쌀과 보리내 식이 섬유가 흰쥐의 지방 및 cadmium대사에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 탄수화물 급원으로 전분, 쌀가루, 보리가루, 그리고 쌀가루와 보리가루의 7:3 혼합물을 함유한 식이로 흰쥐를 사육하여 일상식과 같이 곡류를 섭취하였을 때 식이내 식이 섬유가 지방 및 cadmium(Cd) 대사에 미치는 영향을 알아보고자 평균 체중이 244.6±2.7g인 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐 56마리를 Cd 공급 유무와 탄수화물 급원에 따라 8군으로 나누어 4주간 사육하였고, 실험 동물의 성장, 혈당 수준, 혈청과 간 및 변의 지질 수준, 소장과 간 및 신장의 Cd농도와 metallothionein(MT) 농도, 뇨와 변으로의 Cd 배설량, 신장 기능을 측정하였다. 본 연구에서 사용한 쌀가루와 보리가루의 식이 섬유와 β-glucan의 함량을 측정한 결과, 쌀가루의 식이 섬유는 불용성 식이 섬유가 2.43%, 수용성 식이 섬유가 1.51%, 총 식이 섬유가 3.94%였고, 보리가루의 식이 섬유는 불용성 식이 섬유가 6.19%, 수용성 식이 섬유가 4.56%, 총 식이 섬유가 10.75%로서 보리가루의 식이 섬유 함량이 쌀가루의 약 2.7배였다. 또한 β-glucan의 함량은 쌀가루가 1.06%, 보리가루가 3.11%로서 보리가루의 β-glucan 함량이 쌀가루의 약 3배였다. Cadmium 공급으로 식이 섭취량, 체중 증가량 및 식이 효율이 감소하였고 장기의 무게도 저하되었다. 그 중 보리가루군의 체중 증가량과 식이 효율이 타군들에 비해 높았고 각 기관의 무게도 높았다. 혈당 수준을 측정한 결과 각 군간에 유의적 차이를 보이지 않았으나, 지방 대사를 살펴보면, Cd 공급으로 혈청과 간의 지질 수준이 감소하였고, 변으로의 cholesterol 배설량이 감소하였다. 탄수화물 급원으로 보리가루를 공급하였을 때 다른 탄수화물 군들에 비해 혈청의 중성 지방 농도가 감소하였고, 간내 총지방과 중성 지방 수준이 저하되었다. 또한 변으로의 총지방, cholesterol, 중성 지방 배설량이 보리가루군과 혼합가루군에서 증가하였다. Cadmium 대사를 살펴보면, Cd 공급으로 혈액과 조직에 Cd이 축적되었고, 소장, 간, 신장에서 MT의 합성이 증가하였다. 소장의 MT 농도는 쌀가루군에서 가장 높았고 신장의 MT 농도는 보리가루군에서 가장 높았다. 또한 보리가루군의 변 양이 현저하게 증가하여 효과적으로 Cd을 배설하였다. 이상의 결과로부터 식이 섬유 특히 수용성 식이 섬유인 β-glucan의 함량이 높은 보리를 섭취했을 때 Cd 공급군의 혈청 cholesterol 농도가 낮았고 Cd 비공급군의 HDL-cholesterol : total cholesterol ratio가 높았다. 혈청의 중성 지방 농도와 간내 총지방, 중성 지방 수준이 저하되었고, 변으로의 총 지방, cholesterol, 중성 지방 배설량이 증가하였다. 또한 변으로의 Cd 배설량을 현저히 증가시켜 간과 신장의 Cd 함량이 낮았다. 따라서 식이 섬유 급원으로서 곡류의 중요성을 인식하여 우리의 주식인 곡류 섭취와 심혈관계 질환, 고지혈증 등의 현대인의 질병과 Cd을 비롯한 중금속과의 관계에 대한 연구가 보다 많이 이루어져야 하겠고, 특히 β-glucan의 함량이 높은 보리를 섭취함으로써 얻을 수 있는 생리적 효과에 대하여 많은 임상 연구 및 동물 실험이 이루어져야 하겠다.;This study was performed to investigated the effects of dietary fibers in rice and barley on serum glucose, lipid and cadmium(Cd) metabolism in rats. Fifty-six male Sprague-Dawley rats weighing 244.6±2.7g were bloked into eight groups according to body weight and raised for four weeks with diets containing 0 or 0.04% (w/w> cadmium chloride and different carbohydrate sources - starch, rice flour, barley flour and mixed rice and barley flour(7:3). Barley had about threefold total dietary fibers and B-glucan compared with rice (10.75% vs. 3.94%, 3.11% vs. 1.06%, respectively). Food intake, weight gain, food efficiency ratio and weights of liver and kidney were lower in Cd exposed groups, and barley fed group among them had higher weight gain, food efficiency ratio and weights of liver, kidney and small intestine than other groups. Fasting serum glucose levels were not significantly different among groups. Serum triglycerides and HDL-cholesterol, liver total lipid, cholesterol and triglycerides concentrations, and fecal cholesterol excretions were decreased by Cd administration. Serum cholesterol level was lowest in the Cd exposed barley group. Serum HDL-cholesterol level was higher in the Cd not exposed starch and barley group, and HDL-cholesterol : total cholesterol ratio was higher in the Cd not exposed rice and mixed flour group than other groups. Liver total lipid, cholesterol and triglycerides concentrations were decreased by Cd administration. Liver total lipid and triglycerides levels were low in barley fed groups. Fecal total lipid, cholesterol and triglycerides excretions were increased in the barley and mixed flour groups. Cadmium was accumulated in blood and tissues, and metallothionein (MT) synthesis in tissues was increased by Cd administration. Liver Cd concentration was low in Cd exposed barley group and mixed flour group. Feces weight, fecal Cd excretion and Cd retention ratio were affected by carbohydrate sources. In Cd exposed barley group, feces weight and fecal Cd excretion were highest and Cd retention ratio was lowest, which indicated that barley consumption might alleviate Cd toxicity by increasing Cd excretion through feces. Small intestine MT concentration was highest in the Cd exposed rice group, and kidney MT concentration was highest in the Cd exposed barley group. In conclusion, cereals had physiological effects that might be mediated by dietary fibers, and especially β-glucan-rich barley feeding showed greater lipid-lowering effect and Cd-alleviating effect than others by increasing excretions of lipids and Cd through feces.