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고콜레스테롤혈증 ApoE Knockout Mice에서 기능성 수정과의 간지질 축적 억제 효과
백아란(Aran Baek),김미정(Mijeong Kim),정고운(Koeun Jung),김슬기(Seulki Kim),이지현(Jeehyun Lee),송영옥(Yeong Ok Song) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.11
기능성 수정과의 대량생산을 위하여 전통 수정과로부터 계피, 생강 및 설탕을 사용하는 수정과 레시피를 개발하고, 감미료인 stevia와 scFOS를 첨가하여 기능성 수정과 레시피를 개발하였다. 수정과 레시피 개발은 수정과의 특성에 대해 전문 교육을 받은 관능 평가원 10명(총 50회)이 참여하였다. 수정과와 기능성 수정과의 간지질 축적 억제 효과 및 관련 기전 연구를 위해 유전적으로 변형된 마우스에서 4주간 콜레스테롤 식이로 고콜레스테롤혈증(총 콜레스테롤 >1,000 mg/dL)을 유발한 후 6주간 수정과를 경구로 섭취시켰다. 수정과 섭취량은 한국인의 1일 음료 섭취량을 기준으로 산출하였다. 간의 중성지방 및 콜레스테롤 농도는 설탕물을 섭취한 대조군에서 물을 섭취한 정상대조군에 비해 31.4%, 21.2% 유의적으로 증가하였으며(P<0.05) 동일한 농도의 설탕을 함유한 수정과 섭취에 의해 중성지방 17.9%(P=0.044) 그리고 콜레스테롤 12.6%(P=0.027) 감소하여 수정과의 지질 저하 효과를 확인하였고, 이러한 수정과의 효과는 설탕 함량의 일부를 stevia와 scFOS로 대체한 기능성 수정과군에서 더욱 낮았다. 그러나 시판 수정과의 간지질 농도는 설탕물만 섭취한 대조군과 유사하여 지질 축적 억제 효과가 관찰되지 않았는데, 이는 낮은 생강, 계피 추출물의 양 때문으로 생각되었다. 수정과군들의 FAS, HMGCR 및 SREBP-1, 2의 단백질 발현은 대조군에 비해 유의적으로 낮았으며 특히 기능성 수정과의 효과가 매우 높았다. 이상의 결과를 살펴보면 수정과의 기능성은 계피, 생강 및 당 함량의 모든 요인이 함께 작용한 것으로 확인되었다. 동일 농도의 설탕을 사용하였을 때 계피 및 생강의 효과는 유의적이었으며, 계피와 생강의 농도를 동일하게 하고 설탕 함량의 일부를 stevia와 scFOS로 대체한 기능성 수정과의 효과는 설탕만 사용한 수정과에 비해 유의적인 차이는 없었으나 간지질 축적 및 관련 효소 및 전사인자의 발현을 억제하는 효과가 매우 높았다. In this study, the hepatic lipid-lowering effects and related mechanism of action of sujeonggwa were examined in hypercholesterolemia-induced apoprotein E knockout (apo E ko) mice. Sujeonggwa drink was prepared with cinnamon, ginger, and sugar by modifying the traditional recipe of sujeonggwa. Sugar was partially substituted with either stevia or short chain fructooligosaccharide (scFOS) in order to reduce the calorie content of sujeonggwa, which was measured by descriptive analysis. Apo E ko mice (n=42) were induced to have hypercholesterolemia (plasma total cholesterol concentration >1,000 mg/dL) by administration of a high cholesterol diet for 4 weeks, followed by division into six groups. Experimental groups were orally administered water as a vehicle (normal group), sugar solution (control group), commercially available ‘V’ sujeonggwa drink (positive control group), or three different types of sujeonggwa drinks (S-sugar, S-stevia, and S-scFOS group) for 6 weeks while high cholesterol diet was provided to all animals. Compared to the control group, concentrations of hepatic triglycerides, total cholesterol, thiobarbituric acid reactive substances, and reactive oxygen species in S-sugar, S-stevia, S-scFOS were significantly reduced (P<0.05), indicating that sujeonggwa had inhibitory effects on hepatic lipid accumulation. Protein expression levels of fatty acid synthase (FAS) and its transcription factor, sterol regulatory element-binding protein (SREBP)-1 responsible for triglyceride synthesis, as well as 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMGCR) and its transcription factor, SREBP-2 responsible for cholesterol synthesis, were also reduced in S-sugar, S-stevia, and S-scFOS groups (P<0.05). These benefits of sujeonggwa were even greater in S-stevia and S-scFOS compared to S-sugar. The beneficial effects of S-stevia on regulation of hepatic lipid metabolism were slightly greater than those of S-scFOS although the differences were not significant. In conclusion, sujeonggwa drinks, especially functional sujeonggwa drinks in which sugar was partially substituted with stevia or scFOS, inhibited hepatic lipid accumulation via suppressing FAS and HMGCR protein expression through down-regulation of SREBP-1 and 2.
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고콜레스테롤혈증 ApoE Knockout 마우스에서 기능성 수정과의 지질과산화 및 산화적 DNA 손상 억제 효과
박은주(Eunju Park),백아란(Aran Baek),김미정(Mijeong Kim),이선우(Seon Woo Lee),이은지(Eunji Lee),최미주(Mi-Joo Choi),이지현(Jeehyun Lee),송영옥(Yeong Ok Song) 한국식품영양과학회 2014 한국식품영양과학회지 Vol.43 No.11
본 연구는 전통 음청류인 수정과의 세계화 일환으로 대체 당을 사용하여 관능성이 탁월한 기능성 수정과 음료를 개발한 후, 개발된 수정과 음료의 항산화 및 산화적 DNA 손상억제 효능을 살펴보고자 하였다. 고콜레스테롤식이 공급으로 고콜레스테롤혈증이 유발된 10주령의 ApoE KO 마우스를 대조군인 설탕물 섭취군(Control), 설탕 첨가 수정과 음료 섭취군(Sucrose), 스티비아 첨가 수정과 음료 섭취군(Stevia), scFOS 첨가 수정과 음료 섭취군(scSFO), 그리고 양성대조군으로 시판 수정과를 섭취시킨 군(Positive control)으로 나누어 실험 식이를 6주간 공급한 후, 혈장 TRAP, 혈장 및 간의 TBARS, 백혈구, 간세포 및 비장세포의 내재적 또는 산화적 스트레스로 인한 DNA 손상 정도를 측정하였다. 모든 군에서 체중 증가량, 식이 섭취량, 조직 무게는 유의적 차이가 없었다. 간 TBARS 농도는 설탕물을 섭취한 대조군에 비해 설탕의 농도를 달리하여 제조한 수정과 음료군인 sucrose군, stevia 첨가군, 그리고 scFOS 첨가군의 TBARS 농도가 유의적으로 감소하여 수정과의 지질과산화 억제 효과를 확인할 수 있었다. 설탕을 줄이는 대신 stevia를 첨가하여 제조한 기능성 수정과 섭취군에서 설탕물만을 섭취한 대조군에 비해 간, 비장세포의 내재적(endogenous) 또는 H₂O₂로 유도된 산화적 DNA 손상에 대한 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. 백혈구의 DNA 손상의 경우 stevia군에서 대조군에 비해 감소하는 경향을 보여주었으나 통계적 유의성은 없었다. 시판 수정과의 경우 간세포의 내재적 DNA 손상만을 억제하는 효능이 있는 것으로 나타났으며, 설탕만으로 제조한 수정과나 scFOS가 첨가된 수정과 섭취군의 경우 내재적 또는 H2O2로 유도된 산화적 DNA 손상이 대조군에 비해 감소하는 경향을 보여주었으나 유의성은 없었다. 이상 본 연구의 결과, 고콜레스테롤혈증이 유발된 ApoE KO 마우스에서 수정과의 보충 섭취는 간 지질과산화를 개선시키고 stevia 첨가 수정과의 경우 간 및 비장에서 DNA 손상 억제 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과가 수정과의 세계화에 기여할 수 있기를 기대하며, 향후 본 연구를 기반으로 한 분자생물학적 수준의 기전 연구가 필요하다고 사료된다. The recipe for sujeonggwa, a Korean traditional sweet drink containing cinnamon, ginger, sugar, or honey, was modified by replacing sugar with alternative sweeteners [stevia or short-chain frutooligosaccharide (scFOS)] in order to improve the health functionality of sujeonggwa. The aim of this study was to evaluate the effects of modified sujeonggwa on lipid peroxidation and oxidized DNA damage in diet-induced hypercholesterolemic ApoE knockout mice. Hypercholesterolemia was induced in 6-week-old male mice by administration of a high cholesterol diet (1.25% cholesterol, 0.5% cholic acid, and 10% coconut oil) for 4 weeks, after which mice were divided into five groups: sucrose solution-fed control group, sujeonggwa containing sucrose group, sucrose+stevia group, sucrose+stevia+scFOS group, and commercially available sujeonggwa group as a positive control. After 6 weeks, sujeonggwa supplementation resulted in reduced hepatic thiobarbituric acid reactive substances (TBARS), regardless of sweetener type. However, reduction of hepatic TBARS by commercially available sujeonggwa was insignificant. Both endogenous and H₂O₂-induced DNA damage in hepatocytes and splenocytes were significantly reduced only in the sujeonggwa containing stevia group compared to the sucrose-fed control group. There were no significant effects of sujeonggwa supplementation on total radical trapping potential, lipid peroxidation, or DNA damage in blood. These results suggest that sujeonggwa has protective effects against hepatic lipid peroxidation and DNA damage in hepatocytes or splenocytes from diet-induced hypercholesterolemic ApoE knockout mice, and the type of sweetener should be modified to improve the health benefits of sujeonggwa.
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