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Gambigyeongsinhwan(1) Improves Body Weight and Lipid Metabolism in High Fat Diet-Fed Obese Animal Model
Gambigyeongsinhwan(1) Improves Body Weight and Lipid Metabolism in High Fat Diet-Fed Obese Animal Model
The Korea Journal of Herbology. 2014. Jan, 29(1): 35-43
Copyright © 2014, The Korea Association Of Herbology
  • Received : December 26, 2013
  • Accepted : January 13, 2014
  • Published : January 30, 2014
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About the Authors
순식 신
ssshin@deu.ac.kr
미정 윤
배금 총
용태 이
ytlee@deu.ac.kr

Abstract
Objectives :
We investigated the effects of gambigyeongsinhwan(GGH)(1) on body weight and non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD) examined whether blood total cholesterol, LDL-cholesterol, free fatty acid and triglyceride levels and hepatic lipid accumulation are inhibited by it in high fat diet-fed obese male mice.
Methods :
8 weeks old, high fat diet-fed obese male mice were divided into 5 groups: C57BL/6N normal, control, GGH(1)-1, GGH(1)-2 and GGH(1)-3. After mice were treated with GGH(1) for 8 weeks, we measured body weight gain, food intake, feeding efficiency ratio, fat weight, plasma ALT, leptin and lipid levels. We also did histological analysis for liver and fat on the mice.
Results :
Compared with controls, GGH(1)-treated mice had lower body weight gain and adipose tissue weight, the magnitudes of which were prominent in GGH(1)-3. Compared with controls, GGH(1)-treated mice had lower feeding efficiency ratio and blood leptin level, the magnitudes of which was prominent in GGH(1)-3. Compared with controls, GGH(1)-treated mice had lower blood plasma total cholesterol, LDL-cholesterol, free fatty acid and triglyceride levels. Compared with controls, GGH(1)-3 treated mice had lower blood plasma ALT concentration. Consistent with their effects on body weight gain, the size of adipocytes were significantly decreased by GGH(1), whereas the adipocyte number per unit area was significantly increased, suggesting that GGH(1) decreased the number of large adipocytes. Hepatic lipid accumulation was decreased by GGH(1).
Conclusions :
In conclusion, these results suggest that GGH(1) exhibits anti-obesity effects through the modulation of feeding efficiency ratio and plasma obesity parameters. Moreover, it seems that GGH(1) also contributes to improve NAFLD through the regulation of plasma ALT and hepatic triglyceride accumulation.
Keywords
서 론
감비경신환(1)(gambigyeongsinhwan(1), GGH(1))은 鬱金, 昆布와 魔芋로 조성되어 있는 방제로 로컬 클리닉에서 지방간 치료에 사용되고 있다. 鬱金( Curcuma longa L.)은 그 氣味가 辛苦, 寒하며 그 歸經은 心, 肝, 膽이다 1) . 여기에는 curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin, cineole, terpinene, caryophyllene, curcumene, zingiberene, crucumol, curcoline C, turmerone, ar-turmerone, germacrone, curdione 등이 들어 있다 2) . 淸心解鬱의 효능이 있어 심허혈을 예방하고 혈관확장과 혈전형성의 예방에 관여하며, 行氣, 活血, 化瘀 효능이 있어 지질대사를 개선하고 위산분비를 촉진하고 진통작용이 있으며, 利膽退黃 효능이 있어 간보호, 항염작용, 면역억제작용, 항산화작용을 하고, 그밖에 항알러지작용이 있는 것으로 알려져 있다 3) .
昆布(Eckloniae Thallus)는 그 氣味가 鹹, 寒하고 그 歸經은 肝, 胃, 腎이다 4) . 여기에는 alginic acid, fucoidan, laminarin, laminine, mannitol, proline, glutamic acid, aspartic acid, carotene, vitamin B1, B2, C, P 및 I, Ca, Co, Fe 등이 들어 있다 5) . 消痰軟堅, 利水退腫의 작용이 있어 혈압강하작용, 혈중지질대사 개선작용, 항응고작용, 항암작용이 있는 것으로 알려져 있다 4 , 6) . 최근들어 곤포의 주성분인 alginic acid에는 비만과 고지혈증의 개선효과가 있는 것으로 보고되었다 7 - 9) .
魔芋( Amorphophallus rivieri Durieu [ A. Konjac K. Koch ])는 그 氣味가 辛苦, 寒하다. 여기에는 glucomannan, mannan, glycerol, citric acid, ferulic acid, cinnamic acid, methyl palmitic acid, heneicosene, β -sitosterol, 3,4-dihydroxybenzaldehyde D-glucoside 등이 들어 있다. 化痰消積, 解毒散結, 行瘀止痛의 효능이 있어 항암작용, 항염작용, 항균작용, 通便작용, 지질대사 개선작용, 혈당강하작용이 있는 것으로 알려져 있다 1) . 최근들어 마우의 주성분인 glucomannan에는 비만과 고지혈증의 개선효과가 있는 것으로 보고되었다 10 - 13) .
비만은 일반적으로 지질대사 불량과 식욕증진을 쉽게 동반한다는 임상적 특성을 고려하여 울금이 가지는 지질대사 개선, 식욕억제, 간의 지방대사 개선효과에 곤포와 마우가 가지는 지질대사 개선, 식욕억제와 간의 지방대사 개선효과가 추가될 경우의 이점까지도 고려하여 배합한 울금, 곤포와 마우의 방제는 비만조절 및 개선제로서 적용가능성에 의하여 체중감량 및 지방간 개선에 사용될 수 있을 것으로 생각되고 현재 임상에서도 사용되고 있는 바 이를 실험적으로 검증하고자 본 연구를 진행하였다.
비알콜성 지방간(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)은 전 세계적으로 만성 간질환의 가장 흔한 원인 중의 하나이며, 간질환의 다른 원인에 대한 증거가 없이 전체 간세포의 5% 이상이 지방으로 침착되어 있고 하루 20g 미만의 알콜을 섭취할 경우를 말한다 14) . 한국 성인의 NAFLD의 유병률은 2004년 11.5%에서 2010년 23.6%로 두 배 정도 증가하여 미국 및 유럽의 성인 유병률 16-25%와 유사하다 15) . 그 발병기전이 인슐린저항성과 연관되어 있으므로 비만 인구의 95%, 당뇨병 인구의 75%에서 NAFLD를 가지고 있다 16) . NAFLD는 대사증후군과 밀접한 연관성이 있으며 대사증후군의 각 component들과도 연관성이 다 있다 17 , 18) . 따라서 지방간 질환의 진행, 심혈관질환의 악화 등 19 , 20) 에 의한 유병률, 사망률을 억제하기 위해 비알콜성 지방간의 적절한 치료는 꼭 필요하다고 생각된다.
본 연구에서는 8주령의 고지방식이로 유발된 수컷 마우스 비알콜성 지방간 모델을 이용하여 감비경신환(1)의 투여가 체중 증가량, 식이효율, 혈중 지질대사 조절 관련 지표와 독성지표, 지방조직의 무게는 어떻게 변화하는지, 특히 지방간의 개선에는 어떤 영향을 주는 지에 대해서 조사하였다.
재료 및 방법
- 1. 시험재료
- 1) 실험동물
공시동물로서는 KOATECH(Gyeonggi province, South Korea)에서 공급한 8주령의 C57BL/6N 수컷 마우스 45마리를 사용하였다. 각 군 당 9마리를 체중범위에 따른 무작위법에 의하여 군 분리를 실시하고, 이를 실험에 사용하였다.
사육환경은 온도 21±2 ℃, 습도 55±5 %, 환기 횟수 15 ~ 17 회/hour, 조도 150 ~ 300 lux, 그리고 조명은 12시간 명암(점등: 06:00, 소등: 18:00)으로 조정하여 실험 기간동안 일정하게 SPF(specific pathogen free) 상태로 유지하였다. 고형사료(Harlan, USA)와 물은 자유 급이와 급수를 시켰다.
- 2) 실험물질
실험물질은 울금, 곤포와 마우의 복합처방을 구성하여 減肥輕身丸(1)(gambigyeongsinhwan(1), GGH(1))라고 명명하였다. GGH(1)의 95% 에탄올 추출물을 사용하여 다음과 같이 제조하였다( Table 1 ).
  • (1) GGH(1)의 조성약물은 화림제약(Busan, South Korea)에서 구입하고, 동의대학교 한의과대학 방제학교실에서 정선한 뒤 분말하였다.
  • (2) 분쇄한 GGH(1)(1 kg)을 95% 에탄올로 70℃에서 180분간 초음파 추출하고 No2 필터로 여과하여 농축하였다.
  • (3) 농축하여 32.88%의 수율을 얻었다. 대조물질은 autoclaved water(멸균수)를 사용하였다.
The composition ofGGH(1)
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The composition of GGH(1)
- 3) 실험군 및 투여방법
군당 9마리 수컷을 공시하였으며, GGH(1)을 125, 250, 500㎎/㎏의 농도별로 8주간 경구 투여하였다. 정상군은 10㎉%의 일반사료를, 대조군과 약물투여군은 45㎉%의 고지방 사료를 공급하였다( Table 2 ).
Experimental groups
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Experimental groups
- 2. 연구방법
- 1) 체중 증가량 측정
GGH(1)-1, GGH(1)-2와 GGH(1)-3이 체중 증가량에는 어떤 변화를 주는지 알아보기 위하여 매주 2회 8주 동안 체중을 측정하고, 이를 근거로 하여 체중 증가량을 계산하였다.
- 2) 식이효율 측정
GGH(1)-1, GGH(1)-2와 GGH(1)-3이 식욕과 관련이 있는지를 알아보기 위하여 체중은 매주 2회, 사료섭취량은 매주 1회 8주 동안 측정하였고, 이를 근거로 하여 식이효율을 계산하였다.
- 3) 혈액생화학 분석
혈액 채취는 실험시작 8주 후 12시간 절식한 뒤 diethyl ether로 마취한 다음 개복하여 복대정맥에서 혈액 1㎖을 채취하였으며, 고속원심분리기(Micro 12, Hanil, Korea)를 이용하여 13,000 rpm에서 5분간 원심분리하였다. 분리된 혈장은 냉동고(-20℃)에 보관하고 혈액생화학분석기(Selectra 2, Vitalab, Netherlands)를 사용하여 asparate aminotransferase, alanine aminotransferase, triglyceride, total cholesterol, high density lipoprotein cholesterol(HDL-cholesterol), low density lipoprotein cholesterol(LDL-cholesterol), free fatty acid, glucose, insulin과 leptin의 혈중 농도를 각각 측정하였다.
- 4) 동물부검
채혈한 뒤에 부검하여 생식기 주변 백색지방조직(epididymal adipose tissue, EAT), 후복벽 주변 백색지방조직(retroperitoneal adipose tissue, RAT), 사타구니 주변 피하지방조직(inguinal adipose tissue, IAT)과 갈색지방조직(brown adipose tissue, BAT)을 수집하고 이들의 무게를 측정하였다.
- 5) 조직의 형태학적 분석
마우스에서 분리한 조직은 10% phosphate-buffered formalin에서 하루 이상 고정하며 12시간 이상 흐르는 물에서 formalin을 세척한 후 60% ethanol에서 1시간, 70% ethanol에서 1시간, 80% ethanol에서 1시간, 90% ethanol에서 1시간, 95% ethanol에서 1시간, 100% ethanol에서 1시간 씩 단계적으로 탈수시켰다. Xylen에 1시간씩 3번의 투명과정 후 paraffin에 1시간 씩 2번 침투과정을 실시한다. 포매과정(embedding)을 거쳐 약 3 ㎛의 두께로 박절(paraffin-section)하여 slide 위에 조직을 얹고 건조시킨 후 hematoxylin-eosin 염색을 하였다. Slide의 물기를 없애고 mounting medium(Sigma, MO, USA)을 떨어뜨린 후 조직과 cover glass 주위에 공기가 생기지 않도록 주의하면서 cover glass를 덮어 영구보존 할 수 있도록 하였다. 조직의 사진촬영과 지방세포의 수 및 크기분석은 image analysis system(Image Pro-Plus, MD, USA)을 이용하였다.
- 3. 통계분석
모든 값은 mean ± standard deviation(SD)으로 표시하며, OriginLab Version 7.5(OriginLab Corporation, MA, USA)의 one way ANOVA를 이용하여 통계적 유의성을 검증하였다.
결 과
- 1. 체중 증가량과 지방무게
8주후 대조군은 정상군에 비하여 몸무게가 40.94%로 크게 증가하였다. GGH(1)-1은 대조군에 비하여 7일째부터 통계적으로 유의하게 체중 증가량이 감소하기 시작하여 10일째까지 지속되었으며(P<0.05) 14일째부터 16일까지 감소폭이 주춤하다가 17일째부터 다시 감소폭이 커지고(P<0.05) 23일째까지 주춤하다가 24일째부터 다시 감소폭이 더 커졌으며(P<0.01) 28일째까지 더욱 커지고(P<0.001) 31일째부터 둔화되었으며 (P<0.05), 41일째까지 감소폭에 유의성이 없다가 42일째부터 유의성을 보이고(P<0.01) 45일째 그 감소폭이 더 늘어났으며(P<0.001), 49일째부터 주춤하다가(P<0.01) 그 뒤에 마지막날까지 감소폭이 더 켜졌다(P<0.001). GGH(1)-2는 대조군에 비하여 체중 증가량이 감소하는 경향을 보였으나 45일째부터 마지막날까지에만 통계적인 유의성을 나타내었다. GGH(1)-3은 대조군에 비하여 체중 증가량이 감소하는 경향을 보였으나 28일째에 통계적인 유의성을 보이다가(P<0.05), 그 뒤부터 41일째까지 통계적인 유의성은 없었으며 42일째부터 마지막날까지 통계적인 유의성을 나타내었다(P<0.001)( Fig. 1 ).
이를 백분율로 환산할 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 14.90%, GGH(1)-2는 13.48%, GGH(1)-3은 17.16%의 체중 감량효과가 있는 것으로 나타났으며, 세 농도 중 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
8주 동안 약물을 투여한 뒤에 부검하여 생식기 주변 백색지방조직(epididymal adipose tissue, EAT), 후복벽 주변 백색지방조직(retroperitoneal adipose tissue, RAT), 사타구니 주변 피하지방조직(inguinal adipose tissue, IAT)과 갈색지방조직(brown adipose tissue, BAT)의 무게를 측정하였다.
EAT, RAT, IAT와 BAT의 무게는 정상군에 비하여 대조군에서 통계적으로 증가하였고, 대조군에 비하여 GGH(1)-1, GGH(1)-2와 GGH(1)-3 모두에서 통계적으로 유의하게 감소한 것으로 나타났다( Fig. 2 ).
이를 백분율로 환산하면, EAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 14.80%, GGH(1)-2는 10.28%, GGH(1)-3은 14.88%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났고, RAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 8.36%, GGH(1)-2는 9.28%, GGH(1)-3은 7.86%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났으며, IAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 8.26%, GGH(1)-2는 5.48%, GGH(1)-3은 7.04%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났다. BAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 13.26%, GGH(1)-2는 16.92%, GGH(1)-3은 11.90%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났다. EAT, RAT, IAT와 BAT의 무게의 감소는 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
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Changes of body weight gain in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control.
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Adipose tissue weights in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control. ### p<0.001 significantly different from normal.
- 2. 식이효율과 혈중 leptin 농도
식이효율은 아래의 공식에 대입시켜 최종 체중 증가량을 총 사료섭취량으로 나누어 산출하고 통계분석하였다.
식이효율(feeding efficiency ratio: FER%) = 체중 증가량(g)/사료섭취량(g)×100 21 , 22)
식이효율은 대조군에서 정상군에 비하여 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났으며, GGH(1)-1, GGH(1)-2와 GGH(1)-3의 모두에서 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났으며, 세 농도 중 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다(P<0.001, Fig. 3 -A).
이를 백분율로 환산할 경우, 정상군에 비하여 대조군은 45.02%의 식이효율이 높은 것으로 나타났으며, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 13.74%, GGH(1)-2는 13.06%, GGH(1)-3은 17.56%의 식이효율이 낮은 것으로 나타났으며, 세 농도 중 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
실험시작 8주 후 혈장 내 leptin의 양을 측정한 결과, 그 값이 GGH(1)의 모든 농도에서 대조군에 비하여 낮은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 3 -B).
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Reduction of total feeding efficiency ratio(A) and fasting plasma leptin levels(B) in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control. ### p<0.001 significantly different from normal. Abbreviations as in Fig. 1.
- 3. 혈액생화학분석
- 1) 혈중 asparate aminotransferase와 alanine aminotransferase 농도
실험시작 8주 후 혈장 내 asparate aminotransferase와 alanine aminotransferase의 양을 측정한 결과, asparate aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 높게 나타났으나 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었다( Fig. 4 -A). Alanine aminotransferase의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 낮게 나타났으며 GGH(1)-3에서만 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다( Fig. 4 -B).
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Fasting plasma asparate aminotransferase(A) and alanine aminotransferase(B) levels in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
- 2) 혈중 total cholesterol, HDL-cholesterol과 LDL-cholesterol 농도
실험시작 8주 후 혈장 내 total cholesterol, HDL-cholesterol과 LDL-cholesterol의 양을 측정한 결과, total cholesterol의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없었다( Fig. 5 -A). HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 낮은 것으로 나타났으며 GGH(1)-1의 농도에서 만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 5 -B). LDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 낮은 것으로 나타났으며 GGH(1)-3의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 5 -C).
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Fasting plasma total cholesterol(A), HDL- cholesterol(B) and LDL-cholesterol(C) levels in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1. HDL = high density lipoprotein; LDL = low density lipoprotein.
- 3) 혈중 free fatty acid와 triglyceride 농도
실험시작 8주 후 혈장 내 free fatty acid와 triglyceride의 양을 측정한 결과, free fatty acid의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 높아지는 경향이 있으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 6 -A). Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 낮은 것으로 나타났으며, GGH(1)-2와 GGH(1)-3의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 6 -B).
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Fasting plasma free fatty acid(A) and triglyceride(B) levels in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
- 4) 혈중 glucose와 insulin 농도
실험시작 8주 후 혈장 내 glucose와 insulin의 양을 측정한 결과, glucose의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다( Fig. 7 -A). Insulin의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 높은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 7 -B).
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Fasting plasma glucose(A) and insulin(B) levels in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05, ** p<0.01 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
- 4. GGH(1)에 의한 지방조직 및 간조직의 histology와 morphology 변화
- 1) GGH(1)에 의한 지방조직의 histology와 morphology 변화
GGH(1)이 고지방식이 마우스 비만모델 지방세포의 조직학적, 형태학적 변화에 미치는 영향을 조사하기 위하여 지방조직을 hematoxylin-eosin 염색법으로 염색한 후 현미경 및 image analysis system으로 관찰하였다. 정상군과 비교하여 대조군에서 지방세포의 크기가 크게 증가되었다(normal, 2745.89±225.89 μm2; control, 7163.01±407.4 μm2). 그러나 고지방식이 마우스에 GGH(1)을 투여하면 지방세포의 크기가 감소하였다. 지방세포의 크기는 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈으며, 그 감소율은 23.28%, 15.84%와 24.60%로 나타났다(control, 7163.01±407.4 μm2; GGH(1)-1, 4457.66±320.68 μm2; GGH(1)-2, 5203.87±304.46 μm2; GGH(1)-3, 4335.22±625.2 μm2, Fig. 8 -A and B). 반면, 대조군과 비교하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 단위면적당 지방세포의 수는 통계적으로 유의하게 증가하는 것으로 나타났으며, 그 증가정도는 23.34%, 15.84%와 25.10%였다(control, 37.78±2.22 개; GGH(1)-1, 60.78±4.34 개; GGH(1)-2, 52±2.96 개; GGH(1)-3, 63.11±8.66 개, Fig. 8 -A and C). 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
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Histology of epididymal white adipose tissues in high fat diet-fed obese mice. (A) Representative hematoxylin and eosin sections of epididymal adipose tissue(original magnification X 50). (B) Size of epididymal adipocytes. (C) Number of epididymal adipocytes. The size and number of adipocytes in a fixed area (1,000,000 ㎛2) were quantified by an image analysis system. All values are expressed as the mean ± SD. ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
- 2) GGH(1)에 의한 간조직의 지방축적 변화
고지방식이의 비만형질을 나타내는 비만마우스는 정상 마우스와 비교하여 상당량의 지방이 축적된 지방간을 보여주었으나 이러한 비만마우스에 GGH(1)을 투여하면 간의 지방축적이 감소되었다. 지방세포의 morphology에 미치는 효과와 유사하게 간세포의 지방축적은 대조군에 비하여 세 농도 모두에서 통계적으로 유의하게 lesion score를 감소시켰으며, 그 감소정도는 43.64%, 29.46%와 43.64%였다. 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다( Fig. 9 ).
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Inhibition of hepatic lipid accumulation by GGH(1) in high fat diet-fed obese mice. (A) Representative hematoxylin- and eosin-stained sections of livers are shown(original magnification X 50). (B) Histological analysis of hepatic lipid accumulation in high fat diet-fed obese mice. Pathological scores of hepatic accumulation are as follows: 0, no lesion; 1, mild; 2, moderate; 3, severe; 4, very severe. All values are expressed as the mean ± SD. * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
- 5. GGH(1)에 의한 간장의 무게
간장내 지방축적의 변화와 일치하게 간장의 무게에서 대조군은 정상군에 비하여 통계적으로 유의하게 더 나가는 것으로 나타났으며, 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 무게가 적게 나가는 것으로 나타났으나 GGH(1)-1의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다.
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Liver weight on GGH(1) in high fat diet-fed obese mice. All values are expressed as the mean ± SD. ## p<0.01 significantly different from normal. * p<0.05 significantly different from control. Abbreviations as in Fig. 1.
고 찰
GGH(1)이 체중감량에 효과가 있는지와 체중감량 효과가 있다면 이에 따라 NAFLD의 개선효과로 이어지는지를 알아보기 위해, 고지방식이 마우스 비만모델을 이용하여 체중변화, 식이효율, 혈중 leptin, 지질대사 및 ALT 농도, 지방조직의 형태학적 조직학적 변화, 지방간의 무게와 간조직 내 지방축적을 조사하였다.
먼저 고지방식이 마우스 비만모델을 이용하여 GGH(1)의 투여가 체중 증가량의 변화에 따라 지방무게에 어떤 영향을 미치는 지에 대해서 알아보았다.
체중 증가량의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 14.90%, GGH(1)-2는 13.48%, GGH(1)-3은 17.16%의 체중 감량효과가 있는 것으로 나타났으며, 세 농도 중 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다( Fig. 1 ). EAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 14.80%, GGH(1)-2는 10.28%, GGH(1)-3은 14.88%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났고, RAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 8.36%, GGH(1)-2는 9.28%, GGH(1)-3은 7.86%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났으며, IAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 8.26%, GGH(1)-2는 5.48%, GGH(1)-3은 7.04%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났다. BAT의 경우, 대조군에 비하여 GGH(1)-1은 13.26%, GGH(1)-2는 16.92%, GGH(1)-3은 11.90%로 그 무게가 감소되어 있는 것으로 나타났다. EAT, RAT, IAT와 BAT의 무게의 감소는 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다( Fig. 2 ). 따라서 GGH(1)은 체중감량효과와 일치하게 지방량을 전반적으로 개선시킨다는 것을 시사한다.
GGH(1)의 투여가 식이효율에는 어떤 변화를 주고 혈중 leptin 농도에는 어떻게 반영되는 지에 대해서도 조사하였다.
대조군에 비하여 GGH(1)-1은 13.74%, GGH(1)-2는 13.06%, GGH(1)-3은 17.56%의 식이효율이 낮은 것으로 나타났으며, 세 농도 중 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다( Fig. 3 -A).
혈중 leptin 농도의 값은 GGH(1)의 모든 농도에서 대조군에 비하여 낮은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 3 -B). 식이효율의 공식에서 의미하는 바와 같이 사료를 섭취하는 양이 많음에도 불구하고 체중의 증가가 적다는 것은 비만조절효과가 있는 것으로 생각할 수 있다. 식이효율은 비만을 나타내는 하나의 척도로 사용할 수 있고, 식이효율의 값이 적을수록 비만조절효과가 있다고 할 수 있다. 따라서 GGH(1)은 식이효율의 값에 따라 혈중 leptin 농도에도 반영되어 식이효율을 낮추고 혈중 leptin 농도도 낮추어 체중 증가량을 줄이며 이에 따라 지방무게를 줄이는 것으로 생각된다.
GGH(1)의 투여가 혈중 간장 독성지표인 asparate aminotransferase(AST), alanine aminotransferase(ALT)와 체중조절 및 지방간과 관련된 지표인 total cholesterol, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, free fatty acid, triglyceride, glucose, insulin의 농도를 조사하였다. Alanine aminotransferase(ALT)는 간세포 손상의 흔하고 유용한 지표로서 간질환의 평가에서 중요한 역할을 한다 23) . NAFLD는 혈중 ALT 농도의 상승과 밀접하게 관련되어 있다 23 - 25) . 특히 몇몇 연구에서는 ALT와 간내 지방 축적은 상관관계가 강하다는 것을 보여준다 26) .
AST의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 높게 나타났으나 모두 통계적으로 유의한 차이는 없었다( Fig. 4 -A). ALT의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 낮게 나타났으며 GGH(1)-3에서만 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다(P<0.05, Fig. 4 -B). AST와 ALT의 값이 생리적인 범위안에 있어서 체중조절이 간독성의 간세포 손상에서 이루어진 것이 아님을 알 수 있고, 간내 지방축적이 줄어들었음을 시사한다.
대조군에 비하여 Total cholesterol의 값은 GGH(1)의 세 농도 모두에서 낮은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없었다( Fig. 5 -A). HDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 낮은 것으로 나타났으며 GGH(1)-1의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 5 -B). LDL-cholesterol의 값은 대조군에 비하여 낮은 것으로 나타났으며 GGH(1)-3의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 5 -C). 대조군에 비하여 free fatty acid의 값은 GGH(1)의 세 농도 모두에서 높아지는 경향이 있으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 6 -A). Triglyceride의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도에서 낮은 것으로 나타났으며, GGH(1)-2와 GGH(1)-3의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 6 -B). 대조군에 비하여 glucose의 값은 GGH(1)의 세 농도 모두에서 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다( Fig. 7 -A). Insulin의 값은 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 높은 것으로 나타났으나 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다( Fig. 7 -B).
따라서 GGH(1)은 체중감량효과와 일치하게 total cholesterol, LDL-cholesterol, free fatty acid, triglyceride, glucose와 insulin의 농도값이 통계적으로 유의한 차이를 보여주고 있어 GGH(1) 투여의 실질적인 체중 증가량 감소효과가 혈중 체중감량지표와 간내 지방축적에 전반적으로 영향을 미친다는 것을 시사한다.
GGH(1)에 의하여 체중감량효과가 고지방식이 마우스 비만 모델의 지방세포와 간세포의 조직학적, 형태학적 변화에 반영하는지를 조사하였다.
지방세포의 크기는 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 통계적으로 유의한 차이를 나타냈으며, 그 감소율은 23.28%, 15.84%와 24.60%로 나타났다( Fig. 8 -A and B). 반면, 대조군과 비교하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 단위 면적당 지방세포의 수는 통계적으로 유의하게 증가하는 것으로 나타났으며, 그 증가정도는 23.34%, 15.84%와 25.10%였다( Fig. 8 -A and C). 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다.
지방세포의 morphology에 미치는 효과와 유사하게 간세포의 지방축적은 대조군에 비하여 세 농도 모두에서 통계적으로 유의하게 lesion score를 감소시켰으며, 그 감소정도는 43.64%, 29.46%와 43.64%였다. 세 농도 중 GGH(1)-1과 GGH(1)-3에서 그 정도가 더 큰 것으로 나타났다( Fig. 9 ).
따라서 체중감량효과와 일치하게 GGH(1)에 의하여 지방세포의 수는 증가하였고 그 크기는 감소하였으며, 간세포의 지방축적은 억제하는 것을 알 수 있다.
또한, 간장내 지방축적의 변화와 일치하게 간장의 무게는 대조군에 비하여 GGH(1)의 세 농도 모두에서 적게 나가는 것으로 나타났으나 GGH(1)-1의 농도에서만 통계적인 유의성이 있는 것으로 나타났다( Fig. 10 ).
그러므로 GGH(1)은 식이효율과 leptin 농도를 낮추고 혈중 비만지표들을 개선시키며 지방량을 줄여 체중감량효과로 나타나고, 간내 지방축적의 중요한 지표인 ALT와 triglyceride의 개선을 통하여 NAFLD의 개선에 기여할 수 있음을 보여준다.
결 론
고지방식이 유발 수컷마우스 비만모델을 이용하여 GGH(1)의 투여가 체중 증가량과 지방조직의 무게, 식이효율과 혈중 leptin 농도, 혈중 비만관련 지표, 그리고 지방조직의 조직학적, 형태학적 변화와 간조직의 지방축적을 분석하고 평가하여 다음의 결론을 얻었다.
  • 1. GGH(1)은 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 체중 증가량과 지방무게가 감소하였고, 그 효과는 GGH(1)-3에서 더 현저하였다.
  • 2. GGH(1)은 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 식이효율을 낮추고, 혈중 leptin 농도를 줄였으며, 그 효과는 GGH(1)-3에서 더 현저하였다.
  • 3. GGH(1)은 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 혈중 total cholesterol, LDL-cholesterol, free fatty acid와 triglyceride의 농도가 낮은 것으로 나타났다.
  • 4. GGH(1)-3은 대조군에 비하여 통계적으로 유의하게 혈중 ALT의 농도가 감소하는 것으로 나타났다.
  • 5. 체중감량효과와 일치하게 GGH(1)에 의하여 지방세포의 수는 증가하였고 그 크기는 감소하였으며, 간세포의 지방축적을 억제하였다.
결론적으로 GGH(1)은 고지방식이 유발 수컷마우스 비만모델에서 식이효율과 leptin 농도를 낮추고 혈중 비만지표들을 개선시키며 지방량을 줄여 체중감량효과로 나타나고, 간내 지방축적의 중요한 지표인 ALT와 triglyceride의 개선을 통하여 NAFLD의 개선에 기여할 수 있음을 보여준다.
Acknowledgements
이 논문은 2013학년도 동의대학교 교내연구비에 의해 연구되었음(2013AA099).
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