수세미오이 식초가 고지방 식이를 급여한 마우스의 항비만 효과 및 지질대사에 미치는 영향

Abstract

This study aimed to investigate the anti-obesity effects of Luffa cylindrica vinegar(LV) in 3T3-L1 cells and high fat diet-induced C57BL/6J mice. It was also conducted to investigate physicochemical properties and anti-oxidant activities of Luffa cylindrica vinegar. The physicochemical properties of vinegar evaluated were sugar concentration, total acidity, organic acid, amino acid and mineral contents. The sugar concentration of LV was approximately 19 °Brix and total acidity was 4.03%. The acetic acid content was the highest of the major organic acids at 31,387.22 mg%. The total free amino acid content was 16.63 mg% with the main free amino acids being γ-amino-n-butyric acid, glutamic acid, and alanine. The major minerals of LV were K, Ca, and Mg. Total polyphenol and flavonoid content of LV were found 33.73 ㎍ TAE/mL and 4.10 ㎍ RE/mL in 1,000 ppm. The DPPH and ABTS radical scavenging activities of LV were 20.96% and 78.74%, respectively. Treating 3T3-L1 preadipocytes with LV significantly decreased Oil Red O staining and TG content were significantly reduced, compared to control. This study showed that LV treatments decreased lipid accumulation and differentiation of 3T3-L1 preadipocytes. Thus, we found that LV exerted greater anti-obesity effects in vitro. In the in vivo study, the anti-obesity effect of LV was investigated in a mice fed a high-fat diet. The experimental animals were randomly divided into four groups as follows : normal diet + sterile distilled water(ND), high fat diet + sterile distilled water(HFD), HFD + 1.0 mL/kg/day LV(HFD-LVL), HFD + 2.0 mL/kg/day LV(HFD-LVH). The body weight gain and FER were increased due to high-fat diet, but decreased in the LV administered groups compared with the HFD group. The liver and epididymal, mesenteric, retroperitoneal, perinenal and total adipose tissue weights of LV fed groups were lower than that HFD group. The LV groups of high-density lipoprotein(HDL)-cholesterol showed higher compared to that in the HFD group. And total lipid, triglyceride(TG) contents in liver and adipose tissues was lower than in HFD group. Oil red O staining of the hepatic showed that the lipid accumulations were decreased by LV. Also, H&E staining of epididymal adipose tissue showed that the adipocyte size were reduced by LV. The mRNA expressions of ACC, FAS and LPL were the LV groups had a significantly lower expressions compared to the HFD. LV administration increased the mRNA expression of PPARα compared to HFD group. Furthermore, mRNA expression of transcription factors(C/EBPα and SREBP-1c) were inhibited. These results suggest that LV could make better lipid metabolism of serum, liver and adipose tissue and may decrease lipid accumulation. Therefore, LV to be a material with significant potential for development into a functional health foods that have improvement effect obesity. |본 연구는 수세미오이 식초의 영양적 가치를 평가하기 위해 이화학적 성분 및 항산화 활성을 분석하였고, 체내 지질대사 개선 및 항비만 효과를 알아보기 위해 3T3-L1 지방세포의 지질 축적에 미치는 영향과 고지방식이를 급여한 마우스의 비만 억제에 미치는 영향을 평가하였다.

수세미오이 식초의 이화학적 성분을 분석한 결과, pH는 2.92, 총 산도는 4.03%, 당도는 19.60 °Brix로 나타났으며, 총당은 135.50 mg/mL, 환원당은 7.58 mg/mL, 비환원당은 127.92 mg/mL가 분석되었다. 또한, 유기산은 acetic acid가 31,387.22 mg%로 가장 많이 검출되었으며 그 다음은 lactic acid, malic acid 순이었다. 수세미오이 식초의 주요 유리 아미노산은 γ-amino-n-butyric acid, glutamic acid, alanine으로 전체 아미노산에 대한 필수아미노산 비율은 40.69%로 나타났으며, 무기질은 K, Ca, Mg 순으로 검출되었다. 수세미오이 식초의 항산화 활성을 분석한 결과, 1000 μL/mL의 농도에서 총 polyphenol 함량은 33.73 ㎍ TAE/mL, 총 flavonoid 함량은 4.10 ㎍ RE/mL로 나타났으며, DPPH radical 소거활성은 20.96%, ABTS radical 소거활성은 78.74%로 나타났다.

In vitro에서는 수세미오이 식초가 3T3-L1 지방세포에 미치는 독성을 먼저 확인한 후, 3T3-L1 지방세포를 분화 유도하여 독성을 나타내지 않는 농도인 0.2, 0.5, 1%에서 지방축적 정도를 알아보기 위해 Oil Red O 염색 및 중성지방 농도를 조사하였다. 수세미오이 식초를 처리하였을 때, 대조군에 비해 Oil Red O로 붉게 염색되어진 부분이 적게 관찰되었고 중성지방의 농도 또한 감소하였다. 따라서 수세미오이 식초가 3T3-L1 세포의 분화를 억제함으로써 지질 축적이 감소되어 항비만 효과가 있는 것으로 확인되었다.

In vitro의 결과를 토대로 in vivo에서 6주령의 C57BL/6J 마우스 40마리를 10마리씩 정상식이군(ND, 10 kcal% fat), 고지방식이군(HFD, 60 kcal% fat), 고지방식이와 수세미오이 식초 저농도 투여군(HFD-LVL, 1.0 mL/kg/day), 고지방식이와 수세미오이 식초 고농도 투여군(HFD-LVH, 2.0mL/kg/day)으로 나누어 10주간 경구투여 하였다. 고지방식이로 인해 식이효율 및 체중이 유의하게 증가하였으나, 수세미오이 식초의 투여로 최종 체중 및 체중 증가량은 고지방식이군에 비해 유의적으로 감소하였다. 또한, 수세미오이 식초 투여군들의 간, 부고환지방, 장간막지방, 등지방 및 신주위지방 조직의 무게가 고지방식이군에 비해 유의적으로 감소하여 총 지방조직의 무게도 유의하게 감소하였다. 그리고 혈청, 간, 부고환지방 및 장간막지방 조직 중의 중성지방 함량 역시 고지방식이군에 비하여 유의적으로 저하되어 총 지질 함량도 유의하게 감소하였다. 아울러, 간세포 중의 지질 침착 및 부고환지방 조직의 지방세포 크기는 수세미오이 식초 투여군에서 고지방식이군보다 유의적으로 감소된 것을 관찰하였다. 지질대사와 연관된 효소의 mRNA 발현 수준을 비교한 결과 간 내 지방생성 효소인 FAS 및 ACC, 간 내 지방생성 전사인자인 C/EBPα 및 SREBP-1c, 부고환지방조직 내 지단백질 분해 관련 유전자인 LPL의 유전자 발현은 수세미오이 식초의 투여로 인해 고지방식이군에 비하여 유의적으로 감소하였고, 간 내 지방산 β-산화 관련 유전자인 PPARα의 유전자 발현은 유의하게 증가하였다.

이상의 실험 결과 in vivo에서, 수세미오이식초는 고지방식이로 비만이 유도된 마우스의 체중 및 조직무게를 감소시킬 뿐만 아니라 지방세포의 분화 및 지방 생성에 관련된 효소의 mRNA 발현을 감소시키며, 간 및 지방조직에서의 지질대사를 개선시킴으로써 항비만 효과에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 확인하였다. 따라서 수세미오이 식초는 비만억제제 및 기능성 건강식품의 소재로의 발전 가능성이 있을 것으로 생각된다.