나이가 다른 난소를 절제한 흰쥐에서 식이 Ca수준이 골격 대사에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 고 단백 식이를 섭취하고 있는 여성이 폐경 전과 폐경 후에 Ca 수준이 다른 식이를 섭취하였을 때 Ca 및 골격 대사가 어떻게 변화하는지를 연구하기 위하여 행하여졌다. 동물 모델로는 10개월된 암컷 흰쥐를 사용하였고 폐경을 유도하기 위해 임의로 난소 절제 수술을 행하였으며 이들을 2개월된 어린 쥐와 비교하였다. 식이 내 Ca 수준을 0.3%와 1.2%로 달리하여 16주간 사육하였다. 실험 기간 동안의 총 식이 섭취량은 0.2% Ca 식이를 섭취한 흰쥐에게서 높았고 체중 증가 또한 0.2% Ca 식이군에서 높았다. 난소 절제군의 체중 증가가 대조군에 비해 높았고 이 효과는 2개월된 쥐에서 두드러졌다. 간, 신장, 소장, 비장, 흉선은 전반적으로 10개월된 쥐가 2개월된 쥐에 비해 무거운 편이었으나 단위 체중당 무게로 한산하면 나이에 의한 차이가 없어졌다. Ca 흡수율, 혈청 Ca 농도는 0.2% Ca 식이군이 1.2% Ca 식이군에 비해 높았고 Ca 균형은 1.2% Ca 섭취군이 높았으며 난소 절제나 나이가 Ca 대사에 유의적인 영향을 미치지는 않았다. 뇨 Ca 배설량은 난소를 절제한 쥐들에게서 높았고, 10개월된 쥐에게서도 높았으나 식이 Ca 수준에 의한 영향은 없었다. 골격 형성의 지표인 혈청 alkaline phosphatase 활성은 2개월된 쥐에서 높았으나 난소 절제에 의해 유의적인 차이를 보이지 않았다. 골격 용출의 지표인 뇨 hydroxyproline 배설량은 실험 기간이 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 보였고 10개월된 쥐에서와 난소 절제를 했을 때 뇨 hydroxyproline 배설량이 높았다. 그러나 혈청 alkaline Phosphatase 활성과 뇨 hydroxyproline 배설량에 식이 Ca 수준의 영향은 나타나지 않았다. 신장 기능의 지표인 GFR은 난소 절제한 쥐가 대조군에 비해 높은 경향을 나타냈으나 식이 Ca 수준에 의한 영향은 나타나지 않았다. 뇨 단백질 배설량은 전반적으로 10개월된 쥐에게서 높았다. 대퇴골, 4번째 척추골, 견갑골을 보면 10개월된 쥐와 1.2% Ca 식이를 섭취한 쥐에서 골격 무게가 무거웠고, 무기 성분 함량도 많았으며, 골격 무게에 대한 무기 성분비도 높은 편이었다. 그러나 난소를 절제했을 경우 골격 무게가 적게 나가고 무기 성분도 적었고 골격 무게에 대한 무기 성분비도 낮은 편이었다. Mineral apposition rate이 높은 10개월된 쥐에서 해면골 밀도가 낮게 나타났다. 결론적으로 나이가 많은 쥐와 난소를 절제한 쥐에서 신장 기능이 쇠퇴하고 뇨 hydroxyproline 배설량으로 측정한 골격 용출이 높아 뇨 Ca 배설량이 증가하고, 혈청 alkaline phosphatase로 측정한 골격 형성은 낮게 나타났다. 이로 인해 난소 절제한 쥐에서는 대퇴골의 밀도가 낮았고, 다른 뼈들도 골격 무게, 골 회분량이 낮아졌다고 생각된다. 그러나 10개월된 쥐에서는 2개월된 쥐에 비해 골격 무게, 골 회분량이 높게 나타났다. 식이 Ca 수준이 골격 대사와 골 구성 성분에 미치는 영향은 나이나 난소 절제의 영향에 비해 현저하지 않았다. 식이 Ca 수준은 뇨 Ca 배설량, 뇨 단백질 배설량과 GFR에 영향을 미치지 않았고, 혈청 alkaline phosphatase 활성과 뇨 hydroxyproline 배설량에도 차이를 나타내지 않았다. 그러므로 Ca 섭취 수준이 신장 기능이나 뇨 hydroxyproline 배설량으로 측정한 골 용출에 영향을 미치지 않았다고 할 수 있다. 그러나 Ca 섭취 수준이 혈청 alkaline phosphatase 활성으로 측정한 골격 형성이나 뇨 hydroxyproline 배설량으로 측정한 골격 용출에 영향을 미치지 않은 것과는 달리 척추골의 밀도는 1.2% Ca 식이를 섭취한 쥐에서 높았고 다른 뼈들의 무기성분들도 또한 1.3% Ca 식이를 섭취한 쥐에서 높았으므로 골격 무기질화 과정이 식이 Ca 수준에 의한 영향을 받았다고 생각된다. 따라서 폐경 후 여성은 골격 형성은 감소하고 골격 용출이 증가하므로 골다공증의 위험도가 높으나, Ca을 보충한 식이를 공급했을 때 Ca 대사가 호전되고 골격 성분이 유지된다고 할 수 있겠다.;This study was performed to investigate the effect of dietary Ca level on the metabolic change of Ca and skeleton in postmenopausal women. Female rats of 10 months old which took ovariectomy operation were compared with 2 month old rats in the present study. All of the rats were fed either 0.2% or 1.2% of Ca diet for 16 weeks, The diet contained 25% casein as, protein source. During the experimental period, total food intake and weight gain were higher in the rats fed high Ca diet and in the ovariecotmized rats, especially in the younger groups. Compared to the younger groups, the older groups had greater weights of liver, kidney, intestine, spleen, and thymus, however, there was no difference in the organ wt/100g B.W. between the groups. For Ca metabolism, apparant Ca absorption, serum Ca level were higher, and Ca balance was lower in the low Ca groups, however neither age nor ovariectomy had any effect. Urinary Ca excretion was higher in the ovariectomized rats and in old rats, but not in the high Ca groups. Serum alkaline phosphatase, the masker of bone formation, was higher in young groups, however was not affected by ovariectomy. Urinary hydroxyproline excretion, the marker of bone resorption, became higher as time went on, and was higher in ovariectomized and in old rats. Dietay Ca level did not influence the alkaline phosphatase activity nor the urinary hydroxyproline excretion. GFR, the index of kidney function, tended to be higher in ovariectomized rats. Dietary Ca level had no effect on GFR nor urinary protein. Urinary protein excretion, the index of kidney function deterioration, was higher in old rats as was urinary Ca excretion. The weight, mineral contents and the mineral/wt ratio of femur, 4^(th) vertebra, and scapula were higher in old rats and in high dietary Ca groups. In ovariectomized rats bone weights, mineral contents and mineral/wt ratio were lower. Trabecular bone density of femur was low when mineral apposition rate was high, especially in old rats. Vertebrae density was higher in rats old or fed high Ca diet, however ovariectomy had no effect. In young rats dietary Ca level did not affect vertebrae bone density. There was no significant difference in scapula density. In young groups, Ca level affected femur length so that rats fed high Ca diet among ovariectoinized rats had a long femur length. However rats fed high Ca diet had a short femur length as well as high bone density among sham operated rats meaning- that these rats had dense femur with short length. In conclusion, old rats and ovariectomized rats showed decreased bone formation, increased bone resorption, partly due to increased urinary Ca excretion. Contradictory to the above observation, old rats and ovariectomized rats still showed higher bone mass and bone ash contents. Therfore aging did not affect the bone density. The effect of dietary Ca level on bone metabolism was less obvious than that of aging or ovariectomy. Dietary Ca level did not affect neither the urinary Ca excretion, urinary protetin excretion, GFR, serum alkaline phosphatase nor urinary hvdroxyproline excretion meaning that dietary Ca level did not influence the kidney function nor the bone turnover. However the Ca contents and the ash contents of femur, 4th vertebra, and the scapula were increased in high Ca groups. Therefore it is considered that decreased bone formation and accelerated bone resorption may account for the increased osteoporotic risk in women menapaused after middle age, however Ca metabolism will be improved and bone components will be maintained if Ca is supplemented.