가르시니아 캄보지아 추출물(HCA)과 L-carnitine의 섭취 및 운동이 흰쥐의 체중과 지질대사에 미치는 영향

Abstract

This study was performed to investigate the effect of feeding garcinia cambogia extract(HCA) and L-carnitine and exercise on body weight and lipid metabolism in rats. Forty-eight male rats(Charles River CD(SD) IGS) of eight weeks and weighing 323.5±2.4g were raised for two months with high fat diet(40% fat as calorie) to induce obesity. After induction of obesity, rats weighing 552.8±5.8g were blocked into eight groups according to body weight and raised for six weeks with diet containing HCA and L-carnitine and swimming. Animals were given diet and water ad libitum. 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 and total cholesterol levels and citrate lyase and carnitine acyltransferase activities in liver and total lipid, triglyceride and total cholesterol excretions in feces were measured. Plasma AST and ALT activities were in safe levels(AST : 39~262 U/L, ALT : 20~60 U/L) and plasma total protein and albumin levels were in normal levels(total protein : 5.9~7.9g/㎗, albumin : 2.8~4.4g/㎗). Daily food intake and calorie intake were higher in H+C group among non-exercise groups and higher in H+C/E group among exercise groups. Above all, intake of non-exercise groups was higher than intake of exercise groups. In non-exercise groups, body weight gain and calorie efficiency ratio(weight gain(g)/calroie intake(100kcal)) were in following order : HCA group < L-carnitine group < HCA+L-carnitine group < control group. And body weight gain and calorie efficiency ratio of exercise groups were the same result. Exercise groups showed significantly lower body weight gain and calorie efficiency ratio than non-exercise groups and H/E group was the most lowest among all groups, but the differences were not statistically significant. Exercise groups were lower than non-exercises groups in perirenal fat pad, but the differences by experimental compound were not found. Epididymal fat pad in H group and H+C group was lower than CO group and C group in non-exercise groups. Exercise groups were same result as non-exercise groups. Brown adipose tissue in exercise groups was higher than non-exercises group and it was higher in H/E group among all groups. In non-exercise groups, plasma total lipid and triglyceride ,total cholesterol concentrations in experimental groups were lower than those in control group. On the other hand, there were no differences by experimental compound in exercise groups. Exercise groups were lower than non-exercise groups in plasma total lipid, triglyceride and total cholesterol concentrations. Plasma HDL-cholesterol and LDL-cholesterol concentrations were not significantly different among all groups. Levels of liver triglyceride and total cholesterol in C group and H+C group were lower than those in CO group and H group, whereas the lowest level of liver total lipid was observed in H+C group in non-exercise groups. The lowest level of liver total lipid, triglyceride and total cholesterol in exercise groups was observed in H/E group and H/E group also was the lowest group among all groups. In addition, exercise groups were lower than non-exercise groups in liver total lipid and triglyceride, but level of liver total cholesterol was not significantly different between non-exercise groups and exercise groups. H group and C group were significantly lower than CO group and H+C group in liver citrate lyase activity of non-exercise groups and exercise groups were same result as non-exercise groups. The differences between non-exercise groups and exercise groups were not found to be significantly. Liver carnitine acyltranferase activity was not significantly different among all groups. Fecal total lipid and triglyceride, total cholesterol excretions of non-exercise groups were found to be lower in H group and H+C group as compared to CO group and C group, only the differences of total cholesterol were statistically significant. And those of exercise groups were significantly higher in H/E group and H+C/E group. Non-exercise groups were higher than exercise groups in fecal lipids excretions. In conclusion, intake of HCA was more effective than intake of L-carnitine or HCA+L-carnitine in reduction of body weight and body fat and lipid metabolism. HCA ingestion with exercise was more effective than without exercise in reducing of body weight and body fat and decreasing liver lipids level, increasing fecal lipids excretion.;본 연구에서 실험시료로 사용한 hydroxycitric acid(HCA)는 citrate lyase의 작용을 방해하여 acetyl-CoA가 지방합성 기전으로 가는 것을 억제하는 물질이고, L-carnitine은 carnitine acyltranseferase의 활성을 촉진하여 지방산을 산화기전으로 보내는 물질이다. 본 연구는 HCA와 L-carnitine의 섭취 및 운동이 흰쥐의 체중과 지질대사에 미치는 영향을 알아보고자 행하였다. 이를 위하여 평균체중이 323.5±2.4g인 8주령의 수컷 흰쥐(Charles River CD (SD) IGS) 48마리를 고지방식이(열량으로 40%)로 8주간 비만을 유도한 다음 대조군과 HCA군, L-carnitine 군, HCA+L-carnitine 군으로 나누었다. 이들 중 절반에게 수영을 적용하여 실험군 당 6마리씩 총 8군으로 분류하여 6주간 사육하였으며 식이와 물은 자유롭게 먹도록 하였다. 실험기간 중 식이 섭취량과 체중 증가량을 기록하였으며, 실험기간 종료 후에 신장주변 및 부고환의 지방조직, 갈색 지방조직의 무게를 측정하였다. 실험시료의 안전성 평가를 위하여 혈장의 aspartate aminotransferase(AST)와 alanine aminotransferase(ALT)의 활성을 측정하였고, 혈장 총 단백과 albumin 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 중의 총 지방과 중성 지방, 총 콜레스테롤 수준을 살펴보았다. 또한 HCA와 L-carnitine의 섭취가 지방합성 및 분해에 미치는 영향을 알아보기 위하여 간 내 citrate lyase와 carnitine acyltransferase의 활성을 측정하였다. 혈장의 AST와 ALT의 활성을 측정한 결과 모든 군이 정상 수준(AST : 39~262 U/L, ALT : 20~60 U/L)이었으며, 혈장 총 단백과 albumin의 농도 또한 정상 수준(총 단백 : 5.9~7.9g/㎗, albumin : 2.8~4.4g/㎗)이었다. 일일 식이 섭취량과 열량 섭취량을 조사한 결과 비운동군과 운동군에서 모두 HCA+L-carnitine 군이 대조군, HCA 군, L-carnitine 군보다 유의적으로 많았으며 전반적으로 운동군들보다 비운동군들의 섭취량이 많았다. 체중 증가량은 비운동군과 운동군에서 같은 양상을 나타내어 HCA 군이 가장 적게 증가하였고 그 다음으로 L-carnitine 군, HCA+L-carnitine 군, 대조군의 순서였다. 전체적으로 보았을 때 운동군들의 체중 증가량이 비운동군들보다 적었고, 유의적이지는 않았으나 HCA-운동군(H/E)이 전체 군 중에서 가장 적은 체중 증가량을 나타냈다. 이는 체중 증가량을 섭취 열량 100kcal 당으로 환산하였을 때도 마찬가지였다. 신장주변과 부고환 지방조직의 무게는 운동군들이 비운동군들보다 낮았다. 신장주변 지방은 실험시료에 따른 차이가 없었으나 부고환 지방의 경우 비운동군과 운동군에서 모두 HCA 군과 HCA+L-carnitine 군이 대조군과 L-carnitine 군보다 낮았다. 갈색 지방조직의 무게는 HCA 군과 HCA+L-carnitine 군의 경우 운동 여부에 따른 차이를 보여 운동군들의 무게가 비운동군들보다 높았으나 대조군과 L-carnitine 군은 운동에 의한 차이가 없었다. 전체 군 중 HCA-운동군(H/E)의 갈색 지방조직 무게가 유의적으로 가장 높았다. 혈장 지질수준을 살펴보면 총 지방과 중성 지방, 총 콜레스테롤 농도는 운동의 영향이 유의적이어서 운동군들이 비운동군들보다 낮았다. 세 지표 모두 비운동군에서는 모든 실험시료군들이 대조군보다 지질농도가 낮았으나 운동군에서는 운동에 의한 영향이 크게 나타나 실험시료에 의한 영향을 뚜렷하게 볼 수 없었다. HDL-콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤은 군 간에 유의적인 차이가 없었다. 간에서 측정한 총 지방과 중성 지방, 총 콜레스테롤 수준은 모두 같은 경향을 나타냈다. 비운동군에서는 중성 지방과 총 콜레스테롤에서 L-carnitine 군과 HCA+L-carnitine 군이 대조군과 HCA 군보다 유의적으로 낮았고, 총 지방에서는 HCA+L-carnitine 군만 다른 세 군보다 유의적으로 낮았다. 운동군에서는 세 지표 모두 HCA 군이 가장 낮은 동시에 전체 군들 중에서도 유의적으로 가장 낮았다. 간의 총 지방과 중성 지방은 운동군들이 비운동군들보다 낮았으나, 총 콜레스테롤의 경우 운동의 영향을 받지 않아서 비운동군들과 운동군들의 차이가 없었다. 간에서 측정한 citrate lyase와 carnitine acyltransferase 효소의 활성은 지방합성을 억제하는 효소인 citrate lyase만이 실험시료에 따른 영향이 유의적이었다. Citrate lyase의 활성은 HCA와 L-carnitine을 각각 섭취한 경우 억제되었으며, 운동에 의한 상승효과는 없었다. 지방연소를 촉진하는 효소인 carnitine acyltransferase의 활성은 본 연구에서 적용한 실험시료와 운동에 의한 영향을 받지 않아 군 간에 유의적인 차이가 없었다. 변을 통한 지질 배설량을 살펴보았을 때, 비운동군에서 총 콜레스테롤은 HCA 군과 HCA+L-carnitine 군이 대조군과 L-carnitine 군보다 높았으며, 총 지방과 중성 지방도 유의적이지는 않았으나 같은 경향이었다. 운동군들도 이와 마찬가지로 세 지표에서 모두 HCA 군과 HCA+L-carnitine 군의 지질 배설량이 다른 두 군보다 높았다. 세 지표 모두 운동군들보다 비운동군들의 지질 배설량이 높았으며 이는 일일 변 배설량과 같은 경향이었다. 이상의 결과를 종합해보면 HCA를 단독으로 섭취하는 것이 L-carnitine을 단독으로 섭취하거나 HCA와 L-carnitine을 함께 섭취하는 것보다 체중과 체지방의 감소효과가 뛰어나면서 지질대사에 미치는 효과도 가장 좋았다. HCA를 섭취하면서 운동을 병행할 경우 체중과 체지방 감소와 간의 지질수준, 변으로의 지질 배설량에 미치는 효과가 운동을 하지 않는 경우보다 좋았다.