An evaluation of the effect of p-coumaric acid on abnormal glucose and lipid metabolism in a hamster model of high-fructose diet-induced metabolic syndrome
- Alternative Title
- 고과당 식이 유도 대사증후군 햄스터 모델에서 파라-쿠마르산의 당대사 및 지질대사에 미치는 영향 연구
- Abstract
- p-Coumaric acid는 과일, 채소, 시리얼 등에 널리 존재하는 phenol 화합물인 4-hydroxycinnamic acid 유도체이다. p-Coumaric acid의 고지방식이에 의한 체지방 증가 억제, streptozotocin으로 유발된 제1형 당뇨병 개선 및 항산화 효과 등이 보고되고 있으나, 대사증후군을 유발할 수 있는 식이적 위험인자 중 하나인 과당의 과다 섭취에 의한 비알콜성 지방간, 이상지질혈증, 인슐린 저항성 및 고혈당 등의 대사이상 조절에 대한 p-coumaric acid의 효능과 관련한 in vivo 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 고과당식이를 급여한 햄스터에서 p-coumaric acid 보충이 대사증후군과 관련된 혈액과 조직의 다양한 바이오마커에 미치는 영향에 대해 밝히고자 하였다.
실험을 위해 5주령의 수컷 Golden Syrian hamster에게 1주간 pellet 형태의 chow 식이를 제공하여 사육환경에 적응시킨 후, 난괴법에 의해 정상식이군 (ND, normal diet), 고과당식이군 (HFrD, high fructose-diet), 고과당식이에 p-coumaric acid 실험물질을 보충한 CA군 (HFrD+CA, HFrD + 0.02% p-coumaric acid)으로 나누어 실험식이를 5주간 급여한 후 희생하여 얻은 혈액 및 조직으로 실험하였다. 햄스터의 체중, 장기 및 지방조직 중량, 혈장과 간, 분변의 지질 함량, 공복 혈당, 혈장 인슐린, 인슐린 저항성 지표, 간 조직의 지질 축적과 콜라겐 축적으로 인한 섬유화 정도의 확인을 위한 조직병리학적 분석, 그리고 간조직의 생화학적 마커 및 유전자 발현을 분석하였다.
실험 결과, 고과당식이군은 정상식이군에 비해 식이섭취량이 유의적으로 낮았으며, 실험식이 기간 동안의 체중 변화, 장기 및 지방조직의 중량은 두 군간 유의적이 차이가 없었다. 하지만 혈당, 인슐린 저항성 지표, 혈중 중성지질 및 apo-CIII 농도는 정상식이군에 비해 고과당식이군에서 유의적으로 증가하였으며, 혈중 인슐린, 콜레스테롤, VLDL/LDL-콜레스테롤, 동맥경화지수는 증가 경향을 보였다. CA 실험물질 보충은 식이 공급 4주차부터 고과당식이 대조군에 비해 체중 및 부고환 백색지방조직 무게를 유의적으로 감소시켰다. 또한 CA를 보충함으로써 혈당 및 인슐린 저항성 지표, 혈중 총콜레스테롤, LDL/VLDL-콜레스테롤 및 apo-CIII 농도의 유의적인 감소가 관찰되었고, 혈중 중성지질의 감소 경향이 CA 보충군에서 나타났다. 정상식이군에 비해 고과당식이군에서 증가된 간 조직의 중성지방 농도와 지방구 및 collagen 축적 역시 CA군에서 현저히 감소한 것으로 확인되었다.
또한 정상식이군에 비해 고지방식이군의 간 조직에서 지방 합성에 관여하는 phosphatidate phosphatase (PAP)의 효소 활성도와 lipogenic 유전자 (ACC, FAS, SREBP1c)의 mRNA 발현, 콜레스테롤 합성에 관여하는 SREBP2, HMGCR의 mRNA 발현이 증가하는 경향을 보이는 반면, CA 보충은 PAP의 효소 활성도와 lipogenic 유전자 (ACC, FAS, SCD1, SREBP1c)의 mRNA 발현, 콜레스테롤 합성에 관여하는 SREBP2, HMGCR의 mRNA 발현을 유의적으로 감소시키고 지방산 산화에 관여하는 CPT의 효소 활성도를 유의적으로 증가시켰다.
더불어 고과당식이는 정상식이에 비해 간조직에서 당 신생에 관여하는 glucose-6-phosphatase (G6pase)의 mRNA 발현도, phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) 효소 활성도를 유의적으로 증가시켰고 당 산화와 관련한 glucokinase의 효소 활성도를 현저히 감소시켰다. 이와 대비되게 CA군에서는 간조직의 당신생 효소(G6pase, PEPCK) 활성도가 유의적으로 감소한 반면, 당 산화에 관여하는 glucokinase mRNA 발현도는 유의적으로 증가하였다.
이러한 결과들을 종합하여 보았을 때 p-coumaric acid는 5주간의 단기간 보충으로도 고과당식이에 의한 이상지질혈증, 비알콜성 지방간, 고혈당 및 인슐린 저항성을 개선할 수 있으며, 따라서 p-coumaric acid는 대사증후군 치료 및 예방을 위한 새로운 기능성 식품소재로 활용 가능성이 있다고 사료된다.
- Issued Date
- 2022
- Awarded Date
- 2022. 8
- Type
- Dissertation
- Keyword
- 고과당식이 대사증후군 p-coumaric acid hamster
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 산업대학원
- Department
- 산업대학원 임상영양학과
- Advisor
- 정운주
- Table Of Contents
- I. INTRODUCTION 1
1. Purpose of study 1
2. Background 4
2.1 Lipid metabolism in the liver 4
2.2 Carbohydrate metabolism in the liver 8
2.3 p-Coumaric acid 10
2.4 High fructose diet and metabolic syndrome 10
2.5 High fructose diet-fed hamster 11
II. MATERIAL AND METHODS 13
1. Animals and experimental design 13
2. Sampling procedure 16
3. Biochemical analysis 16
3.1 Blood glucose analysis 16
3.2 Plasma lipid analysis 16
3.3 Hepatic lipid analysis 17
3.4 Fecal lipid analysis 17
3.5 Plasma AST, ALT analysis 17
3.6 Hepatic enzyme activity analysis 18
3.6.1 Preparation of enzyme source in the liver 18
3.6.2 Hepatic enzyme activity 18
4. Histopathological examination 19
5. RNA isolation and quantitative reverse transcription polymerase chain reaction analysis 19
5.1 RNA extraction and cDNA synthesis 19
5.2 Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction analysis 20
6. Statistical analysis 22
III. RESULTS 23
1. Effects of p-coumaric acid on food intake, body weight, organ weight, and adipose weight in HFrD-fed hamsters 23
1.1 Food intake, energy intake, body weight, body weight gain and food efficiency ratio 23
1.2 Organ weight and adipose tissue weight 25
2. Effects of p-coumaric acid on levels of blood glucose, plasma insulin and HOMA-IR in HFrD-fed hamsters 26
3. Effects of p-coumaric acid on plasma, hepatic and fecal lipids levels and liver histopathological examination of liver in HFrD-fed hamsters 27
3.1 Plasma lipid profiles 27
3.2 Hepatic lipids contents and histopathological examination 29
3.3 Fecal lipids levels 32
4. Effects of p-coumaric acid on aminotransferases levels in HFrD-fed hamsters 33
5. Effects of p-coumaric acid on lipid metabolism-related enzymes activities and mRNA expression in HFrD-fed hamsters 34
5.1 Hepatic lipid metabolism-related enzyme activity 34
5.2 Effect on lipogenic genes expression in liver 36
5.3 Effect on fatty acid oxidation-related genes expression in liver 38
6. Effects of p-coumaric acid on glucose metabolism-related enzymes activities and mRNA expression in HFrD-fed hamsters 39
6.1 Hepatic glucose metabolism-related enzyme activity 39
6.2 Effect on glucose metabolism-related genes expression in liver 41
IV. DISCUSSION 43
1. p-Coumaric acid ameliorates abnormal plasma and hepatic glucose metabolism in HFrD-fed hamsters 43
2. p-Coumaric acid attenuates dyslipidemia and nonalcoholic fatty liver disease in HFrD-fed hamsters 44
V. CONCLUSION 49
VI.. REFERENCE 50
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