Aronia melanocarpa berry extract promotes the glutathione-defense system against exercise-induced oxidative stress in healthy adults

Abstract

Natural antioxidants have received attention as oxidative stress controllers. This study aimed to determine the preventive effects of Aronia melanocarpa berry extract (ABE) 300 mg/day supplementation against acute aerobic exercise (AAE)-induced oxidative stress in healthy untrained subjects. A battery of oxidative stress biomarkers was analyzed at pre-exercise, immediately post-exercise, and 30-min post-exercise with subjects in 8-week, double-blind, randomized, parallel, controlled clinical trial (n = 70). In this study, treadmill exercise was conducted at 60% VO2max for 30 minutes as the AAE challenge model to load oxidative stress at the last visit. To analyze the association between antioxidant defense capacities and oxidative stress levels, Pearson's correlation analysis was conducted. In the placebo group, changes of the glutathione peroxidase activity, reduced glutathione (GSH) of antioxidant defense; and erythrocyte malondialdehyde (MDA), interleukin-6, and lactate levels of oxidative damage were well-observed. However, ABE supplementation promoted the glutathione-defense system including glutathione peroxidase activity, reduced glutathione, and oxidized glutathione during the 30-min resting period. ABE supplementation showed significant associations between GSH and erythrocyte MDA both during the AAE challenge and the resting periods, and oxidized LDL and plasma MDA with GSH during the resting period. These findings suggest that 300 mg/day of ABE supplementation promotes the glutathione antioxidant defense system against AAE-induced oxidative stress in healthy untrained adults with low fruit and vegetable intake.;본 연구는 A. melanocarpa 열매 추출물의 건강한 성인에서의 유산소 운동으로 유도된 산화 스트레스에 대한 보호 효과를 확인하기 위해 시행되었다. 8주간, 무작위 배정, 이중맹검, 평행설계, 대조식품 비교시험으로 진행되었으며, 모든 과정은 경희대학교 IRB에 따라 진행되었다. 연구대상자는 만 30세 이상 60세 미만의 건강한 성인 남녀로 모집하였으며, 연구 참여 기준에 적합하다고 판정된 피험자에게 항산화 능력이 높은 식품의 섭취를 제한하였다. 연구대상자들은 첫 번째 방문에서 Bruce protocol을 따른 트레드밀 운동을 진행해 각 실험대상자의 최대 산소 섭취량 (VO2max)를 측정하였다. 2주 후에 무작위 배정을 통해 ABE 섭취군 또는 대조군으로 각 35명씩 배정되었으며, 8주 동안 시험/대조식품을 캡슐 형태로 섭취하였다. 8주에서 시험/대조식품을 섭취하지 않은 채 첫 번째 방문에서 측정한 VO2max의 60% 강도로 30분간 트레드밀 운동을 실시하여 산화 스트레스를 유도했다. 피험자의 혈액과 소변은 12시간 공복 상태에서 수집하였고, 8주에서는 운동 직후, 운동 후 휴식 30분을 취한 직후를 포함하여 수집하였다. 8주 간의 섭취를 통한 항산화 기능성 평가 결과, 운동 부하 직후를 운동 전 공복상태와 비교하였을 때, 대조군은 시험군에 비해 GSH가 유의하게 감소하였다 (p = 0.034). 두 군에서 적혈구 GPx 활성은 증가하였으며 (각각 p < 0.001, p < 0.001), 적혈구 MDA (각각 p = 0.001, p < 0.001), 혈장 IL-6 (각각 p < 0.001, p < 0.001), lactate (각각 p = 0.005, p = 0.001)는 증가하였다. 운동이 끝나고 30분 휴식을 취한 후 운동 직후 결과와 비교하였을 때, 대조군과 시험군 모두 적혈구 GPx 활성이 증가하였고 (각각 p = 0.005, p = 0.019), lactate가 감소하였다 (각각 p < 0.001, p < 0.001). 대조군에서 적혈구 MDA가 유의하게 감소하였으며 (p = 0.001), 시험군에서 GSH와 GSSG가 유의하게 증가하고 (p = 0.37, p = 0.32), 적혈구 MDA는 감소하는 경향을 보였다 (p = 0.064). 피어슨 상관관계를 분석한 결과, 시험군에서 GSH가 운동 직후에서 휴식 30분 동안 oxLDL, 혈장 MDA와 적혈구 MDA에서 음의 관계를 보였다. 이러한 결과를 통해 과일과 채소를 적게 먹는 건강한 성인에게서 산화 스트레스가 발생할 시 ABE가 glutathione-defense system를 촉진하는 것을 확인하였고, 이를 통해 산화 스트레스가 개선될 가능성도 확인되었다.