Leucine의 섭취가 고지방 식이를 섭취한 흰 쥐의 체중 감소에 미치는 영향

Abstract

This study was performed to investigate the effect of leucine on body weight reduction in high fat-diet induced overweight rats. To induce overweight, six-month-old male Sprague Dawley rats (n=80) were divided into two groups; One group of 10 rats was fed control diet (control group) and another group of 70 rats was fed a high-fat diet (40% of energy as fat) for 14 weeks. Then, 10 rats of each group were sacrificed to identity overweight by the body weight, fat pad weight and some hepatic enzyme activities. The remaining rats randomly divided into 6 groups by the body weight according to the leucine levels (0, 0.6 or 1.2 g/kg BW) and dietary fat levels (9.6% or 40% of energy as fat) for further experiment of 5 weeks. In overweight induction period, food intake was fed control group was significantly higher than the rats fed high fat group. Body weight change and calorie efficiency ratio of the rats feds high fat group was significantly higher than the rats fed control group. Epididymal fat pads weights of high fat group was significantly higher than that of control group. Of the hepatic enzymes, G6DPH activity, which is related to fatty synthesis, was significantly reduced in control group than high fat group. To investigate the effects of leucine on lipid metabolism, body weight and food intake were measured every week during the experimental period.

After scarification, perirenal and epididymal fat pads were weighed. The hepatic activities of carnitine palmitoyl transferase (CPT), malic enzyme (ME) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) were also measured. In leucine supplement period, body weight change and food efficiency ratio of the rats fed Leu groups (0.6g, 1.2g/kg BW) were significantly higher than the rats fed Leu-free groups (0g/kg BW). Perirenal fat pads weights of Leu-free groups (0g/kg BW) were significantly higher than those of Leu groups (0.6g, 1.2g/kg BW). Of the hepatic enzymes, G6DPH activity, which is related to fatty synthesis, were significantly reduced in Leu groups (0.6g, 1.2g/kg BW) than Leu-free groups (0g/kg BW). To investigate the effects of the diets on carbohydrate metabolism, changes of blood glucose and insulin levels were determined at 0, 30, 60, 90, and 120 minutes after oral glucose loading (1g/kg BW). The incremental area under the curve (IAUC) of glucose and insulin as well as the insulinogenic index were calculated to determine the effect of leucine on glucose-stimulated insulin secretion. Overnight fasting blood glucose, glucagon, and insulin levels were determined again right after scarification. The Homeostatic model assessment (HOMA)-index was calculated using the concentrations of fasting blood glucose and plasma insulin to determine the effects of leucine on insulin sensitivity. In the OGTT, the incremental areas under the curve of the glucose response (IAUC) of Leu-free groups (0g/kg BW) was significantly higher than those of Leu groups (0.6g, 1.2g/kg BW). The fasting glucose concentration and HOMA-IR of of Leu-free groups (0g/kg BW) were significantly higher than those of Leu groups (1.2g/kg BW). To investigate the effect of the diets on nitrogen metabolism, nitrogen balance and urinary creatinine excretion were measured. However it rarely reach the conclusion on this issue due to the limited information on total urine volume. In conclusion, this study suggests that one of the possible action mechanisms of leucine on body weight reduction might be due to the inhibition of lipogenic enzyme activities such as glucose-6-phosphate dehydrogenase.

;본 연구에서는 leucine의 섭취가 고지방 식이를 공급하여 과체중을 유발한 흰 쥐의 체중 감소에 미치는 영향을 알아보았다. 과체중을 유발하기 위하여, 생후 6개월의 Sprague-Dawley 종 수컷 흰 쥐 (n=80)를 정상 식이군 (9.6% of energy as fat)(n=10)과 고지방 식이군 (40% of energy as fat)(n=70)의 2 그룹으로 나누어 14주 동안 과체중을 유도하였다. 과체중 유도 여부를 확인하기 위하여 각 그룹당 10마리를 희생시켜서 체중, 지방 조직의 무게, 간 효소 활성을 측정하였다. 남아있는 동물을 각 군당 10마리씩 6군으로 나누어 식이 지방 수준 (9.6%, 40% of energy as fat)과 leucine 수준 (0g, 0.6g, 1.2g/kg bw)을 달리하여 5주간 사육하였다. 과체중 유도 기간에 식이 섭취량은 정상 식이 군이 고지방 식이 군에 비하여 유의적으로 많이 섭취하였다. 체중 변화 량과 칼로리 효율은 고지방 식이 군이 정상 식이 군에 비하여 유의적으로 높았다. 지방 조직의 무게는 신장 주변 지방의 무게는 두 군간의 유의적인 차이가 없었으나, 부고환 지방의 무게는 고지방 식이 군이 정상 식이 군에 비하여 유의적으로 높았다. 간에서의 효소 활성에 있어서 지방산 합성 관련 효소인, glucose-6-phosphate dehydrogenase의 활성은 정상 식이 군이 고지방 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았다. Leucine이 지질 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 사육 기간 중 체중 변화량 및 식이 섭취량을 매주 측정하였고, 희생 후 신장 주변 지방과 부고환 지방의 무게를 측정하였다. 실험 식이가 간 지질 관련 효소 활성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 간 조직 중의 carnitine palmitoyl transferase (CPT), malic enzyme (ME)과 glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH)의 활성을 측정하였다. Leucine 공급 기간 동안에 일일 식이 섭취량과 칼로리 섭취량을 조사한 결과, 식이 섭취량은 식이 지방 수준에 따라서 볼 때는 정상 식이 군이 고지방 식이 군보다 유의적으로 높았으나, leucine 수준에 따라서 볼 때는 유의적인 차이가 없었다. 체중 변화량은 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때는 정상 식이 군이 고지방 식이 군에 비하여 유의적으로 체중이 감소하였고, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine을 공급한 군 (0.6, 1.2g/kg bw)들이 leucine 비공급군에 비하여 유의적으로 체중이 감소하였다. 칼로리 효율은 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때는 고지방 식이 군이 정상 식이 군에 비하여 유의적으로 높았고, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine을 공급한 군(0.6, 1.2g/kg bw)들이 leucine 비공급군에 비하여 유의적으로 낮았다. 지방 조직의 무게에 있어서, 신장 주변 지방 무게는 식이 내 지방 수준에는 영향을 받지 않았으나, leucine 수준에 따라서 볼 때는 차이가 있어 leucine을 공급한 군 (0.6, 1.2g/kg bw)들이 leucine 비공급군에 비하여 유의적으로 값이 낮았으나, 부고환 지방의 무게는 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때 정상 식이 군이 고지방 식이 군에 비하여 감소하는 경향을 보였다. 간에서 측정한 지방산 합성 관련 효소인 glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH)의 활성은 식이 내 fat 수준에 따라서 볼 때는 유의적이지 않았으나, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine을 공급한 군 (0.6g, 1.2g/kg bw)들이 leucine 비공급군에 비하여 유의적으로 낮은 활성을 나타냈다. 실험 식이가 당 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 포도당을 경구 투여한 후 0, 30, 60, 90, 120분에 포도당과 인슐린 수준의 변화를 측정하였다. 인슐린 분비능을 측정하기 위하여, 포도당과 인슐린의 IAUC 뿐만 아니라, insulinogenic-index 값을 측정하였다. 희생 후, 공복 혈당과 인슐린 및 글루카곤을 다시 측정하였다. HOMA-IR은 leucine이 인슐린 민감성에 끼치는 영향을 알아보기 위하여 공복 혈당과 혈장 인슐린 농도를 이용하여 계산하였다. 경구 당부하 검사 시, 포도당 IAUC 면적은 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때는 정상 식이군에 고지방 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았고, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine을 공급한 군(0.6, 1.2g/kg bw)들이 leucine 비공급군에 비하여 유의적으로 낮았다. 희생 후, 공복 혈당은 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때는 유의적인 차이가 없었으나, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine 공급량이 많을수록 유의적으로 값이 낮았다. HOMA-IR은 식이 내 지방 수준에 따라서 볼 때는 정상 식이 군이 고지방 식이 군에 비하여 유의적으로 낮았으나, leucine 수준에 따라서 볼 때는 leucine 공급량이 많을수록 유의적으로 낮아졌다. 실험 식이가 질소 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 질소 균형과 뇨 중의 크레아티닌 배설량을 측정하였다. 그러나 뇨 채취 시 증류수를 처리하는 데 오차가 발생하여 총 urine collection에 문제가 발생하여 실험 식이가 질소 대사에 미치는 영향을 확인할 수 없었다. 본 연구를 통해서 leucine의 체중 감소 효과에 가능성 있는 기전을 알아보았다. 그 결과, 간 지질 합성 관련 효소라 할 수 있는 glucose-6-phosphate dehydrogenase의 활성이 억제 됨으로써 체중 감소 효과를 가져왔다고 생각할 수 있었으며, 당 대사에 있어서는 leucine의 섭취가 인슐린 저항성을 증가시킬 것이라 추측하였지만 오히려 인슐린 저항성을 억제시켜 당 대사를 개선 시키는 것으로 나타났다.