Dietary Supplementation with Glycine Enhances Intestinal Mucosal Integrity and Ameliorates Inflammation in C57BL/6J Mice with High-Fat Diet–Induced Obesity (2021)

https://doi.org/10.1093/jn/nxab058

 

비만은 단순히 체지방이 늘어날 뿐만 아니라, 장벽이 약해지면서 세균과 독소가 혈류로 새어 나가 염증과 대사 이상을 일으킬 수 있다. 연구진은 고지방식으로 유도된 비만 생쥐에게 아미노산 글리신을 12주간 투여해 장벽 단백질, 염증, 세포 스트레스 변화를 관찰했다. 그 결과, 글리신은 장세포의 단백질 스트레스를 줄이고 타이트 정션 단백질을 회복시켜 장 누수 현상을 완화했고 염증과 인슐린 저항성도 함께 줄였다.

 

핵심 3줄 요약

1. 고지방식으로 장벽이 무너지고 염증이 심해진 비만 생쥐에게 글리신을 먹이자 장이 다시 건강해졌다.

2. 글리신은 장세포의 스트레스를 줄이고 장벽 단백질을 회복시켜 독소가 새어 나가는 걸 막았다.

3. 체중 변화는 없었지만 염증과 인슐린 저항성이 줄어 몸속 대사가 안정됐다.

 

연구 설계

• 실험 동물

  • 5주령 수컷 C57BL/6J 생쥐

• 실험 기간

  • 12주 동안 사육

• 식이 및 처리군

  • 정상 지방식(ND; 10% 지방)

  • 고지방식(HFD; 60% 지방)

  • 두 식이 각각에 다음 보충제를 적용

    • 2% 글리신(Gly)

    • 2.37% 알라닌(Ala, 질소량을 맞춘 대조군)

  • 총 6개 그룹 구성

    • nND (보충제 없는 정상식)

    • nHFD (보충제 없는 고지방식)

    • ND-Ala

    • ND-Gly

    • HFD-Ala

    • HFD-Gly

• 측정 항목

  • 체중, 지방량

  • 포도당 내성(OGTT)

  • 혈중 지질과 염증성 사이토카인

  • 장의 타이트 정션 단백질(Claudin-1, Claudin-4, ZO-1, Occludin)

  • 소장·결장의 ER 스트레스 단백질(p-IRE1α, BIP 등)

  • 세포자멸 단백질(BAX, C-caspase-3, BCL2 등)

 

연구 결과

1) 체중 변화

• 고지방식이군(HFD)은 정상식군보다 체중과 지방량이 크게 증가했다.

• 글리신 보충(HFD-Gly)은 체중이나 지방량에 영향을 주지 않았다.

• 글리신은 지방 축적 억제보다는 기능 회복 효과에 초점이 있었다.

2) 포도당 대사 개선

• 고지방식이 생쥐는 포도당을 처리하는 능력이 저하돼 혈당이 오래 유지됐다.

• 글리신 보충군(HFD-Gly)

  • 혈당이 더 빨리 정상으로 돌아왔다.

  • 포도당 처리 면적(AUC)이 약 1.5배 개선됐다.

  • 체중 변화 없이 인슐린 저항성이 완화됐다.

3) 혈중 염증 억제

• 고지방식이군(HFD-Ala)

  • 염증성 사이토카인 상승

  • IL-1α, IL-1β, TNF-α, CCL2가 2~5배 증가

• 글리신 보충군

  • 모든 염증성 사이토카인이 유의하게 감소

  • 간에서 대식세포(CD11b+, F4/80+) 침윤이 크게 줄어듦

  • 간과 지방조직에서 염증 유전자(IL1b, TNFα, CCL2)의 발현이 정상 수준으로 회복

4) 장벽 단백질 회복

• 고지방식이군

  • 장벽 단백질의 손실을 유발

  • Claudin-1, Claudin-4, ZO-1, Occludin 발현이 35~65% 감소

• 글리신 보충군

  • 해당 단백질들의 발현이 대부분 정상 수준으로 회복

  • 장 투과성(leakage) 감소, 장 누수 현상 완화

  • 특히 Claudin-4, ZO-1 회복이 두드러짐

5) ER 스트레스 완화

• 고지방식이군

  • 장세포에서 소포체 스트레스 증가

  • p-IRE1α, BIP 단백질 발현이 2.5~4.5배 상승

• 글리신 보충군

  • p-IRE1α, BIP 발현이 뚜렷하게 감소

  • ATF6α는 변화 없음 → 특정 경로(IRE1α 중심)의 억제 효과

6) 세포자멸(아포토시스) 억제

• 고지방식이군

  •  세포사멸 유도 단백질 증가

  • C-caspase-3, BAX 상승

  • 항세포사 단백질(BCL2, BCL-XL) 감소

• 글리신 보충군

  • C-caspase-3, BAX 감소

  • BCL2, BCL-XL 증가

  • 결과적으로 세포 손상과 장세포 사멸 억제

 

 

글리신이 무너진 장벽을 다시 봉합하다

1) 밴드의 명암 비교 (웨스턴 블롯)

• ND-Ala (정상식 + 알라닌): 밴드가 진하게 나타남 → 타이트 정션 단백질이 풍부하게 존재함

• HFD-Ala (고지방식 + 알라닌): 밴드가 옅어짐 → 장벽 단백질이 줄어들고 장의 결합이 느슨해짐

• HFD-Gly (고지방식 + 글리신): 밴드가 다시 진해짐 → 글리신이 단백질 발현을 회복시켜 장벽을 강화함

• ND-Gly (정상식 + 글리신): 정상식에서도 약간의 단백질 증가가 관찰됨 → 글리신의 장벽 강화 효과가 기본적으로 존재함

2) 정량 그래프 (B, C, E, F)

• 각 단백질의 발현량을 수치화해 평균 ± 표준오차로 표시함

• 고지방식이군(HFD-Ala)은 네 가지 단백질 모두 35~65% 감소

• 글리신 보충군(HFD-Gly)은 Claudin-1, Claudin-4, ZO-1이 거의 정상 수준으로 회복

• Occludin은 소장에서는 회복됐지만, 결장에서는 회복 정도가 다소 낮았음

3) 결과 해석

• 고지방식이 → 장벽 단백질 손실 → 장 누수(leaky gut)

• 글리신 보충 → 단백질 회복 → 장벽 기능 정상화

 

연구 결론

글리신은 체중을 줄이진 않았지만, 고지방식으로 인해 손상된 장벽을 회복시키고 전신 염증과 대사 이상을 완화했다. 이는 글리신이 소포체 스트레스를 억제하고 세포자멸을 줄여 장세포를 보호했기 때문이다. 글리신은 단순한 아미노산이 아니라, 비만과 대사질환에서 장 건강과 인슐린 감수성을 유지하는 데 도움이 되는 대사 보호 영양소로 작용했다.

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