마늘 육질과 껍질의 건분 및 에탄올추출물이 노령흰쥐의 지방대사와 항산화능 및 항혈전능에 미치는 영향

Abstract

본 연구에서는 전남 고흥산 난지형 마늘(Allium sativum)의 육질과 껍질 건분 및 에탄올추출물의 섭취가 노령 흰쥐의 지방 대사와 항산화 및 항혈전능에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 이를 위하여 평균 체중이 618.1±6.5g인 16개월령 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐 40마리를 8마리씩 5군으로 나누어 마늘 육질 및 껍질 건분을 식이 무게의 5%(w/w)수준으로 첨가하였고, 육질 및 껍질 에탄올출출물군은 식이의 5%(w/w)에 상응하는 건분을 에탄올로 추출한 후 동결건조하여 첨가하였다. 이들 네 가지 마늘 시료 식이와 마늘 시료가 첨가되지 않은 대조 식이로 실험동물을 3개월간 사육하였다. 우선 마늘 시료에 함유되어 있는 총 polyphenols, 총 flavonoids, β-carotene, vitamin C, vitamin E 및 식이섬유의 함량을 분석하였고, 시료의 total antioxidant status (TAS) 수준을 측정하였다. 또한 혈장과 간, 그리고 변에서의 총 지방, 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량과 혈장의 HDL-콜레스테롤 농도를 측정하여 마늘 시료의 섭취가 노령흰쥐의 지방대사에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 마늘시료의 항산화능을 조사하고자 혈장과 간 그리고 초저밀도 지단백질(VLDL)과 저밀도 지단백질(LDL) 분획 내의 지질 과산화물(TBARS) 함량과 신장 조직의 DNA 손상 (8-hydroxy- 2'-deoxyguanosine) 정도, 혈장과 간의 xanthine oxidase (XO) 활성, 적혈구와 간의 superoxide dismutase (SOD) 활성, 혈장의 총 carotenoids 농도 및 total antioxidant status (TAS) 수준을 측정하였고, 혈장 내 eicosanoids 함량 등을 측정하여 항혈전능을 알아보고자 하였다. 마늘 시료 중의 총 polyphenols 함량은 껍질 에탄올추출물이 가장 높고, 그 다음으로 껍질 건분, 육질 에탄올추출물 및 육질 건분 순이었다. 또한 총 flavonoids 함량 역시 껍질 에탄올추출물이 가장 높았고, 육질 에탄올추출물, 껍질 건분, 육질 건분 순이었다. Vitamin C의 함량은 네 가지 마늘 시료들 간에 큰 차이는 없었으나 껍질 건분이 다소 높았으며, β-carotene은 껍질 에탄올추출물이, vitamin E는 육질 에탄올추출물이 월등히 높았다. 마늘 시료 중의 TAS 수준은 껍질 건분 및 에탄올추출물이 육질 건분 및 에탄올추출물보다 2 배 이상 높았다. 그리고 총 식이섬유 함량은 껍질 건분에서 월등히 높았으며, 에탄올추출물들은 총 식이섬유 함량 중에서 불용성 식이섬유는 높고, 수용성 식이섬유는 낮은 경향을 보였다. 일일 평균 식이 섭취량은 대조군을 포함한 모든 군들 간에서 유의적인 차이가 없었으며, 체중 증가량은 마늘 실험군 모두에서 대조군에 비하여 낮은 경향을 나타내었는데, 특히 육질 건분군은 오히려 초기 체중에 비하여 감소하였다. 혈장과 간의 총 지방농도와 중성지방 및 총 콜레스테롤 수준은 마늘 실험군들이 대조군보다 낮은 경향을 보였는데, 혈장에서는 육질 건분군과 껍질 건분군의 지질 저하 효과가 있었으며, 간에서는 육질 건분군과 육질 에탄올추출물군의 효과가 크게 나타났다. 이는 이들 마늘 시료 내에 다량 함유된 식이섬유와 총 polyphenols 및 총 flavonoids가 소장 내 지질 흡수를 억제시키고 대변으로 지방 배설을 증가시키기 때문이라고 생각된다. 식이 내 β-carotene의 함량은 껍질 건분군이 가장 높았으나, 혈중 carotenoids의 함량은 육질 에탄올추출군이 대조군보다 유의적으로 높았으며, 식이 내 TAS 수준도 껍질 건분이 가장 높았으나, 혈중 TAS 수준은 마늘 실험군들 모두 대조군보다 유의적으로 높았으나, 네 실험군들 간에는 차이가 없었다. 혈장과 VLDL+LDL 내 TBARS 및 신장 조직의 8OHdG 수준은 마늘 실험군들 모두에서 대조군에 비하여 현저히 억제되었고, 혈장과 간의 XO 활성도 대조군에 비하여 낮게 나타났으며, 적혈구와 간 내의 SOD 활성 및 혈장 TAS 수준은 대조군에 비하여 높은 경향을 나타내었다. 특히 혈장과 간 내 XO 활성은 대군보다 유의적으로 낮고, 적혈구와 간 내 SOD 활성은 대조군보다 유의적으로 높았던 육질 건분군의 경우 혈장의 TBARS 함량이 낮고 DNA의 산화적 손상이 매우 적었는데, 이는 SOD 활성 증가와 XO 활성 억제의 효과가 컸던 것으로 생각할 수 있겠다. 그러나 혈장의 TBARS 함량이 가장 낮았던 껍질 건분군에서 XO 활성은 유의적으로 낮지 않고, SOD 활성도 대조군 보다 유의적으로 높지 않았던 것으로 보아 껍질 건분군의 경우 XO와 SOD에 의한 효소의 증진에 의해서라기보다는 polyphenols, 항산화 vitamins, 함유황 성분의 free radical 제거 효과가 커서 TBARS 생성을 효율적으로 감소시켰을 것으로 생각된다. 따라서 이러한 연구의 결과로 보아 혈장 및 VLDL+LDL의 TBARS 생성 억제 및 DNA 손상의 감소는 XO와 SOD 등의 효소 작용에 의해 전적으로 이루어진 것은 아니며 마늘 시료에 함유되어 있는 polyphenols, 항산화 vitamins, 함유황 성분 등의 항산화 성분들이 함께 영향을 주었을 것으로 생각된다. 혈장 내 TXB_(2)의 함량은 마늘 실험군들이 대조군에 비하여 낮은 경향을 보여주었고, 6-keto-PGF_(1α)의 함량은 높은 경향을 나타었다. 특히 육질 에탄올추출물군이 혈장 내 TXB_(2)의 함량은 가장 낮고 6-keto-PGF_(1α)의 함량은 가장 높아 TXB_(2) / 6-keto-PGF_(1α)의 비율이 가장 낮았으며, 전혈 응고시간도 가장 길어 네 실험군들 중 항혈전능이 가장 높은 것으로 생각된다. 이상의 결과를 종합해보면 마늘 육질과 껍질의 건분 및 에탄올추출물의 섭취가 체내 지질 수준을 효과적으로 감소시켰고, 혈장과 VLDL+LDL 내 TBARS 및 신장 조직의 DNA 손상을 억제하였음을 알 수 있었다. 또한 마늘 실험군들의 혈장과 간의 XO 활성이 감소하였고, 적혈구와 간 내의 SOD 활성 및 혈장 TAS 수준은 증가하는 경향을 보이는 등 항산화 효과가 나타났다. 특히 육질 건분군에서 혈장과 간의 XO 활성은 가장 낮았고 SOD 활성은 가장 높았으며 신장 조직의 DNA 산화적 손상을 억제하는 효과가 가장 컸다. 또한 육질 에탄올추출물에서 TXB_(2) / 6-keto-PGF_(1α)의 비율이 가장 낮고 전혈 응고시간도 가장 길어 항혈전 효과가 가장 높았다. ;This study was performed to investigate the effect of dried powders and ethanol extracts of garlic flesh and peel on lipid metabolism, antioxidative capacity and antithrombogenic capacity in 16-month-old rats. Dried powders and ethanol extracts of garlic flesh and peel were analyzed to determine the amount of total polyphenols, flavonoids, β-carotene, vitamin C, vitamin E, dietary fibers and total antioxidant status(TAS) levels. In order to examine the effect of dried powders and ethanol extracts of garlic flesh and peel on lipid metabolism, antioxidative capacity and antithrobogenic capacity in rats, forty Sprague-Dawley male rats weighing 618.1±6.5g were blocked into five groups according to body weight and rased for 3 months with experimental diets containing 5% (w/w) dreid powders of garlic flesh and peel and ethanol extracts from equal amount of each dried powder and control diet. Plasma and liver total lipids, triglyceride, total cholesterol and plasma HDL-cholesterol concentration were measured to examine lipid metabolism. And in order to examine effect of garlic groups on antioxidative capacity and antithrobogenic capacity in rats, thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) levels in plasma, liver and VLDL+LDL fraction, degree of oxidative DNA damage (8-hydroxy-2'- deoxyguanosine, 8OHdG) in kidney, xanthine oxidase (XO) activities in plasma and liver, superoxide dismutase (SOD) activities in erythrocyte and liver, levels of carotenoids and TAS in plasma and eicosanoid contents in plasma were measured. Total polyphenols and flavonoids contents were the highest in peel ethanol extract. The content of total polyphenols was in the following order; peel ethanol extract > peel powder > flesh ethanol extract > flesh powder. In addition, content of total flavonoids was in the following order; peel ethanol extract > flesh ethanol extract > peel powder > flesh powder. Content of vitamin C was not significantly different all the garlic powders and ethanol extracts, however peel powder contains a little more vitamin C than other dried powder and ethanol extracts. The contents of β-carotene were the highest in peel ethanol extract and vitmain E contents were highest in flesh ethanol extract. The highest level of TAS was observed in peel ethanol extract and TAS levels of garlic peel powder and ethanol extract were twice as high as those of garlic flesh powder and ethanol extract. Total dietary fiber contents were also the highest in peel powder, whereas flesh and peel ethanol extracts contain more insoluble dietary fiber than both dried powders. Plasma and liver total lipids, triglyceride, and total cholesterol concentration were found to be lower in all the experimental groups as compared to control group. Especially, flesh and peel powder lowered plasma total lipids, triglyceride and total cholesterol concentration markedly, on the other hand, flesh powder and flesh ethanol extract lowered liver total lipids, triglyceride and total cholesterol concentration remarkably. Plasma TBARS levels in all the experimental groups were found to be significantly lower than control group and TBARS concentrations in VLDL+LDL fraction were decreased in all the experimental groups as compared to control group. Also levels of 8OHdG in kidney in experimental groups were lower than that of control group. Plasma and liver XO activities were decreased in all experimental groups, and erythrocyte and liver SOD activities were high in experimental groups as compared to control group. All experimental groups also showed higher TAS levels in plasma then control group. Especially, garlic flesh powder group was significantly lower in plasma and liver XO activities than control group, and significantly higher in erythrocyte and liver SOD activities than control group. Moreover, plasma TBARS levels and kidney 8OHdG levels were decreased in flesh powder group. Those results elucidated that flesh powder showed the prominent antioxidative capacity of inhibiting XO activitiy and promoting SOD activity. Although peel powder group showed the lowest plasma TBARS level among experimental groups, peel powder group was not significantly different from control group in both XO activity and SOD activity. Therefore, the effect of garlic peel powder on lowering plasma TBARS levels resulted from not the increase of antioxidative enzyme activity but the large contents of total polyphenols, antioxidative vitamins, and sulfur containing compounds. Plasma TXB_(2) concentrations in garlic experimental groups were lower than that of control group, 6-keto-PGF_(1α) concentrations in garlic experimental groups were higher than that of control group. Especially, flesh ethanol extract group showed the lowest TXB_(2) concentration and the highest 6-keto-PGF_(1α) concentration among experimental groups, so the ratio of TXB_(2) / 6-keto-PGF_(1α) in flesh ethanol extract group was significantly lower than that of control group. Moreover, clotting time was significantly increased in flesh ethanol extract group as compared to control group. In conclusion, intakes of dried powders and ethanol extracts of garlic flesh and peel were effective in lowering lipid levels of liver and plasma. Garlic diets also had an effect on improving antioxidative capacity in 16-month old rats, especially garlic flesh powder showed the prominent antioxidative capacity of inhibiting XO activity and promoting SOD activity. Thus, garlic flesh powder group showed the lowest level of 8OHdG in kidney among experimental groups. On the other hand, the ratio of TXB_(2) / 6-keto-PGF_(1α) in flesh ethanol extract group was significantly lower than that of control group. Clotting time was significantly increased in flesh ethanol extract group as compared to control group. Therefore, flesh ethanol extract diet was most effective in antithrombogenic capacity among garlic experimental groups.