Liquid chromatography-mass spectrometry based metabolomics study for assessing effects of yellow yeast rice intake in hypercholesterolemia

Abstract

황국 곡자는 Aspergillus terreus 곰팡이 종으로 발효하여 제조한 기능성 식품으로, 황국 곡자에는 혈중 콜레스테롤 저하 기능이 있는 것으로 알려진 모나콜린 K (로바스타틴)가 다량 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 황국 곡자는 LDL 콜레스테롤의 수치를 낮추는데 효과가 있는 것으로 알려져 있지만, 황국 곡자가 전반적인 지질 관련 대사 변화에 영향을 미치는 지에 대한 여부는 거의 알려진 바가 없다. 따라서 이 연구에서는 황국 곡자 섭취 후 고콜레스테롤혈증을 가진 피험자의 혈장 내 대사 변화를 조사하기 위해 액체크로마토그래피-질량분석기를 이용하여 지질 대사체 프로파일링과 표적 담즙산 분석을 수행하였다. 피험자 (58명)들은 황국 곡자 섭취 그룹 (31명)과 위약 그룹 (27명) 으로 무작위로 나눠졌으며, 피험자의 혈장 샘플은 시험 시작 시점과 시험 8주 후에 수집되었다. 총 116개의 혈장 샘플에 대해 UPLC/Q-TOF MS를 이용한 지질 대사체 프로파일링과 UPLC/TQ-MS를 이용한 담즙산 타겟 분석이 진행되었다. 그 결과, 황국 곡자 섭취 후 스핑고마이엔린 종과 전체 담즙산 수준은 감소하였으며, 이러한 대사 산물의 변화가 황국 곡자 섭취에 의해 개선된 콜레스테롤 대사 관련 생화학적 지표들과 상관 관계가 있었다. 따라서 결과에 따르면 황국 곡자 섭취를 통해 특정 지질 대사 산물과 전체 담즙산의 수준이 변화하였으며, 이러한 변화가 콜레스테롤 저하 효과와 관련이 있음을 확인하였다. 이 연구는 액체크로마토그래피-질량분석기 기반의 대사체학 연구가 기능성 식품이 대사 변화에 미치는 영향을 확인하는 데 활용될 수 있음을 시사하였다. ;Yellow yeast rice (YYR) is a functional food produced by fermentation of Aspergillus terreus mold, and is known to contain a large amount of Monacolin K (lovastatin), which has a blood cholesterol-lowering effect. YYR is known to be effective in lowering LDL-cholesterol levels, but it is largely unknown whether YYR affects overall lipid-related metabolic alterations. This study investigated metabolic alterations of subjects with hypercholesterolemia after YYR administration by analysing lipid metabolites and bile acids using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS). 58 Subjects were randomly divided into YYR (n = 31) and placebo (n = 27) groups, and plasma samples were collected at the beginning of the trial and 8 weeks after the intervention. For 116 plasma samples, lipidomic profiling analysis using UPLC/Q-TOF MS and targeted bile acid analysis using UPLC/TQ-MS were performed. As a results, most sphingomyelin species and total bile acids were decreased in plasma after ingestion of YYR, which were correlated with biochemical parameters related to cholesterol metabolism improved by YYR intake. This study confirmed that specific lipid metabolites and total bile acids were altered through the intake of YYR, and that these changes were associated with cholesterol-lowering effects. This study suggested that a LC-MS based metabolomics is a useful tool to identify the effect of functional food on metabolic alterations.