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문제 정의
- 우뭇가사리는 이러한 한천을 포함하여 폴리페놀 등의 각종 성분을 함유하고 있으며(Li 등, 2011), 세포 및 동물시험 등에서 항산화, 항암 및 혈당 조절 등 다양한 생리활성을 나타내고 있다(Yang 등, 2015). 이에 본 연구진은 국내 천연 소재로 국내 기술을 이용하여 체지방 감소에 도움을 줄 수 있는 기능성 식품 소재로의 개발이 가능하리라 판단하여 우뭇가사리 추출물의 안전성, 기능성 및 원료 표준화 연구개발을 수행하여 2019 년 “체지방 감소에 도움을 줄 수 있음”으로 개별인정형 기능성 원료 인정을 받았기에 본고에서 기반연구 결과를 중심으로 우뭇가사리 추출물의 체지방감소 기능에 대해 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 확인하였다. 우뭇가사리 추출물은 C/EBPα, β, SREPB-1, PPARγ 등 지방세포 분화 촉진 인자들의 발현을 억제하였고, 지방세포 분화 억제 조절인자로 알려진 CHOP10의 발현은 촉진시켰다. 또한, 우뭇가사리 추출물은 AGTL의 발현을 촉진함으로써 지방분해 촉진 효과를 나타내었고, 중성지방의 합성 과정에 관여하는 LPAATθ, Lipin1, DGAT1 및 FAS의 발현을 억제하였으며, 지방 및 에너지대사의 주요 조절 인자인 AMPK phosphorylation, PRDM16 및 UCP-1의 발현을 촉진하였다.
- 우뭇가사리 추출물이 고지방 식이(high-fat diet, HFD)에 의해 유도된 비만 마우스에 어떤 영향들을 미치는지 연구하기 위하여, 5주령의 ICR 마우스를 1 주간 적응시킨 후 정상 식이를 급여한 chow diet 군, 고지방 식이를 급여한 HFD 과 HFD와 우뭇가사리 추출물 50 또는 200 ㎎/㎏/day를 경구 투여한 군으로 나누어 7 주간 사육하였다. HFD를 섭취한 군은 정상 식이를 섭취한 chow diet와 비교하였을 때 체중 및 체지방이 현저히 증가하였다.
- 18% 함유된 표준화된 원료를 사용하였다. 지방 전구세포인 3T3-L1 세포를 이용하여 우뭇가사리 추출물의 지방 세포에서의 지방 축적에 대한 영향을 검토하였으며 Oil Red O 염색법을 활용하여 지방 축적 정도를 측정하였다. 그 결과, 우뭇가사리 추출물을 12.
대상 데이터
- 우뭇가사리 추출물은 우뭇가사리(Gelidium elegans)를 원재료로 하여 주정 및 열수 추출, 건조 과정을 통해 제조하였으며(Choi 등, 2016), 지표 성분인 후코스테롤(fucosterol)이 약 0.18% 함유된 표준화된 원료를 사용하였다. 지방 전구세포인 3T3-L1 세포를 이용하여 우뭇가사리 추출물의 지방 세포에서의 지방 축적에 대한 영향을 검토하였으며 Oil Red O 염색법을 활용하여 지방 축적 정도를 측정하였다.
성능/효과
- 또한, phosphory- lated AMP-activated protein kinase (p-AMPK) / AMP-activated protein kinase (AMPK) 및 PRDM16의 발현량이 HFD군보다 우뭇가사리 추출물을 투여한 군에서 농도 의존적으로 증가하는 결과를 보였으며, 특히, 우뭇가사리 추출물 200 ㎎/㎏/day 투여한 군에서 높은 발현량을 나타내었다. HFD군과 비교하였을 때 우뭇가사리 추출물을 50과 200 ㎎/㎏/day를 투여한 군에서 간 조직 내 TG 함량이 감소하였고 HFD에 의한 지방간 수준이 현저히 감소하였다. 이러한 결과로 볼 때, 우뭇가사리 추출물은 체내 지방 및 콜레스테롤 합성을 억제하고, 지방 분해 및 에너지 대사를 촉진하는 것으로 사료된다(Choi 등, 2017).
- 군으로 나누어 7 주간 사육하였다. HFD를 섭취한 군은 정상 식이를 섭취한 chow diet와 비교하였을 때 체중 및 체지방이 현저히 증가하였다. 우뭇가사리 추출물 투여군에서 HFD에 의한 체중 및 체지방의 증가가 억제되었으며, 혈중 지질은 감소하고, high-density lipoprotein (HDL) 콜레스테롤은 증가하는 것으로 확인되었다(Choi 등, 2017).
- In vitro 및 동물시험 결과를 통해, 국내 천연 해양자원인 우뭇가사리 추출물의 체지방 감소 기능에 대해 살펴본 결과, 우뭇가사리 추출물이 고지방 식이 동물시험에서 체중 및 체지방 증가 억제 기능이 있음을 확인하였다. 우뭇가사리 추출물은 C/EBPα, β, SREPB-1, PPARγ 등 지방세포 분화 촉진 인자들의 발현을 억제하였고, 지방세포 분화 억제 조절인자로 알려진 CHOP10의 발현은 촉진시켰다.
- 지방 전구세포인 3T3-L1 세포를 이용하여 우뭇가사리 추출물의 지방 세포에서의 지방 축적에 대한 영향을 검토하였으며 Oil Red O 염색법을 활용하여 지방 축적 정도를 측정하였다. 그 결과, 우뭇가사리 추출물을 12.5과 25 µg/mL의 농도를 처리한 그룹에서 농도 의존적으로 지방 축적이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 우뭇가사리 추출물은 지방세포 분화 촉진 인자들인 C/ EBPα 및 PPARγ의 단백질 발현을 억제하는 것으로
- 이러한 결과로 볼 때, 국내 천연 해양 자원인 우뭇가사리 추출물은 체내 지방 대사에 있어서 다양한 작용기전을 통해 우수한 체지방 감소 기능을 나타내고 있어 체지방 감소 건강기능식품 분야에서 유용한 신소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 나아가 본 연구진은 동물시험에서 우뭇가사리 추출물의 혈당 조절 및 인슐린 저항성 개선 효과도 확인한 바 있어 대사증후군의 근본 원인인 복부 지방 및 인슐린 저항성 개선 효과를 모두 기대할 수 있는 소재로서의 가능성이 확인되었다. 추후 지질 및 당 대사에 관련된 작용기전 및 생체 지표의 상호 연관성, 인체에서의 혈당 개선 및 대사증후군 개선 효과 확인 등 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 세 번째, 중성지방의 합성 과정에 관여하는 LPAATθ, Lipin1, DGAT1 및 FAS의 발현을 억제함으로써 지방 합성을 억제하는 것으로 사료된다. 네 번째, 지방 및 에너지 대사의 주요 조절 인자인 AMPK의 phosphorylation 을 활성화하고 PRDM16과 UCP-1의 발현을 촉진함으로써 에너지 대사를 촉진하고 갈색지방 세포로의 분화를 촉진하는 것으로 사료된다.
- 첫 번째, 우뭇가사리 추출물은 지방세포분화 억제 인자인 CHOP10의 발현은 촉진하고, 지방세포 분화 촉진 인자인 C/EBPα, C/EBPβ, SREBP-1 및 PPARγ의 발현을 억제함으로써 지방세포의 분화를 억제하는 것으로 사료된다. 두 번째, 우뭇가사리 추출물은 지방세포에서 ATGL 의 발현을 촉진함으로써 축적된 지방의 분해를 촉진하는 것으로 사료된다. 세 번째, 중성지방의 합성 과정에 관여하는 LPAATθ, Lipin1, DGAT1 및 FAS의 발현을 억제함으로써 지방 합성을 억제하는 것으로 사료된다.
- 2019). 또한, lysophosphatidic acid acyltransferase-θ (LPAATθ)과 Diacylglycerol acyltransferase 1 (DGAT1)는 지방산이 트리글리세라이드(triglyceride, TG)로 합성되는 과정에 작용하는 효소로(Körbes 등, 2016), 우뭇가사리 추출물의 이들 인자들에 대한 영향을 검토한 결과, 우뭇가사리 추출물 12.5과 25 µg/mL 처리군에서 TG 함량이 감소됨을 알 수 있었고, 지방 합성 및 지방 세포 분화와 연관된 인자인 SREBP-1 및 지방 합성에 연관된 효소들인 LPAATθ 및 DGAT1의 단백질 발현이 억제되었다. 이러한 결과를 통해, 우뭇가사리 추출물이 지방 합성에 관여하는 효소 및 전사인자의 발현을 억제함으로써 지방합성을 억제하는 것으로 확인되었다(Choi 등, 2016).
- 낮은 발현량을 나타내었다. 또한, phosphory- lated AMP-activated protein kinase (p-AMPK) / AMP-activated protein kinase (AMPK) 및 PRDM16의 발현량이 HFD군보다 우뭇가사리 추출물을 투여한 군에서 농도 의존적으로 증가하는 결과를 보였으며, 특히, 우뭇가사리 추출물 200 ㎎/㎏/day 투여한 군에서 높은 발현량을 나타내었다. HFD군과 비교하였을 때 우뭇가사리 추출물을 50과 200 ㎎/㎏/day를 투여한 군에서 간 조직 내 TG 함량이 감소하였고 HFD에 의한 지방간 수준이 현저히 감소하였다.
- 우뭇가사리 추출물은 C/EBPα, β, SREPB-1, PPARγ 등 지방세포 분화 촉진 인자들의 발현을 억제하였고, 지방세포 분화 억제 조절인자로 알려진 CHOP10의 발현은 촉진시켰다. 또한, 우뭇가사리 추출물은 AGTL의 발현을 촉진함으로써 지방분해 촉진 효과를 나타내었고, 중성지방의 합성 과정에 관여하는 LPAATθ, Lipin1, DGAT1 및 FAS의 발현을 억제하였으며, 지방 및 에너지대사의 주요 조절 인자인 AMPK phosphorylation, PRDM16 및 UCP-1의 발현을 촉진하였다. 따라서 우뭇가사리 추출물은 체내 지방 대사에 있어서, 지방 합성 및 지방세포 분화를 억제하고, 지방분해 및 에너지 대사를 촉진하는 작용기전으로 체지방 감소 기능을 갖는 것으로 사료된다.
- 체지방 감소 기능성 원료뿐만 아니라 다른 기능성을 포함하여 기능성 원료들의 제조에 사용되는 원재료들 또는 원료들은 대부분 외국산으로 국내 천연자원을 이용한 기능성 원료 개발이 부족해 왔던 실정이다. 본 연구진은 선행 연구를 통해 국내 천연 해양 자원의 활용 측면에서, 국내에서 채취할 수 있는 해조류 49종에 대해 검토한 결과, 우뭇가사리에서 지방 축적 억제효과가 있음을 확인하였다. 우뭇가사리의 학명은 Gelidium elegans 또는 Gelidium amansii로 홍조류에 속하는 해조류의 일종이다.
- 두 번째, 우뭇가사리 추출물은 지방세포에서 ATGL 의 발현을 촉진함으로써 축적된 지방의 분해를 촉진하는 것으로 사료된다. 세 번째, 중성지방의 합성 과정에 관여하는 LPAATθ, Lipin1, DGAT1 및 FAS의 발현을 억제함으로써 지방 합성을 억제하는 것으로 사료된다. 네 번째, 지방 및 에너지 대사의 주요 조절 인자인 AMPK의 phosphorylation 을 활성화하고 PRDM16과 UCP-1의 발현을 촉진함으로써 에너지 대사를 촉진하고 갈색지방 세포로의 분화를 촉진하는 것으로 사료된다.
- 시험 동물의 간 조직 내에서 SREBP-1, fatty acid synthase (FAS), DGAT1, 3-hydroxy-3-meth- yl-glutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) reductase의 발현량이 HFD 군보다 우뭇가사리 추출물을 50과 200 ㎎/㎏/day를 경구 투여한 군에서 농도 의존적으로 감소하는 결과를 보였으며, 특히, 우뭇가사리 추출물 200 ㎎/㎏/day에서는 chow diet 군만큼 낮은 발현량을 나타내었다. 또한, phosphory- lated AMP-activated protein kinase (p-AMPK) / AMP-activated protein kinase (AMPK) 및 PRDM16의 발현량이 HFD군보다 우뭇가사리 추출물을 투여한 군에서 농도 의존적으로 증가하는 결과를 보였으며, 특히, 우뭇가사리 추출물 200 ㎎/㎏/day 투여한 군에서 높은 발현량을 나타내었다.
- 우뭇가사리 추출물 50과 200 ㎎/㎏/day를 투여하였을 때, 갈색 지방 조직에서 p-AMPK/AMPK 및 PRDM16, UCP-1의 단백질 발현량이 HFD군보다 우뭇가사리 추출물을 50과 200 ㎎/㎏/day를 투여한 군에서 농도 의존적으로 증가하는 결과를 보였으며, 특히 200 ㎎/㎏/day에서 높은 발현량을 나타내었다. 이러한 결과로 볼 때, 우뭇가사리 추출물은 갈색 지방에 있어서 에너지 대사를 촉진시킴으로써 지방 축적을 억제하는 것으로 나타났다(Choi 등, 2017).
- 2019). 우뭇가사리 추출물은 ATGL의 발현을 농도의존적으로 증가시킴으로써 지방분해 과정을 촉진하는 것으로 나타났다. 또한, 우뭇가사리 추출물은 지방세포 분화 억제 조절인자이자 C/ EBPβ의 상위 인자로 알려진 C/EBP homologous protein(CHOP)10의 발현은 촉진시키고, C/EBP β의 발현은 억제시킴으로써 지방세포 분화 억제 효과가 있음을 확인하였다(Choi 등, 2016).
- 또한, 미토콘드리아 내막에 존재하는 uncoupling protein (UCP)는 산화적 인산화의 과정에서 adenosine triphosphate (ATP)를 생성하지 않고 열을 발생하도록 하는 단백질로 에너지 소비를 촉진하는 것으로 알려져 있으며, PR Domain Containing 16 (PRDM16)은 백색 지방을 감소시키고 에너지 대사를 촉진하는 갈색 지방으로 전환시키는 단백질로 알려져 있다. 우뭇가사리 추출물의 이들 인자들에 대한 영향을 검토한 결과, 우뭇가사리 추출물이 Lipin1의 발현을 억제하고 PRDM16 및 UCP1의 발현을 촉진시키는 것으로 나타났고, 베이지 또는 갈색지방 세포에서 발생하는 CO2 생산의 증가가 확인되었다. 이러한 결과는 우뭇가사리 추출물이 3T3-L1 지방 전구세포에 있어서 베이지 지방세포와 같은 특성으로의 변화를 증가시킴을 시사한다(Choi 등, 2016).
- 첫 번째, 우뭇가사리 추출물은 지방세포분화 억제 인자인 CHOP10의 발현은 촉진하고, 지방세포 분화 촉진 인자인 C/EBPα, C/EBPβ, SREBP-1 및 PPARγ의 발현을 억제함으로써 지방세포의 분화를 억제하는 것으로 사료된다. 두 번째, 우뭇가사리 추출물은 지방세포에서 ATGL 의 발현을 촉진함으로써 축적된 지방의 분해를 촉진하는 것으로 사료된다.
후속연구
- 체지방 감소 건강기능식품시장은 꾸준히 시장 규모가 확대되고 있지만, 식이조절과 운동을 병용하지 않은 채 건강기능식품에만 의존하려고 하는 소비자들의 그릇된 인식과 체감 효과 불만족 등의 시장 저해요소도 존재한다. 따라서, 시장 활성화를 위해서는 효능 및 작용기전이 과학적으로 검증된 원료 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다. 체지방 감소 기능성 원료뿐만 아니라 다른 기능성을 포함하여 기능성 원료들의 제조에 사용되는 원재료들 또는 원료들은 대부분 외국산으로 국내 천연자원을 이용한 기능성 원료 개발이 부족해 왔던 실정이다.
- 따라서 우뭇가사리 추출물은 체내 지방 대사에 있어서, 지방 합성 및 지방세포 분화를 억제하고, 지방분해 및 에너지 대사를 촉진하는 작용기전으로 체지방 감소 기능을 갖는 것으로 사료된다. 이러한 결과로 볼 때, 국내 천연 해양 자원인 우뭇가사리 추출물은 체내 지방 대사에 있어서 다양한 작용기전을 통해 우수한 체지방 감소 기능을 나타내고 있어 체지방 감소 건강기능식품 분야에서 유용한 신소재로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 나아가 본 연구진은 동물시험에서 우뭇가사리 추출물의 혈당 조절 및 인슐린 저항성 개선 효과도 확인한 바 있어 대사증후군의 근본 원인인 복부 지방 및 인슐린 저항성 개선 효과를 모두 기대할 수 있는 소재로서의 가능성이 확인되었다.
- 추후 지질 및 당 대사에 관련된 작용기전 및 생체 지표의 상호 연관성, 인체에서의 혈당 개선 및 대사증후군 개선 효과 확인 등 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이를 통해 체지방 감소는 물론, 대사증후군 감소를 위한 건강기능식품 및 당뇨병 환자식 등의 분야에서 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 나아가 본 연구진은 동물시험에서 우뭇가사리 추출물의 혈당 조절 및 인슐린 저항성 개선 효과도 확인한 바 있어 대사증후군의 근본 원인인 복부 지방 및 인슐린 저항성 개선 효과를 모두 기대할 수 있는 소재로서의 가능성이 확인되었다. 추후 지질 및 당 대사에 관련된 작용기전 및 생체 지표의 상호 연관성, 인체에서의 혈당 개선 및 대사증후군 개선 효과 확인 등 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이를 통해 체지방 감소는 물론, 대사증후군 감소를 위한 건강기능식품 및 당뇨병 환자식 등의 분야에서 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
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