Effect of Acanthopanax koreanum Nakai on alcohol and lipid metabolism in chronic alcohol-ingested rats

Abstract

ABSTRACT The aim of this study was to investigate the protective effect of the ethanolic extract of Acanthopanax koreanum Nakai (AK) against chronic alcohol-induced hepatic lipid accumulation and reactive oxygen species (ROS) damage of rats. Male Sprague-Dawley rats (7 weeks old, n=49) were randomized into 5 groups; normal control group (CON), alcohol ingestion group (ET), alcohol with AK supplementation at 200 mg/kg body weight (AK_L), 400 mg/kg body weight (AK_M) and 800 mg/kg body weight (AK_H) group. Rats were fed Lieber-DeCarli diet with or without alcohol for 6 weeks and AK by gavage for the same period. Six-week ingestion of alcohol induced alcoholic fatty liver in the ET group compared with the CON group. The organ weight of liver was significantly increased (P<.0001), while the weights of adipose tissues were notably decreased (P= 0.0012, 0.0323, and 0.0017). The levels of serum aspartate transaminase (AST) and alanine transaminase (ALT) were significantly increased (P=0.0028, 0.0032, respectably). The activity of mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH) was significantly decreased (P=0.0123) and the expression of cytochrome P450 2E1 (CYP2E1) was increased by chronic alcohol induction (P=0.0092). Glutathione reductase (GR) activity was increased (P=0.0095). Serum total-cholesterol (TC), and LDL-C and hepatic total lipid, triglycerides (TG), and cholesterol were notably increased in the ET group and the AK groups (P= 0.0001, 0.0183, 0.0008, 0.0036, and 0.0126, respectably). The mRNA expression of peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPAR-α) was lowered in ethanol-induced groups (P=0.0004). The ET group showed steatosis, swelling, micro infiltration, and lipid accumulation in histological analysis. Against of this change, the activity of AST was decreased in the AK_H group. The AK_H group showed higher level of PPAR-α mRNA compared with the ET group. The AK_H group tended to lower the increased hepatic cholesterol concentration. Large fat droplets and total lipid in hepatocytes observed in histopathology was decreased in the AK_H group. The other hand, the activities of antioxidant enzymes such as superoxide dismutase (SOD, P=0.0635), and GR slightly increased in the AK_H group. Taken together, these results suggest that high-dose of AK is capable of alleviating alcohol-induced fatty liver by increasing hepatic PPAR-α mRNA and enhancing activities of antioxidant enzymes, thereby mitigating hepatic lipid accumulation and antioxidant stress.;본 연구에서는 알코올을 만성적으로 쥐에 섭취시켜 유도한 간의 지질 축적 및 활성산소종에 의한 손상에 대한 섬오갈피 에탄올 추출물 (Acanthopanax koreanum Nakai, AK)의 보호 효과를 검증하였다. 수컷 Sprague-Dawley계 쥐 (7주령, n=49)를 무작위로 정상군 (CON), 에탄올유도군 (ET), 저용량군 (EtOH+AK 200 mg/kg B.W., AK_L), 중용량군 (EtOH+AK 400 mg/kg B.W., AK_M), 고용량군 (EtOH+AK 800 mg/kg B.W., AK_H) 총 5군이 되도록 나누었다. 6주 동안 알코올을 포함하거나 포함하지 않은 Lieber-DeCarli 액체 식이를 제공하였고, 같은 기간 동안 AK 또는 생리식염수는 경구투여를 통해 공급하였다. 6주 간의 알코올 투여는 CON군에 비하여 ET군에서 알코올성 지방간을 유도하였다. 간의 무게가 유의적으로 증가하였으며, 지방 조직의 무게는 감소하였다. 혈청 AST와 ALT가 유의적으로 증가하였다. 만성 알코올에 의해 미토콘드리아의 ALDH 활성이 감소하였고, CYP2E1의 단백질 활성이 증가하였다. GR의 활성이 증가하였다. 혈청 총 콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤, 간의 총 지질, 트리글리세라이드 및 콜레스테롤이 현저하게 증가하였다. PPAR-α의 mRNA 발현이 에탄올 유도군에서 감소하였다. 조직병리검사에서는 ET군의 간 조직에서 팽창, 미소 침윤 및 지질 축적 등이 관찰되었다. 이러한 변화에 반해, AK_H군에서 ET군에 비하여 AST 활성이 감소하였다. AK_H군에서는 PPAR-α의 수준 증가 경향이 관찰되었다. 조직병리검사에서 보인 간 조직에서의 큰 지방구와 총 지질이 AK_H군에서 감소하였다. SOD 및 GR과 같은 항산화 효소의 활성이 AK_H군에서 약간 증가하였다. 이러한 결과는 고용량의 섬오갈피가 간의 PPAR-α 발현을 증가시키고, 항산화 효소 활성의 증가를 시켜 알코올성 지방간을 약화시키는 효능을 기대해볼 수 있음을 시사한다.