Spontaneously Hypertensive Rat(SHR)에서 고나트륨 섭취가 비알코올성 지방간염 발생에 미치는 영향

Abstract

2015년 국민건강영양조사 자료에 의하면 한국인 1일 평균 나트륨 섭취량이 3890 mg/일으로 한국인 영양섭취기준인 건강한 성인의 1일 나트륨 목표 섭취량인 2,000 mg/일보다 약 2배 정 도로 섭취하고 있다. 과도한 나트륨의 섭취는 비만, 인슐린 저항 성 증가, 제 2형 당뇨병과 심혈관계질환의 발병의 증가와 관련이 있다는 것은 다수의 연구에 의해서 알려져 왔다. 비알콜성 지방간염 (Non-alcoholic steatohepatitis,NASH)의 병태 생리는 'Two-hit hypothesis'을 근거로 한다. 간세포 내 중성지질의 축적(steatosis)의 형성과정을 ‘1st hit’이라하며 염증성 사이토카인, 산화스트레스, 미토콘드리아의 기능 이상 등과 같은 ‘2nd hit’에 의한 손상요인들에 취약해지기 때문에 지방간염이나 섬유화로 진행되는 것이다. 1st hit’과 2nd hit을 야기하는 중성지질의 축적, 염증성 사이토카인, 산화스트레스 등의 현상은 고나트륨에 의해 발병하는 만성 염증성 질환의 원인과 유사하다. 그럼에도 불구하고 나트륨과 NASH의 상관성에 대한 연구는 매우 부족한 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 ‘Two-hit hypothesis’를 기반으로 고나트륨 섭취가 NASH 발병에 영향을 주는지 확인하고자 하는 것이다. 본 연구는 본태성 고혈압 쥐인 Spontaneously Hypertensive Rats(SHR)을 대상으로 저나트륨(0.8%)과 고나트륨(8%) 식이를 4주간 섭취시킨 다음 NASH 인자를 검증하였으며 대조군으로는 정상 혈압쥐 Wistar Kyoto Rats (WKY)를 이용하였다. 분석대상은 1) 식이 섭취에 따른 체중변화 2) 심장과 신장에서의 부담, 3) 혈장에서의 지질(TG, TC), 인슐린 저항성(공복혈당, 인슐린, HOMA- IR), 4)간 기능 손상(혈청AST와 ALT, 간 지질과산화물 함량 및 G6PD), 5) NASH인자(지질합성 인자, 염증인자 및 Fibrosis) 등 이며, 그 결과는 다음과 같다. 1. WKY와 SHR의 나트륨섭취에 따른 체중변화를 관찰하기 위해서 체중, 식이 및 물 섭취량, 식이효율을 측정하였다. WKY와 SHR 모두 저나트륨군에 비해 고나트륨군에서 체중은 5-7% 감소하였으나 물 섭취량은 각각 100- 132% 증가하였다. WKY와 SHR 모두 식이 섭취량은 5-7% 증가하였으나 식이효율은 변화가 없었다. 즉, 고나트륨의 섭취에 의하여 WKY와 SHR 모두 식이 및 물 섭취량을 증가하였으나 체중은 감소하였다. 2. WKY와 SHR에서 고나트륨섭취에 의한 심장과 신장의 부담을 관찰하고자 혈압, 심장 및 신장 무게, 뇨 크레아티닌을 측정하였다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 WKY에서 혈압 및 심장 무게가 각각 17%, 11% 증가하였고 신장관련인자는 변화가 없었다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 SHR에서 혈압 및 심장 무게가 각각 20%, 8% 증가하였으며 뇨 크레아티닌은 10% 증가하였다. 고나트륨섭취는 WKY와 SHR에서 혈압 상승으로 심장비대 현상이 나타났고 SHR에서만 신장근육 손상 등이 예상되었다. 3. WKY와 SHR에서 blood biochemistry 확인을 위하여 중성지방(TG), 총 콜레스테롤(TC), 공복혈당(FBS), 인슐린, 인슐린 저항성(HOMA-IR)을 확인하였다. 나트륨 섭취량에 관계없이 WKY군에서는 유의적인 혈청수치의 변화가 없었다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 SHR에서 TG감소와 FBS 증가가 관찰되어서 고나트륩 섭취가 본태성 고혈압쥐에서만 혈당증가를 보였다. 4. WKY와 SHR의 간 기능손상을 확인하기 위해서 조직손상인자로 혈청 Aspartate transaminase (AST)와 Alanine transferase (ALT)를, 산화 스트레스인자로 Malondialdehyde(MDA), Glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PD), NADPH oxidase(NOX2)를 확인하였다. 고나트륨 WKY군에서 NOX2만 유의적으로 증가하였다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 SHR에서 혈청 AST(75%) 및 ALT(50%)가 증가하였고 G6PD(14%)는 감소하였다. 나트륨섭취량과 관계없이 SHR이 WKY보 다 간 무게, MDA가 유의적으로 증가하였고, G6PD는 50% 감소하였다. 결론적으로 고나트륨섭취는 간독성(AST/ALT 증가)을 야기하는데, SHR의 경우 지질과산화 및 산화스트레스 증가가 원인으로 보인다. 5. WKY와 SHR의 간 지질대사를 확인하기 위해서 간의 TG 및 TC, 지방산 합성인자인 Acetyl-CoA carboxylase (ACC), fatty acid synthase complex(FAS), Sterol regulatory element-binding transcription factor 1c(SREBP-1c), 지방분해인자인 AMP-activated protein kinase (AMPK) 등을 확인하였다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 WKY에서 간 TC(25%)와 FAS(11%)가 감소하였다. SHR의 경우 저나트륨군에 비해 고나트륨군에서 TG, TC는 변화가 없었으나 FAS, ACC/p-ACC, SREBP-1c가 유의적으로 증가하였다. 따라서 고나트륨 섭취는 간의 지방산 합성인자의 발현을 증가시켰다. 6. WKY와 SHR의 간 염증 정도를 확인하기 위해서proinflammatory cytokine인 Interleukin?6(IL-6), Cyclooxygenase-2(COX2), Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1)와 anti-inflammatory cytokine인 Interleukin-10 (IL-10) 을 확인하였다. WKY의 경우 저나트륨군에 비해 고나트륨군에서 IL-6, MCP-1, COX-2의 발현이 각각 40%, 50%, 48% 증가하였다. SHR은 저나트륨군에 비해 고나트륨군에서 COX-2의 발현이 47% 증가하였지만 MCP-1, COX-2는 유의적인 변화가 없었다. WKY와 SHR 모두 IL-10은 유의적인 변화가 없었다. 따라서 고나트륨 섭취는 WKY와 SHR에서 염증인자를 증가시켰다. 7. WKY와 SHR의 간 염증 정도를 확인하기 위해서Transforming growth factor beta 1(TGF-β1), α-smooth muscle actin (α-SMA)을 확인하였다. 저나트륨군에 비해 고나트륨군 WKY에서 간 TGF-β1(40%)와 α?SMA(40%)가 감소하였다. SHR의 경우 저나트륨군에 비해 고나트륨군에서 TGF-β1(56%) 유의적으로 감소하였다. 고나트륨 섭취는 정상 혈압일 경우에 간의 Fibrosis를 증가시켰다. NASH 병태 생리의 기반인 2 hit hypothesis 중에 1st hit 을 확인하기 위해 혈청 및 간 지질, 인슐린 저항성, 간 손상,지질과산화, 지방생성, 그리고 2nd hit을 확인하기 위해 염증을 분석하였다 그 결과 고나트륨 섭취 시 SHR은 1st hit에서 간 손상, 지질과산화, 지방생성이 증가하였고, 2nd hit에서 염증이 증가하였다. WKY는 2nd hit인 염증만이 증가하였다. 따라서 SHR은 고나트륨 섭취가‘2 hit hypothesis’을 기반으로 NASH가 발생하는 기전과 상관성이 있었다. WKY는 지방간 없이 산화스트레스 및 염증현상이 나타났다. 즉 정상 혈압시 고나트륨 섭취는 지방간 단계 없이 NASH 현상을 간 섬유화까지 나타난 반면 고혈압 시 고나트륨 섭취는 1st hit-2nd hit 등의 단계를 거치면서 지방간, 염증, 산화스트레스 등을 나타났지만 간경화 및 섬유화 단계까지 가지 못하였다. 이는 고혈압 환자보다는 정상인에서 고나트륨 섭취가 급성 간경화 증세를 보일수 있다고 생각된다. 따라서 본 연구는 본태성 고혈압 환자와 정상인이 고혈압 섭취를 할 경우 나타나는 기전에 따라 식이 치료의 지침이 될 수 있을 것으로 사료되어 향후 인체 임상 연구의 기초 자료가 될 것으로 기대한다.