마늘과 가공품의 신장섬유화 예방효과 = Preventive effect of garlic and its procesed[i.e. processed] products on kidney fibrosis in adenine-induced uremic rats

국문 초록 (Abstract)

마늘은 심혈관질환, 당뇨, 알츠하이머병 예방 등의 다양한 생리활성을 갖는 유용 식품 소재로, 이러한 생리활성은 체내에서 황화합물들로부터 생성된 황화수소에 기인한다고 최근 밝혀졌다. 특히 황화수소는 특유의 자극적 냄새 및 매운맛 성분들인 allicin, dially trisulfide, dallyl disulfide, dially sulfide 등과 같은 황화합물들이 체내로 흡수되어 체내에 존재하는 효소작용에 의해 생성된다고 하였다. 그러므로 황화합물은 마늘의 주요 생리활성 물질들 중 하나라 여겨진다. 건강에 있어서는 생마늘 섭취가 가장 우수하나 강한 매운 맛으로 인해 과다 섭취가 어렵고 또한 마늘의 기능성분인 황화합물은 휘발성 성분으로 이들의 대부분은 가공 중에 손실되어 가공마늘에는 황화합물의 함량이 매우 낮은 수준이다. 본 연구실은 선행연구에서 대량생산에 이점이 있는 깐마늘을 종이호일로 싸서 구웠을 때 황화합물의 손실을 줄일 수 있는 방법을 실험실상에서 밝혔고, 그 구운 마늘을 galactose-induced aging rats에 섭취시켰을 때 노화로 인해 오는 인지능력 저하를 개선시키고 amyloid beta 및 과인산화를 억제하는 알츠하이머병 예방 효과가 있음을 확인 하였다. 따라서 본 연구에서는 대량 생산이 가능한 공장에서 신장섬유화 예방효과를 갖는 마늘제품개발로서 생마늘에 가장 많이 함유되어 있는 황화합물의 손실을 최소화할 수 있는 구운 마늘의 제조 방법을 개선시키고 이를 이용하여 간편하게 섭취할 수 있는 마늘가공품을 개발하고자 하였다.
한편 마늘은 심혈관질환, 당뇨, 알츠하이머병 예방 등의 다양한 생리활성을 발휘함에도 불구하고 신장질환 예방에 대해서는 아직까지 보고된 바가 없다. 그래서 마늘의 신장질환 예방 효과를 밝히고자, 상기에서 제조한 구운 마늘, 생마늘, 구운 마늘+죽염, 그리고 흑마늘을 adenine-induced uremic rat에 8주 동안 섭취시켜 마늘제품의 신장섬유화 예방 효과를 검증하였다. 그 결과 생마늘, 구운 마늘 및 구운 마늘+죽염을 섭취한 그룹은 신장질환의 지표인 혈청 creatinine 수치를 낮추었으며 특히 구운 마늘+죽염을 그룹에서 그 수치가 현저하게 낮음을 알 수 있었다. 생마늘, 구운 마늘 및 구운 마늘+죽염을 섭취한 그룹은 신장섬유화 유발 인자로 알려진 TGF-β1, p-smsd2/3 및 MMP3의 발현량을 억제하여 최종적으로 신장섬유화의 원인 물질인 collagen 형성을 줄여주었다. 생마늘, 구운 마늘 및 구운 마늘+죽염을 섭취한 그룹은 단백질산화물 생성을 줄여주고 NF-kB p65의 발현을 억제함을 확인하였다. 특히 황화합물을 다량 함유한 생마늘을 섭취한 그룹이 황화합물이 함량이 다소 낮은 편인 구운 마늘에 비해 신장섬유화 예방 효과가 우수하였다. 이러한 결과는 황합물이 가장 낮았던 흑마늘을 섭취한 그룹이 다른 그룹에 비해 낮은 신장섬유화 예방 효과를 보였으며, 황화수소 공급원 중 하나인 죽염과 구운 마늘을 함께 섭취한 그룹은 구운마늘 만을 섭취한 그룹에 비해 높은 효과를 나타냈다. 마늘의 신장섬유화 예방 효과는 황화합물 함량과 체내에서 생성된 황화수소 함량과 밀접한 관련이 있을 것으로 시사되었다.
이상의 결과를 종합해 보면, 마늘은 신장섬유화에 관련된 인자인 TGF-β1, p-smad2/3 및 MMP3 의 발현량을 억제하여 신장섬유화 예방 효과가 있음을 확인하였다. 특히 신장섬유화 예방에 생마늘 > 구운 마늘+죽염 > 구운 마늘 > 흑마늘 순으로 신장섬유화 예방 효과가 우수함이 확인되어 마늘에 함유된 황화합물 함량이 신장섬유화 예방에 매우 중요한 화합물임을 알 수 있었다. 이러한 결과로부터 황화합물을 최소화할 수 있는 마늘 가공품은 신장섬유화 예방에 도움을 주는 유용한 식품소재로 판단되며, 이러한 구운 마늘 제조는 다양한 마늘가공품 개발에 있어서 유용한 자료로의 활용이 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Garlic is an useful food material having abilities to prevent diseases such as cardiovascular disease, diabetes, and Alzheimer's disease. It has been recently revealed that such physiological activity is due to hydrogen sulfide generated from sulfur compounds of garlic such as allicin, dially trisulfide, dallyl disulfide, and dially sulfide in the body. Therefore, sulfur compounds are considered to be the major physiologically active substances in garlic. In the health aspect, fresh garlic is the most excellent, but it is difficult to eat due to strong spicy taste. The processed garlics that have reduced odor contain very low contents of sulfur compounds most of which are volatile. In this study, I has tried to reduce the loss of sulfur compounds during the processing that included heating by wrapping with paper foil. It is known that hydrogen sulfide inhibits kidney fibrosis. However, no one has reported effect of garlic on kidney fibrosis. Thus, I effects of the processed garlics that were developed to minimize the loss of sulfur compounds on kidney fibrosis were investigated.
The roasted garlic, fresh garlic, roasted garlic + bamboo salt, and black garlic were fed to adenine-induced uremic rats for 8 weeks. The rats fed diets containing fresh garlic, roasted garlic, and roasted garlic + bamboo salt exhibited lower level of serum creatinine compared to the control group, which is an index of kidney disease. The groups consuming fresh garlic, roasted garlic, and roasted garlic + bamboo salt showed lower expression levels of TGF-β1, p-smad 2/3 and MMP3, which are known as renal fibrosis inducers, and reduced collagen formation. Protein oxidation and the expression of NF-kB were also reduced in those groups, indicating that oxidative stress and inflammation were also reduced in those groups. Especially, the rat fed diet containing fresh garlic that had higher content of sulfur compounds showed better inhibition of kidney fibrosis than the other garlic groups which had a slightly lower sulfur content. These results suggest that the preventive effect of garlic on the kidney fibrosis was closely related to the content of sulfur compounds.
Taken together, garlic inhibited renal fibrosis by suppressing the expression levels of TGF-β1, p-smad 2/3, and MMP3 which are known to be inducers of renal fibrosis. The prevention of renal fibrosis was more significant in the order of fresh garlic > roasted garlic + bamboo salt > roasted garlic > black garlic. Thus, it was found that the sulfur content in garlic was very important for the prevention of kidney fibrosis. These results suggest that the processed garlic products that have minimum loss of sulfur compounds are useful food materials to prevent kidney fibrosis.

목차 (Table of Contents)

• 영문초록
• 서론 1
• Ⅰ. 재료 및 방법
• 1. 황화합물의 손실을 최소화 할 수 있는 열처리 마늘의 제조
• 1) 재료 6
• 2) 시약 6
• 3) 열처리 마늘의 제조 방법 6
• 4) 함황화합물 함량 측정 방법 8
• (1) 총 황화합물 함량 측정 8
• (2) 총 Thiosulfinate 함량 측정 8
• 5) Total Phenolic 함량 측정 8
• 6) DDPH Radical-Scavenging 활성 측정 9
• 7) 반건 마늘 제조 방법 9
• (1) 반건 마늘 제조 9
• (2) 경도 측정 방법 9
• 2. 아데닌으로 만성신장질환을 유도한 동물 모델에서 반건 마늘제품의
• 신장섬유화 예방효과검증 10
• 1) 동물실험 10
• (1) 재료 10
• (2) 시약 11
• (3) 동물실험 12
• ① 실험동물 12
• ② 식이조성 및 식이방법 12
• ③ 실험동물의 희생 14
• (4) Creatinine 함량 측정 14
• (5) 산화 스트레스 관련인자 측정 방법 14
• ① 지질산화물 함량 측정 14
• ② 단백질 산화물 함량 측정 14
• (6) 조직형태학적 분석 방법 15
• (7) Western Blotting 15
• 3. 통계처리 17
• Ⅱ. 결과 및 고찰
• 1. 열처리 마늘의 제조 18
• 1) 열처리 마늘의 황화합물 함량 18
• (1) 총 황화합물 함량 18
• (2) 총 Thiosulfinate 함량 20
• 2) 열처리 마늘의 황산화 활성조사
• (1) Total Phenolic Content 함량 22
• (2) DPPH Radical 소거능 24
• 3) 가공마늘을 이용한 반건 구운 마늘제조 26
• (1) 반건 마늘제조 26
• (2) 경도측정 28
• 2. Adenine₋induced uremic rats에서 마늘 가공품의 신장섬유화 예방 효과
• 1) 실험동물의 식이조성 33
• (1) Food Intake 33
• (2) Water Intake 33
• (3) Body Weight 33
• (4) 식이효율 33
• 2) Kidney Index 37
• 3) Creatinine 함량 39
• 4) 조직형태학적 분석 41
• (1) H&E 염색 41
• (2) Collagen Staining 43
• 5) 신장섬유화 유발인자의 발현량 46
• (1) TGF-β1 46
• (2) p-Smad2/3 발현량 48
• (3) MMP3 발현량 50
• (4) CollagenⅠ 발현량 52
• (5) NF-kB p65 발현량 54
• 6) 산화스트레스 및 염증반응 관련인자 56
• (1) 지질과산화물 함량 측정 56
• (2) 단백질 산화물 함량 측정 58
• Ⅲ. 결론 60
• 참고문헌 63
• 국문초록 71