl transferase (g-GT)와 creatinine을 측정하였다.
대상 데이터
- 구멍쇠 미역 에탄올 추출물의 in vivo 실험을 위하여 5주령 Sprague-Dawley(SD)계 수컷 흰쥐를 (주)오리엔트 바이오(Seongnam, Korea)에서 구입하였다. 일반 사육용 사료로 예비 사육하여 환경에 적응시키며 예비사육기간 동안의 무게에 따라 난괴법에 의해 나누어 각 군당 10마리씩 총 4군으로 분류 하였다.
- 본 실험에 사용된 구멍쇠 미역(Agarum cribrosum)은 2011년도에 강원도 동해안에서 채취한 것을 경포대영어조합법인에서 공여 받아 깨끗하게 수세한 생체를 냉풍제습건조기(TJHP-1003, Joogang Precision, Daegu, Korea)에서 건조하여 80% 에탄올 추출에 적합하도록 절단한 후 일정량의 무게를 달고 10배 에탄올을 가한 후 70℃ 수욕상에서 환류냉각 시키면서 5시간씩 3회 반복 추출한 다음 여과한 여액을 회전감압 농축(CCA-1100, Eyela, Tokyo, Japan)하여 –70℃에서 급속동결 건조(PVTFA 10AT, ILSIN, Korea)과정을 거쳐 분말 상태로 준비하여 그 외 실험에 사용하였으며, 추출수율은 21.4%이었다.
데이터처리
- 실험결과는 Statistical package for social science version 12.0(SPSS 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계프로그램을 이용하여 각 실험군의 평균±표준오차로 표시하였으며, 각 군간의 평균치의 통계적 유의성은 p<0.05수준에서 Duncan's multiple test(Sendecor GW와 Cochrane WG 1967)에 의해 검정하였다.
이론/모형
- 혈중지질 성분의 주요지표가 되는 대사산물로 총콜레스테롤, triglyceride, low density lipoprotein cholesterol(LDL-Cholesterol), high density lipoprotein cholesterol(HDL-Cholesterol)을 측정하고, 시료투여로 인한 간 및 신장 기능에 미치는 영향을 알아 보기 위해 간 기능 지표인 aspartate aminotransferase(AST)와 alanine aminotransferase(ALT) 그리고 신장기능지표인 γ-glutamyl transferase (g-GT)와 creatinine을 측정하였다. 총단백질은 Biuret method 원리에 의해 TP kit를 이용하여 유색화합물을 형성시킨 후 농도를 구하였다.
성능/효과
- ALT 활성 변화는 기본식이군 50.24±5.20 unit/L와 비교하여 고지방식이군 62.01±8.96 unit/L로 유의적인 증가현상을 보였고, 구멍쇠 미역 추출물 투여군인 HF5S군과 HF10S군에서는 각각 51.28±6.01 unit/L, 52.97±2.24 unit/L로 고지방군과 비교하여 유의적인 감소현상을 나타내어 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 ALT 활성 변화는 기본식이군 수준으로 유지되는 것으로 나타났다.
- AST 활성 변화는 고지방식이군 140.61±19.77 unit/L로 기본식이군 121.73±15.23 unit/L와 비교하여 유의적인 증가현상을 보였다.
- 그 결과 γ-GT는 고지방식이와 구멍쇠미역추출물 투여와는 무관한 것으로 나타났다.
- 그 결과 γ-GT는 고지방식이와 구멍쇠미역추출물 투여와는 무관한 것으로 나타났다. 그러나 creatinine의 경우 고지방식이와 구멍쇠 미역 추출물 5 % 투여에서는 기본식이군과 차이를 보이지 않았으나 구멍쇠미역 추출물을 10 % 투여한 결과 크레아티닌 수치가 유의적으로 감소함을 알 수 있었다. 혈청단백양의 경우 기본식이군이 4.
- 기본식이군의 경우 LDL-콜레스테롤이 15.69 ± 0.91 mg/dL이었으나 고지방식이군에서 27.41 ± 0.28 mg/dL로 유의적으로 증가하여 고지방식이 섭취에 의한 LDL-콜레스테롤의 증가현상을 확인할 수 있었으며 또한 구멍쇠 미역 추출물 투여에 의한 LDL-콜레스테롤 수치의 유의적인 감소를 HF5S, HF10S군에서 볼 수 있었다.
- Table 5에는 기본식이군, 대조군인 고지방식이군 및 고지방 식이에 5%, 10%의 구멍쇠 미역 추출물을 섭취한 HF5S와 HF10S 등 네 군의 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, 중성지질 농도 및 동맥경화지수를 정리하였다. 모든 지질의 농도가 네 군 간에 유의적인 차이를 보였는데 특히 총 콜레스테롤 농도는 구멍쇠 미역 추출물을 섭취한 두 군의 농도와 기본식이군의 농도가 같은 수준으로 나타나 구멍쇠 미역 추출물이 혈청의 총 콜레스테롤 농도를 낮추는데 매우 좋은 효과가 있었음을 알 수 있다. HDL-콜레스테롤은 말초조직으로 부터 과잉의 콜레스테롤을 간으로 이동시키고 거품세포 형성을 방해하여 동맥경화의 진행과정을 늦추는 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, 최근 동맥경화를 포함한 심혈관계 질환의 예방과 치료에서 HDL-콜레스테롤의 역할에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다(Poulter N 1999).
- 비장과 신장과 심장의 무게는 모든 대조군과 실험군에서 순서대로 0.12 ± 0.62 ~ 0.17 ± 0.32 g, 0.75 ± 0.21 ~ 0.79 ± 0.71 g, 0.36 ± 0.05 ~ 0.40 ± 0.08 g 사이의 무게를 보여 기본식이군, 고지방식이군, HF5S와 HF10S 모든 군에서 유의적이 차이를 보이지 않았다(p<0.05).
- 22로 고지방식이가 동맥경화지수를 유의적으로 높여주는 것을 알 수 있었으며 고지방식이에 구멍쇠미역추출물 투여는 고지방식이군의 동맥경화지수를 낮추지 못하였다. 식이섬유가 풍부한 식품을 섭취하게 되면 식품 속의 식이섬유와 담즙산이 결합하여 콜레스테롤의 배출을 도와 혈중 콜레스테롤의 농도를 낮추어 준다고 하였으나 구멍쇠미역추출물은 흰쥐의 동맥경화지수를 낮추지 못하는 것으로 나타났다.
- 식이효율 변화는 고지방식이를 급여한 모든 대조군과 실험군에서 기본식이군과 비교하여 높은 식이효율을 보이는 것으로 나타났으며, 고지방식이군에 구멍쇠미역 추출물을 첨가하였을 때는 대조군인 고지방식이군보다 유의적으로 식이효율이 감소하는 것으로 나타났다(p<0.05).
- 실험기간 동안 자유급여(ad libitum) 방식에 의한 1일 평균 식이섭취량은 기본식이군 25.35±0.24 g으로 나타났으며, 고지방식군은 22.88±0.34 g, 고지방식이에 구멍쇠미역 추출물 투여군인 HF5S와 HF10S에서는 각각 22.61±0.41 g, 22.54±0.32 g으로 나타났다(Table 2).
- 05). 이러한 결과로부터 구멍쇠미역 추출물 투여가 고지방식이로 오는 높은 식이효율을 낮추어주는 쪽으로 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
- 혈중지질 변화는 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, triglyceride, 동맥경화지수(AI) 모두 고지 방식이에 의해 유의적인 증가현상을 보였으며, 구멍쇠 미역 추출물 투여한 경우 고지방식이군에 비하여 총콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤은 감소하였으나 동맥경화지수는 변화가 없었다. 이상의 실험결과 구멍쇠 미역 추출물은 비만유도 흰쥐에서 체중과 간의 무게 감소와 더불어 혈청의 지질성상의 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 구멍쇠 미역에 함유된 다량의 식이섬유소와 미네랄 등의 생리활성 물질이 지질대사를 개선시키고 지방 축적을 억제하여 비만, 고지혈증, 이상지혈증의 예방 및 개선 효과를 나타낼 것으로 기대되며 나아가 심혈관계 질환의 예방 및 치료에 긍정적인 효과가 있을 것으로 사료된다.
- 이와 같은 결과 장기무게의 변화는 고지방식이와 구멍쇠미역추출물의 투여가 비장, 신장, 심장의 장기무게에 영향을 미치지 못하였으며 간의 경우 고지방식이와 구멍쇠미역추출물의 투여가 간의 무게를 줄여주는 효과를 보였고 폐에서도 유사한 결과를 보여 고지방식이군이 폐의 무게를 줄여주는 효과를 보여주었다. 고지방식이로 간의 무게가 줄어든 결과는 고지방식이가 간에 지질을 축적하여 간의 무게를 늘어나게 한다(Lee SH와 Lee YS 1998, Hong YJ와 Sin HH 1979, Kim AR 등 2011)는 다른 논문의 결과들과는 반대되는 것으로 이는 소장내 지질의 흡수 저하와 간조직의 pool size등의 감소에 기인한 것으로 사료된다.
- 32 g으로 나타났다(Table 2). 일반식이를 섭취한 기본식이군이 고지방식이를 섭취한 고지방식이군 및 실험군에 비하여 1일 평균 사료섭취량에서 유의적으로 더 많이 섭취한 것으로 나타났다. 그러나 고지방식이군과 고지방식이에 구멍쇠미역 추출물 투여군 사이의 1일 평균 식이섭취량의 차이는 나타나지 않는 것으로 조사되었다.
- 일반적으로 지방 또는 콜레스테롤의 섭취에 의해 간 조직에서 지질대사 이상이 초래되어 지질의 침착에 의해 간의 무게가 증가하고 간에서의 지질과 콜레스테롤 함량이 증가한다(Kwag JS와 Baek SH 2003)고 하였으나, 본 실험에서는 기본식이를 섭취한 쥐의 간의 무게는 3.01 ± 0.27 g, 고지방식이군은 2.94 ± 0.01 g로 오히려 고지방식이섭취군의 간의 무게가 유의적으로 감소하였으며 구멍쇠미역 추출물을 넣은 실험군인 HF5S와 HF10S의 경우 각각 2.51 ± 0.02 g와 2.55 ± 0.06 g으로 기본식이군과 고지방식이군보다 유의적으로 더 감소함을 보여주었다.
- 28 mg/dL로 유의적으로 증가하여 고지방식이 섭취에 의한 LDL-콜레스테롤의 증가현상을 확인할 수 있었으며 또한 구멍쇠 미역 추출물 투여에 의한 LDL-콜레스테롤 수치의 유의적인 감소를 HF5S, HF10S군에서 볼 수 있었다. 중성지질의 농도도 LDL콜레스테롤과 같은 경향을 보여주어 고지방식이군이 기본식이군보다 유의적으로 높아졌으나 구멍쇠미역추출물을 투여한 결과 그 수치가 유의적으로 감소하는 것을 볼 수 있었다. 그러나 그 감소는 기본식이군의 수치보다는 유의적으로 높았다.
- 고지방식이로 비만 및 고지혈이 유발된 실험동물에서 체중, 혈중지질, 혈청생화학적 검사 및 장기무게를 측정하여 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 혈중지질 개선효과와 구멍쇠미역 추출물의 간과 신장의 기능 및 장기무게에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 체중 및 사료이용효율은 고지방식이에 의해 고지방군에서 증가현상을 보였으며, 구멍쇠 미역 추출물 5 %와 10 % 투여군인 HF5S과 HF10S군에서 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 체중증가량 감소와 식이효율 감소현상을 보였다. 혈청 생화학적 검사에서 고지방식이에 의해 혈중 ALT, AST의 증가가 관찰되었으나 구멍쇠 미역 추출물 투여에 의해 기본식이군과 비슷한 수준으로 유지되는 것을 볼 수 있었다.
- 체중변화는 고지방식이 급여 10주 후 고지방식이군의 체중이 642.01 ± 25.21 g 및 구멍쇠 미역 추출물 투여군인 HF5S, HF10S에서 각각 573.29 ± 27.27 g과 591.37 ± 20.30 g으로 모두 기본 식이군의 체중 537.11 ± 21.13 g과 비교하여 유의한 체중증가량을 나타내었으며, 구멍 쇠미역 추출물을 투여한 두 실험군 HF5S와 HF10S 모두 고지방식이 단독 섭취군보다 유의적으로 체중이 감소하였다(p<0.05).
- 혈중 HDL-콜레스테롤은 대조군인 고지방식이군에서 48.69 ± 2.17 mg/dL로 기본 식이군 51.37mg/dL와 비교하여 유의적인 감소를 하였으며 고지방식이에 5 %, 10 % 구멍쇠미역추출물을 투여한 HF5S, HF10S군에서 더욱 감소하였다(p<0.05).
- 혈중 creatinine은 고지방식이 및 구멍쇠 미역 추출물 투여에 영향을 받지 않았으나 g-GT의 경우 구멍쇠미역 추출물을 10 % 첨가하였을 때는 유의적으로 감소하여 기본식이군과 고지방식이군보다 낮아졌다. 혈중지질 변화는 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, triglyceride, 동맥경화지수(AI) 모두 고지 방식이에 의해 유의적인 증가현상을 보였으며, 구멍쇠 미역 추출물 투여한 경우 고지방식이군에 비하여 총콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤은 감소하였으나 동맥경화지수는 변화가 없었다. 이상의 실험결과 구멍쇠 미역 추출물은 비만유도 흰쥐에서 체중과 간의 무게 감소와 더불어 혈청의 지질성상의 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 체중 및 사료이용효율은 고지방식이에 의해 고지방군에서 증가현상을 보였으며, 구멍쇠 미역 추출물 5 %와 10 % 투여군인 HF5S과 HF10S군에서 구멍쇠 미역 추출물 투여로 인한 체중증가량 감소와 식이효율 감소현상을 보였다. 혈청 생화학적 검사에서 고지방식이에 의해 혈중 ALT, AST의 증가가 관찰되었으나 구멍쇠 미역 추출물 투여에 의해 기본식이군과 비슷한 수준으로 유지되는 것을 볼 수 있었다. 혈중 creatinine은 고지방식이 및 구멍쇠 미역 추출물 투여에 영향을 받지 않았으나 g-GT의 경우 구멍쇠미역 추출물을 10 % 첨가하였을 때는 유의적으로 감소하여 기본식이군과 고지방식이군보다 낮아졌다.
후속연구
- 이상의 실험결과 구멍쇠 미역 추출물은 비만유도 흰쥐에서 체중과 간의 무게 감소와 더불어 혈청의 지질성상의 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 구멍쇠 미역에 함유된 다량의 식이섬유소와 미네랄 등의 생리활성 물질이 지질대사를 개선시키고 지방 축적을 억제하여 비만, 고지혈증, 이상지혈증의 예방 및 개선 효과를 나타낼 것으로 기대되며 나아가 심혈관계 질환의 예방 및 치료에 긍정적인 효과가 있을 것으로 사료된다.
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