산화방지제 BHT가 유독물질의 해독작용에 미치는 영향

Abstract

산업사회로의 발전에 따라 화학물질의 사용이 증가되고 있고, 식품의 안전성 문제에 큰 관심을 기울이게 되었다. 식품첨가물인 BHT(3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene)는 산화방지제로 널리 이용되고 있는 페놀계 화합물로서 식품 가공업계에서는 이를 유지 식품에 첨가하고 있다. 한편 BHT는 동물체내에서 독성물질의 해독에 관여하는 효소 활성을 증가시키는 동시에 화학적 발암 물질에 대한 항암 효과를 가지는 것으로 알려져 왔다. 이에 본 연구는 식이에 BHT를 0.5% 수준으로 첨가하여 실험동물에 투여했을 때 간(肝)에서의 해독경로로 알려진 oxidation과 conjugation과정에 미치는 영향, 두 반응간의 상호작용 그리고 투여 독성물질의 용량에 따라 변화하는 conjugation반응의 dose-dependent shift현상을 알아보고자 하였다. 그리하여, Sprague-Dawley종 숫쥐를 대조군과 BHT급여군으로 나누어 7-ethoxycoumarin을 모델 독성 물질로 사용하여, in situ에서 주입시키는 perfused liver technique을 이용하여 실험하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. Ethoxycoumarin이 mixed function oxidase에 의해 hydroxycoumarin으로 전환되는 최대산화율은 대조군이 58 nmoles/g liver/min이고 BHT군은 114 nmoles/g liver/min로서 BHT군이 2배고 증가하였다. 한편 대조군에서는 생성되는 hydroxycoumarin의 대부분이 sulfate ester로 conjugation이 되었으며 BHT군에서는 주입시킨 ethoxycoumarin의 농도가 증가하면서 생성된 hydroxycoumarin의 대부분이 glucuronide로 conjugation되었다. Conjugate의 최대 생성능력을 알기위해 hydroxycoumarin의 주입농도를 높여주었을 때, BHT군에서는 400 nmoles/g liver/min이었고 대조군은 180nmoles/g liver/min로서 BHT군이 2.2배로 높이 나타났다. 이 경우 BHT군에서의 sulfation capacity는 증가하지 않았고 glucuronidation capacity는 대조군에 비해 2.4배로 나타났다. BHT군은 reserve conjugation capacity를 크게 증가시켰다. 낮은 농도의 hydroxycoumarin을 점차 높게 주입해서 conjugation profile의 dose-dependent shift현상을 관찰한 바, 주 대사물이 sulfate ester에서 glucuronide로 바뀌는 교차점이 BHT군의 경우에는 매우 낮은 농도(5μM)에서 나타났다. 이상의 결과로 보아, 산화방지제인 BHT를 식이에 첨가했을 때 microsomal mixed function oxidase와 UDP-glucuronyl transferase의 활성이 증가하게 되고, 이에 따라 glucuronidation이 크게 증가함을 알 수 있었다. BHT를 먹을 경우, 이를 배설시키기 위해서 효소활성이 증가하게 되는데, 이 상태에서 유독성 이물질(異物質)이 체내로 들어오게 되면 microsomal mixed function oxidase에 의하여 산화속도가 증가하고 동시에 capacity가 큰 glucuronidation의 포함능력이 크게 증가하여 해독 물질을 빨리 배설시킨다. 이러한 메커니즘은 BHT의 항암효과가 해독 경로에 존재하는 효소활성과 관계있다는 설을 보완해 주는 것으로 생각된다. ; Effect of feeding rats with diets containing 0.5% BHTt(3, 5-ditert-butyl-4-hydroxytoluene), the commonly used food additive of phenolic antioxidant with an anticarcinogenic property, on the rates of initial mixed function oxidation and subsequent conjugation as well as the interaction between these two phases of drug metabolism have been studied by using livers perfused in situ with the aid of 7-ethoxycoumarin as a model xenobiotic. The rates of initial oxidation of the infused 7-ethoxycoumarin (EC) to 7-hydroxycoumarin (HC) by microsomal mixed function oxidase were increased 2-fold in the BHT-fed rats. The maximal rate of hydroxycoumarin formation was 58 nmoles/g liver/min in control rats and 114 nmoles/g liver/min in BHT-fed rats. While most of this initial metabolite was released as sulfate ester in control rats, greater proportion of the metabolite was released as glucuronide in BHT-fed rats. The dose-dependent shift observed upon infusions with increasing dose of ethoxycoumarin was more extensive in BHT-fed rats, so that the major metabolite released was shifted from sulfate ester to glucuronide only in BHT-fed rats. With increasing concentrations of infused hydroxycoumarin up to 400μM, it was found that the maximal conjugation capacity which was increased by 2.2-fold in the BHT-fed rats was 400 nmoles HC/g liver/min whereas that of control rats was only 180 nmoles HC/g liver/min. The overall increase of the maximal conjugation capacity in BHT-fed rats was due to the increase of the maximal rates of glucuronidation by 2.4-fold without any significant changes in the maximal rates of sulfation. The reserve conjugation capacity of BHT-fed rats was also much increased. Furthermore, the ‘cross-over’ concentration of hydroxycoumarin being infused, at which the major form of released conjugates has shifted from the sulfate to glucuronide, was greatly lowered in the BHT-fed rats. These results have indicated that the BHT-feeding has increased not only the rate of initial oxidation by the increased activity of mixed fuction oxidase, but also the rate of glucuronidation by elevating the activity of UDP-glucurony1 transferase. Thus, the BHT-feeding arising from the intake of processed foods containing the antioxidant may provide a detoxifying capacity by its ability to accelerate the overall rates of metabolism-excretion of foreign toxic chemicals.