포도의 부위별 섭취가 흰쥐의 노화 과정 중 Cadmium의 대사 및 중독에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 cadmium(Cd)을 공급받은 흰쥐의 노화 과정 중에서 가령에 따른 Cd의 대사 및 중독의 변화를 관찰하고 포도의 부위별 섭취가 이에 미치는 영향을 비교하고자 하였다. 평균 체중이 548.8±4.3 g인 생후 13개월 된 Sprague-Dawley 종 수컷 흰쥐 120마리를 Cd 비공급군과 공급군 (200 ppm CdCl2)으로 나누고, 포도를 총포도, 포도박, 포도즙의 세 부분으로 구분하여 각각 2% (w/w) 첨가한 식이로 3개월, 5개월, 7개월씩 사육하였다. 혈액 및 간, 신장의 Cd 농도와 뇨, 변으로의 Cd 배설량 및 Cd 보유율, 간·신장의 metallothionein(MT) 농도, 대퇴골의 골밀도 및 사구체 여과율 등의 변화를 살펴보았다. 식이 섭취량은 가령에 따라 다소 감소하는 경향을 나타내었으나 Cd 공급과 포도 식이 섭취에 따른 식이 섭취의 변화는 뚜렷하게 나타나지 않았다. 실험동물의 체중 변화는 Cd 공급 유무의 영향을 받아, Cd 비공급군의 경우 양의 증가율을 보였으며, Cd 공급군 중 포도박을 제외하고는 모두 음의 증가율을 나타내었다. 장기무게의 경우에는 간과 부고환지방 무게에서 Cd 공급의 영향을 받아 Cd 공급군의 무게가 비공급군에 비해 낮게 나타났으며, 비장 및 신장의 경우에는 Cd 공급 유무와 포도 식이 섭취에 따른 차이가 나타나지 않았다. Cadmium 대사를 살펴보면, Cd 공급으로 혈액 및 간, 신장 등의 조직에 Cd이 축적되었으나 포도박군의 경우 모든 조직에서 그 농도가 가장 낮게 나타났으며, MT 농도는 간에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으나 대조군이 포도를 섭취한 군들보다 다소 높았으며, 신장에서는 포도박군이 가장 높은 농도를 보였다. 변의 무게는 Cd 공급이나 포도 식이에 따른 유의적인 차이가 없었고, 변으로의 Cd 배설량은 포도박군이 가장 높은 수준을 나타내었다. 대퇴골을 살펴보았을 때 가령에 따라 대퇴골의 무게 및 골밀도가 Cd 공급에 의해 감소하였는데, 이는 포도 시료의 섭취, 특히 포도박의 섭취로 완화되는 경향을 보여주었다. 골밀도의 경우 포도박군에서는 Cd 비공급 대조군보다는 저하되었지만 Cd 공급 대조군에 비하여는 높게 나타났다. 사구체 여과율은 월령이 증가함에 따라 전반적으로 감소하는 경향을 보였는데, 장기간 Cd 투여시 더욱 감소되었다. 그러나 Cd 공급군들 중 포도박군과 포도즙군에서는 장기간 Cd을 공급한 20 월령에서도 Cd 비공급 대조군과 사구체 여과율에 차이를 보이지 않았다. 이상의 결과를 종합하여 보면, 포도 식이 특히 포도박을 섭취하였을 때 Cd 공급군의 변을 통한 Cd 배설량을 증가시켜 Cd 흡수를 감소시켰으며 신장의 MT 수준은 실험군들 중 가장 높았다. 또한 포도박 섭취는 대퇴골의 골밀도가 Cd 공급으로 인하여 감소하는 것을 완화시켰으며 가령에 따른 사구체 여과율의 감소 현상을 막아주었다. 이와 같이 포도의 부위에 따라서 Cd의 대사 및 중독에 미치는 효과가 달랐으며 식이 섬유와 flavonoids 함량이 가장 높은 포도박의 군에서 Cd의 제독 효과가 가장 컸다. 이 효과가 식이 섬유에 기인한 것인지 또는 flavonoids에 의한 것인지는 본 실험 결과로는 뚜렷하게 알 수 없었다. 그러나 폐기되고 있는 포도박을 새로운 기능성 식품의 소재로 활용할 수 있는 가능성을 보여주었다. ; This study was carried on to investigate the effect of grape (Campbell Early) intake on cadmium metabolism with aging. This experiment was performed to see the effect of whole, grape pomace and grape juice intake on cadmium metabolism in thirteen-month-old Sprague-Dawley male rats whose range of weights was 548±4.3 g. One hundred and twenty rats were assigned into eight groups according to body weights and were raised for 3, 5 or 7 months with diets containing 2 % (w/w) dried powders of three different parts of grapes and 0.02 % (w/w) CdCl2. The food intake seemed to be decreased with aging, but not influenced by neither Cd administration nor grape intake. Body weights of Cd exposed groups were lower than those of Cd free groups. Kidney and spleen weights were increased with aging, and EFP weights of Cd exposed groups were lower than those of Cd free groups. Cadmium was accumulated in blood and tissues, and Cd concentration was the lowest in Cd exposed grape pomace group. Metallothionein(MT) synthesis in tissues was increased by Cd administration. Liver MT concentration was not significant, but control groups indicated higher concentration comparing to grape groups. For kidney MT concentration, it was the highest in the Cd exposed pomace group. Fecal Cd excretion and Cd retention ratio were affected by grape intake. Cadmium exposed grape pomace group had the highest fecal Cd excretion and the lowest Cd retention ratio, which indicated that grape (especially grape pomace) consumption might alleviate Cd toxicity by increasing Cd excretion through feces. Femur weights and bone density decreased with aging, and this tendency was alleviated by grape intake, especially grape pomace. In Cd exposed grape pomace group bone density was lower than that of Cd free control group, but it was higher than that of Cd exposed control group. Glomerular filtration rates(GFR) tended to be low with aging, and it was more decreased by long term Cd exposure. Cadmium exposed grape pomace group and Cd exposed grape juice group seemed to alleviate the kidney damage by Cd administration and aging. Their GFR was not so different from that of Cd free control group. In conclusion, grape diets, especially grape pomace were effective in decreasing Cd absorption in tissues by increasing Cd excretion through feces, and kidney MT concentration in Cd exposed grape pomace group was the highest among Cd exposed groups. The intake of grape pomace alleviated bone loss caused by Cd administration and prevented decreasing in GFR with aging. As seen above, the effect on Cd metabolism and toxicity was different for the parts of grapes. Among the parts of grape, the grape pomace which had higher contents of dietary fiber and flavonoids was the most effective of all. It is uncertain if the effect resulted from dietary fiber or flavonoids in this study. It was hard to distinguish clearly the effect of dietary fiber from that of flavonoids in this study. However, it showed the possibility of usage of grape pomace as functional food, while it had been discarded so far.