Korean red ginseng ameliorates alcohol-induced fatty liver through AMPK signaling pathway in rats

Abstract

The causal association between alcohol intake and the development of alcoholic liver disease has been well demonstrated. Chronic alcohol consumption induces excess adipose lipolysis, thereby increasing fatty acid influx to the liver. This study was conducted to evaluate the protective effects of Korean red ginseng extract (KRG) against alcohol-induced fatty liver in rats. Forty-nine male Sprague-Dawley rats were randomly divided into five groups and consumed in a paired-fed paradigm, an ethanol (36% of total diet) containing or equicaloric Lieber-DeCarli liquid diet (normal control, CON) for 6 weeks: Ethanol groups were supplemented with KRG by gavage at daily doses of 0 (ethanol control, ET), 125 (RGL), 250 (RGM), or 500 mg/kg body weight (RGH). KRG treatment suppressed body weight reductions and liver weight increases produced by chronic alcohol consumption. KRG administration lowered the alcohol-induced increases in serum aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) levels (P=0.0135 and P=0.0142, respectively). Plasma triglycerides (TG), total cholesterol (TC) and low density lipoprotein (LDL)-cholesterol levels of the ET group were significantly increased compared with the CON group (P=0.0104, P=0.0035 and P=0.0183, respectively), whereas KRG showed no significant difference. The histological examinations revealed a decrease of large lipid droplets in the KRG groups compared with the ET group. Concomitantly, KRG lowered the alcohol-induced increases in hepatic TG and TC contents (P=0.0915 and P=0.0032, respectively). Furthermore, administration of KRG significantly enhanced phosphorylation of AMP-activated protein kinase (AMPK) and lowered acetyl-CoA carboxylase (ACC) phosphorylation in the liver, leading to changes in mRNA expression, in particular, a decrease of sterol regulatory element-binding protein (SREBP)-1c mRNA level and an increase of carnitine palmitoyltransferase (CPT)-1a in the liver (P=0.018, P=0.0015, P=0.0295 and P=0.0177, respectively). In addition, there were significant decreases in the hormone sensitive lipase (HSL) and leptin mRNA levels and significant increases in the proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-γ), adiponectin mRNA levels and phosphorylation of AMPK in the adipose tissue (P=0.0122, P=0.0014, P=<.0001, P=0.0003 and P=0.025, respectively). These results suggest that KRG supplementation attenuated alcohol-induced fatty liver through the coordinated control of AMPK-mediated lipid metabolism in the liver and the adipose tissue. ;본 연구에서는 바이오마커 측정을 통한 홍삼 농축액 (Korean red ginseng, KRG)의 알코올성 간질환 개선효과를 알코올성 지방간 (Alcohol-induced fatty liver) 유도 모델을 통해 규명하였다. 수컷 Sprague-Dawley계 흰쥐 (200-220g) 49마리를 무작위로 정상군 (CON), 에탄올섭취군 (ET), 저용량군 (ET + KRG 125mg/kg B.W., RGL), 중용량군 (ET + KRG 250mg/kg B.W., RGM), 고용량군 (ET + KRG 500mg/kg B.W., RGH) 총 5군이 되도록 나누었다. 만성적 에탄올 급여효과를 조사할 목적으로 혈중 알코올 농도를 일정하게 유지하기 위해 Lieber-DeCarli 액체식이를 사용하였다. 알코올 섭취로 인하여 증가한 간의 무게와 감소한 몸무게 증가와 지방조직의 무게는 홍삼 농축액 섭취를 통하여 개선되었다. 만성적 알코올 섭취로 인한 간 손상 및 기능 회복 정도를 알아보기 위하여 AST, ALT, ADH를 측정하였으며, AST, ALT 수준은 ET에 비해 RGM, RGH에서 감소하는 경향을 보였으나, ADH는 군별 차이가 없었다. 혈액에서 지질대사 지표인 TG, TC, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol, FFA의 수준은 CON에 비해 ET에서 증가하였지만, 홍삼 농축액 투여군에서는 유의적인 차이는 없었다. 간에서 알코올로 증가된 TG는 홍삼농축액 투여군에서 감소하는 경향을 보였지만 유의적인 차이는 없었고, 알코올로 증가된 TC 수준은 RGM에서 유의적으로 감소하였다. 간에서 염증성 지표인 TNF-α, IL-6와 혈액에서의 CRP 수준은 군간에 유의적인 차이가 없었다. 간에서 지질대사와 관련된 PPAR-α, SREBP-1c, CPT-1a, FAS 유전자 발현을 확인하였다. 알코올로 증가된 SREBP-1c의 유전자 발현이 RGL, RGM, RGH에서 유의적으로 감소하였고, 알코올로 감소된 CPT-1a의 유전자 발현이 RGL, RGH에서 유의적으로 증가하였다. 간에서 인산화된 AMPK의 비율은 RGM과 RGH에서 ET에 비해 유의적으로 증가하였고, 인산화된 ACC의 비율은 RGL, RGM과 RGH에서 ET에 비해 유의적으로 감소하였다. 지방 조직에서 지질대사와 관련된 adiponectin, PPAR-γ, HSL, leptin 유전자 발현을 확인하였다. 알코올로 증가된 HSL과 leptin의 유전자 발현이 RGM, RGH에서 유의적으로 감소하였고, 알코올로 감소된 adiponectin과 PPAR-γ의 유전자 발현이 RGM, RGH에서 유의적으로 증가하였다. 지방 조직에서 인산화된 AMPK의 비율은 RGM에서 유의적으로 증가하였다. 결과적으로, 본 실험에서 KRG에 의한 알코올성 지방간의 감소와 간과 지방조직에서의 유전자 발현 조절을 통한 간 보호 효과를 확인하였다.