초록 ▼

연구의 목적 및 내용

본 연구는 고지방 식이로 유도되는 비만 모델의 만성염증과 인슐린 저항성 진행 과정에서 국내산 청정지역에서 수집된 해조류가 미치는 건강 증진 효과를 항염증, 항인슐린저항성, 항비만, 식이섭취조절에 관점에서의 연구함을 목적으로 하였다. 국내산 식용해조류 4종(미역, 다시마, 모자반, 톳)을 고지방식이에 첨가하여 이들이 동물모델의 식이 섭취 및 비만 유도와 비만으로 유도되는 만성염증에 미치는 영향을 관찰하고, 인슐린 의존적인 기관인 지방, 간, 근육에 각각 미치는 영향과 지방대사를 구체적으로 살펴보았다.

연구의 목적 및 내용

본 연구는 고지방 식이로 유도되는 비만 모델의 만성염증과 인슐린 저항성 진행 과정에서 국내산 청정지역에서 수집된 해조류가 미치는 건강 증진 효과를 항염증, 항인슐린저항성, 항비만, 식이섭취조절에 관점에서의 연구함을 목적으로 하였다. 국내산 식용해조류 4종(미역, 다시마, 모자반, 톳)을 고지방식이에 첨가하여 이들이 동물모델의 식이 섭취 및 비만 유도와 비만으로 유도되는 만성염증에 미치는 영향을 관찰하고, 인슐린 의존적인 기관인 지방, 간, 근육에 각각 미치는 영향과 지방대사를 구체적으로 살펴보았다. 해조류가 대식세포의 염증경로에 미치는 영향, 지방세포의 분화 및 지방세포의 염증으로 인한 지방분해과정에 미치는 영향, 장내 염증에서의 역할 및 장의 침투성에 미치는 영향 등에 대해 비교 분석함으로서 해조류의 생리학적 작용기전을 in vitro 와 in vivo 모델에서 연구하였다.

연구결과

본 연구를 통해 도출된 연구 결과는 다음과 같다.
●Mouse 동물모델 (C57BL/6N)에서 5%의 해조류 첨가는 장기간의 고지방식이로 유래되는 비만을 방지하지 못하였으나, 고지방군에 비해 다시마 첨가 고지방군에서 인슐린민감도 개선이 관찰되었고, 모든 해조류 첨가군에서 내장지방의 염증이 유의적으로 감소되었다. 흥미롭게도 미역이 첨가된 고지방군을 섭취한 동물의 피하지방은 고지방군을 섭취한 동물의 피하지방보다 유의적으로 증가하였다.
●내장지방 염증의 주체적인 면역세포인, 골수유래 대식세포(bone marrow-derived macrophage, BMDM) 실험을 통해 ex vivo 상에서 해조류 첨가 고지방식이를 섭취한 주의 BMDM은 고지방식 쥐의 BMDM과 비교하여 염증성 사이토카인의 발현이 유의적으로 낮음을 확인하였다.
●고지방식이에 첨가된 해조류는 동물의 간과 근육에서 인슐린 민감도를 향상시켰으며, 간에 중성지방이 축적됨 또한 억제하였다. 이는 인슐린 신호전달계 단백질 활성의 증가와 지방합성 단백질의 활성 감소 등에 기인함을 확인하였다.
●나아가 해조류 추출물에 유산균 발효를 접목시켜 잠재적인 시너지 효과를 고찰하였는데, 본 연구에서 살펴본 장 상피세포(Caco-2)와 대식세포(RAW264.7)에서는 유산균으로 발효한 다시마와 톳 추출물은 기존의 해조류 추출물보다 우수한 항염효과를 나타내지는 않았다.
●다시마 추출물의 경우에는 장 상피세포에서 내독소로 인해 증가한 염증을 감소시켰으며, 장 투과성을 견고히 지키는데 긍정적인 영향을 줌을 확인하였다.

연구결과의 활용계획

●본 연구를 통해 국내산 식용 갈조류 4종의 건강증진 효과를 in vitro와 in vivo 모델을 통해 확인하였으며 국내에서 식용으로 섭취하고 있는 해조류를 보다 폭넓게 접근하여 다양한 해조류의 건강증진 효과에 대한 지속 연구를 진행할 예정이다.
●본 연구의 동물실험에 사용된 고지방식이는 지방이 60%의 칼로리를 차지하고 있어 비교적 단기간에 비만과 염증을 유도할 수 있는 장점이 있으나, 서구화된 식이 , 약 35~45%의 칼로리가 지방에서 유래)로 유도되는 비만과 염증과 직접적인 비교가 어려운 단점을 가지고 있다. 임상실험에 앞서 동물모델에서 한층 더 인간의 식생활과 비교가 가능한 상황을 표방한 실험을 시도할 수 있으며 해조류의 종류와 농도를 다르게 하여 임상실험에서 사용가능한 농도에 대한 기초자료를 마련함이 필요하겠다.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose& contents

Aim of this present study was to investigate potential health beneficial effects of 4 types of edible seaweeds on anti-inflammatory and anti-obesity effects as well as regulation of food intake and insulin signaling on the progress of a long-term diet-induced obese mouse mo

Purpose& contents

Aim of this present study was to investigate potential health beneficial effects of 4 types of edible seaweeds on anti-inflammatory and anti-obesity effects as well as regulation of food intake and insulin signaling on the progress of a long-term diet-induced obese mouse model. In addition, their mechanism(s) were further examined in vivo and various in vitro models. High-fat diet (HFD, 60% kcal from fat) or HFD supplemented with each of four domestic edible seaweeds (Undaria pinnatifida (UP), Laminaria japonica (LJ), Sargassum fulvellum (SF), Hizikia fusiforme (HF)) was fed to C57BL/6N mice for 16 weeks, and their weight gain and food intake were monitored. Fecal samples were collected weekly, and fasting blood glucose levels were measured every 4 weeks. Adipose, liver, and muscle tissues were analyzed for insulin signaling and inflammation related factors as well as histochemical examination. Lastly, potential additive or synergistic effects of seaweed fermentation by probiotics were tested in vitro models regarding their anti-inflammatory effects and tight junction integrity.

Result

● Seaweed supplementation did not affect long-term HFD-associated changes in body weight or adiposity. Despite being obese, mice fed HFD+LJ appeared to shown improved insulin sensitivity compared to mice fed HFD. Although no significant differences in adipocyte size were detected among the HFD-fed groups, consumption of seaweeds decreased formation of HFD-induced crown-like structures in gonadal adipose tissue as well as plasma inflammatory cytokines.
● Bone marrow-derived macrophages (BMDM) from mice fed HFD with seaweeds showed differential regulation of proinflammatory cytokines compared with BMDM from mice fed HFD, primed by endotoxin stimulation.
● Mice fed HFD+HF showed significantly less food intake compared to HFD group at week 4 of feeding period, but this difference disappeared as the feeding went on. In addition, mice fed HFD+UP, HFD+HF, and HFD+HF had significantly less triglyceride accumulated in the liver which may partially play a role in enhancing insulin sensitivity.
● Seaweed extracts had anti-inflammatory and anti-adipogenic effects in RAW264.7 cells and 3T3-L1 cells, respectively. Furthermore, a comparison between seaweed extracts and fermented seaweed extracts with probiotics showed that there was not superior anti-inflammatory effects of fermented seaweed extracts compared to non-fermented seaweed extracts in mouse macrophage cells and human epithelial cells.
● Laminaria japonica extracts did significantly reduced LPS-stimulated proinflammatory cytokines in human epithelial cells as well as protected gut integrity of tight junction.

Expected Contribution

● Scientific findings on health beneficial effects of four domestic edible seaweeds by using in vitro and in vivo models may contribute our understanding on their effects and mechanism(s) which could provide a useful information to explore further in various systems including future clinical studies.
● HFD used in this current study contained 60% calories from fat which may not accurately mimic a westernized diet containing approximately 40% calories from fat. Although 5% seaweed supplemented with HFD did not protect a long-term HFD induced obesity in a mouse model, it may be worthwhile to examine whether this phenomenon appears in a typical westernized diet along with dose-response experiments in vivo model to come up with feasible concentration of various seaweeds in a clinical setting.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18 5. 연구결과의 활용계획 ... 19 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19 7. 참고문헌 ... 19 8. 연구성과 ... 21 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 21 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 21 11. 기타사항 ... 21끝페이지 ... 21