Metabolic regulation of Ecklonia stolonifera extract in high-fat diet-induced obese mice

Abstract

곰피는 갈조류로 플로로탄닌이라는 폴리페놀성 물질을 함유하고 있으며 이외에도 다양한 생리 활성 물질이 풍부한 것으로 알려져 있다. 곰피는 항산화, 항염증, 항고지혈증 및 항당뇨에 긍정적인 효과를 나타내는 것으로 보고되어 있지만, 곰피의 체지방 조절 및 인슐린 저항성, 비알콜성 지방간, 그리고 염증 반응 등의 비만과 관련된 대사적 조절에 관한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 식이 유도성 비만 동물 모델을 대상으로 곰피 추출물 (Ethanolic extract of Ecklonia stolonifera)이 비만과 관련된 대사적 조절에 미치는 영향과 작용 메커니즘을 규명하고자 하였다. 실험은 수컷 C57BL/6J 마우스를 정상식이군 (ND, normal diet), 고지방식이군 (HFD, high fat-diet, 20% fat), 곰피 추출물군 (ES, HFD + 0.006% Ecklonia stolonifera extract)으로 나누어 16주간 진행되었으며, 마우스 체중, 지방조직 중량, 백색지방조직의 지방구 크기, 혈장과 간조직의 지질 함량, 간조직의 지방구 축적, 혈중 adipocytokine 및 aminotransferase 수준, 분변 중 지질 함량, 공복 혈당, 혈장 인슐린, 인슐린 저항성 지표, 그리고 지방조직과 간조직의 생화학적 마커 및 유전자 발현을 분석하였다. 곰피 추출물은 고지방식이만을 섭취한 대조군과 비교하여 마우스의 체중, 식이 효율과 부고환 지방, 신장 주위 지방, 장간막 지방 등 복부 지방 무게를 유의적으로 감소시켰다. 또한, hematoxylin & eosin (H&E) 염색을 통해 곰피추출물이 지방조직의 세포 크기를 감소시켰음을 확인하였다. 곰피 추출물의 보충은 고지방식이에 의해 증가된 공복 혈당, 인슐린 저항성 지표인 HOMA-IR 및 혈장 leptin과 resistin 농도를 유의적으로 감소시켰다. 또한 곰피 추출물은 혈중 지질 농도뿐만 아니라 간 무게, 간조직의 중성지방 및 콜레스테롤 함량, 간조직의 지방구 축적 및 혈장 aminotransferase 수준을 감소시켰다. 분변의 지질 농도는 고지방식이군과 곰피 추출물군에서 비슷한 경향을 보였다. 하지만 곰피 추출물은 지방조직에서 지방산 합성과 관련된 FAS의 효소활성도를 유의하게 감소시켰고, ACC, FAS, SCD1을 포함한 lipogenic gene과 이들의 transcription factor인 SREBP1c mRNA 발현을 감소시켰다. 반면 지방산 산화와 관련된 CPT1a 및 PPARα의 mRNA 발현을 지방조직에서 유의적으로 증가시켰다. 또한, 곰피 추출물은 간조직에서 지방산 β-oxidation 효소활성도와 관련 유전자인 CPT1a의 mRNA 발현을 유의적으로 증가시켰으며, lipogenic gene인 FAS 및 SCD1의 mRNA 발현을 유의적으로 감소시켰다. 곰피 추출물은 혈장에서 MCP-1 및 TNF-α 농도뿐만 아니라 지방조직과 간조직에서 MCP-1, IL-6, TNF-α, TLR2, TLR4 및 NF-κB를 포함한 염증성 인자의 mRNA 발현을 감소시켰다. 결과적으로, 곰피 추출물은 지방조직 및 간조직에서 지질 대사 조절 효소 활성 및 유전자의 발현을 조절하여 지질 합성을 감소시키고 지방산 산화를 촉진시켜 체지방 감량 및 혈장과 간조직의 지질 축적 감소의 효과를 나타낸다. 또한, 고지방식이로 인한 인슐린 저항성과 염증반응을 억제하였다. 따라서, 곰피는 지방조직과 간조직의 지질 대사 조절, 인슐린 저항성과 염증성 인자의 발현 억제를 통해 비만과 관련된 대사 질환을 개선할 수 있는 효과적인 식품 소재로써 활용 가능할 것으로 평가된다.