타트 체리 (Prunus cerasus L.) 파우더 섭취가 고지방식이 유도 비만 마우스의 지질대사에 미치는 영향

국문 초록 (Abstract)

신체에 염증 반응을 일으켜 만성 질환의 발병을 증가시는 비만 (Obesity)은 의료비 증가를 비롯하여 기대수명 및 삶의 질을 크게 떨어뜨리는 원인이 된다. 피토케미컬 (phytochemical)과 같은 식품에서 유래한 천연 생리 활성 성분의 섭취는 비만 위험의 감소와 만성질환 감소에 관련이 있다는 연구 결과에 따라 이를 이용한 비만 예방 및 치료에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 여겨진다. Anthocyanin을 포함한 polyphenol이 풍부한 타트 체리 (Tart cherry, Prunus cerasus L.)는 체중, 복부 지방, 혈중 지질 완화, 염증 감소, 공복 혈당 감소 등에 대한 효과가 있다고 보고된 바 있다. 뿐만 아니라 파우더 형태의 타트 체리는 추출물보다 polyphenol 및 anthocyanin함량이 더욱 풍부하다고 보고된 바 있어 가벼워 휴대가 용이하고 여러 형태로 섭취하기 쉬운 타트 체리 파우더가 지질 대사에 미치는 영향을 확인하여 비만에 대한 예방 및 효과를 확인하고자 하였다. 5주령 C57BL/6J 마우스를 1주일의 적응 기간을 거친 후 고지방 식이를 통해 비만을 유도하였으며 실험 군은 총 4 군으로 다음과 같이 1) 일반 대조군 (ND; Normal Diet, n=10), 2) 고지방 식이 대조군 (HF; High-Fat diet, n=10), 3) 1% 타트 체리 파우더 급여 고지방 식이 실험군 (LC; Low concentration (1%) tart cherry + high-fat diet, n=10), 4) 5% 타트 체리 파우더 급여 고지방 식이 실험군 (HC; High concentration (5%) tart cherry + high-fat diet, n=10)으로 나누었다. 12주간 사육한 후 실험 동물의 몸무게, 간 및 지방 무게, 혈액 및 간의 지질 농도, 지질 분해 효소 활성 및 지방 크기 변화, 간에서의 지방산 산화 및 합성의 단백질 발현을 확인하였다. 연구 결과 하루 에너지 섭취량이 유사한 고지방식이 공급 군의 최종 체중은 HC군에서 유의적인 감소를 나타냈고, 체중 증가 량은 타트 체리 농도에 따라 HC, LC군 순으로 유의적인 감소를 보였다. 간의 무게는 유의성이 나타나지 않았으나 부고환지방과 복부지방의 경우 HC군에서 유의적인 감소가 나타났다. 혈중 지질 농도는 고지방 식이 공급군 중 HC군에서 triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low density lipoprotein cholesterol (LDL-C)의 농도가 유의적으로 감소하였고 high density lipoprotein cholesterol (HDL-C) 농도는 타트 체리 파우더 급여군 모두 유의적으로 증가한 결과를 보였다. 간 내 TG 농도의 경우 LC군에서 감소하는 경향을 나타냈고, HC군에서는 유의적으로 뚜렷한 감소를 보였다. 간 내 TC농도는 LC, HC군 모두 유의적으로 감소하였다. 따라서 타트 체리 파우더 섭취로 혈중 및 간 내 지질 농도의 개선이 이루어졌다고 여겨진다. 간 조직과 백색 지방 조직을 통해 지질 분해 효소인 adipose triglyceride lipase (ATGL)와 hormone sensitive lipase (HSL)의 활성을 확인한 결과 간 조직의 ATGL활성은 타트 체리 파우더 농도에 따라 HC군, LC군 순서로 HF군에 비해 유의적으로 활성이 크게 나타났으며 HSL의 농도는 LC, HC군 모두 HF군보다 유의적으로 활성이 크게 나타났다. 백색 지방 조직의 경우 LC군은 HSL의 활성만이 유의적으로 높아진 반면 HC군은 ATGL, HSL 모두의 활성이 유의적으로 증가하였다. 더불어 백색 지방 조직의 형태학적 크기를 수치화한 결과 LC군은 HF군에 비해 감소하는 경향을 보였고, HC군은 유의적인 감소를 나타냄에 따라 타트 체리 파우더 섭취로 인해 지질 분해 효소가 활성화되어 지방의 크기가 작아졌다고 여겨진다. 지질 대사의 중심 기관인 간을 통해 지질 대사 지표 단백질 발현을 확인한 결과 지방산 산화 지표 단백질인 phosphorylation adenosine monophosphate-activated protein kinase, phosphorylation acetyl-CoA carboxylase, carnitine palmitoyltransferase-1 (p-AMPK, p-ACC, CPT-1) 발현이 고지방 식이 공급군 중 타트 체리 파우더를 섭취한 두 군에서 유의적으로 증가하였으며, 지방산 합성 지표 단백질인 sterol regulatory element-binding protein-1c, acetyl-CoA carboxylase, fatty acid synthase (SREBP-1c, ACC, FAS) 발현을 확인한 결과 고지방식이 공급 군 중 타트 체리 파우더를 섭취한 LC, HC군 모두 SREBP-1c와 FAS의 발현이 유의적인 감소를 나타냈다. 이러한 결과는 타트 체리 파우더 섭취로 인해 간에서의 지방 산화 경로가 활성화되고, 합성 경로가 억제되었다는 것을 의미하며 이에 따라 몸무게 및 체지방 감소와 체내 지질 농도 개선에 영향을 주었다고 판단된다. 따라서 본 연구는 타트 체리 파우더의 섭취를 통해 비만을 예방하고 치료하는데 기여할 수 있을 것이라 제안한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Obesity causes inflammation, increases chronic diseases, medical expenses, and significantly reduces life expectancy and quality of life. Many studies have reported that the intake of natural bioactive substances from food reduces obesity risk and chronic disease, and it is necessary to continue research on obesity prevention and treatment. Tart cherry (Prunus cerasus L.) containing phytochemicals such as polyphenol and anthocyanins has been reported to be effective in reducing body weight, abdominal fat, blood lipid levels, inflammation, and fasting blood sugar. Notably, tart cherry powder (TCP) has been reported to contain 2.5 times more total phenol than concentrates, in addition to having double the anthocyanin content. After the adaptation period, forty 6-week-old male C57BL/6J mice were randomly divided into four groups (n=10 per group): 1) normal diet control group (ND); 2) high-fat diet control group (HF); 3) HF fed with 1% TCP group (low concentration TCP, LC); 4) HF fed with 5% TCP group (high concentration TCP, HC). After 12 weeks, body weight, liver tissue weight, white adipose tissue (WAT) weight, serum and hepatic lipid levels, lipolysis enzymes activity in liver tissue and WAT, adipose tissue area, fatty acid oxidation, and protein expression were confirmed. The results showed that the final weight of HF diet groups with similar daily energy intake was significantly reduced in the HC group, and the body weight gain was significantly reduced in the order of HC and LC group according to the concentration of TCP. The weight of the liver was not significant, but the weight of the epididymis and abdominal fat decreased significantly in the HC group. Serum lipid levels showed a significant decrease in TG, TC, and LDL-C levels only in the HC group among HF diet groups, and HDL-C levels showed a significant increase in both the LC and HC groups. In the liver, the TG levels tended to decrease in the LC group, a significant decrease in the HC group, and the TC levels in both the LC and HC groups significantly decreased. Therefore, it can be thought that the serum and hepatic lipid levels were ameliorated by taking the tart cherry powder. The activity of the lipolysis enzymes ATGL and HSL was confirmed through liver tissue and white adipose tissue, and the activity of both ATGL and HSL was significantly increased in the LC and HC groups. Furthermore, the morphological size of WAT was quantified, and the LC group showed a tendency to decrease compared to the HF group, and the HC group showed a significant decrease. The expression of p-AMPK, p-ACC, and CPT-1, a fatty acid oxidation indicator protein, in the LC and HC groups were significantly increased compared to the HF group, especially expression of CPT-1 was highest in the HC group. Correspondingly, the expression of SREBP-1c, ACC, and FAS, a fatty acid synthesis-related protein, the LC and the HC groups were significantly lower than the HF group; however, no significant difference in the expression of ACC in the HF group and the ND group. Thus, it was supported that lipolysis and fatty acid oxidation increased, and synthesis decreased in all the tart cherry powder groups, notably the most decided effect was found in the HC group. In conclusion, this study suggests that TCP intake can prevent and treat obesity.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 = 1
• II. 문헌고찰 = 5
• 1. 비만 (Obesity) = 5
• 2. 항 비만 효능 평가 지표 (Anti-obesity efficacy evaluation indicators) = 9
• 3. 타트 체리의 생리적 효과 (Bioactive effects of tart cherry) = 14
• III. 재료 및 방법 = 19
• 1. 연구 디자인 = 19
• 2. 타트 체리 파우더의 생리 활성 물질 측정 = 21
• 3. 실험 동물의 사육조건 = 22
• 4. 실험 동물의 식이, 에너지 섭취 및 체중측정 = 23
• 5. 실험 동물의 희생 및 혈액과 장기 = 25
• 6. 혈중 지질 농도 분석 = 26
• 7. 간 지질 농도 분석 = 28
• 8. 지질 분해 효소 활성 분석 = 29
• 9. 지방 조직 H&E staining = 29
• 10. Western blot을 통한 지질 대사 지표 단백질 발현 분석 = 30
• 11. 통계처리 = 32
• IV. 결과 = 33
• 1. 타트 체리 파우더의 total phenol, anthocyanin 함량 = 33
• 2. 실험 동물의 식이 및 에너지 섭취량 = 33
• 3. 실험 동물의 체중 변화 = 37
• 4. 간과 백색지방조직 무게 = 41
• 5. 혈중 지질 농도 = 45
• 6. 간 내 지질 농도 = 48
• 7. 지질 분해 효소 활성 = 51
• 8. 지방 조직의 형태학적 분석 = 54
• 9. 간 내 지질대사 관련 단백질 발현 = 57
• V. 고찰 = 72
• VI. 요약 및 결론 = 86
• VII. 참고문헌 = 91