[논문]고지방식이 동물모델에서 크릴오일의 아디포카인 조절을 통한 항비만 효과

김지현; 허메이통; 서효정; 이동준; 조은주

doi:10.5762/kais.2020.21.11.201

고지방식이 동물모델에서 크릴오일의 아디포카인 조절을 통한 항비만 효과
Anti-Obesity Effect of Krill Oil by Regulation of Adipokines in High Fat Diet-Induced Mouse Model 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.21 no.11, 2020년, pp.201 - 208

김지현 (경남과학기술대학교 식품과학부) , 허메이통 (부산대학교 식품영양학과) , 서효정 (부산대학교 식품영양학과) , 이동준 (엔젯오리진) , 조은주 (부산대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구는 고지방식이로 비만이 유도된 동물모델에서 크릴오일 섭취를 통한 비만 개선 효능을 확인하고자 하였다. 실험동물은 16주간 고지방식이를 섭취시켜 비만 동물모델을 유도하였으며, 실험 종료 4주 전 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day의 농도로 4주간 투여하였다. 실험동물의 체중 변화, 장기 무게 변화, 식이 효율과 혈청 내 아디포카인 인 렙틴과 아디포넥틴 농도를 측정하여, 농도별 크릴오일의 비만 개선 효과를 확인하였다. 고지방식이를 유도한 대조군은 정상식이를 유도한 군에 비해 유의적으로 체중이 증가하여 비만이 유도됨을 확인하였다. 반면 크릴오일 200, 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 비만을 유도한 대조군에 비해 유의적으로 체중을 감소시키는 효과를 확인하였다. 또한 고지방식이를 유도한 대조군은 혈청 렙틴 증가 및 아디포아인 감소로 비정상적인 아디포카인 조절능을 나타낸 반면 크릴오일을 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서는 대조군에 비해 유의적으로 혈청 렙틴 감소 및 아디포넥틴 증가를 나타내어, 아디포카인 조절을 통한 비만 개선 효과를 나타내었다. 따라서 크릴오일의 투여는 아디포카인 분비 조절을 통해 체중을 감소시켜 비만 개선 효능이 있음을 알 수 있었으며, 체지방 개선용 기능성 소재로서의 활용 가능성이 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study examined the anti-obesity effect of krill oil (KO) by regulating adipokines in a high-fat diet (HFD)-induced obese mouse model. The mice were fed a 60 kcal% HFD for 16 weeks, and KO was then administered at an oral dose of 100, 200, and 500 mg/kg/day for four weeks before the end of the experiment. The administration of KO at concentrations of 200 and 500 mg/kg/day decreased body weight gain significantly compared with the HFD-fed control group. In addition, the HFD-fed control group showed the abnormal release of adipokines by an increase in leptin and decrease in adiponectin, compared to the normal diet-fed normal group. On the other hand, KO (500 mg/kg/day)-administered group attenuated the abnormal release of adipokines by the down-regulation of leptin and the up-regulation of adiponectin. Therefore, KO could be a promising therapeutic agent for obesity by the regulation of adipokines.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Composition of normal diet (ND) and high fat diet (HFD).
표 Table 2. Effect of krill oil on body weight gain and food intake in high fat diet-induced mice.
표 Table 3. Effect of krill oil on organ weights in high fat diet-induced mice.
그림 Fig. 1. Effect of krill oil on food efficacy ratio in high fat diet-induced mice. Food efficacy ratio (%) = body weight gains per gram of food consumed. Values are presented as means ± SD. ^a~eMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan's multiple range test. Refer the legend of Table 2 for experimental groups in detail.
그림 Fig. 2. Effects of krill oil on serum leptin level in high fat diet-fed C57BL/6J mice for 16 weeks. Values are presented as means ± SD. ^a~cMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan's multiple range test. Refer the legend of Table 2 for experimental groups in detail.
그림 Fig. 3. Effects of krill oil on serum adiponectin level in high fat diet-fed C57BL/6J mice for 16 weeks. Values are presented as means ± SD. ^a~cMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan's multiple range test. Reference the legend of Table 2 for experimental groups in detail.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 고지방식이로 비만을 유도한 동물모델에서 크릴오일의 투여 시 아디포카인 분비에 미치는 영향 분석을 통해, 농도별 크릴오일의 항비만 효능을 확인하고자 한다.

제안 방법

혈청 렙틴 농도는 mouse leptin ELISA kit (abcam, Cambridge, United Kingdom)를 이용하여 측정하였고, 혈청 아디포넥틴은 mouse/rat high molecular weight adiponectin ELISA kit (Shibayagi, Gunma, Japan)를 이용하여 측정하였다. 각 사용자 메뉴얼에 따라 렙틴 및 아디포넥틴 함량을 측정하였다.
농도별 크릴오일이 렙틴 농도에 미치는 영향을 확인하기 위해, 각 실험군별 혈청 렙틴 농도를 측정하였다(Fig. 2). 정상식이를 유도한 정상군은 15.
본 연구는 크릴오일을 고지방식이에 의해 비만이 유도된 동물모델에 투여한 뒤, 체중 변화, 식이 효율 및 아디포카인 분비에 미치는 효과를 확인하였다. 크릴오일을 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 유의적으로 식이 효율 개선, 렙틴 농도 감소 및 아디포넥틴 수치 증가를 나타내어 체중이 감소하였음을 확인하였다.
실험은 총 16주 동안 진행하였으며, 실험 종료 전 4주간 크릴오일을 정수물에 희석하여 각 군의 농도별로 경구투여하였으며, 정상군과 대조군은 동일한 양의 정수물을 경구투여하였다. 식이 섭취량은 주 2회, 체중은 주 1회 측정하였다. 본 실험은 부산대학교 동물실험윤리위원회의 승인(승인번호: PNU-2020-2537)의 승인을 받아 수행하였다.
실험기간 동안 모든 실험동물은 물과 식이를 자유롭게 공급하였으며, 온도는 22 ± 2℃, 습도는 50 ± 10%, 12시간 간격의 명암 주기로 일정한 사육환경 조건을 유지하였다. 실험동물은 1주 일간 적응 기간 후 mouse의 체중을 측정하여, 각 군당 5마리씩 평균 체중이 동일하도록 총 5개의 군으로 나누었다. 정상군(normal)은 정상식이 투여군, 대조군 (control)은 고지방식이 투여군, KO100군, KO200군, KO500군은 고지방식이에 각각 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day의 농도로 투여한 군으로 나누었다.
채취한 혈액은 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 분리하였다. 실험동물의 장기 조직은 혈액을 채취한 뒤 생리식염수로 관류하여 적출하였으며, 생리식염수로 세척하여 표면의 수분을 제거하여 조직의 무게를 측정하였다.
, NJ, USA)는 중앙실험 동물에서 구입하여 사용하였으며, 조성은 Table 1과 같다. 실험은 총 16주 동안 진행하였으며, 실험 종료 전 4주간 크릴오일을 정수물에 희석하여 각 군의 농도별로 경구투여하였으며, 정상군과 대조군은 동일한 양의 정수물을 경구투여하였다. 식이 섭취량은 주 2회, 체중은 주 1회 측정하였다.
실험동물은 1주 일간 적응 기간 후 mouse의 체중을 측정하여, 각 군당 5마리씩 평균 체중이 동일하도록 총 5개의 군으로 나누었다. 정상군(normal)은 정상식이 투여군, 대조군 (control)은 고지방식이 투여군, KO100군, KO200군, KO500군은 고지방식이에 각각 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day의 농도로 투여한 군으로 나누었다. 열량비 지방 10%의 정상식이(D12450, Research Diets.
크릴오일은 US Pharmatech Inc (Torrance, CA, USA)에서 제공받아 실험에 사용하였다. 크릴오일은 실험동물에 투여 직전 정수물에 희석하여 경구투여하였다.
혈청 렙틴 농도는 mouse leptin ELISA kit (abcam, Cambridge, United Kingdom)를 이용하여 측정하였고, 혈청 아디포넥틴은 mouse/rat high molecular weight adiponectin ELISA kit (Shibayagi, Gunma, Japan)를 이용하여 측정하였다. 각 사용자 메뉴얼에 따라 렙틴 및 아디포넥틴 함량을 측정하였다.

대상 데이터

5주령의 수컷 C57/BL6J mouse (20-22 g) 은 중앙 실험동물(Central Lab. Animal Inc., Seoul, Korea)에서 구입하여 본 실험에 사용하였다. 실험기간 동안 모든 실험동물은 물과 식이를 자유롭게 공급하였으며, 온도는 22 ± 2℃, 습도는 50 ± 10%, 12시간 간격의 명암 주기로 일정한 사육환경 조건을 유지하였다.
정상군(normal)은 정상식이 투여군, 대조군 (control)은 고지방식이 투여군, KO100군, KO200군, KO500군은 고지방식이에 각각 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day의 농도로 투여한 군으로 나누었다. 열량비 지방 10%의 정상식이(D12450, Research Diets. Inc., NJ, USA)와 열량비 지방 60%의 고지방식이 (D12492, Research Diets. Inc., NJ, USA)는 중앙실험 동물에서 구입하여 사용하였으며, 조성은 Table 1과 같다. 실험은 총 16주 동안 진행하였으며, 실험 종료 전 4주간 크릴오일을 정수물에 희석하여 각 군의 농도별로 경구투여하였으며, 정상군과 대조군은 동일한 양의 정수물을 경구투여하였다.
크릴오일은 US Pharmatech Inc (Torrance, CA, USA)에서 제공받아 실험에 사용하였다. 크릴오일은 실험동물에 투여 직전 정수물에 희석하여 경구투여하였다.

데이터처리

a~bMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test.
a~cMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test.
a~dMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test.
a~eMeans with different letters are significant different (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test.
모든 실험 결과는 평균 ± 표준편차로 나타내었다.
통계적 유의성을 검증하기 위해 각 실험 결과로부터 analysis of variance (ANOVA)를 구한 뒤 Duncan’s multiple range test를 이용하여 각 군의 평균 간 유의성을 검정하였으며(P < 0.05), 이는 SPSS software version 20 (SPSS Inc. Chicago, IL, USA)을 활용하였다.

성능/효과

특히 크릴오일 200, 500 mg/kg 농도 투여군은 유의적으로 대조군에 비해 낮은 수치를 나타내었다. 따라서 고지방식이 유도 동물모델에서 크릴오일을 200, 500 mg/kg 농도로 4주간 투여 시 대조군에 비해 유의적으로 식이효율이 감소됨을 확인하여, 크릴오일 투여는 고지방식이 비만 유도 동물모델에서 식이효율을 낮추어 비만 개선 효능이 있는 것을 알 수 있었다
반면 본 연구는 4주간 200, 500 mg/kg 농도의 크릴오일을 투여 했을 때 아디포넥틴 수치가 대조군에 비해 증가함을 확인하여 비만 개선 효과가 있음을 확인하였다. 따라서 본연구 결과를 종합하였을 때, 크릴오일은 대표적인 아디포카인의 일종인 렙틴과 아디포넥틴의 분비 조절을 통해 체중 개선 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
일반식이 또는 고지방식이로 비만을 유도하기 전 체중은 각군 간의 유의한 차이를 나타내지 않았다. 반면 고지방식이를 16주간 투여한 대조군은 실험 종료 시 평균 체중이 47.18 g으로 나타나, 정상식이를 투여한 정상군에 비해 유의적으로 체중이 증가하였다. 실험 종료 전 4주간 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군의 경우, 실험 종료 시 평균 체중이 각각 47.
크릴오일이 5% 농도로 함유된 식이를 8주간 고지방식이 동물모델에 섭취시킨 뒤 혈청 아디포넥틴 수치를 측정한 결과, 고지방식이 대조군에 비해 유의적으로 아디포넥틴 수치가 증가하여 비만 개선 효능이 보고되었다[14]. 반면 본 연구는 4주간 200, 500 mg/kg 농도의 크릴오일을 투여 했을 때 아디포넥틴 수치가 대조군에 비해 증가함을 확인하여 비만 개선 효과가 있음을 확인하였다. 따라서 본연구 결과를 종합하였을 때, 크릴오일은 대표적인 아디포카인의 일종인 렙틴과 아디포넥틴의 분비 조절을 통해 체중 개선 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
25%의 수치를 나타내어, 대조군이 정상군에 비해 유의적으로 식이 효율이 높았다. 반면 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg의 농도로 투여한 군의 경우 각각 1.64%, 1.13%, 1.07%의 수치를 나타내어 농도 유의적으로 식이 효율이 감소함을 확인하였다. 특히 크릴오일 200, 500 mg/kg 농도 투여군은 유의적으로 대조군에 비해 낮은 수치를 나타내었다.
87 ng/mL의 수치를 나타내어 정상군에 비해 유의적으로 아디포넥틴 분비가 감소함을 확인하였다. 반면 크릴오일을 100, 200, 500mg/kg/day 농도로 각각 투여한 군에서 251.73, 299.70, 334.38 ng/mL의 수치를 나타내어 농도 유의적으로 아디포넥틴 농도가 증가함을 확인하였다. 크릴오일이 5% 농도로 함유된 식이를 8주간 고지방식이 동물모델에 섭취시킨 뒤 혈청 아디포넥틴 수치를 측정한 결과, 고지방식이 대조군에 비해 유의적으로 아디포넥틴 수치가 증가하여 비만 개선 효능이 보고되었다[14].
8% 함유된 식이를 섭취시킨 뒤 지방조직 내 렙틴 수치를 측정한 결과, 대조군과 유의적인 차이를 나타내지 않았다[22]. 반면, 본 연구에서는 4주간 크릴오일을 500 mg/kg 농도로 투여 시 혈청 렙틴 농도가 대조군에 비해 유의적으로 감소하여 비만 개선 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
또한 고지방식이 유도 비만 동물 모델에 크릴오일을 600 mg/kg 농도로 12주간 투여했을 때, 대조군에 비해 체중 감소 효능이 보고된 바 있다[16]. 본 연구는 4주간 200, 500 mg/kg 농도로 고지방식이 동물 모델에 투여했을 때 유의적으로 체중이 감소되는 것을 확인하여, 크릴오일 섭취를 통한 체중 개선 효능을알 수 있었다.
본 연구에서 각 실험동물의 혈청 아디포넥틴 수치를 측정한 결과(Fig. 3), 대조군은 99.87 ng/mL의 수치를 나타내어 정상군에 비해 유의적으로 아디포넥틴 분비가 감소함을 확인하였다. 반면 크릴오일을 100, 200, 500mg/kg/day 농도로 각각 투여한 군에서 251.
18 g으로 나타나, 정상식이를 투여한 정상군에 비해 유의적으로 체중이 증가하였다. 실험 종료 전 4주간 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군의 경우, 실험 종료 시 평균 체중이 각각 47.04, 45.48, 45.36 g으로 확인되었다. 특히 크릴오일을 200, 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 통계유의적으로 체중이 감소되는 것을 알 수 있었다.
실험기간 동안 모든 실험동물은 물과 식이를 자유롭게 공급하였으며, 온도는 22 ± 2℃, 습도는 50 ± 10%, 12시간 간격의 명암 주기로 일정한 사육환경 조건을 유지하였다.
실험동물의 뇌, 간, 신장, 부고환지방 조직의 무게를 측정한 결과(Table 3), 뇌 조직 무게는 정상군, 대조군, KO100, KO200, KO500군이 각각 0.46, 0.46, 0.48, 0.47, 0.46 g의 수치를 나타내어, 모든 군에서 유의한 차이를 나타내지 않았다. 간 조직 무게는 정상군, 대조군, KO100, KO200, KO500군이 각각 1.
2). 정상식이를 유도한 정상군은 15.42 ng/mL의 농도를 나타낸 반면, 고지방식이를 유도한 대조군은 30.67ng/mL의 수치를 나타내어 고지방식이로 인해 혈중 렙틴 농도가 유의적으로 증가함을 확인하였다. 반면 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg/day 농도로 각각 투여한 군에서 렙틴의 농도는 27.
본 연구는 크릴오일을 고지방식이에 의해 비만이 유도된 동물모델에 투여한 뒤, 체중 변화, 식이 효율 및 아디포카인 분비에 미치는 효과를 확인하였다. 크릴오일을 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 유의적으로 식이 효율 개선, 렙틴 농도 감소 및 아디포넥틴 수치 증가를 나타내어 체중이 감소하였음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 크릴오일이 아디포카인 분비 조절을 통해 비만 개선 효능이 있음을 확인하였으며, 크릴오일은 항비만 개선용 소재로서의 이용 가능성이 있을 것이다.
실험기간 동안 실험동물의 식이 섭취량은 각 군별로 유의적인 차이를 나타내지 않았다(data not shown). 크릴오일의 식이 효율에 미치는 효과를 확인하기 위해 식이 섭취량과 체중을 바탕으로 식이 효율을 계산한 결과(Fig. 1), 정상식이 정상군이 0.28%, 고지방식이 대조군이 1.25%의 수치를 나타내어, 대조군이 정상군에 비해 유의적으로 식이 효율이 높았다. 반면 크릴오일을 100, 200, 500 mg/kg의 농도로 투여한 군의 경우 각각 1.
36 g으로 확인되었다. 특히 크릴오일을 200, 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 통계유의적으로 체중이 감소되는 것을 알 수 있었다. 이전 연구에 의하면, 1.
75 ng/mL의 수치를 나타내었다. 특히 크릴오일을 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 유의적으로 렙틴 농도를 감소시킴을 확인하였다. 고지방식이 동물모델에 6주간 크릴오일이 5.

후속연구

크릴오일을 500 mg/kg/day 농도로 투여한 군에서 대조군에 비해 유의적으로 식이 효율 개선, 렙틴 농도 감소 및 아디포넥틴 수치 증가를 나타내어 체중이 감소하였음을 확인하였다. 따라서 본 연구는 크릴오일이 아디포카인 분비 조절을 통해 비만 개선 효능이 있음을 확인하였으며, 크릴오일은 항비만 개선용 소재로서의 이용 가능성이 있을 것이다.

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G. Fruhbeck, V. Catalan, A. Rodriguez, B. Ramirez, S. Becerril, J. Salvador, I. Colina, J. Gomez-Ambrosi, "Adiponectin-leptin ratio is a functional biomarker of adipose tissue inflammation", Nutrients, Vol. 11, No. 2, pp. 454, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/nu11020454

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H. Yanai, H. Yoshida, "Beneficial effects of adiponectin on glucose and lipid metabolism and atherosclerotic progression: mechanisms and perspectives", International Journal of Molecular Sciences, Vol. 20, No. 5, pp. 1190, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20051190

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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