식이 단백질과 cysteine수준이 흰쥐의 cadmium중독에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 흰쥐에게 식이를 통해 cadmium(Cd)을 공급하였을때 식이 단백질과 cysteine(Cys)수준이 Cd대사 및 중독에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 평균체중이 171±2.7g인 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐 72마리를 Cd공급군(CdC1(_2),400ppm)과 비공급군으로 나누어 식이 단백질 수준을 7%, 15%, 40%로 달리하고 Cys첨가군(식이내 총Cys함량:0.45%)과 비첨가군으로 나누어 30일동안 사육하여 Cd대사와 metallothionein(MT)합성능력, 그리고 신장기능의 변화를 살펴보았다. 그 결과는 다음과 같이 요약된다. 식이를 통하여 Cd을 공급하였을 때 식이섭취량, 식이효율, 체중증가량이 감소하였으며 간, 신장, 고환의 무게와 대퇴골의 무게와 길이가 감소하였다. 그리고 혈액의 Cd농도가 증가하였고 간, 신장, 소장, 대퇴골에 Cd이 축적되었다. 또한 Cd공급은 뇨와 변을 통한 Cd배설량을 증가시켰고, 간, 신장에서 MT합성을 유도하였다. Cd공급으로 인한 신장기능변화를 보기 위해 뇨중 단백질 배설량, 뇨 calcium(Ca)배설량, 그리고 사구체 여과율을 측정한 결과 뇨 Ca배설량만이 Cd공급으로 증가되었다. 식이 단백질 수준이 높을수록 식이섭취량, 식이효율, 체중증가량이 증가하였고 간, 신장, 소장, 고환의 무게와 대퇴골의 무게와 길이가 증가하였다. 그리고 고단백식이 공급으로 Cd공급군의 신장에 Cd축적이 감소하였고 변을 통한 Cd배설량이 증가하였다. 식이내 Cys첨가는 식이효율과 체중증가량을 현저히 증가시켰으며 간, 신장, 소장의 무게와 대퇴골의 무게와 길이를 증가시켰다. 그리고 Cys첨가로 혈액, 간, 신장, 고환의 Cd농도가 증가되었으며 뇨를 통한 Cd배설량이 증가되었다. 또한 Cys첨가시 간과 신장의 MT농도가 현저하게 증가되었다. Cd공급군중 Cys이 첨가된 고단백군에서 체중증가량과 식이효율이 가장 높았고, 간, 신장, 소장, 고환의 무게가 Cd이 공급되지 않은 저, 중단백 군보다 높았으며 대퇴골의 무게와 길이도 Cd공급군중에서 가장 높았다. 이상의 결과로 볼때, Cd섭취시 식이섭취량과 체중증가가 감소되고 간, 신장, 고환의 무게가 감소하였으며 대퇴골의 성장이 감소되었다. 그리고 이러한 Cd중독의 영향은 식이 단백질 수준이 높은 군에서, 그리고 Cys이 첨가된 경우에 완화되었는데 이들의 작용기전은 달라서, 식이 단백질은 변을 통한 Cd배설량을 늘려 Cd의 흡수를 감소시키고, Cys은 세포의 MT 합성량을 증가시킴으로써 독성을 완화하는 것으로 보인다. 그러므로 Cys이 첨가된 고단백군의 경우, 이 두가지 식이인자의 상승효과로 가장 효과적으로 Cd을 제독한 것으로 보인다.;This study was performed to investigate the effect of dietary protein and cysteine levels on cadmium toxicity in rats. Seventy-two male rats of Sprague-Dawley strain weighing 171±3g were blocked into 12 groups according to body weight, and were raised for 30 days. Cadmium chloride was given at levels of 0 or 400ppm, protein at levels of 7, 15 and 40%, and cysteine was added(total dietary cysteine contents:0.45%) to diet or not. The results are summarized as follow. Food intake, weight gain, food efficiency ratio, liver, kidney and testis weights, femur weight and length of cadmium added group were lower than those of cadmium free group. But, these were increased with increasing dietary protein level and cysteine addition. Fecal cadmium excretion was remarkably increased in high protein(40%) groups and urinary cadmium excretions were increased in cysteine added groups. Thus, cadmium retention rates were decreased in high protein groups. Metallothionein concentrations in liver and kidney were increased in cysteine addition, and cadmium administration. Thus, these were remarkably increased in cadmium and cysteine added groups. Urinary calcium excretion was increased with cadmium administration, but urinary protein excretion and creatinine clearance were not changed in these animal. In conclusion, food intake, weight gain and organ weights were decreased with cadmium administration. Cadmium toxicity was alleviated by increasing dietary protein level and cysteine addition. High protein diet decreased cadmium retention by increasing fecal cadmium excretion, while cysteine addition increased metallothionein concentrations in liver and kidney.