Effect of green tea and java pepper mixture on hepatic lipid accumulation and energy expenditure in rats fed with a high fat diet

Abstract

This study was investigated whether green tea and java pepper mixture (GP) influences hepatic lipid accumulation and energy expenditure in obese rats fed with a high fat diet. Sprague Dawley rats were randomly classified into 4 groups (n = 7 / group); normal diet (NR), 45 % high fat diet (HF), 45 % high fat diet with 0.1 % of green tea and java pepper mixture (GPL) and 45 % high fat diet with 0.2 % of green tea and java pepper mixture (GPH). After 14 weeks of the experiment period, body weight was significantly reduced in GPH group compared to HF group without liver toxicity (p < 0.05). Serum triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), free fatty acids (FFA), and atherogenic index levels were significantly lower in GPH group than those in HF group (p < 0.05). Also, GP groups reduced hepatic fat deposition observed by histological analysis in liver. GP supplementation significantly decreased hepatic total lipids, TG and TC levels in comparison with HF group (p < 0.05). GPH group was significantly downregulated HF-induced mRNA level of cluster of differentiation 36 (CD36), involved in hepatic fatty acid uptake (p < 0.05). mRNA levels of genes related to β-oxidation such as peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα) and carnitine / palmitoyl-transferase 1 (CPT1) in liver were significantly increased in GP groups compared with HF group (p < 0.05). GPH group significantly increased HF-downregulated mRNA level of uncoupling protein 2 (UCP2) in liver (p < 0.05). Moreover, protein expression of uncoupling protein 1 (UCP1) was increased by observing immunohistochemical staining in brown adipose tissue (BAT). mRNA level of UCP1 in GPL group was significantly higher than HF group (p < 0.05). GP supplementation significantly increased oxygen consumption (VO2), carbon dioxide production (VCO2) and energy expenditure (EE) in the dark period compared with HF group (p < 0.05). In conclusion, this study suggests that GP supplementation might have beneficial effects on reducing hepatic lipid accumulation and increasing energy expenditure by modulating gene expression related to fatty acid uptake, β-oxidation and thermogenesis.;본 연구는 고지방 식이를 섭취한 쥐에서 녹차 자바 후추 복합물의 간 내 지방 축적과 전신에서의 에너지 소비에 대한 효과를 연구하고자 수행되었다. 3주령의 수컷 Sprague-Dawley (SD)를 4개의 군(NR군: 일반식이군, HF군: 45 % 고지방식이군, GPL군: 45 % 고지방식이에 0.1 %의 녹차 자바 후추 복합물을 함유한 식이군, GPH군: 45 % 고지방식이에 0.2 %의 녹차 자바 후추 복합물을 함유한 식이군)으로 무작위로 나누어 14주 간 동물 실험을 진행하였다. 녹차 자바 후추 복합물을 섭취한 GPH군에서 체중 증가량 및 간 조직의 무게가 유의적으로 감소하였으며, 흰색 지방 조직의 무게 또한 감소하였다 (p < 0.05). 반면에 식이 및 에너지 섭취량, 간 독성 수치는 그룹 간 유의적인 차이가 없었다. 녹차 자바 후추 복합물을 섭취한 GPH군에서 혈액의 중성지방, 총콜레스테롤, 저밀도지질단백질, 유리지방산, 동맥경화지수 수준이 유의적으로 감소하였고, GPL군에서 혈액의 중성지방 수준이 유의적으로 낮아짐을 알 수 있었다 (p < 0.05). 더불어, 간 조직을 염색하여 현미경을 통해 관찰하였을 때, 녹차 자바 후추 복합물을 섭취한 군(GPL, GPH)에서 간 내 지방 축적이 감소됨을 확인할 수 있었다. 실제로 GPL, GPH군에서 간 내 총 지질, 중성지방 함량이 유의적으로 낮아짐을 알 수 있었고, GPH군에서 간 내 총콜레스테롤 함량이 유의적으로 감소하였다 (p < 0.05). 또한, 해당 연구는 간 조직에서 지방산 산화 관련 유전자 (PPARα, CPT1)와 열 발생 관련 주요 유전자 (UCP2)의 발현 비율을 측정하여 녹차 자바 후추 복합물이 관여하는 기전을 알아보았다. GPL, GPH군에서 간 조직의 PPARα, CPT1의 유전자 발현이 유의적으로 증가하였고, GPH군에서 UCP2의 유전자 발현이 유의적으로 높아졌다 (p < 0.05). 간 내 지방산 유입 관련 유전자인 CD36의 유전자 발현은 GPH군에서 유의적으로 감소하였다 (p < 0.05). 한편, 열 발생 기관으로 알려진 갈색 지방 조직에서 UCP1을 면역 염색하여 관찰한 결과, 녹차 자바 후추 복합물을 섭취한 군에서 UCP1의 발현이 증가하였고 지방 조직의 크기가 감소하였다. 이와 더불어, UCP1의 유전자 발현이 녹차 자바 후추 복합물 섭취군인 GPL 그룹에서 유의적으로 증가하였다 (p < 0.05). 또한 녹차 자바 후추 복합물 섭취군은 고지방식이군과 비교하여 산소 소비량, 이산화탄소 생산량 및 에너지 소비량이 유의적으로 증가하였다 (p < 0.05). 본 연구의 결과들을 종합하여 볼 때, 녹차 자바 후추 복합물은 간 내 지방산 산화 유전자 및 열 발생 에너지 유전자를 조절함으로써 간 지질 축적을 억제시키고, 전신에서 에너지 소비를 증가시키는 효과적인 기능성 식품 소재로 활용 가능하다고 사료된다.