대한임상검사학회지 : 36 권제 1 호, 49-54, 2004 고지혈증랫드에서구기자추출물이혈중지질에미치는영향 충북대학교수의과대학 서울보건대학임상병리과 1 충북대학교병원진단검사의학과 2 조정희 신지순 배형준 1 김윤배 강종구 황석연 2 Changes of Serum Lipid after Treatement of Lycii fructus Extract in Hyperlipemia Rats Cho, Jung Hee., Sin, Ji Soon., Bae, Hyung Joon 1., Kim, Yun Bae., Kang, Jong Koo., Hwang, Seock Yeon 2 College of Veterinary Medicine, Chungbuk National University, Cheongju, Korea Department of Clinical Laboratory Science Seoul Health College, Seongnam, Korea 1 Department of Clinical Laboratory Medicine, Chungbuk National University, Cheongju, Korea 2 The purpose of this study was to investigate the effects of Lycii fructus extract on the serum lipids in hyperlipemia rats. The rats were divided five groups including negative control, positive control and treated L. fructus extract at dose of 50, 100, 200 mg/kg. To induce the hyperlipemia, 4 groups of rats, not including the negative control group, were fed experimental diets consisting of cholesterol, lard, corn oil, and normal diet for experiment period. As a result, the L. fructus extract decreased total cholesterol(t. Cho), trigryceride(tg), low density lipoprotein cholesterol(ldl-c), and free fatty acid(ffa) significantly compared with positive control. However, no significant difference was found in high density lipoprotein(hdl-c) and phospholipid(ppl) level. Otherwise, in serum lipid level including, T-Cho, TG, LDL-C, FFA and PPL was decreased dose dependently by treatment of L. fructus extract. But HDL-C was increased by L. fructus extract too. Thereby having beneficial effect on hyperlipermia by influencing the serum lipid change, it is expected that Lycii fructus extract can suppress arteriosclerosis and obesity. Key Words: Lycii fructus, Hyperlipemia 1)I. 서 론 구기자 (Lycii fructus) 는가지과 (Solanaceae) 에속하는낙엽성소관목인구기자나무의성숙한과실로동의보감에서구기자는성한, 말고, 무독하며, 내복의대로와허흡 교신저자 : 황석연,( 우 )360-240 충북청주시흥덕구개신동 62 충북대학교병원진단검사의학과 Tel. 043-269-6257 E-mail : syhwang@cbnuh.or.kr 을다스리고근골을굳세게하며, 음을강하게하고오노와칠복을다스리며, 정기를보호하고안색을바꿔서희게하고명목, 안신하고장수하며, 지골피는족소음경과수소양경에들어가니땀과골증을다스리고기열을잘푼다고되어있다. 최근임상보고에의하면, 고혈압, 저혈압, 변비, 간장병, 신경통류머티스, 발육부진, 피로회복을포함한고지혈등에도많은효과가있음이보고되고있다. 특히, 고지혈증에유효한성분으로는 betaine을들수있는데이는간장에지방질이엉키는것을예방하며, 지 49
방간을치유하는작용이있으며, zeaxanthin과 linoleic acid는혈관벽을튼튼하게하며, 동맥경화와고혈압에유효하다고보고되고있다 ( 라, 2000). 현재에도한의학을포함한민간요법에서도약용으로사용하며, 건강증진의목적으로차로도다량음용되고있다. 우리나라에서는충청남도청양군과전라남도진도군이주생산지로널리알려져있다 ( 육, 1982). 구기자에는과당과소량의단백질, 지방, 섬유소, 탄닌성분등을포함하고있으며 ( 이, 1995; Lee and Sheo, 1986; Oh 등, 1990), 무기질과비타민도골고루함유되어있다고보고되고있다 (Akiyoshi 등, 1982; Akiyoshi 등, 1984; 장, 1993). 또한, 구기자에는 choline의유도체이며약리효과가있는것으로널리알려진 betaine이약 0.1% 함유되어있는것으로보고되고있다 ( 김등, 1998). 구기자의약리작용에관해서는구기자의성분이지방간의저해작용과간세포신생의촉진작용이있으며 ( 육, 1982; 손, 1993), 구기자의수침액은중성지방의침착을억제하고혈청과간장의콜레스테롤의과다량을억제한다고보고되었다 (Han 등, 1985). 또한, 고지방식이를한 rat에서구기자의음수에의해혈중지질성분이저하되는효과가있다고보고되었다 ( 김등, 1998). 그외에혈당강하작용, lipotropic action, 콜레스테롤수치의저하작용등의효능은한의학에서전해내려오는정도이며, 그약리적작용과효능을밝히기위해구기자의일부성분을추출하여고농도로동물에주입시키는여러연구들이진행되어져왔다. 한편, 최근심혈관질환의예방에대한이해와이에대한많은발전이거듭되고있다. 고지혈증의치료는안전하며, 아울러동맥경화증의진행을예방하고개선시켜심혈관질환의조절에많은기여를하고있음은주지의사실이다. 동맥경화증의발생에대한새로운위험인자들이속속알려지고있지만가장중요한요소인고지혈증의여러관점에대한이해는아직많이부족한실정이다. 전세계적으로동맥경화증에의한심혈관질환이주요한사망원인으로대두되고있으며우리나라도예외는아니다. 서구여러나라에서고지혈증을포함한동맥경화증의여러위험인자에대한철저한치료와교육을통하여 1960년대말부터심혈관질환에의한사망률이감소하는추세인데반하여우리의사정은반대로심각하게증가하고있다는사실은매우안타까운현실이다. 이에는여러가지많은원인들이있지만가장중요하게문제가되는것은음식문화의서구화로인한잘못된식생활습관이가 장중요하다고하겠다. 최근이러한사회적현상을반영하듯많은대학과연구기관을포함한기업에서고지혈증의치료제를포함한건강기능성식품의연구가활발하게진행되고있음이주지의사실이다. 따라서본연구에서는고콜레스테롤식이로유발된고지혈증랫드에서콜레스테롤과함께구기자추출물을투여하여혈중의지질농도및총콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤및 HDL-콜레스테롤의분포변화를관찰하여유의한결과를얻었기에보고하는바이다. II. 재료및방법 1. 실험동물및실험설계실험에사용한동물은 6주령의수컷 Sprague-Dawley rat 50마리를 ( 주 ) 셈타코 ( 오산, 한국 ) 로부터구입하여사용하였으며, 7일간적응순화기간을거쳐실험에사용하였다. 실험동물의사육은온도 23±1, 습도 40-60%, 명암주기 12시간의조건에서실시하였다. 음성대조군에는일반실험동물용사료 ( 퓨리나 ( 주 )) 를식수는정수된물로매일충분히공급하였다. 한편, 양성대조군및실험물질투여군은투여시작 1주전부터실험종료시까지일반사료에 cholesterol, lard, 및 corn oil을각각 1% 씩배합하여고지혈증을유도하였으며, 각군당 10마리씩, 5개군으로음성대조군, 양성대조군및실험물질투여군 ( 구기자추출물 50, 100, 200 mg/kg/.b.w.) 으로구성하였다. 시험물질인구기자추출물은 4주간경구경로로투여하였다. 실험종료시각동물을 ether 마취하에개복하여복대동맥에서주사기로 10 ml을채혈하여, 그혈액을 3000rpm에서 15분간원심분리하여혈청을분리하였으며, 이를 -7 0 에즉시보관하여분석에사용하였다. 2. 구기자추출물의조제본실험에사용한구기자 (L. fructus) 는충남청양군운곡면에소재한청양구기자시험장에서공급받았으며, 구기자의일반성분은당질 47%, 단백질 14.6%, 지방 10.7% 로보고되었으며 ( 장, 1993), 구기자추출물은구기자를 round flask에넣고증류수 3,000 ml을넣은후약 3 시간 0143회환류추출한후여과한여액을 rotary evaporator로감압농축, 동결건조함으로서건조구기자 50
추출물을얻었다 ( 건조추출물로부터의수율 : 20%). 2. 혈중지질농도및콜레스테롤의변화 3. 실험기기혈액생화학적검사는총콜레스테롤 (T-Cho), HDL-콜레스테롤 (HDL-C), LDL-콜레스테롤 (LDL-C), trigryceride (TG), free fatty acid(ffa) 및 phospholipid(ppl) 의항목을검사하기위하여생화학자동분석기 Hitachi-747(Hitachi Medical Co. LTD., Tokyo, Japan) 를사용하였으며, 모든실험은통상의임상병리학적실험방법에준하여시행하였다. 4. 통계처리실험결과는 group test를수행하여평균 ± 표준편차 (mean±sd) 로표기하였다. 또한, 정상대조군및양성대조군과구기자추출물투여군간의통계분석은 one way ANOVA에서유의성이인정되는경우 Student,s t-test를통해 95% 수준에서통계적유의성을검증하였다. III. 결과 1. 체중의변화에미치는효과 혈중지질농도및콜레스테롤의변화에서총콜레스테롤의경우 G1군에비하여양성대조군인 G2군에서약 57.7% 로유의하게증가한 (p<0.05) 반면, 시험물질투여군인 G3군과 G4군의경우양성대조군인 G2군에비하여감소하는경향은보이나통계학적인유의성은관찰되지않았으며, 고농도 (200mg) 투여군인 G5군에서 G2군대비약 77% 로유의하게억제하였다 (p<0.05), 한편중성지질농도와 LDL-C 및유리지방산은정상군인 G1군에서 65 와 67 mg/ dl, 324 ueq/l비하여양성대조군인 G2군에서 103, 101 mg/ dl및 487 ueq/l로약 58.5, 50.7 그리고 50.3% 로유의하게증가한 (p<0.05) 반면, 총콜레스테롤에서와같이저농도와중간농도투여군인 G3와 G4군에서는 G2군에비하여억제되는경향은보이나통계학적인유의성은관찰되지않았다. 그러나고농도투여군인 G5 군에서는중성지질과 LDL-C은약 78%, 유리지방산은약 80% 로유의하게억제되는것을관찰할수있었다 (p<0.05). 한편, HDL-C의경우정상대조군을포함한모든실험군에서유의한변화가관찰되지않았으며, PPL의경우에는군간에유의성있는변화는없었으나, 투여농도에따라약간의감소되는경향을보였다 (Table 2). 체중의변화에미치는효과에서정상대조군에비하여양성대조군에서증가하는경향은보이나통계학적유의성은관찰되지않았으며, 이는시험물질투여군에서도같은양상을보였다. 즉, G3군의경우정상대조군인 G1군에비하여증가하는경향은보이나 G2군에는미치지못하였고 G4군과 G5군에서는정상대조군과비슷한체중증가율을보였다 (Table 1). IV. 고찰 국민경제의발달과문화수준의향상은한국인의질병양상과사망원인에도많은변화를가져왔다. 최근 10년간심혈관질환은급증하고있으며, 또한사망원인중심혈관질환은항상수위를점하여왔다. 전체심혈관질환중고혈압질환에의한사망은지난 10여년동안지속적 Table 1. Changes of body weight after treatment of Lycii fructus extract in hyperlipemia rats Group Week 0 wk 1 wks 2 wks 3 wks 4 wks G1 210±4.6 243±12 262±11 309±13 341±17 G2 212±3.0 254±11 277±15 311±23 368±15 G3 208±5.1 247±10 272±10 315±10 354±16 G4 214±4.0 250±14 274±17 312±14 349±13 G5 216±5.0 243±10 269±10 314±11 348±14 Mean ± S.D.(n=10); G1, normal control; G2, positive control; G3, G4, G5 were treated group of Lycii fructus extract at dose 50, 100, 200 mg/kg 51
Table 2. Effect of Lycii fructus extract on lipid metabolism in high fat diet in male rats Group T. Cho TG HDL-C LDL-C FFA (ueq/l) PPL G1 78±4.5 65±5.2 5.9±0.4 67±5.8 324±25 101±13 G2 123±3.9 103±6.7 4.4±0.5 101±6.2 487±42 134±15 G3 119±5.7 94±3.7 5.3±0.6 98±6.1 424±39 121±17 G4 116±3.7 98±2.9 5.2±0.2 87±6.0 407±29 114±11 G5 98±5.1* 81±1.9* 5.6±0.5 79±3.8* 391±21* 106±10 Mean ± S.D.(n=10); G1 to G5, see Table 1. Significant differences compared with negative control group(p<0.05) * Significant differences compared with positive control group(p<0.05) Abbreviation: T. Cho, total cholesterol; TG, trigryceride; HDL-C, high density lipoprotein-cholesterol; LDL-C, Low density lipoprotein-cholesterol; FFA, free fatty acid; PPL, phospholipid 으로감소한데반하여죽상경화증성질환인허혈성심혈관과뇌혈관에의한사망률은지속적으로증가되어지난 10여년사이에약 6배정도증가하였다고하였다. 미국과유럽의경우, 그동안많은노력에의해이러한질환의증가추세가둔화되고오히려감소되고있는점을고려한다면이제는국내에서도죽상경화증과혈관질환의예방과치료에대한적극적인관심과노력이필요할때라고생각된다. 따라서본저자들은이러한노력의일환으로예로부터여러가지효능으로널리알려진구기자를통하여본연구를계획하게되었다. 구기자의여러가지약효는몇천년전부터사람들에게잘알려져있다. 중국의최고의약서인신농본초경에약 3백 65종의약초가수록되어져있는데그중에상약 ( 귀중하고보하는약 ) 에기재되어있으며, 오래복용하면근골을강하게하며, 몸을가볍게하고늙지않는다고기록되어있다. 즉, 상약이라함은사람의생명을길게하고부작용과독이없으므로많이먹거나계속복용하여도해가없고불로장수할수있는귀중한약으로알려져왔다. 따라서예로부터구기자에대한효능은민간에서도널리알려져왔었으며, 주지하였듯이구기자에대한연구가다양하게진행되고있는바본연구에서는콜레스테롤과유지를급여하여고지혈증이유발된랫드에서구기자추출물에대하여혈중의지질과관련된효과를확인해보고자하였다. 고지혈증을유발하는방법으로는 high cholesterol diet 를급여하거나 (Nakayama 등, 1981) thio uracil, triton등의약물을투여하거나 (Watanabe 등, 1981) oleic acid를투여하는방법등이이용되어왔으며 (Ohnishi 등, 1980), 또한 고지방식이를섭취시키는방법으로콜레스테롤의수치의변화는없이지질함량에는차이를나타내고지혈증을유발시키는방법도보고되어있다 ( 김등, 1998). 또한, 비만이나동맥경화등이토끼에서는 1% 의콜레스테롤이첨가된식이의급여에의해서민감하게반응하여유발되지만, 랫드에서는유사한농도에서비만이잘유발되지않는것으로알려져있다 (Ro 등, 1994). 그러나, 랫드는정상사료를급여할경우사람에서와마찬가지로필요이상의칼로리섭취로성성숙이후에는대부분비만상태가된다고보고되고있다 (Keenan 등, 1996). 랫드의체중에있어서음성대조군과비교하여, 고지혈증을유발한랫드에서는비만이라고생각될정도의큰변화및통계적유의성은관찰되지않았다. 이는모든군이자유섭취를하였으며, 콜레스테롤식이가랫드에있어서완만한변화로나타났기때문이라사료된다. 한편, 콜레스테롤양성대조군의혈중지질상태와총콜레스테롤은정상대조군인 G1군에비하여모두유의하게증가된반면양성대조군인 G2군에비하여구기자추출물을투여한시험군에서는농도의존적으로총콜레스테롤, TG, LDL-C, FFA 및 PPL 등이감소되는결과를보였으며, 고농도투여군인 G5군에서는유의하게 (p<0.05) 억제되는것을관찰할수있었다 (Table 2). 따라서이러한결과는 cholin의전구체로작용하는 betaine의작용에의한것으로생각된다. Betaine의기전은 coline이나 vitamin B12, 그리고 S-adeonosylmethionine와직접적인연관성이있는것으로이들은신체내에서생리적화학작용촉진에필요한메틸분자등메틸기의공급에중요한역할을하고있으며, betaine에의해서공급되는메틸그룹들은신체내 52
에서간의기능유지와세포복제그리고해독작용에중요한역할을담당하고있으며, 나아가아미노산대사산물인혈관내호모시스테인의수치를감소시켜주는중요한역할을담당하는역할을하기도한다. 엽산이나 vitamin B6, vitamin B12 등이부족하여발생되는호모시스테인의수치증가는동맥경화나심장질환그리고골다공증의원인으로알려졌는데, betaine은이들영양소가부족한사람들에게효과적으로도움을주는것으로알려져있다. 하지만정상적인상황내에서혹은다른메틸분자의공급원의보충적인요소로인하여베타인자체가호모시스테인의수치를낮추는직접적인역할을할것으로여겨지지는않는것으로밝혀지고있다. 또한 betaine은간에지방이축적되는것을막아주는능력때문에지방대사물질로불리고있기도하다 (Wilcken 등, 1983). 또하나의기전으로생각되는것은 rutin을들수있는데, 이는황색또는담황색의 polyphenol 화합물인 flavonoid의일종으로구기엽에많이함유되어있으며여름엽보다는가을엽에함량이높은것으로혈당과혈청총콜레스테롤의저하효과가높으며, 지질대사조절과항산화활성이강한것으로보고되고있다. 또한이는구기자의장기간섭취를통해동맥경화증을예방할수있는 HDL-C의비율이높아지고위험인자인 LDL-C 비율은어느정도감소된다는보고와유사하게나타났지만 ( 김등, 1998), 정상대조군의수치보다는다소높아서그효과를명확히제시할수없었다. 구기자가포함하고있는많은성분들, 특히다량의 vitamin A, C 등의항산화비타민및식이섬유소등의복합적영향에의해지단백의분포에영향을받았을것으로사료되며, 또한앞에서논의되었던구기자의주요성분으로있는 cholin의전구체로작용하는 betaine은혈당및콜레스테롤을강하시키며지방간을막는생약학적효능이있는것으로알려져왔으나 ( 김등, 1998), 구기자성분에대한연구도한계적으로수행되었던만큼아직밝혀지지않은물질을함유하고있을가능성도배제할수없다. 따라서이러한복잡한혼합물들이계속밝혀지고그작용기전에대한연구가계속진행되어그유효성분을명확히규명할수있는연구가수행되어야할것으로생각된다고하겠다. V. 결론 고지혈증의랫드에서 4 주간의구기자의투여로혈중의 지질및콜레스테롤의변화를확인한결과총콜레스테롤, TG, LDL-C, FFA에있어서구기자추출물 200 mg/kg 투여군에서양성대조군에비하여유의하게감소하였으며, PPL의경우각군간의유의한변화는관찰되지않았으나, 농도의존적으로감소되는경향을보였다. 반면, HDL-C의경우구기자추출물의농도에따라다소증가되는경향을보였다. 이상의결과로부터구기자추출물은랫드의혈청내에서비만과동맥경화의원인및지표가되는 trigryceride, low density lipoprotein cholesterol 및 free fatty acid를감소시키는작용을확인하였다. 따라서구기자의지속적인섭취가과도한지방의축적및심혈관계질환에서큰문제가되는동맥경화를예방하는데있어서크게기여할것이라사료된다. 참고문헌 1. Akiyoshi S, Takane F, Kunio K. Isolation of 1,2-dehydro-alpha-cyperone and solavetivone from Lycium chinese. Phytochemistry 21:2986-2995, 1982 2. Akiyoshi S, Takane F, Reiko U, Toshiko A. Isolation of 3-hydroxy-7,8-dehydro-beta- Ionone from Lycium chinese. Agric Biol Chem 48:1629, 1984 3. Han BH, Park JH, Park MW, Han YM. Studies on the alkaloid components of the fruit of Lycium chinese. Arch Pharm Res 4: 249-254, 1985 4. Keenan KP, Laroque P, Ballam GC, Soper KA, Dixit R, Mattson BA, Adams SP, Coleman JB. The effect of diet, ad libitum overfeeding, and moderate dietary restriction on the rodent bioassay: the uncontrolled variable in safety assessment. Toxicol Pathol 24:757-768, 1996 5. Lee MY, Sheo HJ. Quantitive analysis of total amino acid and free sugars in Lycii fructus. J Korean Soc Food Nutr 15:249-252, 1986 6. Nakayama S, Sakashita M, Nishimura T, Sakamoto K. Variation of lipid in rats fed a cholesterol diet. Nippon Yakurigaku Zasshi 78:91-98, 1981 7. Oh SL, Kim SS, Min BY, Chung DH. Composition of free sugars, free amino acids, non-volatile organic acids and tannins in the extracts of L. Chinensis. M, A Acutiloba K, S Chinensis B and A Sessiliflorum S. 53
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