생식 첨가 식이가 흰쥐의 체내 지질농도, 항산화체계 및 면역능에 미치는 영향 = Effect of the varied raw grain diets on lipid profiles, antioxidative system and immune function in the rats

국문 초록 (Abstract)

2001년 통계청 자료에 따르면 한국인의 4대 사망원인으로 암, 뇌혈관 질환, 심장질환, 당뇨병이 전체 사망원인의 50.4 %를 차지하고 있어 이에 대한 적절한 이해와 예방이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 최근 관심을 끌고 있는 생식 및 자연식은 성인병의 원인이 육류 중심의 고열량 식사인 것으로 보고, 순수채식 혹은 부분채식으로써 병을 예방 또는 개선하려는 시도로 인식된다. 따라서 본 연구에서는 현대인의 반건강상태를 대변하는 동물모델로서 고콜레스테롤 및 비타민, 무기질 결핍식이와 만성적 알코올 섭취를 병행한 흰쥐를 이용하여 현재 건강을 위한 식사대용식으로서 개발되고 있는 생식을 첨가한 식이의 섭취가 지질패턴변화, 항산화력 또는 면역력 증강 등의 생리적 효과를 가지고 있는지를 규명하고자 하였다.
생후 3주령의 Sprague Dawley계 수컷 흰쥐 (n=48)에게 식이성 고지혈증과 만성적 에탄올 섭취 및 영양불균형 상태를 유발시킨 후 다시 6개 군으로 분류하고 (n=8), 일반고형사료 (BD; basal diet), 영양불균형대조식이 (UC; unbalanced control diet)와 영양불균형식이에 열처리백미 (HPR; heated polished rice), 일반생식 (RD; raw grain diet), 열처리생식 (HRD; heated raw grain diet), 또는 발효생식 (FRD; fermented raw grain diet)을 20 % 수준으로 첨가시킨 식이를 각각 5주간 급여하였다. 생식 섭취가 지질패턴에 미치는 영향을 알아보기 위해 흰쥐의 혈액 및 간의 총콜레스테롤, 중성지방, HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 등을 측정하였다. 이에 덧붙여 생식이 알코올 부하 및 영양불균형식이로 약화된 간 및 신장의 기능을 회복하는데 영향을 미치는지 알아보고자 혈청 GOT, GPT 활성과 혈청 creatinine, BUN 및 알부민 농도를 측정하였다. 생식이 항산화체계에 미치는 영향을 알아보기 위해 간조직의 항산화효소 활성을 측정하고, 혈액내 항산화 무기질의 농도와 총항산화능, 혈액 및 간의 TBARS 농도를 측정하였다. 생식의 섭취가 면역기능에 미치는 영향을 알아보기 위해 각 실험동물의 혈청 IgG, IgA를 측정하고, 장간막임파절의 CD_(4)^(+)-T세포, CD_(8)^(+)-T세포, CD_(4)^(+)/CD_(8)^(+) 비율을 측정하여 비교, 분석하였다.
본 실험 결과 각종 생식 첨가 식이의 섭취는 혈중콜레스테롤 및 LDL-VLDL-콜레스테롤 농도를 유의적으로 저하시켰고, 특히 발효생식 (FRD)의 경우 영양불균형식이 (UC)에 비하여 혈청 총콜레스테롤, LDL-VLDL-콜레스테롤 농도 또는 atherogenic index를 각각 31, 59 또는 60 %까지 저하시켰다 (p<0.05). 간조직의 콜레스테롤 저하 효과는 FRD에서 가장 현저하게 나타나 UC에 비해 39 % 감소하였고, 이는 다른 3가지 생식식이군들보다도 27∼33 % 낮은 농도를 나타냈다. 한편, 간 및 신장기능에 있어서 UC에서 BD에 비해 고콜레스테롤식이와 알코올 섭취를 병행함으로써 유의적으로 높았던 혈청 GPT 활성을 모든 생식 첨가 식이군에서 유의적으로 낮추었으나 (p<0.05), HPR에서는 UC의 수치와 유사하였다 (p<0.05). 혈청 GOT 활성 역시 UC에서 BD에 비해 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.05), HPR 또는 RD의 혈청 GOT 활성은 UC보다 높은 경향인 반면, HRD 또는 FRD에서는 UC보다 낮은 경향을 나타냈다. 혈중 creatinine 농도는 UC에서 BD에 비해 유의적으로 더 높았고 (p<0.05), RD 또는 HPR에서 UC와 유의적인차이가 없었으나, FRD, HPR에서는 UC보다 유의적으로 높았다 (p<0.05). 혈중BUN 농도는 UC와 BD간에 차이가 없었다. RD, HPR 또는 FRD 의 혈중 BUN농도 역시 UC와 비슷한 값을 나타냈으나, HPR에서는 UC뿐 아니라 모든 생식섭취군보다 유의적으로 더 높았다 (p<0.05). 혈청 알부민 농도는 UC과 BD간에 유의적인 차이가 없었으며 HPR, RD, HRD 또는 FRD에서도 유의적인 차이가 관찰되지 않았다. 혈청 TBARS 농도는 HPR 또는 FRD에서 UC에 비해 각각 28 %, 38%씩 유의적으로 감소하였으며 (p<0.05), 간조직의 TBARS 농도는 HPR, RD, HPR 또는 FRD에서 UC에 비해 각각 40, 38, 59 또는 43 % 유의적으로 저하되었다 (p<0.05). 간조직의 SOD와 catalase 활성은 모든 BD, UC 또는 모든 생식식이군에서 유의적인 차이가 관찰되지 않았으나, 간조직의 GSH-Px 활성은 UC에서 BD에 비해 유의적으로 감소하였고 (p<0.05), HPR, RD, HRD은 UC에 비해 유의적인 차이가 없는 반면, FRD에서는 UC에 비해 유의적인 증가를 보였다 (p<0.05).혈청의 IgG 및 IgA 농도 및 장간막임파절의 면역세포수를 측정한 결과, 혈청의IgG 및 IgA 농도는 모든 실험군 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 장간막임파절의 CD_(4)^+ T-세포 분포는 RD를 제외한 모든 생식식이군에서 UC와 유의적인차이가 없었으나 CD_(8)^(+)T-세포 분포는 모든 생식식이군에서 UC보다 낮은 경향을 나타내어, 결과적으로 CD_(4)^(+)/CD_(8)^(+) 비율이 모든 생식식이군에서 UC보다 전반적으로 더 높았으며, 특히 RD에서는 UC보다 유의적으로 높았다 (p<0.05).
결론적으로 생식 첨가 식이는 화식에 비하여 흰쥐의 지질패턴 개선에 있어서 바람직한 효과를 나타내었다. 특히 발효생식은 고콜레스테롤 및 만성 알코올 섭취를 병행한 흰쥐의 혈액 및 간의 지질패턴과 과산화지질의 개선에 있어서 가장 효과적인 것으로 나타났다. 한편, 생식 첨가 식이의 섭취는 간보호효과가 있는 것으로 나타났으며, 항산화체계 및 면역기능에 있어서도 바람직한 효과를 보였다. 생식의 이러한 효과는 고지혈증, 동맥경화증 등의 심혈관계질환의 예방이나 간기능의 보호에 적극 활용될 수 있을 것으로 보인다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Physiological functions of raw grain diet composed of brown rice and Job's Tear(1:1) were evaluated in rats raised with nutritionally unballanced diet including 1% cholesterol, high proportion of animal lipids(lard:corn oil = 8:2), sub-optimal levels of vitamin and mineral mixture along with 0.5% ethanol in drinking water for 4 weeks. Control rats were fed the commercial rat chow for 9 weeks, and nutritionally unbalanced rats were divided into 5 groups, and fed one of the following diets with 0.5% ethanol in drinking water for another 5 weeks: unbalanced control diet(UC), heated polished rice diet(HPR)(UC+20% poliched rice), raw grain diet(RD)(UC+20% brown rice and Job's Tear mixture), heated raw grain diet(HRD)(autoclaved RD at 121℃ for 3 hrs) and fermented raw grain diet(FRD)(fermented RD with 1% lactic acid and 3% glucose at 30℃ for 18hrs). Feeding UC for 5 weeks significantly lowered the food efficiency ratio(FER) of rats than the value for control or HPR rats, and dietary supplementation of brown rice and Job's Tear mixture to UCD significantly restored the FER. Serum total cholesterol concentration was significantly lowered in rats fed HPR(13% decrease), RD(24% decrease), HRD(16% decrease) or FRD(30% decrease) compared to the value for rats fed UC. Feeding FRD for 5 weeks significaly lowered the serum LDL+VLDL-cholesterol concentration(59% decrease), as well as the hepatic cholesterol level(39% decrease) than the values for UC rats. Serum GPT concentration was significantly lowered in rats fed RD, HRD or FRD compared to the value for rats fed UC or HPR(p<0.05). Animals fed HPR, RD, HRD or FRD showed significantly lower level of hepatic thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) compared to the value for rats fed UC(p<0.05), although hepatic activities of antioxidative enzymes were not influenced by dietary supplementation. Feeding RD for 5 weeks significantly increased CD4^(+) T-cell population along with CD4^(+)/CD8^(+) ratio of mesenteric lymph nodes compared to those for UC rats(p<0.05). In conclusion, dietary supplementation of brown rice and Job's Tear mixture as raw grains exhibited superior activity lowering blood and hepatic level of cholesterol, serum GPT concentration, and improving mesenteric lymph nodes immune function of rats to the cooked grain mixture of identical ingredients.

목차 (Table of Contents)

• 목차 = ⅰ
• List of Tables = ⅳ
• List of Figures = ⅴ
• 국문요약 = ⅶ
• Ⅰ. 서론 = 1
• 1.1. 서언 = 1
• 1.2. 문헌배경 = 3
• 1.2.1. 생식 및 채식에 대한 연구 동향 = 3
• 1.2.1.1. 생식시장의 현황 및 발효생식의 개발 = 5
• 1.2.2. 생식 및 채식의 지질저하 효과 = 10
• 1.2.3. 항산화 영양소 = 13
• 1.2.4. 면역기능에 미치는 영향 = 15
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 = 18
• 2.1. 실험식이 및 동물의 사육 = 18
• 2.1.1. 실험디자인 및 동물 사육 = 18
• 2.1.2. 실험식이의 조성 = 21
• 2.1.3. 시료의 채취 = 24
• 2.2. 혈액 및 간의 지질 농도 측정 = 25
• 2.3. 간 및 신장기능 분석 = 25
• 2.4. 항산화 체계 분석 = 26
• 2.4.1. 혈청 총항산화능 측정 = 26
• 2.4.2. 혈청 및 간의 지질과산화물 농도 측정 = 26
• 2.4.3. 간조직의 항산화효소 활성 측정 = 27
• 2.4.4. 혈청 무기질 농도 측정 = 28
• 2.5. 혈청 및 장간막임파절의 면역활성도 평가 = 29
• 2.5.1. 혈중 Immunoglobulin 농도 측정 = 29
• 2.5.2. Immune cell population 측정 = 30
• 2.6. 통계처리 = 30
• Ⅲ. 결과 및 고찰 = 31
• 3.1. 체중증가량 및 식이효율 = 31
• 3.2. 장기무게 = 34
• 3.3. 혈액 및 간의 지질농도 변화 = 34
• 3.3.1. 혈중 지질농도 = 34
• 3.3.2. 간조직의 지질농도 = 42
• 3.4. 간 및 신장 기능 = 46
• 3.4.1. 혈청 GOT·GPT 활성 = 46
• 3.4.2. 혈청 creatinine, BUN 및 alumin 농도 = 46
• 3.5. 항산화 체계의 변화 = 54
• 3.5.1. 혈청 총항산화능 = 54
• 3.5.2. 혈청 및 간의 지질과산화물 농도 = 55
• 3.5.3. 간조직의 항산화효소 활성 = 59
• 3.5.2.1. 간조직의 SOD 활성 = 60
• 3.5.2.2. 간조직의 Catalase 활성 = 60
• 3.5.2.3. 간조직의 GSH-px 활성 = 61
• 3.5.4. 혈청 무기질 농도의 변화 = 67
• 3.6. 혈청 및 장간막임파절의 면역활성도 = 69
• 3.6.1. 혈중 Immunoglobulin 농도 = 70
• 3.6.2. Immune cell population = 73
• Ⅳ. 요약 및 결론 = 78
• Ⅴ. 참고문헌 = 83
• ABSTRACT = 91