Glycine enhances expression of adiponectin and IL-10 in 3T3-L1 adipocytes without affecting adipogenesis and lipolysis (2018)

https://doi.org/10.1007/s00726-018-2537-3

 

해당 논문은 아미노산 글리신(Glycine)이 지방세포의 염증 반응 조절 및 대사 기능에 미치는 영향을 분자적 수준에서 분석한 연구이다. 기존의 동물 연구에서 글리신은 지방 크기 축소, 인슐린 감수성 개선, 혈중 지방 감소 등 다양한 대사적 이점을 보여준 바 있지만, 이러한 효과의 세포 및 분자적 기전은 명확히 밝혀지지 않았다. 이 논문에서는 글리신이 지방세포 분화(adipogenesis), 지방분해(lipolysis), 그리고 염증성 아디포카인(adipocytokine)에 어떤 영향을 미치는지를 확인하는 것을 목적으로 하며, 결론적으로 글리신이 지방세포의 지방 축적에는 영향을 주지 않으면서, 항염증성 아디포카인인 아디포넥틴(adiponectin)과 IL-10의 발현을 증가시킨다는 것을 밝혔다.

 

실험 설계 및 연구 방법

1. 사용된 세포 모델

• 3T3-L1: 생쥐 유래 전지방세포 (pre-adipocyte), 지방세포 분화 실험용

• Hela: 인간 자궁경부암 세포주, 지방 축적 유도 모델

• HepG2: 인간 간세포 유래 세포주, 지방 축적 유도 모델

2. 글리신 및 비교 처리 조건

• 글리신 농도: 0, 0.25, 1.0, 2.0 mmol/L

• 양성 대조군

  • 레스베라트롤 (50, 100 μmol/L): 지방세포 분화를 억제하는 양성 대조

  • 이소프로테레놀 (10 μmol/L): 지방분해를 유도하는 양성 대조

3. 주요 실험 항목

• Adipogenesis 측정: 지방세포 분화 과정에서의 지방 축적 (Oil Red O, BODIPY 염색, 트라이글리세라이드 농도 측정)

• Lipolysis 측정: oleic acid로 유도된 지방 축적에 대한 글리신의 영향

• mRNA 및 단백질 발현 분석

  • RT-qPCR로 아디포카인 및 지방대사 관련 유전자 발현 측정

  • Western blot으로 지방세포 분화 관련 전사인자 단백질량 분석

 

연구 결과

1. 지방세포 분화(adipogenesis)에 미치는 영향

• 레스베라트롤 처리군에서는 지방 방울 형성 감소, 트라이글리세라이드 함량 감소, PPARγ와 C/EBPα 단백질 수준 저하 확인

• 글리신 처리군에서는 다음과 같은 특징이 관찰됨

  • 지방 방울 형성, 크기, 트라이글리세라이드 함량에 변화 없음

  • 지방세포 분화 마커 단백질(PPARγ, C/EBPα, Cyclin D1, c-MYC, PGC-1α)의 발현에 유의미한 변화 없음

• 글리신은 지방세포 분화에 영향을 주지 않음

2. 지방세포 염증 인자 발현 변화

• 2.0 mmol/L 글리신 처리군에서 유의미한 변화:

  • IL-10 mRNA 발현 증가: 항염증성 사이토카인

  • Adiponectin mRNA 발현 증가: 인슐린 감수성 증가, 항염증 효과

• TNF-α, IL-1β 등의 염증성 사이토카인은 글리신 처리에 영향을 받지 않음

• 글리신은 지방세포 내 항염증성 아디포카인의 발현만 선택적으로 증가시킴

3. 지방분해(lipolysis)에 대한 영향

• Oleic acid 처리로 Hela와 HepG2 세포에서 지방 축적 유도

• 글리신 처리군

  • 트라이글리세라이드와 지방 함량 변화 없음

  • 형태학적으로도 지방 축적 수준 변화 없음

• 이소프로테레놀 처리군은 다음과 같은 변화를 유도

  • FASN mRNA 감소 (지방합성 유전자)

  • ATGL, HSL mRNA 증가 (지방분해 유전자)

• 글리신 처리군에서는 위 유전자 발현에 유의미한 변화 없음

• HepG2 세포에서 1.0 mmol/L 글리신은 HSL mRNA를 일부 증가시키나 이 효과는 제한적이며 트라이글리세라이드 양은 변화 없음

 

연구 해석 및 논의

1. 글리신은 지방세포 분화나 지방분해에는 직접적으로 작용하지 않음

   • 기존의 동물 모델에서 나타난 체중 감소나 지방 조직 개선 효과는 간접적인 생리적 경로(중추신경계, 장내 염증 억제, 산화 스트레스 조절 등)를 통해 일어난 것일 수 있음

   • in vitro 시스템에서는 이와 같은 간접적 경로가 차단되어 있어 직접적인 세포 내 작용만 확인 가능함

2. 글리신의 주요 효과는 항염증 인자인 IL-10 및 아디포넥틴의 발현 증가

   • 이 두 인자는 비만 관련 만성 저등급 염증(low-grade inflammation), 인슐린 저항성, 심혈관 위험 증가와 밀접한 관련 있음

   • 따라서 글리신은 직접적인 지방 축소가 아닌, 염증 상태 개선을 통해 대사질환을 완화할 가능성이 있음

3. 이전 연구들과의 차이점

   • El Hafidi 등의 동물 연구에서는 글리신이 지방 크기와 체지방을 줄였다고 보고됨

   • 그러나 해당 효과는 다수의 생리 시스템이 작동하는 생체 환경의 결과로, 단일 세포 기반 실험에서는 동일하게 재현되지 않음

 

 

3T3-L1 지방세포에서 글리신의 염증 및 항염증 유전자 조절 효과

A. IL-10 (항염증성 사이토카인)

• 결과: 글리신 농도가 증가할수록 IL-10 mRNA 발현량도 증가했다.

• 특히 2.0 mmol/L 글리신 처리군에서 유의미한 증가가 있었고, 통계적으로도 의미 있는 차이를 보였다(P < 0.05).

• 의미: IL-10은 강력한 항염증성 물질로, 비만 등에서 나타나는 저등급 염증 상태를 완화하는 데 중요한 역할을 한다. 글리신은 이 유전자의 발현을 촉진함으로써 지방세포에서의 항염증 환경을 유도할 수 있다.

B. TNF-α (염증성 사이토카인)

• 결과: 글리신 처리에 따른 mRNA 발현 변화가 관찰되지 않았다.

• 의미: 글리신이 TNF-α와 같은 염증 유전자를 억제하지는 않는다는 점에서, 글리신의 작용이 선택적이며 강한 억제제처럼 전반적 염증 억제를 유도하는 방식은 아님을 보여준다.

C. IL-1β (염증성 사이토카인)

• 결과: TNF-α와 마찬가지로, 글리신 농도가 높아져도 mRNA 발현 변화가 없었다.

• 의미: 염증성 사이토카인 억제는 나타나지 않았고, 글리신은 염증 유전자를 감소시키기보다는 항염증 유전자의 발현을 증가시키는 방식으로 작용했다는 해석이 가능하다.

D. Adiponectin (항염증성 아디포카인)

• 결과: IL-10과 유사하게, 글리신 처리 농도가 높아질수록 adiponectin mRNA 발현이 증가했다.

• 특히 2.0 mmol/L 농도에서 유의미한 증가가 관찰되었다.

• 의미: adiponectin은 인슐린 감수성을 높이고 염증 반응을 억제하는 대표적인 지방세포 유래 아디포카인이다. 글리신이 이 물질의 발현을 유도했다는 점은, 대사 질환 개선 가능성과 관련된 중요한 결과라고 볼 수 있다.

요약

• 글리신은 지방세포 내 염증 유전자를 억제하지는 않았지만, 항염증성 유전자(adiponectin, IL-10)의 발현을 유의하게 증가시켰다.
• 작용은 '염증 억제'보다는 '항염증성 조절 유전자 유도'에 집중되어 있으며, 매우 선택적인 생리적 효과를 보여준다.

 

연구 결론

글리신은 지방세포에서 지방 축적이나 분해에 영향을 주지 않지만, 항염증성 유전자인 아디포넥틴과 IL-10의 발현을 증가시켰다. 이는 글리신이 대사성 염증을 완화하는 방향으로 지방세포의 상태를 조절할 수 있는 기능성 아미노산으로 작용할 가능성을 시사한다. 지방 조직의 염증 조절은 비만, 제2형 당뇨병, 심혈관 질환 등과 밀접하게 연관되어 있기 때문에, 글리신 보충이 향후 염증 조절 기반의 건강 관리 전략으로 응용될 수 있다는 점에서 의의가 있다.

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