Tartary buckwheat extract attenuate obesity-induced inflammation in rats fed a high-fat diet

Abstract

본 연구는 쓴메밀 추출물이 고지방식이로 비만이 유도된 흰쥐에서 체지방 감소와 염증반응에 미치는 효과에 대해 알아보고자 진행되었다. 3주령의 수컷 흰쥐를 4개의 군 (NOR: 일반식이, HFD: 45% 고지방 식이, TB-L: 고지방식이에 쓴메밀 추출물을 0.5% 첨가한 식이, TB-H: 고지방식이에 쓴메밀 추출물을 1.0% 첨가한 식이) 으로 나누어 12주 동안 식이 섭취량과 체중변화를 측정하였다. 체중변화를 비교한 결과 일반식이 군에 비교하여 비만은 유도되었으나 쓴메밀 추출물에 의한 체중변화는 관측되지않았다. 하지만 쓴메밀 추출물에 의해 체지방 무게 감소는 확인할 수 있었으며 (p<0.05), 지방조직을 염색하여 크기와 형태를 관측하였을 때, 쓴메밀을 추출물을 첨가한 군에서 지방조직의 크기가 고지방식이 군에 비해 감소한 것을 확인할 수 있었다. 혈중 지질 지표를 확인했을 때 TB-H 군에서 중성지질, 총 콜레스테롤이 HFD 군에 비교하여 유의적으로 감소하였으며, TB-L 군에서는 중성지질, 총콜레스테롤, HDL-콜레스테롤이 HFD 군에 비교하여 유의적으로 감소하였다 (p<0.05). 위의 결과를 이용하여 계산한 혈중 LDL-콜레스테롤 수준과 동맥경화지수는 TB-H, TB-L 두 군 모두에서 HFD 군에 대해 유의적으로 감소하였다 (p<0.05). 지방조직에서 두가지 효소의 활성을 관측하였다. GPDH는 지방의 합성에, AMPK는 지방의 분해에 관여하는 효소이며, 두가지 효소 모두에서 쓴메밀 추출물을 처리한 군에서 HFD 군에 비교하여 지방의 합성을 억제하는 경향이 나타났으며, 특히 TB-H 군에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다 (p<0.05). 또한 본 실험에서는 지방세포 대사와 관련된 유전자인 PPAR-γ, aP2, C/EBP의 발현 정도를 측정하여 쓴메밀 추출물의 지방세포내 지질축적 억제 기전을 확인하고자 했다. 그 결과, PPAR-γ와 aP2 는 쓴메밀 추출물을 투여하였을 때 지방조직에서 유전자 발현이 통계적으로 유의하게 감소함을 확인할 수 있었으며(p<0.05) 이는 쓴메밀 추출물의 체지방 감소 효능이 분자 수준에서도 이루어짐을 보여준다. 또한 지방세포 내 지질의 과도한 축척은 전 염증성 사이토카인의 분비를 촉진시킴으로써 낮은 수준의 염증상태를 일으키게 되며, 이 상태가 지속될 경우 대사성질환을 야기시킨다. 따라서 본 연구에서는 지방세포내의 전 염증성 사이토카인인 TNF-α, IL-6, MCP-1 의 유전자 발현 수준을 측정함으로써 쓴메밀 추출물이 염증반응을 억제하는 효능이 있는지 평가하였으며, TB-L 군에서는 TNF-α, IL-6의 유전자 발현 수준이, TB-H 군에서는 TNF-α, IL-6, MCP-1 의 유전자 발현 수준이 HFD 군에 비교하여 유의적으로 감소한 것을 확인할 수 있었다. 염증성 사이토카인은 지방세포에 지질이 축적됨에 따라 지방조직에 존재하는 대식세포의 형태가 2형에서 1형으로 변형되면서 분비되는 물질이며, 따라서 대식세포의 형태 변화를 관측하기 위해 1형 대식세포 지표 물질인 CD11c, iNOS와 2형 대식세포 지표 물질인 Arg1 의 유전자 발현도를 측정하였다. 쓴메밀 추출물을 처리한 군에서 HFD 군에 비해 현저하게 CD11c와 iNOS 의 발현도는 감소했으며 (p<0.05) Arg1 의 발현도는 증가하였음을 확인 할 수 있었다 (p<0.05). 또한, 면역염색법을 활용하여 지방조직내 대식세포의 형태상을 관측하였을 때, HFD 그룹에서 발견되었던 Crown Like Structure (CLS)가 쓴메밀 추출물을 처리한 군에서 사라진 것을 확인할 수 있었다. 위의 결과들을 모두 종합해 보았을 때, 쓴메밀 추출물은 지방대사와 관련된 효소 활성과 유전자의 발현을 조절하여 지방세포 내 지질 축적을 억제함으로써 지방세포구의 크기와 그 무게를 줄이며, 연쇄적으로 대식세포의 염증형 형태로의 변형을 완화함과 동시에 대식세포가 지방구를 둘러싸면서 발생할 지방세포 괴사 및 염증성 사이토카인의 분비를 억제하여 최종적으로 비만으로 유도된 염증반응을 개선하는데 효과가 있을 것으로 사료된다.;Obesity is considered as low grade of chronic inflammation state with secrete cytokines and subconscious factor to generate the metabolic disease. Tartary buckwheat is well known for its superior rutin contents comparing to other grain sources. Rutin has been reported for specific effect on reducing obese-induced pro-inflammatory cytokine in animal model. Purpose of this study is to evaluate Tartary buckwheat extract functions as body fat loss, and anti-inflammation in animal model. Male Sprague-Dawley rats were divided into four groups, NOR group provided with Normal diet, High fat diet induced obese group (HFD, 45% fat of total energy), and high fat diet with low dose (TB-L, 0.5% wt/wt) and high dose (TB-H, 1.0% wt/wt) of tartary buckwheat extract(TB) group. Tartary buckwheat significantly decreased white adipose tissue weight (p<0.05). The serum levels of triglyceride, total cholesterol, HDL-cholesterol were decreased by TB treatment (p<0.05). GPDH activity measured at white adipose tissue was significantly decreased in TB-H group (p<0,05). AMPK activity was also measured in adipose tissue and it was shown increased at TB-H group. Adipogenic mRNA expressions such PPAR-γ and aP2 were down-regulated in TB group (p<0.05). Also, TB treatment decreased pro-inflammatory cytokine TNF-α, IL-6, MCP-1 gene expression (p<0.05) and furthermore, diminish of macrophage infiltration in adipocyte was observed. Adipose macrophage M1 polarization was ameliorate in TB with regulating mRNA level of inducible nitric oxide synthase (iNOS), CD11c and arginase1 (Arg1). These results suggest that Tartary buckwheat might attenuate obese-induced inflammation by reducing body fat accumulation and cytokine secretion.