Anti-obesity and anti-inflammatory effects of green tea and java pepper mixture in a high fat diet-induced obese rats

Abstract

Obesity is identified as a characteristic of fat accumulation in white adipose tissue due to imbalance between energy intake and energy expenditure. This study was conducted to investigate the anti-obesity effect of green tea (Camellia sinensis) and java pepper (Piper retrofractum) mixture (GP) on high fat diet-induced obese rats. Male Sprague-Dawley (SD) rats were randomly divided into 4 groups based on the diet; normal diet (NR), 45% high fat diet (HF), 45% high fat diet with 0.1% GP (GPL) and 45% high fat diet with 0.2% GP (GPH). After 14 weeks of experiment, body weight of rats fed with GPH was significantly reduced without liver toxicity and changing food intake and energy intake. Serum concentrations of triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), atherogenic index (AI), and non-esterified fatty acids (NEFAs) were significantly decreased in GPH group, compared to the HF group (p < 0.05). As supplementation of GP reduced body weight, GP also significantly decreased weight of white adipose tissue including epididymal, retroperitoneal, mesenteric, inguinal and subcutaneous white adipose tissue and adipocyte sizes, compared to those of the HF group (p < 0.05). Additionally, GP significantly downregulated gene expression involved in adipogenesis, such as sterol regulatory element-binding protein 1-c (SREBP-1c) and fatty acid-binding protein (aP2), compared to the HF group (p < 0.05). GP supplementation increased expression of uncoupling protein 1 (UCP1) as observed by IHC staining of UCP1. Moreover, energy expenditure of GP supplemented groups was significantly increased, compared to the HF group. Additionally, GP supplementation also decreased macrophage infiltration as shown by IHC staining of F4/80 in epididymal white adipose tissue. Moreover, mRNA levels of pro-inflammatory genes such as tumor necrosis factor alpha (TNF-α), interleukin 6 (IL-6), and monocyte chemoattractant protein 1 (MCP-1) were significantly reduced by GP supplementation. In conclusion, green tea and java pepper mixture (GP) might have a favorable effect on obesity and obesity-associated inflammation via modulation of adipogenic and pro-inflammatory gene expression. Therefore, these results suggest that the GP could be used as nutraceutical to prevent obesity. ;비만은 에너지 대사의 불균형으로 인해 지방 조직 및 장기에 지방이 과잉 축적되어 유발된다. 본 연구는 고지방식이로 유도된 비만 Sprague Dawley (SD) 쥐에서 녹차 자바 후추 혼합물(Green tea and java pepper mixture, GP)의 항비만 효과에 대해 연구하고자 수행되었다. 3주령의 수컷 SD 쥐를 식이에 따라 무작위로 4개의 군(NR: 일반 식이군, HF: 45% 고지방 식이군, GPL: 45% 고지방 식이에 0.1%의 녹차 자바 후추 혼합물을 함유한 식이군, GPH: 45% 고지방 식이에 0.2%의 녹차 자바 후추 혼합물을 함유한 식이군)으로 나누어 14주간 섭취하도록 하였다. 14주간의 동물 실험 후, GPH 군의 체중이 HF 군에 비해 유의하게 감소하였다 (p < 0.05).식이 섭취량과 에너지 섭취량, 간 독성에서는 그룹 간에 유의한 차이가 없었다. 혈청의 TG, TC, LDL-C, AI, NEFA의 농도가 GPH 그룹에서 HF 그룹에 비해 유의하게 감소하였다 (p < 0.05). 더하여 GP 섭취는 부고환, 후복막, 장간막, 사타구니 및 피하 지방을 포함한 백색지방조직의 무게와 지방세포 크기를 HF 그룹에 비해 감소시켰다 (p < 0.05). GP는 지방생성과 관련된 유전자인 SREBP-1c와 aP2의 발현을 HF 그룹에 비해 감소시켰다 (p < 0.05). GP 섭취는 UCP1 단백질의 발현을 증가시켰고 HF 그룹에 비해 에너지 소비 또한 증가시켰다. 더하여 GP 섭취는 부고환 지방 조직의 F4/80 조직면역화학염색을 통해 확인한 바와 같이 대식세포의 침윤을 감소시켰다. TNF-α, IL-6, MCP-1와 같은 전염증성 유전자의 발현 또한 GP를 섭취한 그룹에서 HF 그룹에 비해 유의하게 감소하였다. 결론적으로, 녹차자바후추 복합물은 지방생성 및 전염증과 관련된 유전자의 조절을 통해 비만과 비만으로 유도된 염증에 대해 좋은 효과를 지닐 수 있다고 볼 수 있다. 그러므로 이와 같은 결과들을 통해, 녹차자바후추 복합물이 비만을 예방하는 천연 기능성 식품 소재로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.