통마늘 및 즙의 섭취가 비만을 유도한 성숙쥐의 체중과 지질대사에 미치는 영향

Abstract

This study was performed to investigate the effect of dried powders and juice powders of garlic flesh on body weight and lipid metabolism in induced obese 9-month-old rats. Sixty male rats(Sprague-Dawley) of nine months and weighing 620.0±8.7g were raised for one month with high fat diet(40% fat as calorie) to induce obesity. After induction of obesity, rats weighing 744.51±11.38g were blocked into five groups according to body weight and raised for eight weeks with control diet and experimental diet containing 3%(w/w), 5%(w/w) dried powder of garlic flesh and juice powder of garlic flesh from equal amount of garlic of making dried powder of garlic flesh. Each of dried powder and juice powder of garlic flesh was analyzed to determine the amount of total dietary fibers. Food intake and body weight gain were recorded for experimental period and perirenal fat pad, epididymal fat pad and brown adipose tissue were weighed. Plasma aspartate aminotransferase(AST) and alanine aminotransferase(ALT) activities were measured to examine the safety of experimental compound in rats and plasma total protein and albumin levels were analyzed to determine the protein nutritional state of rats. And in order to examine the change of lipid metabolism, total lipid, triglyceride, total cholesterol, LDL-cholesterol and HDL-cholesterol concentrations in plasma, total lipid, triglyceride, total cholesterol levels and diacylglycerol acyltransferase(DGAT) and acyl coA oxidase(ACO), activities in liver and total lipid, triglyceride, total cholesterol excretions in feces were measured. Total dietary fiber contents were higher dried powder of garlic flesh than juice powder of garlic flesh. Dried powder and juice powder of garlic flesh contain more soluble fiber than insoluble fiber. Plasma AST and ALT activities were in safe levels (AST: 39~262 IU/L, ALT: 20~60 IU/L) and plasma total protein and albumin levels were in normal levels (total protein: 5.9~7.9g/dl, albumin: 2.8~4.4g/dl). Daily food intake and calorie intake were significantly lower in 5% dried powder of garlic flesh among all experimental groups. Body weight gain was the highest in control groups, 3% and 5% dried powder of garlic flesh groups were weight reduction. 5% dried powder of garlic flesh group was significantly more weight reduction than 3% dried powder of garlic flesh group. And body weight gain and calorie efficiency ratio (weight gain(g)/calorie intake(100kcal))were in following order: 5% dried powder of garlic flesh group <3% dried powder of garlic flesh group <5% juice powder of garlic flesh group <3% juice powder of garlic flesh group <control group. Dried feces excretions during one day were the highest in 5% dried powder of garlic flesh group. Liver weight was the lowest in 5% dried powder of garlic flesh group, kidney weight was not significantly different among all groups and spleen weight was the highest in 5% juice powder of garlic flesh group. Control group was higher than experimental groups in perirenal fat pad. Epididymal fat pad in 5% dried powder of garlic flesh group was the lowest in the all groups. Brown adipose tissue weight was no differences by experimental compounds. Plasma total lipid, triglyceride, total cholesterol concentrations in the dried powder of garlic fleshgroups were lower than those in control group. HDL-cholesterol concentration was the highest in 5% juice powder of garlic flesh groups and the lowest in control group. HDL-cholesterol/total cholesterol ratio was the highest in 5% dried powder of garlic flesh group and the lowest in control group. LDL-cholesterol concentration was no significant difference in five groups but 5% dried powder of garlic flesh groupwas the lowest. Levels of liver total lipid and triglyceride were in following order: 5% dried powder of garlic flesh group <3% dried powder of garlic flesh group <5% juice powder of garlic flesh groups <3% juice powder of garlic flesh groups < control group. Liver total cholesterol was not significantly different among all groups. DGAT activity in liver was compared to control group, each 3% dried powder of garlic flesh group and 5% dried powder of garlic flesh group was observedactivity inhibition rate of 11.6% and 9.6%. Juice powder of garlic flesh group was not founded activity inhibition rate. ACO activity in liver was significantly not different by experimental compound but ACO activity in liver of 5% dried powder of garlic flesh group was founded higher than other experimental groups. Fecal total lipid in 5% dried powder of garlic flesh group was significantly the highest among experimental groups. Fecal triglyceride and total cholesterol were not significantly different among all groups. In conclusion, intake of garlic was effective in reduction of body weight and body fat and lipid metabolism. And intake of dried powder of garlic flesh was more effective than intake of juice powder of garlic flesh in reduction of body weight and body fat and lipid metabolism.;본 연구에서는 난지형 마늘(Allium sativum, 전남 고흥산)의 육질(whole garlic)과 즙(garlic juice)의 섭취가 성장기 이후 흰쥐의 체중과 지방대사에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 평균체중이 620.0±8.7g인 9개월령 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐 60마리를 고지방(열량으로 40%) 식이로 1개월간 비만을 유도하였다. 이후 평균체중이 744.5±11.4g인 쥐들을 체중에 따라 난괴법(randomized complete block design)에 의해 대조군, 통마늘 건분을 식이 무게의 3%(w/w)과 5%(w/w) 수준으로 첨가한 군, 식이 무게의 3%(w/w)과 5%(w/w) 해당하는 통마늘 건분 량의 마늘의 양으로 마늘즙을 제조하여 동결 건조하여 3% 마늘즙군, 5% 마늘즙군으로 하여 총 다섯 군으로 나누어 2개월 간 사육하였다. 마늘에 관련된 대부분의 논문에서 1%, 3%, 5% 수준으로 실험을 하였는데 1% 수준에서는 그 효과가 미비한 결과들이 많아 1% 수준을 제외한 3%, 5% 수준으로 정하여 실험을 하였다. 시료인 마늘은 전남 고흥산 난지형을 사용 하였으며, 마늘 시료에 함유되어 있는 식이섬유의 함량을 분석하였다. 실험기간 중 실험 동물의 식이 섭취량과 체중 증가량을 측정하였으며 실험기간 종료 일주일 전에 이틀간 변을 채취하여 무게를 측정하였고, 희생 후 신장주변 및 부고환의 지방조직, 갈색 지방 조직의 무게, 간, 비장, 신장 무게를 측정하였다. 실험시료의 간기능 관련 효소 평가를 위하여 혈장의 aspartate aminotransferase(AST)와 alanine aminotransferase(ALT)의 활성을 측정하였고, 혈장 총 단백과 알부민 농도를 측정하여 단백질 영양상태를 평가하였다. 실험동물의 지질대사를 알아보기 위하여 혈장 총 지방과 중성 지방, 총 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 농도를 분석하였고, 간 내의 총 지방과 중성 지방, 총 콜레스테롤 수준을 측정하였으며 변으로의 지질 배설량을 알아보기 위하여 변 중 총 지방과, 중성 지방, 총 콜레스테롤 양을 측정하였다. 또한 마늘 육질 및 마늘즙의 섭취가 지방분해 및 합성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 간 내 acyl-CoA oxidase(ACO) 와 diacylglycerol acyltransferase(DGAT)의 활성을 측정하였다. 통마늘과 마늘즙 시료 내의 식이 섬유 함량을 측정한 결과 통마늘이 마늘즙 보다 식이 섬유 총량과 불용성 식이 섬유량이 많았고, 통마늘과 마늘즙 시료 모두에서 불용성 식이 섬유 보다 수용성 식이 섬유의 함량이 더 많았다. 혈장의 AST와 ALT의 활성을 측정한 결과 모든 군이 정상수준 범위(AST: 39~262 IU/L, ALT: 20~60 IU/L) 내에 있었으며, 혈장 총 단백과 알부민의 농도 또한 정상 수준 범위 (총 단백: 5.9~7.9g/㎗, albumin: 2.8~4.4g/㎗) 내에 있었다. 실험기간 동안 일일 식이 섭취량과 열량 섭취량을 조사한 결과 5% 통마늘군이 대조군과 나머지 마늘군들 보다 유의적으로 적었다. 체중 증가량은 대조군이 유의적으로 가장 높았으며, 3% 통마늘군과 5% 통마늘군에서는 체중감소가 대조군에 비하여 유의적이었으며 5% 통마늘군은 3% 통마늘군보다 유의적으로 체중감소량이 더 많았다. 열량섭취 100kcal당 체중 증가량도 대조군이 유의적으로 가장 높았으며 3% 통마늘군과 5% 통마늘군은 체중 감소가 나타났고, 5% 통마늘군은 3% 통마늘군보다 체중 감소가 유의적으로 더 컸다. 실험동물의 간의 무게는 군들 간에 유의적인 차이가 없었고, 신장의 무게는 5% 통마늘군이 유의적으로 가장 높았다. 비장 무게는 군들 간에 유의적인 차이가 없었다. 신장 주변 지방 조직의 무게는 대조군이 다른 군들에 비해 유의적으로 높았고, 3% 통마늘군과 5% 통마늘군은 다른 군들에 비해 유의적으로 작았는데, 5% 통마늘군이 더 작았다. 부고환 지방 조직의 무게는 5% 통마늘군이 다른 군들에 비해 유의적으로 작았다. 갈색 지방 조직의 무게는 시료에 의한 군 간의 유의적인 차이가 없었다. 혈장 지질수준을 살펴보면 총 지방, 중성 지방 농도는 모두 마늘 시료에 의한 영향이 유의적이어서 대조군보다 5% 통마늘군이 낮았다. 총 콜레스테롤 농도는 5% 통마늘군과 3% 즙군이 낮았다. HDL 콜레스테롤 농도는 모든 군간에 유의적 차이가 없었으나 5% 즙군이 가장 높았고, 대조군에서 가장 낮았다. HDL 콜레스테롤/총 콜레스테롤 비율은 5% 통마늘군과 3% 통마늘군이 유의적으로 높았으며, 대조군에서 가장 낮았다. LDL 콜레스테롤 농도는 다섯 군 사이에 유의적인 차이는 없었으나, 5% 통마늘군이 가장 작았다. 간에서 측정한 총 지방과 중성 지방 수준은 모두 대조군에서 유의적으로 가장 높았으며, 3% 즙군, 5% 즙군, 3% 통마늘군, 5% 통마늘군 순서로 농도가 낮아 5% 통마늘군의 농도가 가장 낮은 것이 확인되었다. 간 총 콜레스테롤의 농도는 유의적인 차이는 없었으나, 5% 통마늘군의 농도가 높은 경향을 보였다. 하루 동안 배설된 변의 무게는 5% 통마늘군이 다른 군들에 비해 유의적으로 많았다. 변에서 측정한 총 지방의 배설량은 5% 통마늘군이 다른 군들에 비해 유의적으로 많았다. 중성 지방과 총 콜레스테롤 배설량은 마늘 시료에 의한 유의적인 차이가 없었다. 지방산의 베타 산화 과정에 관여하는 ACO의 활성은 마늘 시료에 의해 유의적인 차이는 없었으나, 5% 육질군의 활성이 다른 군들보다 높은 경향을 보여 주었다. Diacylglycerol을 triacylglycerol로 전환시켜 중성지방 합성에 관여하는 DGAT의 활성은 대조군과 비교하여 3%, 5% 통마늘 실험군에서 각각 11.6%, 9.6% 억제되어 유의적으로 낮았다. 그러나 3% 즙군과 5% 즙군에서는 활성의 억제가 유의적이지 않았다. 이상의 결과를 종합해보면 마늘의 섭취는 혈장의 총 지방 농도, 중성 지방 농도를 낮추고, HDL 콜레스테롤/총 콜레스테롤 비율은 높였다. 그리고 간에서의 총 지방 농도와 중성 지방 농도를 낮추고 변으로의 총 지방의 배설양은 높였다. 그리고 지방 분해 효소 ACO의 활성은 유의적이지는 않았으나 5% 통마늘군에서 가장 높은 경향을 보였고, 지방 합성 효소인 DGAT의 활성은 통마늘군에서 유의적으로 억제되었다. 이로 보아 마늘이 지질 대사와 체중저하 효과가 있었으며 이 중 통마늘이 마늘즙에 비하여 체중과 지질 대사에 미치는 효과가 더 좋았다. 이러한 효과는 통마늘과 즙에 거의 동일하고 포함되어 있는 수용성 식이섬유 뿐만 아니라 통마늘에만 포함되어 있는 불용성 성분이나 기타 성분들의 영향으로 추측된다.