고지방/고콜레스테롤 식이를 섭취한 마우스에서 자색고구마 열수추출물 보충이 지방간 저항성에 미치는 영향 Effects of an aqueous extract of purple sweet potato on nonalcoholic fatty liver in high fat/cholesterol-fed mice원문보기
자색고구마 열수추출물의 간 보호 기능을 확인하기 위해 C57BL/6 마우스를 사용하여 시험하였다. 지방간 유도를 위해 8주간 고지방/콜레스테롤 식이를 급여하였으며, 자색고구마 열수추출물은 1.25, 2.5, 5%의 수준으로 식이에 함께 넣어 같은 기간 동안 제공하였다. 간 조직의 병리학적 분석, 혈장 ALT 활성도, 간 및 혈장의 TC 수준을 바탕으로 비알콜성 지방간 모델이 형성되었음을 확인하였다. 고지방/콜레스테롤 식이의 급여는 식이섭취량을 감소시켜 총 에너지 섭취량은 시험군간 차이가 없었으나, 포화지방을 급원으로 하였을 때 지방세포의 비대와 혈장 TC, 간 TC, 간의 지방구를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 한편 자색고구마 열수추출물을 고지방/콜레스테롤 식이와 함께 섭취시킨 결과, 고지방/콜레스테롤 식이로 인한 지질대사 이상을 유의하게 변화시키지 못해 혈액 및 간 손상 지표를 개선시키지 못하였으나, 지방조직의 크기는 작게 유지하고 간의 지방구 형성은 억제하는 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 자색고구마 열수추출물은 지질대사 개선을 통해 간 보호 효과를 갖음을 알 수 있었다. 향후에는 자색고구마 열수추출물이 지방세포-간의 상호 지질대사에 미치는 영향을 추가적으로 연구해야 할 것으로 사료된다.
자색고구마 열수추출물의 간 보호 기능을 확인하기 위해 C57BL/6 마우스를 사용하여 시험하였다. 지방간 유도를 위해 8주간 고지방/콜레스테롤 식이를 급여하였으며, 자색고구마 열수추출물은 1.25, 2.5, 5%의 수준으로 식이에 함께 넣어 같은 기간 동안 제공하였다. 간 조직의 병리학적 분석, 혈장 ALT 활성도, 간 및 혈장의 TC 수준을 바탕으로 비알콜성 지방간 모델이 형성되었음을 확인하였다. 고지방/콜레스테롤 식이의 급여는 식이섭취량을 감소시켜 총 에너지 섭취량은 시험군간 차이가 없었으나, 포화지방을 급원으로 하였을 때 지방세포의 비대와 혈장 TC, 간 TC, 간의 지방구를 증가시키는 것으로 관찰되었다. 한편 자색고구마 열수추출물을 고지방/콜레스테롤 식이와 함께 섭취시킨 결과, 고지방/콜레스테롤 식이로 인한 지질대사 이상을 유의하게 변화시키지 못해 혈액 및 간 손상 지표를 개선시키지 못하였으나, 지방조직의 크기는 작게 유지하고 간의 지방구 형성은 억제하는 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 자색고구마 열수추출물은 지질대사 개선을 통해 간 보호 효과를 갖음을 알 수 있었다. 향후에는 자색고구마 열수추출물이 지방세포-간의 상호 지질대사에 미치는 영향을 추가적으로 연구해야 할 것으로 사료된다.
Purpose: Anthocyanins from purple sweet potato (PSP) have been investigated in vitro and in animals and found to have a protective effect against oxidative hepatic damage. In this study, we investigated that aqueous extract of PSP can ameliorate the dysfunction of lipid metabolism in mice fed a high...
Purpose: Anthocyanins from purple sweet potato (PSP) have been investigated in vitro and in animals and found to have a protective effect against oxidative hepatic damage. In this study, we investigated that aqueous extract of PSP can ameliorate the dysfunction of lipid metabolism in mice fed a high fat/cholesterol diet. Methods: Forty C57BL/6J mice were randomly divided into 5 groups (n = 8) and fed one of the following diets for 8 weeks; normal fat (NF) diet; high fat/cholesterol (HFC) diet; HFC with 1.25% PSP (HFPL) diet; HFC with 2.5% PSP (HFPM) diet; HFC with 5% PSP (HFPH) diet. Results: Non-alcoholic fatty liver was manifested in the HFC group by showing increased levels in plasma alanine aminotransferase (ALT) activity, total cholesterol (TC) and low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), increased level of TC and presence of many large lipid droplets in the liver, and increased fat cell size in the HFC group compared with the NF group. However, administration of HFC induced a significant decrease in food intake, resulting in decrease in fat mass. Co-administration of PSP did not lead to reversal of body weight changes, ALT activity, and lipid levels in plasma and the liver, but suppressed excess enlargement of the fat cell size through increasing carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT-1) gene expression in the liver. Accordingly, the number of fat droplets in the liver was reduced in PSP administered groups. Conclusion: Taken together, these results suggest that PSP may have a protective effect on the dysfunction of lipid metabolism. Conduct of further studies on the coordinated regulation of PSP for lipid metabolic homeostasis at the liver-adipose tissue axis is needed.
Purpose: Anthocyanins from purple sweet potato (PSP) have been investigated in vitro and in animals and found to have a protective effect against oxidative hepatic damage. In this study, we investigated that aqueous extract of PSP can ameliorate the dysfunction of lipid metabolism in mice fed a high fat/cholesterol diet. Methods: Forty C57BL/6J mice were randomly divided into 5 groups (n = 8) and fed one of the following diets for 8 weeks; normal fat (NF) diet; high fat/cholesterol (HFC) diet; HFC with 1.25% PSP (HFPL) diet; HFC with 2.5% PSP (HFPM) diet; HFC with 5% PSP (HFPH) diet. Results: Non-alcoholic fatty liver was manifested in the HFC group by showing increased levels in plasma alanine aminotransferase (ALT) activity, total cholesterol (TC) and low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), increased level of TC and presence of many large lipid droplets in the liver, and increased fat cell size in the HFC group compared with the NF group. However, administration of HFC induced a significant decrease in food intake, resulting in decrease in fat mass. Co-administration of PSP did not lead to reversal of body weight changes, ALT activity, and lipid levels in plasma and the liver, but suppressed excess enlargement of the fat cell size through increasing carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT-1) gene expression in the liver. Accordingly, the number of fat droplets in the liver was reduced in PSP administered groups. Conclusion: Taken together, these results suggest that PSP may have a protective effect on the dysfunction of lipid metabolism. Conduct of further studies on the coordinated regulation of PSP for lipid metabolic homeostasis at the liver-adipose tissue axis is needed.
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문제 정의
5% 이하로 매우 낮고 용매 잔류 등의 문제가 있으므로 기능성식품으로 사용에 제한을 준다. 따라서 본 연구에서는 생산율을 높일 뿐 아니라 안토시아닌 이외에 자색고구마에 함유된 chlorogenic acid, caffeic acid 등 다양한 phytochemical15을 함유한 기능성식품 원료를 개발하기 위한 목적으로 자색고구마의 열수추출물의 간손상 보호 효과를 시험하였다. 이를 위해 고지방/콜레스테롤 식이로 비알콜성 지방간을 유도한 동물모델을 사용하여 간 조직의 지방축적 및 대사 개선 효과를 알아보았다.
본 연구는 고지방 (열량의 41%)/콜레스테롤 (식이의 1%) 식이로 지방간을 유도한 실험동물에서 자색고구마 열수 추출물의 간 손상에 보호 효과를 시험하는 것을 목적으로 수행되었다. 5주령 C57BL/6 마우스에 8주간의 고지방/콜레스테롤 식이를 섭취시킨 결과, 간과 지방조직의 변화 그리고 유의하게 증가된 혈장 ALT, TC, LDL-C 및 간의 TC 함량을 근거로 비알코올성 지방간이 유도되었음을 확인할 수 있었다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 생산율을 높일 뿐 아니라 안토시아닌 이외에 자색고구마에 함유된 chlorogenic acid, caffeic acid 등 다양한 phytochemical15을 함유한 기능성식품 원료를 개발하기 위한 목적으로 자색고구마의 열수추출물의 간손상 보호 효과를 시험하였다. 이를 위해 고지방/콜레스테롤 식이로 비알콜성 지방간을 유도한 동물모델을 사용하여 간 조직의 지방축적 및 대사 개선 효과를 알아보았다.
적응 기간 후 난괴법으로 8마리씩 5군으로 분류하였다. 정상대조군 (normal fat; NF)은 AIN 73A diet을 공급하였고, 고지방/콜레스테롤 시험군은 각각 자색고구마 함량에 따라 실험대조군 (high fat/cholesterol control, HFC), 저용량군 (HFC + 1.25% PSP, HFPL), 중용량군 (HFC + 2.5% PSP, HFPM) 및 고용량군 (HFC + 5% PSP, HFPH)으로 나누어서 8주간 공급하였다. 실험 식이 조성은 Table 1과 같다.
대상 데이터
5주령의 수컷 C57BL/6 마우스 (Orient Bio, Daejeon, Korea)를 공급받아 7일간 물과 표준식이 (5L79 Purina rat & mouse 18% chow, Charles River Laboratories Inc. Wilmington, MA)를 자유롭게 공급하며 적응시켰다.
)로 나타내었다. 군간 분석 항목별 차이는 일원배치 분산분석 (one-way analysis of variance)를 수행한 후, Duncan’s multiple range test를 이용하여 p < 0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.
모든 실험 결과는 Statistical Analysis Systems package version 9.3 (SAS Institute, Cary, NY, USA)을 이용하여 분석하였으며, 평균 ± 표준오차 (S.E.)로 나타내었다. 군간 분석 항목별 차이는 일원배치 분산분석 (one-way analysis of variance)를 수행한 후, Duncan’s multiple range test를 이용하여 p < 0.
이론/모형
합성된 cDNA 는 TaqMan real-time PCR systems (Applied Biosystems) 을 사용하여 mRNA 측정에 사용하였다. 타겟 유전자의 primer는 sterol regulatory element binding protein 1c [SREBP-1c; Mm00550338_m1], fatty acid synthase [FAS; Mm01204974_m1], carnitine palmitoyltransferase-1 [CPT1; Mm01231183_m1] 및 β-actin [Actb; Mm00607939_s1]을 사용하였으며, mRNA 발현량은 CT method을 이용하여 β-actin값에 대한 상대적인 양으로 계산하였다.
간 조직의 지방은 Folch 등13의 방법에 따라 추출하였다. 추출된 간 조직 내 지방의 TC, TG는 측정용 kit (Asan Pharmaceutical, Seoul, Korea)를 이용한 효소법으로 측정 하였다.
의 방법에 따라 추출하였다. 추출된 간 조직 내 지방의 TC, TG는 측정용 kit (Asan Pharmaceutical, Seoul, Korea)를 이용한 효소법으로 측정 하였다.
혈장의 asparate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), total cholesterol (TC), triglycerides (TG)와 high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) 농도는 측정용 kit (Asan Pharmaceutical, Seoul, Korea)를 이용해 측정하였다. 혈장 low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) 수준은 Freidewald 등12의 방법에 따라 LDL cholesterol = total cholesterol − HDL cholesterol − (triglyceride/5) 식으로 계산하였다.
성능/효과
본 연구는 고지방 (열량의 41%)/콜레스테롤 (식이의 1%) 식이로 지방간을 유도한 실험동물에서 자색고구마 열수 추출물의 간 손상에 보호 효과를 시험하는 것을 목적으로 수행되었다. 5주령 C57BL/6 마우스에 8주간의 고지방/콜레스테롤 식이를 섭취시킨 결과, 간과 지방조직의 변화 그리고 유의하게 증가된 혈장 ALT, TC, LDL-C 및 간의 TC 함량을 근거로 비알코올성 지방간이 유도되었음을 확인할 수 있었다. 그러나 식이섭취량은 NF군에 비해 HFC군에서 유의하게 감소하여 총 에너지 섭취량이 유사하였으며, 체중 증가량 및 지방조직의 무게는 오히려 HFC군에서 더 낮은 것으로 관찰되었다.
4C). PSP 보충은 간 조직의 TC 및 TG 수준에 영향을 미치지 못하였으나, 유전자발현에 대해서는 저용량군인 HFPL 군에서 SREBP-1c 및 FAS 유전자의 발현이 유의적으로 증가하였으며, CPT1 발현도 증가하는 경향을 나타냈다.
본 연구의 결과를 요약하면, C57BL/6 마우스에게 8 주간 고지방/콜레스테롤 식이를 섭취시킨 결과, 지방세포의 비대가 유도되었으며 간 조직에서 지방구의 증가, 혈액 및 간의 TC 증가, 혈액의 ALT 활성 증가를 특징으로 하는 지질대사 이상이 초래되었다. 동일한 기간 동안, 고지방/콜레스테롤 식이와 PSP를 보충시킨 군에서는 지방세포의 크기가 비교적 작게 유지되었으며, 간 조직의 지방구도 적어진 것으로 관찰되었다. 혈액 지표는 유의적으로 개선하지 못하였으나, 이 결과만으로도 PSP는 지방세포를 건강하게 유지하는 방법으로 간 보호 효과가 있는 것으로 사료 된다.
한편 PSP 보충은 지방조직의 대사이상을 완화시켜 간으로 지질 유입을 억제하는 것으로 추정될 수 있으나, 통계적인 유의성을 나타낼 만큼 충분한 효과를 나타내지 못하였다. 따라서 PSP 섭취군에서도 간으로의 지질 유입은 계속 진행되는 것으로 보이며, 간 조직에서 SREBP-1c 및 FAS 유전자 발현이 HFC군과 PSP 보충군에서 차이가 없었다는 것으로 뒷받침 할 수 있다. 또한 PSP 저용량군에서 중용량 및 고용량 군에 비해 SREBP-1c 및 FAS 유전자 발현이 유의하게 높았던 것도 중용량 이상에서 보충의 효과가 나타남을 뒷받침한다.
5, 65, 130 mg/kg bw으로 낮았다. 본 연구의 결과를 요약하면, C57BL/6 마우스에게 8 주간 고지방/콜레스테롤 식이를 섭취시킨 결과, 지방세포의 비대가 유도되었으며 간 조직에서 지방구의 증가, 혈액 및 간의 TC 증가, 혈액의 ALT 활성 증가를 특징으로 하는 지질대사 이상이 초래되었다. 동일한 기간 동안, 고지방/콜레스테롤 식이와 PSP를 보충시킨 군에서는 지방세포의 크기가 비교적 작게 유지되었으며, 간 조직의 지방구도 적어진 것으로 관찰되었다.
이상의 결과는 고지방식이 (열량의 45%)를 4주간 섭취시킨 ICR mice에 자색고구마의 anthocyanin 분획을 경구투여 하였을 때, 간의 지질 축적이 억제되는 효과를 관찰한황 등 6 의 결과와 상이한 것으로 이는 시험물질의 제조방법의 차이 (열수추출 vs. anthocyanin 분획)에 기인하는 것으로 추정할 수 있다.
후속연구
혈액 지표는 유의적으로 개선하지 못하였으나, 이 결과만으로도 PSP는 지방세포를 건강하게 유지하는 방법으로 간 보호 효과가 있는 것으로 사료 된다. 따라서 향후에는 PSP가 지방세포와 간 조직의 상호 대사 축에서 어떤 작용기전이 있는지에 대한 실험이 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
C-18 Sep-Pak을 사용 하여 분리한 안토시아닌을 이용하여 자색고구마의 간 손상 억제 기능을 분석한 실험에서 제안한 작용기전은?
Hwang 등11,12은 자색고구마의 간 손상 억제 기능을 보고하였는데, 이들도 역시 C-18 Sep-Pak을 사용 하여 분리한 안토시아닌 분획을 시험물질로 사용하였다. 작용기전으로는 nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf-2) 발현 증가와 동시에 cyclooxygenase 2 (COX-2)와 inducible nitric oxide synthase (iNOS) 발현 억제를 제안 하였다. 이들은 동일한 시험물질을 HepG2 세포와 비만 동물에 적용하여 자색고구마의 간 지질 축적 억제 기능을 보고하였으며, 이때에는 adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) signaling pathway 활성화를 기전으로 제안하였다.
CPT-1은 무엇인가?
SREBP-1c는간 조직에서 강하게 발현되며 TG 및 지방산 합성에 관여하는 전사활성 유전자이며,19 acetyl-CoA carboxylase (ACC)와 FAS 등을 조절한다.20 CPT-1은 지방산을 미토콘드리아 내로 유입시키는데 관여하는 지방산 산화의 속도제한 효소 이다.21 또한 이 결과는 간 조직의 TG 수준으로는 확인되지 못하였으나, 간 조직에서 지방구가 증가한 것과도 일치한다.
다양한 과일, 곡류, 채소에 널리 함유되어 있는 안토시아 닌은 어떤 효과를 갖는가?
다양한 과일, 곡류, 채소에 널리 함유되어 있는 안토시아 닌은 수용성 플라보노이드계 화합물로 강한 항산화능을 바탕으로 항염증, 산화스트레스 감소와 세포사멸에 대한 보호 효과를 가지고 있다고 알려져 있다.4-7 최근 기능성식품 소재로 많은 관심이 집중되고 있는 자색고구마는 비타민, 무기질, 식이섬유, 베타카로틴뿐 아니라 안토시아닌 함량이 높은 것으로 알려져 있다.
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