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Antiobesity effects of corn gluten hydrolysate and/or capsaicin in high-fat diet-induced obese rats

Title
Antiobesity effects of corn gluten hydrolysate and/or capsaicin in high-fat diet-induced obese rats
Other Titles
옥수수글루텐가수분해물과 캡사이신이 고지방식이 유도 비만 동물의 항비만효과에 미치는 영향
Authors
문주미
Issue Date
2012
Department/Major
대학원 식품영양학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
권오란
Abstract
본 연구에서는 비만을 유도한 흰쥐에서 옥수수 글루텐 가수분해물, 캡사이신의 체지방 감소 효과에 대해서 알아보았다. 생후 8주령의 수컷 흰쥐 45마리를 정상 식이군 (n=10)과 고지방식이군 (n=35)으로 나누어 비만을 유도하였고, 13주 후에 비만유도를 확인하기 위하여 정상식이군과 고지방식이군 중에서 다섯 마리를 희생시켜 체중, 장기의 무게, 당 대사, 지질대사 및 아디포카인을 측정하였다. 고지방식이의 식이섭취는 유의적으로 감소하였으나, 식이성분으로 인하여 체중과 부고환지방, 신장지방에서 유의적으로 증가하였다. 또한 간의 총 지질함량, 중성지방, 총 콜레스테롤 함량 및 혈액에서의 렙틴의 수준이 유의적으로 증가하였다. 비만유도군은 다시 4군으로 나누어 고지방식이를 유지하며 동시에 35.56% 옥수수글루텐가수분해물섭취 (HF-C), 0.02% 캡사이신 (HF-P), 35.56% 옥수수글루텐가수분해물섭취와 0.02% 캡사이신 (HF-CP)으로 물질을 4주간 처리하였다. HF에 비해 시험물질군은 체중, 부고환지방, 신장지방의 무게가 유의적으로 낮음에 따라 체중의 변화를 확인 할 수 있었고 시험물질군들에서 간의 총 지질함량, 중성지방, 총 콜레스테롤의 수치, 렙틴는 HF에 비하여 유의적으로 감소하였다. 반면에 아디포넥틴은 HF-CP에서 유의적으로 높았다. 당 대사는 고지방식이유도 실험 군간 유의적인 차이가 났었으나 HF와 비교하여 HF-CP에서는 공복혈당, 인슐린, 인슐린 저항성 지수 (HOMA-IR)이 감소하였다. 항비만효과에 미치는 지방합성 및 지방산화에 관여하는 유전자발현과 메커니즘을 규명하고자 조직에서 RT-PCR을 수행하였다. 간에서의 지방산화유전자인 PPARα, CPT-1α, ACO 유전자 수치는 HF에 비해 HF-CP가 유의적으로 높았고, 지방합성유전자의 SREBP1, FAS는 HF-C에서 낮은 경향을 보여주었으며, PPAR-γ 는 HF-C, HF-CP에서 유의적으로 낮았다. 간에서의 유전자 발현 정도를 비교해보면 복합물 상태로 되어 있는 HF-CP가 지방 산화를 상승시켜주고, 지방합성을 억제해주는데 더 큰 작용을 하게 된다. 또한 HF-C는 지방합성억제정도에 효과를 주는 것으로 사료된다. 근육에서의 인슐린리셉터, GLUT4와 PPARα, UCP3의 수치가 HF-P에서 유의적으로 높았다. 이에 따라 캡사이신 단독군에서 인슐린민감성, 열 생성의 효과를 향상시키는 것을 알 수 있었다. 지방조직에서의 SREBP1 은 시험물질군에서 대체로 낮았으며 PPAR-γ, HSL는 HF-CP에서 유의적으로 높았으나 CPT1α는 HF-P에서 유의적으로 높았다. 또한 UCP2는 유의적이지는 않았으나 시험물질군에서 높은 경향을 보여주었다. 이에 따라 지방조직에서의 지방산화와 지방합성억제 유전자도 HF-CP군의 효과가 더 좋은 것을 알 수 있었다. 근육에서의 단백질합성의 기전을 규명하기 위하여 웨스턴블랏을 m-Tor, 4E-BP1 인산화를 측정하였는데 4E-BP1 인산화는 HF와 비교하여 시험물질군에서의 증가하는 것을 확인하였으나 큰 유의차는 보이지 않았다. 결론적으로 옥수수글루텐가수분해물섭취(CGH)와 캡사이신은 조직에 따른 기전에 따라 비만 유도한 흰 쥐에게서 체중감소 유도를 확인하였다. 캡사이신은 당 대사, 열생성에너지, 지방산 산화에서 더 증진시킴으로 항비만효과에 더 효과적으로 작용하는 것을 하고, CGH는 체중은 감소시키고 체단백질을 유지하는 기능은 명백하게 확인할 수 있었으나, 본 연구에서 그에 따른 기전을 명백하게 밝히지 못했으므로 더 나아가 후에 명백하게 밝히는 연구가 필요할 것이다.;This study was investigated to evaluate antiobesity effects of corn gluten hydrolysate (CGH) and capsaicin in high-fat diet-induced obese (DIO) rats. Forty five male Sprague-Dawley rats aged eight weeks were divided into 2 groups and fed the AIN-93G diet (n=10) or the high fat diet (n=35) for 13 weeks. Obesity induction was confirmed by measuring of body weight, fasting blood glucose and insulin, plasma and hepatic lipids, and adipokine hormones from 5 rats of each group. The DIO rats were re-grouped into 4 groups (n=7~8 for each group) based on the body weight and fed the designated experimental diets for 4 weeks: high fat control (HF), high fat with CGH (HF-C), high fat with capsaicin (HF-P), and high fat with CGH plus capsaicin (HF-CP). Our findings demonstrate that high fat diet for 13 weeks increased body weight (p<.0001), liver (p=0.007), perirenal fat (p=0.035), and epididyimal fat (p=0.012), fasting blood glucose (p=0.023), hepatic total lipid (p<.0001), hepatic triglyceride (p=0.0019), hepatic cholesterol (p<.0001), and plasma leptin (p=0.016), whereas it decreased the diet intake (p<.0001). The following 4 week administration of CGH, capsaicin or CGH plus capsaicin with the high fat diet reduced perirenal and epididymal fats and hepatic lipids significantly (p=0.010 for all). However muscle weight was not changed (p=0.206). By capsaicin administration, plasma insulin and leptin were reduced (p=0.017 and p=0.0002, respectively) whereas adiponectin was increased (p=0.014). We also observed that, in the liver, PPARα, CPT-1, and ACO genes were up-regulated in HF-CP (p=0.004, 0.021, and 0.0002, respectively), whereas PPAR-γ gene was down-regulated in HF-C and HF-CP (p=0.028). In the muscle, insulin receptor, UCP3 and PPAR-α genes were up-regulated in HF-P only (p=0.05, 0.003, and 0.128, respectively), whereas GLUT4 gene was significantly higher in both HF-CP and HF-P (p<.0001). In the adipose tissue, PPAR-γ and HSL genes were up-regulated in HF-CP (p=0.003, p<.0001, respectively), however, CPT1α (p=0.024) gene was higher in HF-P. In conclusion, it was suggested that CGH and capsaicin induces weight-loss in DIO rats in different molecular pathways. Capsaicin showed significant improvement in glucose homeostasis, thermogenesis, and fatty acid oxidation in the muscle and adipose tissue, thereby reducing body weight. The molecular pathway of CGH for their effect on body weight reduction was not clearly defined in this study. However, CGH plus capsaicin showed dramatic effect on weight-loss in DIO rats through the synergistic mechanism involving inhibition of the lipogenesis as well as stimulation of the lipolysis in the liver and adipose tissue.
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