식이 조성 차이가 포도당 대사에 미치는 영향에 대한 연구

Abstract

[한글]

세포내 중간신진대사(intermediary metabolism)는 식이조성차이 및 그 투여방법에 의해 영향을 받는다는 사실은 중심으로 보고되어 있다. 그러나 식이조성을 달리하여 사육한 백서에 에너지원으로 glucose를 재투여할 때 glycogen 합성, 단백질 및 지방합성과 glucose 대상과정에 어떻게 영향하여 대사되는지에 대해서는 아직 연구보고가 없다. 이에 본인은 130g 내외의 정상적인 웅성 백서를 정상, 고함수탄소, 저함수탄소, 고지방 식이군으로 나누어 해당식이로 2주간 사육하여 동물을 각 식이에 적응시킨 다음 cold D-glucose를 체중 100g당 250mg씩 stomach tube로 주입한 직후 D-glucose (14)**C(U) (55 ×10**5 dpm)을 복강내 주사하고 2,4,6시간마다 각 식이군의 백서를 희생시켜 D-glucose (14)**C(U)이 어떻게 대사되어 (14)**CO^^2, 지방, 당질로 유입되는지 관찰하고 도시에 백서 간장에서 세포질(cytosol), mitochondria, microsome을 소정의 방법으로 분리하여 이 각 소기관내 단백질, 지방에 D-glucose (14)**C(U)에서 유입된 radioactivity를 관찰 (14)**CO^^2하여 D-glucose (14)**C(U)의 대사가 이들 소기관에서는 어떤 영향하에 대사되는지를 밝히고자 본 실험에 착수하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 식이조성을 달리하여 2주간 백서를 사육한 정상 식이군, 저함수탄소 식이군, 고지방 식이군에서 체중이 각각 70,60,80g이 증가하였고 고함수탄소 식이군은 변화가 없었다. 체중에 대한 간장무게 비는 고함수탄소 식이군이 타군에 비해 18% 증가하였다.

2. 각 식이군에 D-glucose (14)**C(U)을 투여시 (14)**CO^^2의 배설은 2시간후에 각 식이군에서 모두 최고치에 도달하고 고함수탄소 식이군은 정상 식이군의 2.6배, 저함수탄소 식이군은 1.5배 증가되었으며 고지방 식이군은 20% 감소되었다.

6시간 후 (14)**CO^^2 배설량은 고함수탄소 식이군과 고지방 식이군이 정상 식이군 보다 의의있게 낮았다(p<0.05).

3. 간장에서 glycogen 함량은 D-glucose 투여 후 4시간에 각군에서 최고치에 달하였고 그 후 같은 비율로 약간 감소하였다.

그러나 정상 식이군은 2시간에 최고치에 달하고 그후 감소하였으며 감소율이 가장 빨랐다. 6시간 후 각군의 glycogen 함량은 고함수탄소 식이군에서 가장 높았고 정상 식이군에서 가장 낮았다. 근육 glycogen 양은 간장 glycogen양의 약 20%이었으며 식이 투여후 2시간에 최고치에 달하고 그후 변동이 없었다.

D-glucose(14)**CO(U)으로부터 유래된 glycogen 함량은 6시간까지 계속 증가하였으며 고함수탄소 식이군에서 합성속도가 가장 빠르고 고지방 식이군이 가장 느렸다.

4. 간장 총 지방량은 고지방 식이군이 가장 높았고 저함수탄소 식이군이 가장 낮았으며 정상 식이군과 고함수탄소 식이군은 서로 차이가 없었다.

지방 합성 속도는 고함수탄소 식이군이 가장 빠르고 다른 식이군간에는 별 차이가 없었다.

5. 1) Cytosol에 있는 총 (14)**C은 투여후 2시간에 각군에서 최고치에 달하고 그후6시간까지 급격히 떨어졌으며 고함수탄소 식이군에서 가장 심하고 다른 식이군에서도 같은 경향으로 감소되었다. D-glucose(14)**C(U)으로부터 유래된 cytosol내 단백질 양은 모든 군에서 2시간에 가장 높았으며 고지방 식이군이 다소 낮고 다른 식이군간에는 별 차이가 없었다.

2) Mitochondrial fraction에 분포된 총 (14)**C은 4시간 후에 최고치에 달하였고 그 후 각군에서 비슷한 경향으로 감소되었다.

그러나 단백질 합성량과 지방 합성량은 2시간에 최고치에 도달하였으며 그 후 별 변동이 없으나 고함수탄소 식이군에서는 다른 식이군에 비해 지방 합성량이 많은 상태로 6시간까지 유지되었다.

3) Mitochondrial fraction에 분포된 총(14)**C은 4시간 후에 최고치에 도달하였고 각 군에서 비슷한 경향으로 감소되었다.

단백질 합성량은 2시간 후에 최고치에 도달하고 그 이후에는 감소하는 경향을 보였으며 고함수탄소 식이군에서 단백질 합성량은 정상 식이군에 비해 의의있게 증가하였다.

지방 합성량은 2시간 후에 최고치에 도달하였으며 그 이후 6시간까지는 별 변동이 없고 고함수탄소 식이군이 정상 식이군에 비해 2,4,6시간에 모두 높았다.

각 군의 식이로 사육한 백서에 D-glucose(14)**C(U) (55 × 10**5 dpm)을 복강내 투여한 다음 6시간후의 백서 체중 gm당 (14)**CO^^2생산량은 고함수탄소 식이군은 총 투여량의 0.18%, 저함수탄소 식이군은 0.13%, 정상 식이군은 0.10%이었으며 고지방 식이군은 0.08%이었다. 그러나 D-glucose (14)**C(U)으로부터 6시간 도안 간장과 근육 각 gm당 glycogen으로 합성된 양은 각각 총 투여량의 3%와 0.3%이었으며 간장내 지방으로 합성된 양은 0.1%이었다.

또한 D-glucose(14)**C(U)으로부터 6시간 동안 유래된 간장 gm당 세포질, mitochondria 와 microsomal fraction 내 총 dpm은 각각 총 투여량의 6%, 0.4%와 0.4%이었다.

D-glucose(14)**C(U)으로부터 6시간 동안 간장 세포질, mitochondria와 microsomal fraction내 단백질로 합성된 양은 각각 총 투여량의 0.5%, 0.2%와 0.3이었으며 mitochondria와 microsomal fraction에서 지방으로 합성된 양은 0.1%이었다.

이런한 결과로 미루어 D-glucose (14)**C(U)에서 (14)**CO^^2 생산은 고함수탄소 식이군(0.18%)에서 가장 많았으며 고지방 식이군(0.05%)에서 가장 낮았다. 백서 간장과 근육 조직 및 각 소기관에서 D-glucose (14)**C(U)대사는 간장세포질에서 가장 많고 mitochondria와 microsome내 지방으로 turnover되는 양이 적으며 단백질로 turnover되는 양은 세포질(0.5%), microsome(0.3%), mitochondria(0.2%)순으로 적었다.

[영문]

In the present study, we have investigated whether the glucose turnover into glycogen, lipid, protein and CO^^2 in the cellular organelles is influenced when D-glucose (14)**C(U) was administered to rats adapted to different diets(normal, high carbohydrate, low carbohydrate, high fat) for 2 weeks. The (14)CO^^2 production from high carbohydrate(high CHO) and low carbohydrate(low CHO) diet groups was 2.6 folds and 1.5 folds higher as compared to that of normal diet group, however, the amount of (14)**CO^^2 produced in hi호 fat diet group was 20% lower than that of normal diet group. The radioactivity found in muscle glycogen was increased up to 6 hours and the rate of glycogen synthesis was the most raped in high CHO diet group and the slowest in high for diet group.

The total lipid content was the highest in high fat diet group and the lowest in low CHO diet group. However, lipid synthesis from D-glucose (14)**C(U) was the most active in high CHO diet group. In high CHO diet group, lipogenesis from glucose in

mitochondrial fraction was the highest during 6 hours as compared to that of other diet groups. The protein synthesis from glucose in microsomal fraction was higher in high CHO diet group as compared to that of normal diet group and lipogenesis from glucose in microsomal fraction occurred more actively in 2,4,6 hours than that of other diet groups. (14)**CO**2 production per gram of body weight for 6 hours in each diet group after administration of D-glucose (14)**C(U) (55 × 10**5 dpm) was

0.18% in high CHO, 0.12% in low CHO, 0.11% in normal and 0.08% in high fat diet groups. However, after 6 hours, turnover of administrated D-glucose(14)**C(U) in liver and muscle into glycogen in all diet groups was 3% and 0.3%, respectively.

The incorporation of administrated D-glucose (14)**C(U) into liver lipid was 0.1% for 6 hours. Distribution of radioactive intermediates from D-glucose (14)**C(U) in liver cytosol, mitochondrial, and microsomal fractions for six hours were 6%, 0.4% and 0.4%, respectively. Radioactivities of proteins dirived from D-glucose (14)**C(U) for six hours were 0.5%, 0.2% and 0.3% in cytosol, mitochondrial and microsomal fractions, respectively. In mitochondrial and microsomal fractions, the incorporation of D-glucose (14)**C(U) into lipid was 0.1% for 6 hours. These

results suggest that glucose turnover rate into macromolecules in each organelle of liver and muscle cells was the most rapid in liver cytosol and the slowest in mitochondrial and microsomal lipids.