장기간의 고·저단백 식이 섭취가 난소절제 쥐의 Ca 및 골격대사에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 장기간에 걸친 식이 단백질 수준이 폐경 후 여성들의 Ca 과 골격 대사 및 신장 기능에 미치는 영향에 대해 알아보고자 행하여졌다. 150-200g된 암컷 흰 쥐를 대상으로 식이 단백질 수준을 8%와 50%로 고정시켜 15주간 사육하다가 난소 절제 및 sham-operation을 실시한 뒤 9개월동안 같은 식이로 계속 사육하여 총 1년의 실험 기간동안 식이 단백질 수준 및 난소 절제가 Ca 대사 및 골격 대사에 미치는 영향을 살펴보았다. 기초 자료로 얻은 난소 절제 전 15주간의 결과를 종합하면 변 Ca 배설량이 고단백군에서 높았고, Ca 흡수율과 Ca balance는 저단백군에서 높았다. 또한 신장 총무게, 뇨단백질 배설량, 그리고 4번째 척추뼈의 건조 무게 및 회분 함량 등이 고단백군에서 유의적으로 높았다. 총 12개월의 실험 기간동안 체중은 꾸준히 증가하였으며 난소 절제군의 체중증가가 유의적으로 많았고 또한 고단백군에서 높은 경향을 보였다. 소장을 제외하고 간, 신장, 비장의 무게는 고단백군에서 높았으며 신장 총무게와 체중 100g당 간, 신장의 무게는 수술의 영향으로 난소 절제군에서 낮아졌다. 질소 섭취량, 변 및 뇨 질소 배설량 질소 흡수율 및 보유율은 식이 단백질 수준에 의해 영향 받아 고단백군에서 유의적으로 높았다. Ca 대사의 경우, 변 Ca 배설량은 고단백군에서 높았고 고단백-난소 절제군의 뇨 Ca 배설량이 유의적으로 많아 이 군에서의 Ca balance가 저하되었다. 그러나, Ca 흡수율에는 각 실험군간에 차이가 없었다. 신장의 사구체 여과율에서는 유의적 차이가 없었으나 고단백군에서 또한 난소절제군에서 높은 경향을 보여 고단백-난소 절제군의 뇨 Ca 배설 증가를 부분적으로 설명할 수 있으며, 신장 기능 퇴화 지표인 뇨단백질 배설량은 고단백군에서 유의적으로 높아 고단백 식이가 신장 기능 퇴화를 촉진했음을 알 수 있다. Bone resorption의 지표인 뇨 hydroxyproline 배설량과 혈청 PTH 수준에는 각군간에 유의적 차이가 보이지 않았고 bone formation의 지표인 alkaline phosphatase 활성도 유의적 차이를 보이지 않았다. 대퇴골, 견갑골, 4번째 척추뼈 등의 3가지 골격의 무게나 구성에는 전반적으로 식이 단백질 수준이나 난소절제에 의한 차이가 없었다 그러나, 대퇴골의 Ca/ash ratio나 Ca/wt ratio는 고단백군 및 난소 절제군에서 낮았고 대퇴골과 척추뼈의 ash/wt ratio가 난소 절제군에서 낮았다. 그러므로 골격의 종류에 따라 차이를 보였지만 전반적으로 난소절제군에서 골격 손실의 경향이 보여졌으며 이런 경향은 저단백군보다 고단백군에서 더 두드러졌다. 이상의 결과를 종합해보면 고단백 식이는 신장 기능에 영향을 주어 뇨단백질 배설량을 증가시켰으며 난소 절제가 고단백 식이에 의한 이런 효과를 악화시켜 뇨 Ca 배설량을 증가시키고 Ca balance를 저하시켰다. 3가지 골격의 무게나 구성에는 전반적으로 차이가 없었으나 대퇴골의 Ca/ash ratio, ash/wt ratio 및 Ca/wt ratio가 고단백 식이 혹은 난소 절제에 의해 낮아졌으며 척추뼈의 ash/wt ratio도 난소 절제에 의해 낮아졌다. 신장 기능, 골격 구성비 등으로 보아 난소절제가 체내 Ca 대사 및 골격 대사에 좋지 않은 영향을 주며 이러한 경향은 저단백군보다 고단백군에서 두드러졌다.;This study was performed to investigate the effect of dietary protein level on the postmenopausal women's metabolic change of Ca and skeletons, using ovariectomized rats as an animal model. The female rats were fed either 8% or 50% casein diets for 15 weeks. At the 15th week, they were undergone ovariectomy or sham-operation and were continued to feed the same experimental diet for 9 more months. After 15 weeks, fecal Ca excretion and Ca absorption rate were higher in high protein group. So Ca balance was lower in this group. The total kidney weight, urinary protein excretion, ash content, and Ca/ash ratio of the 4th vertebra were significantly higher in high protein group. The body weight gains of high protein groups and ovariectomized groups were higher than lower protein groups and sham-operated control groups. The weights of liver and kidney were heavier in high protein groups and were lower in ovariectomized groups. There was no difference in GFR between the experimental groups, but it tended to be higher- in high protein groups and ovariectomized groups. The urinary protein excretion was higher in high protein groups, so it seems that the function of kidney was deteriorated by high protein diet. Nitrogen intake, urinary and fecal nitrogen excretion, apparent nitrogen absorption and relent ion were significantly higher in high protein groups. Fecal Ca excretion was higher in high protein groups. Urinary Ca excretion was affected by ovariectomy in high protein group, so that it was higher in high protein-ovariectomized group(HO>HS). But, ovariectomy had no effect on urinary Ca in how protein groups. It seemed that the increased urinary Ca in high protein-ovariectomized group was partly due to the higher GFR. The urinary hydroxyproline and serum PTH, that were used as the marker of bone resorption, were not affected by dietary protein level and ovariectomy. Serum alkaline phosphatase as a marker of bone formation was not affected by dietary protein level and ovariectomy. Generally, dietary protein level and ovariectomy did not affect the weights and components of femur, scapular, and 4th vertebra. But, Ca/ash ratio of femur was lower in high protein group and ash/weight ratio or Ca/ash ratio of femur and vertebra were lower in the high protein groups and the ovariectomized group. In conclusion, high protein diet deteriorated the kidney function and induced bone loss, and ovariectomy accelerated this effect of high protein diet even more.