납으로 유발된 흰쥐의 간독성에서 Chlorella vulgaris의 보호기능

Abstract

납은 생활주변 및 산업적으로 많이 사용되는 중금속 중의 하나로 노출시 생리학적, 생화학적 및 형태학적으로 인체 내 다양한 변화를 일으킨다. 최근 여러 연구에 의하면 납으로 인한 산화적 스트레스가 중요한 기전 중의 하나로 체내 항산화 방어계에 불균형을 초래한다고 보고되고 있다. 산화적 스트레스는 간, 신장 및 뇌 등 조직에 손상을 일으키며, 간 섬유화의 중요한 요인으로 작용한다. 간 섬유화는 세포외기질의 합성 및 분해 과정의 불균형으로 발생하며, 이러한 과정은 transforming growth factor-b1(TGF-b1)과 matrix metalloproteinases- 2(MMP-2)에 의해 조절된다. Chlorella vulgaris에는 lutein, a-carotene, b-carotene, ascorbic acid와 a-tocopherol 등 다양한 식이 항산화제를 함유하고 있으므로 프리라디칼을 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 납으로 인한 산화적 스트레스에서 Chlorella vulgaris를 섭취함에 따라 항산화 효소 활성과 Glutathione 함량의 변화를 보고자 하였으며 간 섬유화로부터 보호효능을 관찰하고자 하였다. 생후 6주령된 수컷 흰쥐를 10마리씩 5개의 군으로 분류하였다. 음용수를 공급한 정상식이 섭취군(Control), 아세트산납 200 ppm을 혼합한 음용수와 정상식이 섭취군(Pb), 아세트산납 200 ppm을 혼합한 음용수와 2% chlorella 식이 섭취군(Pb+C2), 아세트산납 200 ppm을 혼합한 음용수와 5% chlorella 식이 섭취군(Pb+C5), 아세트산납 200 ppm을 혼합한 음용수와 10% chlorella 식이 섭취군(Pb+C10)으로 나누어 4주간 사육하였다. Pb군에서 Control과 chlorella 식이 섭취군에 비해 체중 증가량이 유의적으로 감소하였다. 식이 섭취량, 식수 섭취량 및 납 섭취량은 군간의 유의적인 차이를 발견할 수 없었다. 간에서의 납 축적량은 Pb군에서 Control에 비해 높았으나 Pb+C5 및 Pb+C10군에서 유의적으로 감소하였다. 변을 통한 납 배출량은 Pb군에 비해 Pb+C2에서 유의적으로 증가하였다. 혈청에서의 aspartate transaminase(AST) 및 alanine transaminase(ALT) 활성은 Control에 비해 Pb군에서 증가하였으나, chlorella 식이 섭취군에서는 감소하였다. 산화적 스트레스 지표인 superoxide dismutase(SOD), glutathione peroxidase(GPx), glutathione reductase(GR)의 활성 및 total glutathione(GSH)의 함량은 Control에 비해 Pb군에서 유의적으로 감소하였으나, chlorella 식이 섭취군에서는 증가하였다. 그러나, Pb군에서 지질과산화물의 함량이 유의적으로 높게 나타났다. TGF-b1과 MMP-2 단백질 발현은 Control에 비해 Pb군에서 증가하였으나, chlorella 식이 섭취군에서는 발현이 감소하였다. 본 연구의 결과, Chlorella vulgaris에 의해 항산화 효소 활성이 부분적으로 향상되었으며, 지질과산화물의 생성을 감소시켜 프리라디칼을 효과적으로 제거하므로써 납으로 인한 산화적 스트레스로부터 보호효과를 나타냈다. 또한, Chlorella vulgaris에 의해 TGF-b1과 MMP-2의 발현을 감소시켜 간 섬유화를 효과적으로 보호할 것으로 기대된다.; Lead (Pb) is a ubiquitous environmental toxin that induces a broad range of physiological, biochemical, and behavioral dysfunctions. Recent studies suggest oxidative stress as one of the important mechanisms of the toxic effects of lead. Lead-induced oxidative stress causes an increase in production of reactive oxygen species (ROS). The harmful effects of ROS are balanced by the antioxidant system. Oxidative stress to lead has also been partially implicated to be associated with tissue injury in the liver, kidneys, brain and other organs. Oxidative stress plays an important role in the pathogenesis of liver fibrosis. Liver fibrosis results from an imbalance between the synthesis and degradation of extracellular matrix (ECM). This process is regulated by transforming growth factor-β1 (TGF-β1), matrix metalloproteinases-2 (MMP-2), products of oxidative stress, etc. Chlorella vulgaris contains several dietary antioxidants such as lutein, α-carotene, β-carotene, ascorbic acid and α-tocopherol. These bioactive compounds have the capacity of scavenging free radicals. This study was performed to investigate the effects of Chlorella vulgaris on lead-induced oxidative stress in rat liver fibrosis. Six-week-old male Sprague-Dawley rats (n=10/group) were randomly assigned to one of five groups. GroupⅠ(Control) served as the control and was fed a control diet and drinking water. Group Ⅱ (Pb) received a control diet with drinking water containing 200 ppm lead acetate. Group Ⅲ (Pb+C2) received a 2% chlorella diet with drinking water containing 200 ppm lead acetate. Group Ⅳ (Pb+C5) received a 5% chlorella diet with drinking water containing 200 ppm lead acetate. Group Ⅴ (Pb+C10) received a 10% chlorella diet with drinking water containing 200 ppm lead acetate. After four weeks, all rats were sacrificed. Body weight gain was significantly reduced in the Pb group relative to the Control and chlorella groups. Liver weight did not differ among any of the groups. In the experimental period, food intake, water intake and lead intake were not different among the groups. The concentrations of lead in the liver and feces of lead-exposed groups were higher than in the Control group. But the lead concentrations were significantly reduced in the groups fed 5% and 10% chlorella relative to the Pb group. Serum aspartate transaminase (AST) and alanine transaminase (ALT) levels were increased in the Pb group relative to the Control group but decreased in the groups fed chlorella. The levels of oxidative stress parameters, including superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx), glutathione reductase (GR) and total glutathione (GSH), were decreased in the Pb group relative to the Control group but increased in the groups fed chlorella. However, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) level was found to be significantly higher in the Pb group relative to the Control group. The expressions of TGF-β1 and MMP-2 protein were higher in the Pb group than in the Control group but decreased in the groups fed chlorella. All of these results suggest that Chlorella vulgaris may have protected on lead-induced oxidative stress by stimulating antioxidant activity, and inhibiting production of lipid peroxidation as well as TGF-β1 and MMP-2 expressions.