Angelica keiskei juice powder improves dysfunction of gut-liver axis in mice fed a western diet

Abstract

본 연구에서는 고설탕 고지방인 서구식 식이(Western diet; WD)를 마우스에 섭취시켜 유도한 장과 간 손상에 대해 명일엽 추출물 (Angelica keiskei; AK)의 보호 효과를 검증하였다. 수컷 C57BL/6j 마우스 (5주령, n=32)를 무작위로 정상군(NC), 웨스턴식이 유도군 (Western diet control; WD), 웨스턴식이 유도 명일엽 저용량군 (WD + 2g/kg AK; AL), 웨스턴식이 유도 명일엽 고용량군 (WD + 4g/kg AK; AH) 총 4군이 되도록 나누었다. 18주간의 서구식 식이 섭취 시 조직병리검사에서 NC군에 비해 WD군의 지방에서 장점막이 손상된 것을 확인 할 수 있었고, 간에서 뚜렷한 지방 축적을 확인할 수 있었다. 장에서 WD군의 LPL mRNA 발현이 NC군에 비해 높아졌고 AK에 의해 감소된 것으로 보아 AK가 장에서 지방의 흡수를 막아준 것을 추측할 수 있었다. 이와 더불어, 웨스턴 식이 섭취로 인해 높아진 혈장 TG, VLDL 수준이 AK 그룹에서 유의적으로 감소하였다. 또한, 간에서 WD군의 항염증 사이토카인IL-10 발현이 유의적으로 감소하였지만, 명일엽으로 인해AH군에서 유의적으로 증가하였다. 만성적인 웨스턴 식이 섭취로 인해 간에서 ERN1, NRF2, NQO1 발현이 낮았으나 AK에 의해 산화 스트레스가 완화되었음을 확인할 수 있었다. 또, NC군에 비해 낮아진 WD군의 CPT1 mRNA 발현이 AK에 의해 높아진 것을 보아 AK가 미토콘드리아의 beta-oxidation의 비정상적인 기능을 개선하였다. 간의 Total lipid와 TG 수치가 NC군에 비해 WD군에서 유의적으로 증가하였고, AK군에서 감소한 것을 보아 간에서 oxidative stress을 낮추고, 미토콘드리아 기능을 개선시킴으로써 지질축적을 막은 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 웨스턴 식이로 장, 간 손상을 유도했을 때, 명일엽 섭취가 장으로 지질이 흡수되는 것을 저해하며 혈액의 지질을 줄이고, 간의 항산화 효소와 미토콘드리아의 활성을 증가 시켜 각종 염증 반응을 저해하여 장, 간을 보호하는 효능을 기대할 수 있음을 시사한다.;The anti-inflammatory Angelica keiskei juice powder (AK) was investigated to understand the underlying mechanism of gut and liver axis in hyperlipidemia induced C57BL/6j mice by western diet. Thirty-two mice were randomly divided into four groups; normal control (NC), western diet control (WD), western diet + low dose of AK (AL), western diet + high dose of AK (AH). AK (w/v) was provided orally with dose of 2g/kg or 4g/kg body weight for 18 weeks. Plasma following FITC (Fluorescein isothiocyanate) administration was collected to evaluate gut permeability in week 9 and 18. After 18 weeks administration of AK, WD induced both diffuse destruction of the epithelial layer of intestine and hepatic damage. Body weight was not changed in AK treatment group compared to WD, but WD groups were significantly increased compared to NC from 2 week. Intestinal mRNA expression of LPL was increased in WD compared to NC, and AK contributes to down-regulated expression of intestinal LPL. Compared with the NC group, the WD showed significantly higher plasma TG and VLDL levels, and there was a marked reduction in TG and VLDL levels in both AK groups (both p=0.001). Anti-inflammatory gene, IL-10, was decreased in WD compared to the NC group in liver. AK administration induced up-regulation of hepatic IL-10 gene expression (p=0.034). The decreased gene expressions of inflammatory response ERN1 and oxidative stress response NRF2 in microsome in liver by WD were significantly increased in the AH group only (p=0.014 and p=0.003 respectively). Also, AK administration induced up-regulation of anti-oxidative enzyme, NQO1 gene expression. CPT-1α gene expression was significantly increased in the AH group compared to WD (p=0.038). AK increases beta oxidation contributing to hepatic total lipid (p<.0001) and triglyceride (p=<.0001). These findings suggest that AK may have the potential to attenuate hyperlipidemia and inflammation via gut and liver axis by preventing absorption of fatty acid, improving abnormal lipid metabolism and suppressing oxidative stress.