추위 자극 마우스에서 형개 연교 혼합 추출물의 열발생 조절을 통한 체온 소실 억제효과

국문 초록 (Abstract)

비만은 열량의 흡수와 소비의 균형이 맞지 않아 지방이 과다 축적되어 생기는 질환이다. 최근 비떨림열발생의 활성화를 위해 백색지방조직의 갈색화를 유도해 체내 기초대사량 증진을 통하여 열량의 소비를 늘려 비만을 치료하려는 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 연구는 열 발생 조절에 대한 형개(Schizonepeta Spica, SS)와 연교(Forsythiae Fructus, FF)의 단독 또는 혼합 열수추출물의 효과를 알아보기 위해 추위 자극 마우스에서 형개와 연교 단독 및 혼합추출물의 체온 소실 저항성과 갈색 및 베이지지방 활성화 여부를 확인하는 연구를 진행하였다.
형개와 연교, 형개-연교 복합추출물은 추위 자극을 시행한 마우스에서 체온 소실을 억제하였고 갈색 및 베이지지방을 활성화하는 PGC1α, UCP1 단백질의 발현을 증가시켰다. 또한, 이들 추출물은 베이지 지방세포로 유도된 3T3-L1 세포에서 베이지 지방세포 활성화 인자인 PRDM16, PGC1α, UCP1/2/3 단백질 발현 수준을 증가시켰으며 미토콘드리아 활성 관련 단백질인 CIDEA, NRF1 및 CPT1β의 발현을 증가시키는 효과를 보임으로써 세포 내 미토콘드리아 함량을 유의적으로 증가시킴을 확인하였다. 더불어, 백색지방세포로 유도된 3T3-L1 세포에서 형개 및 연교의 처리에 의해 지방세포 분화관련인자 발현 단백질인 CEBPα 및 PPARγ의 단백질 수준이 감소하는 것을 확인하였다. 이는 곧 형개, 연교 및 형개-연교 복합추출물이 열발생을 통해 체온소실 억제효과가 있고, 백색지방조직을 갈색화하는데 기여함으로써 비만 치료에 활용될 수 있는 가능성을 보여주었다. 따라서 향후 비만 및 대사질환 동물 모델을 활용하여 형개 및 연교의 지방 열 발생 활성 작용에 대해 추가적으로 실험해 볼 필요가 있을 것으로 사료된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Obesity is a major cause of metabolic diseases such as arteriosclerosis and type 2 diabetes, and generally occurs because of the imbalance in energy uptake and expenditure. Recently, emerged data has shown that a new therapeutic strategy of non-shivering thermogenesis activation in brown and beige adipocytes can alleviate obesity and other metabolic diseases. The aim of this study was to investigate the UCP1-mediated thermogenic effect of the herb extract of Schizonepeta Spica (SS) and Forsythiae Fructus (FF) in acute cold-exposed mice and beige-induced 3T3-L1 cells. Single or co-treatment of SS and FF has increased the rectal temperature in acute cold-exposed mice. In addition, the protein levels of UCP1 and PGC1α in BAT and iWAT were up-regulated by the single or co-treatment of SS and FF. Further investigation was carried out on the WAT browning effect of SS and FF in beige-induced 3T3-L1 cells. As a result, the thermogenic proteins including PR domain containing 16 (PRDM16), PPAR-γ coactivator-1 alpha (PGC1α), and uncoupling protein 1 (UCP1) were significantly increased in beige adipocytes treated with SS-FF combination. Furthermore, treatment of SS-FF combination elevated the protein levels of cell death inducing DFFA like effector A (CIDEA), nuclear respiratory factor 1 (NRF1), and carnitine palmitoyltransferase 1B (CPT1β) and increased mitochondrial abundance in beige-induced 3T3-L1. Moreover, the co-treatment of SS and FF was found to be effective in inhibition of lipid accumulation in white-induced 3T3-L1 cells as well. Such effect was due to suppression of adipogenic factors of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) and CCAAT/enhancer binding protein alpha (CEBPα). The results of this study suggest that the single or co-treatment of SS and FF can be potential agents for treating obesity and other metabolic diseases, based on the effect on brown and beige adipocyte activation and on suppression of lipid accumulation in white adipocytes.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록
• 1. 서 론 1
• 2. 실험재료 및 방법 7
• 1) 재료 7
• 2) 방법 8
• (1) 실험 동물 및 급성 추위 자극 8
• (2) 세포 배양 및 분화 9
• (3) 세포독성평가 10
• (4) Oil Red O 염색 10
• (5) Hematoxylin and Eosin 염색 11
• (6) Immunofluorescence 염색 11
• (7) 단백질 추출 및 western blotting 분석 12
• (8) 통계 분석 12
• 3. 실험 결과 13
• 1) 추위 자극 마우스모델에서 형개 및 연교가 체온 유지에 미치는 영향 13
• 2) 추위 자극 마우스모델의 갈색지방조직에서 형개 및 연교가 갈색지방조직 활성화에 미치는 영향 17
• 3) 추위 자극 마우스모델의 서혜부 백색지방조직(iWAT)에서 형개 및 연교가 열 발생 활성화에 미치는 영향 20
• 4) 베이지 지방세포로 유도된 3T3-L1 세포에서 형개 및 연교가 열 발생 활성화에 미치는 영향 23
• 5) 베이지 지방세포로 유도된 3T3-L1 세포에서 형개 및 연교가 미토콘드리아 활성화에 미치는 영향 26
• 6) 백색지방세포로 유도된 3T3-L1 세포에서 형개 및 연교가 지방세포 분화관련인자 발현에 미치는 영향 29
• 7) 추위 자극 마우스모델의 서혜부 백색지방조직(iWAT)에서 형개 및 연교가 지방세포 분화관련인자 발현에 미치는 영향 32
• 4. 고 찰 34
• 5. 결 론 40
• Abstract 41
• 6. 참 고 문 헌 43