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문제 정의
- 8-10,27 누에분말은 α -glucosidase의 활성을 억제하였고 SGLT1 발현을 억제하여 소장 점막에서 포도당이 흡수되는 것을 방해하였다. 12 본 연구에서는 열량비 45%의 고지방식이로 비만을 유도한 마우스에 누에체액을 투여했을 때 비만 치료 효과를 보일 수 있는지를 탐색하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 비만 모델의 동물에서 누에체액의 투여로 인한 체중의 감소와 체지방의 감소를 볼 수 있었다.
- 22,23 그러므로 고지방 식이로 비만을 유도한 마우스 모델을 이용하여 비만과 고지혈증의 예방과 치료 소재의 효능을 탐색하는 연구는 그 결과를 인체에도 적용 가능한 의미있는 연구가될 수 있다. 본 연구에서는 C57BL/6N 마우스에 열량비 45% 고지방식이로 비만을 유도하면서 농도별로 누에체액을 투여하였을 때 동물의 체중과 혈중지질에 변화를 줄 수있는지 탐색하고 간지표를 통해 안전성 여부를 검토하고자 하였다.
- 본 연구에서는 비록 triglyceride의 농도에 유의한 차이를 보이지 않았지만 누에체액의 경구 투여로 LDL-콜레스테롤 혈중 농도가 고지방 대조군에 비하여 유의하게 감소하여 비만에 동반하는 이상지질혈증이나 고혈압 등의 증상을 예방할 수 있는 의미 있는 결과라 할 수 있다. LDL-콜레스테롤은 비만인의 심순환계 질환과 직접적인 연관성이 있어 위험요인으로 간주된다.
제안 방법
- 적응기간 1주일 후에 4주령 된 마우스를 임의로 체중이 비슷하도록 6마리씩 5군으로 나누었다. 각 군은 정상군(열량비 10% 지방섭취군; N), 고지방대조군 (열량비 45% 고지방식이군; HFC)과 누에체액을 투여한 군으로 45% 고지방식은 동일하게 섭취시키되 각각 누에체액을 1 mL/kg, 5 mL/kg, 10 mL/kg를 경구 투여한 군 (HFS-1, HFS-5, HFS-10)이었다. 투여량은 3T3-L1 세포를 사용하여 예비 실험을 수행한 결과에 근거하여 설정하였으며, 누에체액의 1%, 5%, 10% 농도로 처리한 세포에서 지방 분화가 억제 되었다.
- 누에체액은 마우스용 경구투여기 (Zonde, JD-S-124, Jeungdo B&P Co., Ltd, Seoul, Korea)를 사용하여 1일 1회 동일한 시간에 12주 동안 투여하였으며, 정상대조군과 고지방대조군에는 누에체액 대신 생리식염수를 동량 투여하였다.
- 실험동물은 희생하기 전 12시간 이상 절식시켜 에틸에테르로 마취한 후 헤파린 처리한 주사기를 이용하여 심장에서 전혈을 채취하였다. 전혈은 상온에서 30분간 방치한후 4°C에서 3000 rpm의 속도로 10분간 원심 분리하여 혈장을 취해 -70°C에 보관하여 실험에 사용하였다.
- 실험동물의 사육기간 동안 식이섭취량은 매일 일정한 시간에 측정하였으며 체중은 1주일에 1회 측정하였다. 식이효율 (food efficiency ratio, FER)은 아래의 식에 의해 산출하였다.
- 적응기간 1주일 후에 4주령 된 마우스를 임의로 체중이 비슷하도록 6마리씩 5군으로 나누었다. 각 군은 정상군(열량비 10% 지방섭취군; N), 고지방대조군 (열량비 45% 고지방식이군; HFC)과 누에체액을 투여한 군으로 45% 고지방식은 동일하게 섭취시키되 각각 누에체액을 1 mL/kg, 5 mL/kg, 10 mL/kg를 경구 투여한 군 (HFS-1, HFS-5, HFS-10)이었다.
- 정상군과 고지방식이군의 실험식이 조성은 Table 1과같다. 정상지방군의 식이는 열량비 10%의 지방 식이(D12450B, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ, USA)를 공급하였으며 고지방 식이는 시판되는 열량비 45%의 고지방 식이(D12451, Research Diets, Inc., New Brunswick, NJ, USA)를 사용하였다.
- 전혈은 상온에서 30분간 방치한후 4°C에서 3000 rpm의 속도로 10분간 원심 분리하여 혈장을 취해 -70°C에 보관하여 실험에 사용하였다. 채혈 후 간, 신장, 비장을 취하고 체지방으로 피하지방, 부고환지방, 내장지방, 신장지방을 취하여 차가운 0.9% 생리식염수로 세척한 후 무게를 측정하였다.
- 체액은 배발 (腹足)에 바늘로 상처를 내어 채취하였으며 65°C에서 30분간 가열하여 효소활성을 억제함으로서 흑화를 방지하였다.
- 체중 감소가 간 독성 관련 변화에 의한 것인지 확인하기위해 AST 및 ALT 활성을 측정하였다 (Table 6). AST 및 ALT 활성은 N군과 HFC군 간에 차이를 보이지 않았으나 AST와 ALT 활성은 HFC군에 비하여 HFS-5와 HFS-10군에서 유의하게 낮았고, HFS-1군에서는 AST 활성이 통계학적 유의성이 보이지 않았다.
- , Korea)을 사용하여 비색법으로 측정하였다. 혈중 인슐린과 렙틴 농도는 시판되는 ELISA kit (ALPCO Co., NY, USA)를 사용하여 측정 하였다.
대상 데이터
- 생후 3주령 C57BL/6N 수컷 마우스를 (주)중앙실험동물 에서 공급받아 본 연구실의 동물사육실에서 1주일간 적응시킨 후 실험에 사용하였다. 사육실 환경은 온도 23 ± 2°C, 습도 55 ± 5°C, 12시간 낮밤 주기를 유지하였다.
- 시료는 (주)핸슨바이오텍 (Seoul, Korea)에서 제공받아 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 시료는 5령 3일된 누에를 24시간 공복상태를 유지시킨 후 체액을 추출하여 식이의 영향을 최대한 배제하였다.
- 시료는 (주)핸슨바이오텍 (Seoul, Korea)에서 제공받아 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 시료는 5령 3일된 누에를 24시간 공복상태를 유지시킨 후 체액을 추출하여 식이의 영향을 최대한 배제하였다. 체액은 배발 (腹足)에 바늘로 상처를 내어 채취하였으며 65°C에서 30분간 가열하여 효소활성을 억제함으로서 흑화를 방지하였다.
데이터처리
- 실험결과는 SPSS 20.0 (IBM SPSS statistics, ver. 20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계처리 하였으며 평균과 표준편차 (mean ± SD)로 나타내었다.
- 통계 프로그램을 이용하여 일원배치분산분석 (one-way analysis of variance, ANOVA)을 실시하였으며, 유의성 검증을 위하여 Duncan’s multiple range test를 수행하였다.
이론/모형
- 혈장의 총콜레스테롤, 고밀도 지단백-콜레스테롤 (highdensity lipoprotein cholesterol; HDL-cholesterol), 저밀도 지단백-콜레스테롤 (low-density lipoprotein cholesterol; LDL-cholesterol), 트리글리세리드 (TG), aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT) 수준은 시판되는 kit 시약 (Asan Pharm. Co., Korea)을 사용하여 비색법으로 측정하였다. 혈중 인슐린과 렙틴 농도는 시판되는 ELISA kit (ALPCO Co.
성능/효과
- 8-10,27 누에분말은 α -glucosidase의 활성을 억제하였고 SGLT1 발현을 억제하여 소장 점막에서 포도당이 흡수되는 것을 방해하였다.
- 체중 감소가 간 독성 관련 변화에 의한 것인지 확인하기위해 AST 및 ALT 활성을 측정하였다 (Table 6). AST 및 ALT 활성은 N군과 HFC군 간에 차이를 보이지 않았으나 AST와 ALT 활성은 HFC군에 비하여 HFS-5와 HFS-10군에서 유의하게 낮았고, HFS-1군에서는 AST 활성이 통계학적 유의성이 보이지 않았다.
- 9% 증가하였다. HFC군과 비교하여 누에체액을 투여한 모든 군에서 12주 째약 10% 정도 유의한 감소 결과를 보였다. 12주 동안의 식이 섭취량은 HFS-5군이 HFC군에 비하여 유의하게 적었고 N, HFC, HFS-1, HFS-10 군 간에는 차이가 없었다.
- 본 연구에서는 누에체액의 투여가 동물의 체중감소와 LDL-콜레스테롤의 감소 뿐 아니라 HFS-5와 HFS-10군에 서는 유의하게 혈청 aspartate transaminase (AST)와 alanine aminotransferase (ALT) 활성도 감소시켜 체지방 감소나 혈청지질 감소 효과가 간독성으로 나타난 결과는 아니라는 결론을 내릴 수 있어, 누에체액이 안전한 식용소재임을 알 수 있다. 결론적으로 누에체액은 렙틴 수치를 낮추어 식욕을 조절하고 체지방 축적을 억제하며 LDL-콜레스테롤 혈중 농도를 낮추는 등의 건강지향적이며 비교적 안전한 항비만 소재로서의 가능성을 보여주었다. 아울러 누에체액의 투여가 농도 의존적으로 항비만 지표의 결과 차이가 없는 것으로 보아 경제학적으로 가치가 있는 저용량의 누에체액인 1 mL/kg 농도에서도 항비만 효과가 있음을 알수 있었다.
- 그 결과로 1-Deoxynojirimycin (DNJ) 과 같은 물질이 뽕잎과 누에로부터 분리 동정되었으며 5-7 piperidine alkaloid 종류인 DNJ는 탁월한 α-glycosidase 억제효능을 보이는 소재로 알려지게 되었다.
- 본 연구에서 사용한 비만 모델의 동물에서 누에체액의 투여로 인한 체중의 감소와 체지방의 감소를 볼 수 있었다. 또한 고지방식이만을 투여한 군에 비하여 누에체액을 투여한 모든 군에서 혈중 렙틴 수치가 유의하게 감소하여 식욕의 저하와 관련한 효과라 볼 수 있었다. 또한 체지방은 부고환지방과 총 체지방량이 감소하였다.
- 부고환지방량은 HFC군에 비하여 누에체액을 1%와 5% 경구투여한 HFS-1와 HFS-10 군에서 유의하게 적었다. 또한 네 부위의 지방량을 합한 총지방 무게는 누에체액 투여군들에서 유의하게 감소하였으나 누에체액 투여량에 따른 차이는 보이지 않았다.
- 12 본 연구에서는 열량비 45%의 고지방식이로 비만을 유도한 마우스에 누에체액을 투여했을 때 비만 치료 효과를 보일 수 있는지를 탐색하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 비만 모델의 동물에서 누에체액의 투여로 인한 체중의 감소와 체지방의 감소를 볼 수 있었다. 또한 고지방식이만을 투여한 군에 비하여 누에체액을 투여한 모든 군에서 혈중 렙틴 수치가 유의하게 감소하여 식욕의 저하와 관련한 효과라 볼 수 있었다.
- 본 연구에서는 누에체액의 투여가 동물의 체중감소와 LDL-콜레스테롤의 감소 뿐 아니라 HFS-5와 HFS-10군에 서는 유의하게 혈청 aspartate transaminase (AST)와 alanine aminotransferase (ALT) 활성도 감소시켜 체지방 감소나 혈청지질 감소 효과가 간독성으로 나타난 결과는 아니라는 결론을 내릴 수 있어, 누에체액이 안전한 식용소재임을 알 수 있다. 결론적으로 누에체액은 렙틴 수치를 낮추어 식욕을 조절하고 체지방 축적을 억제하며 LDL-콜레스테롤 혈중 농도를 낮추는 등의 건강지향적이며 비교적 안전한 항비만 소재로서의 가능성을 보여주었다.
- 12주 동안의 실험식이를 섭취한 동물의 체중 변화는 Table 2에 나타내었다. 실험을 시작할 때는 5개 군의 평균 체중에 차이가 없었으나 실험식이를 12주 동안 섭취한 후 HFC군의 체중은 N군에 비하여 48.9% 증가하였다. HFC군과 비교하여 누에체액을 투여한 모든 군에서 12주 째약 10% 정도 유의한 감소 결과를 보였다.
- 결론적으로 누에체액은 렙틴 수치를 낮추어 식욕을 조절하고 체지방 축적을 억제하며 LDL-콜레스테롤 혈중 농도를 낮추는 등의 건강지향적이며 비교적 안전한 항비만 소재로서의 가능성을 보여주었다. 아울러 누에체액의 투여가 농도 의존적으로 항비만 지표의 결과 차이가 없는 것으로 보아 경제학적으로 가치가 있는 저용량의 누에체액인 1 mL/kg 농도에서도 항비만 효과가 있음을 알수 있었다.
- 각 군은 정상군(열량비 10% 지방섭취군; N), 고지방대조군 (열량비 45% 고지방식이군; HFC)과 누에체액을 투여한 군으로 45% 고지방식은 동일하게 섭취시키되 각각 누에체액을 1 mL/kg, 5 mL/kg, 10 mL/kg를 경구 투여한 군 (HFS-1, HFS-5, HFS-10)이었다. 투여량은 3T3-L1 세포를 사용하여 예비 실험을 수행한 결과에 근거하여 설정하였으며, 누에체액의 1%, 5%, 10% 농도로 처리한 세포에서 지방 분화가 억제 되었다. 누에체액은 마우스용 경구투여기 (Zonde, JD-S-124, Jeungdo B&P Co.
- 체중 대비 지방조직들의 무게는 Table 5에 나타내었다. 피하지방, 부고환 지방, 내장지방, 신장주위의 지방은 모두 N군에 비하여 고지방식이를 섭취한 군들에서 유의하게 높았다. 누에체액을 섭취한 군들의 체지방 중 HFC군에 비하여 유의한 차이를 보였던 부위는 부고환과 총체지방이었다.
- 혈장 insulin은 모든 실험군 간에 유의한 차이를 보이지 않았으나 혈장 leptin은 N군에서 가장 낮았고 HFC군에서 206% 증가하였으며 누에체액을 투여한 군들에서 유의하게 감소하였다 (Table 8).
후속연구
- 아울러 고지방군에 비해 누에체액을 섭취한 군들에서 LDL-콜레스테롤 농도가 유의하게 감소되어 누에체액은 고콜레스테롤혈증을 치료하는 효능을 가진 소재가 될 수 있을 것으로 보인다. 총콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, triglyceride 등과 같은 혈청지질은 비만한 실험동물과 인체에서 유의하게 증가하므로 21,22 혈청지질 profile의 변화는 실험 동물의 비만 정도와 관련을 지어 볼 수 있다.
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