Glycine intake decreases plasma free fatty acids, adipose cell size, and blood pressure in sucrose-fed rats (2004)

https://doi.org/10.1152/ajpregu.00159.2004

 

해당 논문은 과도한 설탕 섭취로 인한 대사 이상을 글리신이 어떻게 개선하는지를 확인한 연구이다. 설탕 급식은 복부 지방 축적, 혈중 유리지방산(NEFA) 및 중성지방 증가, 고혈압을 유발하며 글리신이 이러한 문제를 개선하는 기전을 집중적으로 분석했다.

 

연구 배경

설탕 과잉 섭취와 대사 질환

• 설탕 급식 문제점: 30% 자당을 장기간 섭취할 경우 복부 지방 축적이 급격히 증가하고 혈중 지방산 및 중성지방 수치가 상승한다.
• 고혈압과 지방산
  • 복부 지방 세포에서 방출되는 유리지방산(NEFA)은 고혈압과 관련이 깊다.
  • NEFA가 증가하면 혈관 기능이 저하되고 인슐린 저항성이 유발된다.

글리신의 기능

• 글리신은 비필수 아미노산이지만, 다음과 같은 효과가 있다.
  1. 항산화 작용: 세포 손상을 방지
  2. 항염증 작용: 염증 반응을 줄여 혈관 기능 보호
  3. 지방산 산화 촉진: 간 미토콘드리아에서 지방산 산화를 증가시켜 지방 축적 억제
  4. 자율신경계 조절: 교감신경 활동을 억제해 혈압을 낮추는 효과

 

연구 방법

대상 및 그룹

• 대상: 28일령 수컷 Wistar 쥐 40마리
• 그룹 구성
  • 대조군 (C): 일반 물 제공
  • 설탕 급식군 (SFR): 30% 설탕이 포함된 물 제공
  • 글리신 처리군
    • CG (Control + Glycine): 대조군에 1% 글리신 추가
    • SFRG (Sucrose-fed + Glycine): 설탕 급식군에 1% 글리신 추가

기간 및 측정

1. 설탕 급식 20주 → 이후 글리신 투여 4주
2. 측정 항목
   • 혈압 측정: 꼬리 혈압 장치를 이용해 주 1회 혈압 기록
   • 혈중 수치: 중성지방(TG), 유리지방산(NEFA), 혈당, 인슐린
   • 지방 조직 분석: 지방 세포 크기와 수를 조직학적으로 분석
   • 간 미토콘드리아 분석: 지방산 산화율을 측정해 대사 활성 확인

 

연구 결과

1. 혈압 개선

• 설탕 급식군 (SFR): 혈압이 147.6 mmHg로 크게 상승
• 글리신 처리군 (SFRG): 글리신 섭취 2주 후부터 혈압이 정상 수준(122.3 mmHg)으로 회복됨
• 글리신은 설탕으로 인한 고혈압을 빠르게 정상화하는 효과를 보였다.

2. 지방산 및 중성지방 감소

• 유리지방산 (NEFA)
  • 설탕 급식군에서 약 2배 증가 (0.68 → 1.11 mM)
  • 글리신 처리군에서 정상 수준으로 회복 (0.64 mM)
• 중성지방 (TG)
  • 설탕 급식군에서 중성지방이 1.4 mM로 증가
  • 글리신 처리군에서 0.9 mM로 감소해 정상 수준 회복
• 글리신은 혈중 NEFA와 중성지방 수치를 낮춰 대사 건강을 개선했다.

3. 지방 세포 크기 감소

• 설탕 급식군: 지방 세포 크기가 약 140% 증가 (504 → 210 pL)
• 글리신 처리군: 지방 세포 크기가 48% 감소하여 거의 정상 수준으로 회복 (264 pL)
• 지방 세포 수: 각 그룹 간 유의미한 차이 없음
• 글리신은 지방 세포의 비대를 억제해 복부 지방 축적을 줄이는 효과가 있다.

4. 간 미토콘드리아 지방산 산화 촉진

• 글리신 처리군에서 간 미토콘드리아의 팔미토일 카르니틴과 옥타노산 산화율이 크게 증가함
• 이는 지방산 산화가 활발해져 지방 축적이 억제된다는 것을 의미한다.
• 글리신은 간 미토콘드리아에서 지방산 대사를 활성화시켜 에너지 소모를 촉진했다.

5. 인슐린 수치 정상화

• 설탕 급식군의 인슐린 수치는 증가했지만, 글리신 섭취 후 정상 수준으로 회복됨
• 이는 글리신이 인슐린 저항성을 완화하는 데 기여했음을 시사한다.

 

글리신의 작용 기전

1. 지방산 산화 촉진: 글리신은 간 미토콘드리아에서 지방산 산화율을 증가시켜 NEFA 및 중성지방을 감소시킴
2. 중성지방 합성 억제: 지방산 산화가 활성화되면서 중성지방 합성이 억제됨
3. 혈관 보호: 글리신은 항산화 및 항염증 효과를 통해 혈관 건강을 개선
4. 자율신경계 조절: 교감신경 활동을 억제해 혈압을 낮추는 데 기여

 

 

그래프 설명

Blood Pressure (혈압)

• 설탕 급식군 (SFR)
  • 혈압이 147.6 mmHg로 상승해 정상군(C)보다 훨씬 높아졌다.
  • 이는 설탕 과잉 섭취가 고혈압을 유발한다는 것을 보여준다.
• 글리신 처리군 (SFRG)
  • 혈압이 122.3 mmHg로 감소해 대조군과 동일한 정상 수준으로 회복되었다.
• 글리신이 고혈압을 정상화시키는 강력한 효과를 보였다.
• 이는 글리신이 자율신경계를 조절하거나 혈관 기능을 개선함으로써 혈압을 낮춘 것으로 보인다.

Plasma Triglycerides (중성지방)

• 설탕 급식군 (SFR)
  • 중성지방 수치가 1.4 mM로 상승해 정상군보다 높았다.
  • 이는 과도한 설탕 섭취가 지방 합성을 촉진해 중성지방을 증가시킨다는 것을 의미한다.
• 글리신 처리군 (SFRG)
  • 중성지방 수치가 0.9 mM로 정상 수준까지 감소했다.
• 글리신은 지방산 산화를 촉진하고 중성지방 합성을 억제함으로써 중성지방 수치를 정상화했다.
• 이는 글리신이 대사 개선에 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다.

Plasma NEFA (유리지방산)

• 설탕 급식군 (SFR)
  • 유리지방산(NEFA) 수치가 1.11 mM로 정상군보다 2배 가까이 증가했다.
  • 유리지방산 증가는 지방 세포의 과도한 지방 분해로 발생하며, 고혈압 및 인슐린 저항성과 관련이 깊다.
• 글리신 처리군 (SFRG)
  • NEFA 수치가 0.64 mM로 감소해 정상 수준으로 회복되었다.
• 글리신은 지방 세포 크기를 축소하고 지방산 산화를 활성화해 NEFA 수치를 낮추는 데 기여했다.
• NEFA 감소는 고혈압 위험을 줄이는 데 매우 중요한 역할을 한다.

Intra-abdominal Fat (복부 지방)

• 설탕 급식군 (SFR)
  • 복부 지방 무게가 14.8g로 정상군보다 3배 이상 증가했다.
  • 이는 설탕 과잉 섭취가 복부 지방 축적을 심화시킨다는 것을 의미한다.
• 글리신 처리군 (SFRG)
  • 복부 지방이 6.8g으로 줄어 정상군에 근접했다.
• 글리신은 간 미토콘드리아에서 지방산 산화를 활성화해 지방 축적을 감소시켰다.
• 이는 비만과 관련된 복부 지방을 줄이는 데 효과적이었다.

Adipocyte Cell Size (지방 세포 크기)

• 설탕 급식군 (SFR)
  • 지방 세포의 크기가 504 pL로 대조군(210 pL)보다 약 140% 증가했다.
  • 이는 지방 세포가 커지면서 지방 축적이 증가했다는 것을 의미한다.
• 글리신 처리군 (SFRG)
  • 지방 세포 크기가 264 pL로 감소해 정상군에 가깝게 회복되었다.
• 글리신은 지방 세포 내 지방 분해를 활성화하고 지방 축적을 억제해 세포 크기를 줄였다.
• 이는 글리신이 지방 세포의 비대를 방지하는 데 효과적이라는 것을 보여준다.

 

연구 결론

글리신은 지방산 대사를 촉진하고 중성지방 및 지방산 축적을 줄이며, 결과적으로 복부 비만과 고혈압을 개선했다. 특히 글리신이 혈압을 정상 수준으로 낮추고 지방 세포 크기를 줄이는 효과는 대사 건강 관리에 중요한 역할을 한다는 점을 보여준다.

 

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