EPA and DHA, but not ALA with and without estrogen decreased LDL-cholesterol via regulation of cholesterol synthesis and clearance in ovariectomized rats

Abstract

선행연구에서 오메가-3 불포화지방산(n-3 PUFA)과 17β-estradiol-3-benzoate(E)는 공동 작용하여(synergistically) 체내 콜레스테롤 농도 저하 효과를 나타내며, 이에 대한 기전으로 콜레스테롤 합성 억제와 담즙산 합성 촉진이 제시되었다. 그러나, LDL-콜레스테롤에 관하여 n-3 PUFA의 종류에 따른 효과 및 E와의 공동 작용에 대하여 밝힌 연구는 없다. 따라서 본 연구는 n-3 PUFA의 한 종류인 알파-리놀렌산(α-linolenic Acid. ALA), 아이코사펜타에논산(eicosapentaenoic acid, EPA) 그리고 도코사헥사에논산(docosahexaenoic acid, DHA) 각각의 섭취와 E 투여가 LDL-콜레스테롤 합성과 제거에 미치는 공동 작용 효과 및 그 기전을 규명하기 위해 수행되었다. 암컷 Wistar rat 72마리를 4군으로 나눈 후 한 군은 AIN-93G 식이를 기반으로 한 0% n-3 PUFA, 나머지 세 군은 AIN-93G 식이에 총 에너지의 1%의 ALA, EPA, DHA가 각각 함유된 식이를 12주간 공급하였다. 식이공급 개시 후 8주차에, 0% n-3 PUFA 식이를 섭취하고 있는 쥐의 일부(n=8)에게 가짜 난소절제술(sham)을, 나머지 쥐(n=64)에게 난소절제술(OVX)을 시행하고 1주간의 회복기를 가졌다. 쥐의 estrus cycle에 맞추어 마지막 3주간 OVX 쥐의 절반(n=32)에게 E를, 나머지 절반의 OVX 쥐(n=32)와 sham 쥐(n=8)에게는 옥수수기름을 피하로 주사하였다. 실험 결과, EPA와 DHA의 섭취는 혈중 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, 중성지방의 수준과 간에서의 총 콜레스테롤, 중성지방 수준을 감소시켰다. E 투여는 혈중 중성지방, LDL-콜레스테롤의 수준을 감소시켰고 HDL-콜레스테롤의 수준을 증가시켰다. 체내 콜레스테롤 대사에 관여하는 것으로 알려진 단백질 발현을 측정한 결과, EPA와 DHA 섭취와 E 투여는 간에서의 phosphorylated adenosine monophosphate activated protein kinase(p-AMPK)/AMPK와 LDL 수용체(LDL-receptor)의 발현을 증가시켰고, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, sterol regulatory element-binding protein-2, proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 의 발현을 억제함으로써 LDL-콜레스테롤 합성을 감소시키며 LDL-콜레스테롤 제거를 촉진하였다. 또한, EPA와 DHA의 섭취는 간에서 담즙생성에 관여하는 cholesterol 7 α-hydroxylase(CYP7A1), sterol 12α-hydroxylase(CYP8B1) 및 sterol 27-hydroxylase의 발현을 증가시킴으로써 담즙산 합성을 증가시켰다. 반면, E는 CYP7A1과 CYP8B1의 발현을 감소시켰으나 간에서 estrogen receptor–α와 β의 발현을 증가시키고 LDL-수용체의 발현을 증가시켰다. ALA는 LDL-콜레스테롤 저하 효과를 보이지는 않았다. 결론적으로, EPA와 DHA 섭취 및 E 투여는 난소를 절제한 쥐에서 LDL-콜레스테롤 합성을 감소시키고 담즙산 합성을 증가시키며 LDL 수용체에 의한 LDL-콜레스테롤 제거를 통해, LDL-콜레스테롤 대사 조절 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.; Our previous study showed that n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) and 17β-estradiol-3-benzoate (E) had synergistic hypocholesterolemic effects by inhibiting cholesterol synthesis and enhancing bile acid synthesis. The purpose of the present study was to investigate the hypothesis that α-linolenic acid (ALA), eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA) decrease low density lipoprotein cholesterol (LDL-C), synergistically with E, via hepatic cholesterol synthesis and clearance. Rats were fed a diet with 0% n-3 PUFA or 1% ALA, EPA, or DHA, relative to total energy consumption, for 12 weeks and, after ovariectomy, were injected with corn oil or E every 4 days for the last 3 weeks. Dietary supplementation with EPA or DHA, in combination with E, increased the phosphorylated adenosine monophosphate activated protein kinase (p-AMPK)/AMPK ratio and LDL-receptor (LDL-R) expression and decreased the expression of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase, sterol regulatory element-binding protein-2, and proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 in the liver. In addition, dietary supplementation with EPA or DHA increased hepatic expression of cholesterol 7α-hydroxylase (CYP7A1), sterol 12α-hydroxylase (CYP8B1), and sterol 27-hydroxylase. On the other hand, E decreased the expression of CYP7A1 and CYP8B1 and increased the expression of estrogen receptor α and β in the liver. ALA had no significant effects on cholesterol metabolism. In conclusion, the present study suggested that dietary supplementation with EPA and DHA decreased LDL-C synthesis and increased bile acid synthesis and LDL-C clearance by LDL-R, synergistically with E.