Chrysanthemum morifolium extract improves energy expenditure and fatty liver in rats fed a high fat diet

Abstract

This study was conducted to examine the improvement effects of Chrysanthemum morifolium extract on energy expenditure and hepatic lipid accumulation in rats fed a high fat diet. Sprague-dawley rats were randomly divided into four groups as follows; normal diet (NOR), 45% high fat diet (HF), 45% high fat diet with 0.2% Chrysanthemum morifolium extract (CEL) and 45% high fat diet with 0.4% Chrysanthemum morifolium extract (CEH). After 13 weeks, body weight and liver weight were significantly lower in Chrysanthemum morifolium supplemented groups (CEL and CEH groups) than those of the HF group without liver toxicity (p < 0.05). Oxygen consumption (VO2), carbon dioxide production (VCO2) and energy expenditure were significantly increased by CE supplementation in rats fed a high fat diet (p < 0.05). Serum concentrations of total cholesterol (TC), triglyceride (TG), non-esterified fatty acids (NEFAs) and low density lipoprotein cholesterol (LDL-C) and arteriosclerosis index (AI) were significantly decreased by CE supplementation (p < 0.05). Additionally, CE significantly decreased hepatic total lipids, TC and TG levels (p < 0.05). Moreover, gene expression involved in fatty acid oxidation such as peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) and carnitine / palmitoyl-transferase 1 (CPT1), were significantly higher in the CE groups than those of the HF group (p < 0.05). Furthermore, CE significantly downregulated HF-induced hepatic lipogenic gene expression such as cluster of differentiation 36 (CD36), sterol regulatory element binding protein 1-c (SREBP1-c), ATP citrate lyase (ACLY), acetyl-CoA carboxylase (ACC), fatty acid synthase (FAS), stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1) and diacylglycerol O-acyltransferase 2 (DGAT2) in rats fed a high fat diet (p < 0.05). In addition, mitochondrial size and number of brown adipose tissue were smaller and lower in the HF group compared with the NOR group, which reversed by CE supplementation. In conclusion, Chrysanthemum morifolium extract might have preventive effect on hepatic fat accumulation via modulating lipogenic and fatty acid oxidation gene expression with increasing energy expenditure in a whole body.;해당 연구는 고지방식이를 먹인 쥐의 간에서 발생되는 지방 축적과 전신에서의 에너지 소비에 대한 국화추출물의 개선 효과를 연구하고자 수행되었다. 3주령의 수컷 Sprague dawley계 쥐를 무작위로 4개의 군(NOR: 일반식이군, HF: 45% 고지방식이군, CEL: 45% 고지방식이에 0.2%의 국화 추출물을 함유한 식이군, CEH: 45% 고지방식이에 0.4%의 국화 추출물을 함유한 식이군)으로 나누어 13주간 동물 실험을 진행하였다. 매주 체중과 식이 섭취량을 측정하였고, 12주째에 간접 열량 측정기를 이용하여 체내 대사율을 측정하였다. 희생 후 혈액, 간, 흰색 및 갈색 지방 조직을 얻었다. 혈액과 간의 지질 농도를 분석하였으며, 간에서 유전자 발현량을 분석하였다. 실험 결과, 고지방식이군에 비해 국화 추출물을 섭취한 군에서 체중 증가량 및 흰색 지방 조직의 무게가 감소하였으며, 더불어 간의 무게 또한 유의적으로 감소하였다. 그러나 간 독성 수치는 유의적인 차이가 없었다. 뿐만 아니라 국화 추출물 섭취군에서 고지방식이군과 비교하여 산소 소비량 및 에너지 소비량이 유의적으로 증가하였다. 혈중 총콜레스테롤, 중성지방, 비에스테르화지방산 및 저밀도지질단백질과 동맥경화지수 수준은 국화 추출물 섭취군에서 유의적으로 감소하였다. 또한 국화 추출물을 섭취한 군에서 간의 총 지질, 총콜레스테롤 및 중성지방 함량이 유의적으로 감소하였으며, 염색된 간 조직의 형태학적 분석을 통해 간 내 지방축적 감소효과를 확인하였다. 지방산 산화 관련 유전자인 peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) 및 carnitine / palmitoyl-transferase 1 (CPT1)의 발현은 국화 추출물 섭취군에서 유의적으로 증가하였다. 또한 간으로의 지방산 유입 관련 유전자인 cluster of differentiation 36 (CD36)과 지방산 합성 관련 유전자인 sterol regulatory element binding protein1-c (SREBP1c), ATP citrate lyase (ACLY), acetyl-CoA carboxylase (ACC), fatty acid synthase (FAS) 및 stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1), 중성지방 합성 유전자인 diacylglycerol O-acyltransferase 2 (DGAT2)의 발현이 고지방식이군에서는 증가하였으나, 국화 추출물 섭취군에서 유의적으로 감소하였다. 열 발생 기관인 갈색 지방 조직의 미토콘드리아를 추가로 관찰한 결과, 고지방식이군에서 감소한 미토콘드리아의 수와 크기가 국화 추출물 섭취군에서 증가하였다. 위 분석 결과를 종합하면, 국화 추출물은 전신에서 에너지 대사율을 증가시키며, 간 지질 합성 및 지방산 산화 유전자를 조절함으로써 간 지질 축적 억제시키는 효과적인 천연 기능성 식품 소재라고 사료된다.