안토시아닌이 풍부한 검정콩(청자 3호) 껍질 추출물이 갈색지방 유도 과정에 미치는 영향

Abstract

비만은 신체의 구성 성분 중 지방이 과다하게 축적되어 정상의 범위를 넘어선 상태를 말한다. 체지방의 축적 과다가 심혈관 질환, 제2형 당뇨병, 골관절염, 암의 이환율 증가와 관련되어 있다는 여러 연구 결과에 따라 비만은 21세기의 가장 큰 건강문제로 여겨진다. 이에 비만을 예방 및 치료하기 위한 노력이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 비만을 예방하기 위한 방법은 에너지 섭취 제한 및 에너지 소비 증가를 통한 에너지 축적을 억제하는 것이다. 에너지 소비를 통한 비만 개선에 대한 관심으로 열 발생에 관여하는 갈색지방(BAT)과 백색지방(WAT)의 갈색화 환경에서 나타나는 beige-like adipocytes (BLA) 등에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 청자 3호 검정콩 껍질에 함유된 안토시아닌이 지방 축적 억제, 지방 분해 촉진 및 백색지방의 갈색화를 촉진함으로써 에너지 밸런스를 조절하는지 확인하는 것이다. 지방 축적 억제 및 지방 분해 촉진은 세포 생존률, 지방구 수 및 크기, 관련 유전자 발현, 대사산물 및 산소 소비량 측정으로 진행하였고 갈색화 반응은 열 발생 관련 단백질 발현 및 미토콘드리아 활성 등으로 측정하였다. 검정콩 껍질의 세포 독성을 알아보고자 MTT assay를 진행하였고, 안토시아닌의 효과가 농도 의존적인지 확인하기 위하여 3T3-L1 세포의 분화 단계에서 검정콩 껍질 추출물을 0, 100, 200, 400μg/ml 농도로 처리하였다. 안토시아닌에 의한 지방 합성 및 축적 분석 결과 WAT 군과 BLA 군 모두 안토시아닌을 처리한 군에서 농도 의존적으로 지방 축적이 감소하였다. 살아있는 세포에서 지방 축적 정도를 살펴본 실험에서도 동일한 결과를 보였으며 안토시아닌 처리에 의한 핵 손상은 발생하지 않았다. 또한 WAT와 BLA 군 모두에서 지방 분화의 주요 전사인자인 PPARγ의 발현을 감소시켰다. 배양액에서 glycerol 함량 측정을 통해 살펴본 지방 분해 실험에서는 BLA 군에서 안토시아닌을 처리할수록 glycerol이 유의적으로 더 많이 분비되었으며, 지방산 산화 및 미토콘드리아 생합성 관련 인자인 pAMPK가 활성화되었다. 안토시아닌의 열 발생 효과는 열 발생에 직접적으로 관여하는 UCP1과 미토콘드리아 전자전달계의 중간 매개체인 cytochrome C의 증가를 통해 확인하였다. 실험 결과, UCP1과 cytochrome C의 발현은 WAT 군과 BLA 군 모두 안토시아닌 처리 농도에 의존적으로 증가하였다. 미토콘드리아의 활성화는 미토콘드리아에 특이적인 형광 염색을 통해 측정하였다. 그 결과, 안토시아닌 처리 농도가 증가할수록 WAT 군과 BLA 군 모두에서 미토콘드리아 염색이 두드러지게 나타났다. 미토콘드리아 활성화는 세포 호흡을 증가시켰으며, 이는 세포의 산소 소모량 측정을 통해 확인하였다. 안토시아닌을 처리한 군은 처리하지 않은 군에 비하여 더 빠르게 산소를 소모하는 경향을 보였으며, 최대 산소 소비량도 높게 측정되었다. 결론적으로 안토시아닌이 풍부한 검정콩(청자 3호) 껍질 추출물은 지방세포의 지방 합성 및 축적을 감소시켜 지방 대사를 개선하였으며, 지방 분해를 이끌어 미토콘드리아의 전자 전달계를 활성화하고 산소 소비량을 증가시키는 데에 자원을 제공하였다. 검정콩(청자 3호) 껍질 추출물은 최종적으로 열을 발생하여 에너지를 소모하는 데에 기여함으로써 WAT에서 갈색화 반응을 통하여 beige 지방 형성을 촉진시킨다는 결론을 얻었다. 따라서 검정콩의 섭취는 체지방 개선에 도움을 줄 것이며, 나아가 항비만 효과를 보이는 기능성 물질로 활용될 수 있을 것이다.