l-Arginine supplementation regulates energy-substrate metabolism in skeletal muscle and adipose tissue of diet-induced obese rats (2022)

https://doi.org/10.1177/15353702221139207

 

해당 논문은 아르기닌이 근육과 지방조직의 에너지 대사를 어떻게 조절하는지를 확인하기 위해 고지방 식이로 비만을 유도한 쥐에게 아르기닌을 12주간 보충한 후 분석했다. 그 결과 아르기닌은 근육에서 포도당과 지방산의 산화를 촉진하고, 지방조직의 지방세포 크기를 줄였다. 이는 아르기닌이 질소산화물(NO) 신호를 통해 근육의 미토콘드리아 활성과 에너지 소비를 증가시킨 결과로, 지방 축적을 억제하는 대사적 작용임을 보여줬다.

 

핵심 3줄 요약

1. 아르기닌은 근육의 에너지 연소를 촉진해 지방 축적을 줄였다.

2. 지방세포의 수는 그대로지만 크기가 작아져 체지방이 감소했다.

3. 지방 감소 효과는 근육 대사 활성화와 질소산화물(NO) 신호 경로를 통해 이루어졌다.

 

연구 설계

• 실험 동물: 4주령 수컷 스프래그-도울리 쥐

• 1단계 – 비만 유도

  • 저지방식이군과 고지방식이군으로 나누어 15주간 사육

  • 고지방식이군은 식이성 비만(Diet-Induced Obesity, DIO) 상태로 전환됨

• 2단계 – 아르기닌 보충 실험

  • 각 식이군을 다시 두 그룹으로 나누어

    • 한 그룹은 1.51% 아르기닌을 물에 섞어 섭취

    • 다른 그룹은 2.55% 알라닌을 섭취 (질소량이 같아 대조군 역할)

  • 총 4개 그룹 구성

    1. 저지방 + 알라닌

    2. 저지방 + 아르기닌

    3. 고지방 + 알라닌

    4. 고지방 + 아르기닌

• 보충 기간: 12주

• 분석 대상 조직

  • 근육: EDL(속근)과 Soleus(지근)

  • 지방조직: 복막뒤 지방(Retroperitoneal Adipose Tissue, RP)

 

연구 결과

1) 지방세포 변화

• 고지방식이는 지방세포 크기를 11~20% 키웠다.

• 아르기닌 보충 시 지방세포 크기가 7~15% 작아졌다.

• 지방세포 개수는 변하지 않았지만, 조직 내 세포 밀도는 아르기닌군에서 높았다.

• → 지방세포 하나당 지방 축적이 줄고, 지방조직이 덜 부풀었다는 뜻이다.

2) 지방조직의 대사 활성

• 젖산 분비(해당작용 지표)

  • 고지방식이로 감소했으나 아르기닌 보충 시 다시 증가했다.

• 지질분해(리폴리시스)

  • 아르기닌이 기초 지방 분해를 증가시켰지만 노르에피네프린(자극 조건) 하에서는 차이가 없었다.

• → 지방조직에서 지방이 더 잘 분해되었지만, 세포 수 기준으로는 큰 변화가 없었다.

3) 근육의 에너지 대사

• 고지방식이로 포도당 산화는 감소, 지방산 산화는 변화 없음

• 그러나 아르기닌 보충 시 근육(EDL, Soleus)에서 포도당과 지방산 산화가 모두 증가

• → 즉, 아르기닌은 근육의 에너지 연소 능력을 높였다.

4) 질소산화물(NO) 생성

• 아르기닌은 근육의 NO 생성량을 약 25% 증가시켰다.

• 지방조직의 NO 생성에는 변화가 없었다.

• → 근육에서 NO 신호 강화 → 에너지 산화 촉진이 핵심 메커니즘으로 추정된다.

5) 핵심 대사 메커니즘

• 아르기닌 → NO 생산 증가

• NO → cGMP-의존 경로 활성화 → PGC-1α 발현 증가 → 미토콘드리아 활성 향상

• 근육 내 포도당·지방산 산화가 활발해지고 지방 축적이 억제됨

 

 

아르기닌이 지방세포의 비대화를 억제한다

• 고지방 + 알라닌군(HF-Ala)에서는 큰 지방세포(100~140μm)가 뚜렷하게 많았다.

  •  지방이 세포 안에 과도하게 축적되어 세포가 커진 상태, 즉 비만형 지방조직을 의미한다.

• 고지방 + 아르기닌군(HF-Arg)에서는 세포 크기 분포가 왼쪽으로 이동했다.

  •  작은 세포(70~90μm)의 비율이 늘어나고 큰 세포가 줄어들었다.

  •  이는 아르기닌이 지방세포의 비대화를 억제했다는 명확한 시각적 증거다.

• 저지방식이군(LF-Ala, LF-Arg)에서도 비슷한 경향이 나타났지만, 변화 폭은 상대적으로 작았다.

  • 아르기닌의 지방세포 축소 효과는 비만(고지방식이) 상태에서 더 두드러졌다.

 

연구 결론

아르기닌 보충은 지방세포 수를 바꾸지 않으면서도 세포의 크기를 줄였고, 근육에서 포도당과 지방산의 연소를 증가시켰다. 특히 근육 내 질소산화물 생성이 높아지면서 에너지 소비가 활발해졌고, 이로 인해 체지방이 감소했다. 즉, 아르기닌은 지방조직보다는 근육 중심의 대사 활성화를 통해 지방 축적을 막는 역할을 했다.

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