석사학위논문

카페인첨가식이가수컷흰쥐의 지질농도및간지질함량에미치는영향

啓明大學校 敎育大學院

家政敎育專攻

李

知

恩

指導敎授 崔 美 子

2006年 6月

카페인첨가식이가수컷흰쥐의 지질농도및간지질함량에미치는영향

指導敎授 崔 美 子

이論文을碩士學位論文으로提出함

2006年 6月

啓明大學校 敎育大學院

家政敎育專攻

李

知

恩

李知恩의碩士學位論文을認准함

啓明大學校 敎育大學院

2006年 6月

主審 尹 珍 淑 副審 金 聖 美 副審 崔 美 子

목차

Ⅰ.서론 … 1 Ⅱ.이론적배경 … 4 1.카페인의특성및효능 … 4 2.카페인의유해성 … 7 3.카페인의혈중지질농도에미치는영향 … 9 Ⅲ.재료및방법 … 11 1.실험동물및실험식이 … 11 1)실험동물 … 11 2 )실험식이 … 11 2.실험분석 … 14 1) 식이섭취량및체중측정 … 14 2) 생화학분석 … 14 (1) 혈중지질농도 … 14 (2)간의지질함량 … 16 3.통계처리 … 16 Ⅳ.실험결과및고찰 … 17 1. 체중변화 … 17 2. 평균식이섭취량및식이효율 … 19

-i-

3. 카페인섭취가혈중지질농도에미치는영향 … 20 4. 카페인섭취가간의지질함량에미치는영향 … 23 Ⅴ.요약및결론 … 25 참고문헌 … 26 영문초록 … 32 국문초록 … 33

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ListofTables

Table1. Compositionofexperimentaldiets … 13 Table2. Bodyweightchangeofexperimentalrats … 17 Table3. FoodintakeandFER ofratsfedduringexperimentalperiod … 19 Table4. Serum lipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets … 22 Table5. Serum lipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets … 22 Table6. Liverlipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets … 24

-iii-

ListofFigure

Figure1. Bodyweightinratsduringexperimentalperiod … 18

-iv-

Ⅰ.서 론

경제 수준의 향상과 서구 문화 유입의 증가로 우리나라의 식생활은 식품 선택에 있어서 , 영양적 가치 이외에 기호성에도 관심을 갖게 되어 기호음료의 생산 및 소비 량이 크게 증가하고 있다 (1). 전통적인 음료로 애용되어 왔던 차나 , 현대인들이 즐 겨 마시는 커피는 기호성 음료로 , 이들은 점점 대중화를 이루면서 이들 성분 중에 하 나인 카페인의 기능도 부각되어 왔다 (2). 카페인은인체에여러가지생리적,약리적영향을미치는것으로알려져있으며

1820년대커피나차등여러식품에서발견되어흥분성물질로분류되었다.카페인 은가장널리쓰이는의약품중하나이며,두통약,감기약,이뇨제및식욕억제제 를위시한비처방의약품에함유되어있다.카페인을포함하는식품은60여종이 며,식품으로는커피,차,코코아,콜라,초콜릿등이있다(3).우리나라의경우성인 들의카페인의소비량은 개인에따라1일50mg이하로카페인을거의섭취하지 않고있는사람에서부터250mg이상을습관적으로매일섭취하고있는사람까지 그소비량에있어서다양한분포를나타내었는데 1인당하루평균소비카페인량 은평균128.8mg 로보고되었고,카페인섭취범위는 5~100mg을섭취하는사 람이32%로가장많았고,50 mg이하가7%,100~150 mg이14%,150~200 mg이 9%, 200mg이상이11%였다(4). 이는카페인의1일평균섭취량이오스트리아의240mg,미국의206mg에비해 적은편이다(5). 카페인의성질을보면물에잘녹으며,생체막투과율이높아빠르게흡수되고 뇌,생식기관태아조직으로쉽게이행되는데반감기는개인의연령,약의복용여부, 생리적인반응에따라차이는있으나평균3시간이다(6).카페인은흥분작용이있 어정신활동을활발하게하여기억력,판단력,내구력을증진시키고,두통의억제

강심작용과이뇨작용의효과를나타내는물질로인정되어왔다(7).또한과잉으로 섭취하면중추신경계에영향을미쳐신경과민,흥분,불면손떨림현상등을유발 하고위장,소장,결장,내분비계에도영향을미친다(8).그러나카페인의섭취습관 도영향을미치는데평소에카페인을많이섭취하는사람은약리작용이약하게나 타나는반면가끔섭취하는사람은약리작용이강하게나타나는등동일용량의 카페인이라도섭취습관과개인의민감도에따라그반응이다르다(4). 카페인은동물의체내영양소대사에영향을미치는데커피를다량으로마셨을 때커피의성분중에서카페인은체내에서카테콜아민의방출을자극하여지방의 활성화를일으켜혈청내유리지방산,콜레스테롤,중성지방등의농도를증가시 켜순환기계질환을일으키는하나의요인이될수있다고하며커피뿐만아니라 홍차의과다한섭취도심근경색의발병에영향을미칠수있다(7). 동물실험에서(9)체중100g 당7mg 카페인을섭취한성숙쥐의지질함량을보 았을때카페인섭취군이대조군보다혈청콜레스테롤,LDL-콜레스테롤농도가 높았으며,간지질함량또한카페인섭취군이대조군에비해증가하였다. 체중 100g 당3.5mg과7mg의카페인을어린쥐와성숙쥐에게섭취시켰을때혈중중 성지질농도와간콜레스테롤함량은어린쥐와성숙한쥐에서카페인섭취수준이 증가할수록모두증가하였다(7). Park(10)의연구에서비타민첨가군에 카페인을0.3% 섭취시켜지질대사에미치 는영향을보았을때혈청콜레스테롤농도가증가하였으며간콜레스테롤함량은 유의적으로감소했다.혈중지질농도는카페인투여로세포내CAMP농도가증가되 어지방화를촉진시켜콜레스테롤의이동이촉진되었기때문에혈중의함량이증 가되었고,간은카페인첨가로콜레스테롤합성의주효소인HMG-COA 환원효 소가CAMP에의해불활성화되어콜레스테롤이감소되고간에서혈액으로부터 콜레스테롤수송이촉진되므로써간에서는그함량이감소되나혈액중에서는증 가한것으로사료된다.또한지방수준을식이kg 당5%수준과25%수준으로나누

어카페인을식이kg당100mg,200mg으로 섭취시킨결과25% 지방식이에서 혈장지방산농도를높였으며간콜레스테롤함량은지방25% 식이에서높았다.이 는카페인이간으로유입되는경로를차단,글리세롤과결합하여중성지방이합성 되는기전을방해하여간의중성지방향을낮추는효과가있는것으로사료된다 (11). 인체를대상으로한연구에서Annette(12)는카페인첨가군(560-840ml/day)이대 조군에비해혈중LDL-콜레스테롤이높게나타났으며,Pertti(13)는중년의남자를 대상으로800ml/day의카페인첨가가혈중콜레스테롤농도를높였으며,H(14)의 연구에서성인남자에게카페인의첨가(5-6cups/day)는혈중콜레스테롤을높인 다는결과를보였다. 카페인의생리적기능에서혈중지질농도나간지질함량에영향을미치는연구 보고는카페인의섭취량,소비습관,카페인노출시기등에따라혈중지질농도나 간지질함량에미치는영향은다르게나타나고있어더많은연구가요망되고있 다.따라서본연구는카페인의섭취수준을동물실험의선행연구에서보고한( 3.3-7mg/체중100g )범위의중간수준인3.3mg/체중100g 의카페인의첨가식이 가흰쥐의지질에어떠한영향을미치는가에대해서알아보고자하였다.

1. 카페인의특성및효능

Ⅱ.이론적배경

카페인은 1820년 스위스의 생리학자 Runge에 의해 발견되었으며, 1,3,7- trimethylxanthin 으로냄새가없고쓴맛을내는알칼로이드계물질로 뜨거운물 에가용성이다(1).카페인은methylxanthin의1번에methylation이카페인의다양 한효과를나타내는것으로알려져있다.또한카페인은약리학적,독성학적특성 을갖고있어서중추신경계,호흡계,심장혈관계및면역체계와소화계에영향을 미치는것으로연구보고되었다(15). 카페인은우리몸에영양소로서작용하는물질은아니며체내대사작용과관련 하여뇌,근육의자극제로흥분작용을일으키는흥분제,강심제,이뇨제등심리적, 약물적인효과를가지고있는자극제로알려져있다(2).카페인은파라세타몰과아 스피린과같은고통을줄이는진통제의유효성을증가시키고또한독립적으로어 떤특정한무통효과가있는것으로알려졌다.카페인은대뇌피질에작용하여기억 력,정신작용등을항진시킴으로서의식을명료하게하여정서활동과지각,사고력 등을증진시키는중추신경에영향을미친다.또한카페인은미주신경혈관을확장 시켜피로회복을촉진하며,물과나트륨의재흡수를억제하여이뇨작용을하며, 우울한기분을전환시킴으로서명랑한기분을들게한다.한편,카페인은심근,골 격근등을직접자극하고평활근의긴장을제거시킴으로서근육및심장을강화시 키기도한다(16). 한연구결과에의하면600mg의카페인섭취는호흡을편하게 하고호흡시간을길게한다고나타났다.단,카페인의이러한작용들은식품에들 어있는타물질과의복합적작용으로일어날수도있고,미치는영향도개인이나 섭취량에따라서차이가있을수있다는점을고려해야한다(2).

천연카페인의생성은커피콩,차잎,코코아등에서추출되며,합성에의해서이루 어진다.이것은테오브로민,테오필린등과함께크산틴유도체의하나로이성분 들은 중추신경에흥분작용을일으키거나기관지나혈관을이완시키고,심근과골 격을흥분시켜강심작용을나타낸다(17).시중에존재하는카페인함유제품의카페 인함량을보면인스탄트커피85 ml에는14~30 mg의카페인이함유되어있고, 캔커피180ml에는23~44mg의카페인이함유되어있다.또한코코아240ml에 는5mg,콜라360ml에는30mg,진통에타블렛에는32~65mg,감기알러지회 복제타블렛에는15~32mg의카페인이함유되어있다(18). 카페인은섭취후체내에매우빠르게흡수되는데보통5분이내에몸전체에확 산된 후 산화되어 신체에 축적되지 않고 24시간 이내에 methyluric acid와 methylxanthin으로대사되어신장을통해뇨로배설된다.그리고섭취한전체카 페인량의3~6%정도는대사되지않은채로신장으로바로배설된다(2).보통카페 인을500mg을섭취하게되면기초대사율이평상시보다10-20%정도증가하게되 며,최대로작용이나타나는때는섭취후1시간이내이다.기초대사율의증가는 카페인을 섭취하면 CAMP 로부터 5‘-AMP로 전환하는데 관여하는 phosphodiesterase라는효소의작용을억제시켜그결과CAMP가증가하게된다 (19).카페인의생리작용발현의메카니즘으로서는secondmessenger세포내의생 화학적변화를유기하는CAMP는phosphodiesterase에의하여분해되어작용을잃 으나테오필린이나카페인의존재하에서이효소의작용이저해되므로CAMP작 용은지속,전달물질이나호르몬의생성이나분비가촉진,글리코겐이나지방의분 해대사등도항진한다.카페인은세포소포체중에저장되어있는Ca 의세포질

2+

액에의방출을자극하여이Ca 에의하여골격근이나심근의수축이일어나고

2+

또한전달물질이나호르몬의분비가촉진된다.세포막상의아데노신수용체상에서 카페인이나테오필린은내인성과길항,세포내의CAMP 수준에영향을준다(20). 그리하여체내에저장된에너지원인글리코겐과중성지방의분해를통해신체활

동에필요한에너지를공급하여일의지속성을증가시킬수있다.이로인해운동 선수들이시합1시간전에커피2~4잔을마시게되면경기력이향상된다고하여 운동경기시에는카페인을약물로인정하여이것의사용을금기시키고있다(21). 카페인은체내에흡수되어중추신경계를자극하여카테콜아민,GABA,노에피네 프린,아세틸콜린등신경전달물질의생성및분비를자극해각성효과를나타내며 이러한각성효과로인해일을수행시집중력을높이는효과가있다(22).미국의 한대학에서32-256mg의카페인을섭취하게한뒤집중력,주의력,민첩성,숫자 에대한정확도등을측정하였는데그결과카페인의양이많고적음에상관없이 카페인을섭취한사람은뇌의움직임이활발해져집중력,정확도등모든부분에서 그기능이향상된것으로나타났다(23).카페인이호흡기관에미치는작용으로카 페인은기관지를확장시킴으로써호흡기질환자의호흡을편하게해주는작용이 있다.예로부터서양에서는진한커피를천식치료제로사용해왔다.즉호흡기관 의근육의피로를경감시켜서호흡이편하게된다.면역계와소화계에서는비장의 DNA합성의감소,위액분비의증가및위질환의유발,점막의비대등과관련이 있으며,그외에도카페인의과량투여로인한각종기형학적변화의초래와배변작 용,평활근의이완,변이효과가있다는실험보고들이발표되어있다(22).

2.카페인의유해성

미국식품의약품관리청은(FDA)는1958년카페인을‘일반적으로안전하다고여 겨지는등급’으로분류했고,전문가들은카페인함유식품을적당한양만섭취하게 되면별로문제가되지않는다고보고하고있다.적당한카페인섭취량이란1일 300mg으로,커피2-3잔분량에해당된다.즉미국FDA에서1980년대에카페인의 안정성여부에대해연구를한결과(24),2-3잔분량의카페인섭취량으로는유방 암,출생기형,췌장암등에특별히연관성이없다고밝혔다.그러나동물실험에의 해유해성에대한논란이계속되고있는데,임신중에카페인을과량섭취하게되 면태아의무게를감소시키고,조산,유산,사산뿐아니라,언청이,손가락변형등의 기형이보고되었다(2).지금까지보고된카페인이질환에미치는영향과가능병명 을보면심장혈관질환및지방대사이상으로서비내인성사람에게일시적인혈압 상승작용,총 LDL-콜레스테롤증가,1일4컵이상의커피섭취는급성심근경색, 혈당상승,포도당내성감퇴,인슐린감소의질병이오며,위․장질환으로담낭수 축증가,가스트린분비촉진,정신․거동장애로는갈망,우울증,수면장애가있다. 임신장애로는하루3컵이상의커피섭취는신생아생시체중감소,태아의심장박 동수증가,태아호흡증가,임신모와태아의빈혈증유발,그외1일2컵이상커피 섭취시골공증,기관지확장,이뇨작용,무통각증,염색체이상,정신이상,유선조직 질환,아동은불면증,체중감소,복통,신경질적성격,운동선수는경기력향상등의 효과가있다.미과제질환으로는췌장암,난소암,고혈압환자의혈압상승,혈전형 성의촉진,심박이상,심장혈관질환발병,음주벽감소,운동기능부전증,면역기증감 소,갑상선신생물의성장장애등이미결론연구과제로남아있다(18). 카페인은심장계질환의유발을가져오는데,카페인섭취는신체내에서부신수질 을자극하여에피네프린과노에피네프린을분비시켜심장의근육이자극을받게 되어수축력이높아지고심장박출량의증가로인해혈압이상승하며맥박도빨라

지게된다.연구결과에의하면커피를하루5잔이상마시는사람은커피를마시지 않는사람에비해심장질환의발병률이2.8배나높게나타났다. 그리고혈청콜레 스테롤수치도커피를마시는사람의경우그렇지않은사람에비해14% 높게나 타났다(25).카페인이이뇨제로서의역할을하여체내노폐물을제거하는기능을 수행하는반면과다한카페인섭취,즉4mg/kg이상의섭취는요배설량증가외에 Na,K,Cl등무기질의지나친체외배설을야기시킴으로써무기질결핍을초래할 수있다.카페인은철이나칼슘의흡수율에도영향을끼치는데커피나홍차가철의 흡수를방해하는것은카페인영향이라기보다는탄닌영향이더큰것으로보고 있다(26). 카페인을하루4컵이상섭취면카페인중독증상이일어나며,설사,두통이발생 할수있다.카페인을습관적으로과다복용할경우불면증,신경질,좌심실박동이 상등이나타날수있고,가벼운정신착란증세로발전할수있다(16).커피를상 시섭취하던사람이커피를끊게되면일시적인금단현상으로서두통,불안감,초 조감,피로,우울증등의증상을보일수있으므로섭취에주의하여야한다(2).

3.카페인이혈중지질농도에미치는영향

카페인은동물의체내영양소대사,특히지방대사에영향을미친다고하여많은 학자들의관심있는연구과제가되어왔다(11).카페인은adiposetissue에서CAMP phosphodiesterase(cyclic3',5'-adenosinemonophosphate3'-phosphohydrolase)의 활성을억제시켜CAMP가5‘-AMP로분해되지못하게하고,adenylatecyclase활 성을 촉진시켜 ATP로부터 CAMP가 많이 생성됨으로써 hormone-sensitive triacylglycerol을활성화시켜트리아실글리세롤을분해시키는작용을촉진한다.지 방분해에의해유리된자유지방산은혈액으로흡수되며혈액내자유지방산은간 으로운반되어acetyl-COA로전환되고,일부는다시에스테르화되어아실글리세롤 로되어VLDL(very low density lipoproteine)과결합하여혈액으로들어가며,나 머지일부는carnitinepalmitoltransferaseⅠ에의해미토콘드리아막을통과한 후 -oxidation 과정을거치게되고그중일부는acetyl-COA로대사되어케톤체 β 를유리하는케톤체생성의과정을거치게된다.결국카페인은지방화를촉진시켜

혈중콜레스테롤과지방산의함량을증가시키고,체내산소소모량의증가,에너지 손실및대사율의증가를초래하는보고들이있다(6). 동물을대상으로한연구에서카페인은혈청유리지방산의농도를높이고쥐의 사료에카페인또는커피를콜레스테롤과함께첨가하였을때혈청콜레스테롤의 농도가현저히증가하고커피소비가증가할수록혈청콜레스테롤농도가혈청인 지질,중성지방농도와함량이증가한다고보고한것과달리혈청콜레스테롤과인 지질농도는증가하나중성지방농도는감소한다는보고도있다(27,28).Bai(11)는 식이kg당100mg,200mg의카페인첨가가지방수준을5%,25%로달리하였을 때간콜레스테롤함량은25%군들이5%군들보다높았으며,카페인첨가군이대조 군보다높았다.Song(7)의연구에서체중100g당카페인을3.5mg,7mg을첨가 하였을때간중성지방함량은카페인섭취수준이증가할수록증가하였다.또한간

의콜레스테롤함량또한카페인섭취수준이증가할수록높아지는경향을보였다.

1.실험동물및실험식이

1)실험동물

Ⅲ.재료및방법

Sprague-Dawley 수컷쥐(200±10g)를대한동물사육센터에서분양받아1주일간 의적응기간동안고형사료(ratchow)로사육한후난괴법을이용하여각군당 10마리씩2군으로나누어6주간실험식이를공급하였다. 실험동물은6주간stainless steelwire cage에서한마리씩분리사육하였으며, 사육실의온도는25±2 ℃ ,습도는63±5%로유지하고매일광주기,암주기를12시간 간격으로자동조절장치를이용하여조절하였다. 실험기간동안실험동물은식이와물은자유롭게섭취할수있으며,이때물은모 두2차이온교환수를사용하였다.

2)실험식이 실험식이구성성분은Table1에나타내었다.실험식이는기본적으로AIN-93M 의 기본 조성에 기준하여 실험식이군인 카페인 보강군은 대조군에 카페인 33 mg/100g diet(0.33%)을 보강하여공급하였다.카페인첨가량은선행연구에서평 균체중105 g의Sprague-Dawley 수컷쥐에게0.3%의카페인을섭취시킨경우 혈청콜레스테롤이높아지는경향을보였고(10),또한어린쥐(4주령)와성숙쥐(8 개월령)수컷Sprague-Dawley를대상으로카페인을체중100 g당3.5 mg과7 mg을섭취시킨경우(7)어린쥐에서는체중100g당3.5mg과7mg의카페인섭 취군사이에혈중콜레스테롤의농도가유의적인차이가없는반면에,성숙쥐는 대조군과체중100g 당3.5mg 카페인섭취군사이에혈중콜레스테롤의농도가

유의적인차이가없었고,체중100g 당카페인7mg 섭취군은카페인 3.5mg 섭취군에비하여유의적으로높았다고보고하였다. 따라서0.3%와0.35%의비슷 한량의카페인섭취시수컷쥐에서혈중콜레스테롤농도에유의적인차이가없 었다는보고와(7)혈중콜레스테롤농도에높은경향을보였다는보고가(10)있어 더많은연구가요망된다.따라서선행연구와비슷한량의카페인섭취량인0.33% 의카페인첨가식이가 6주령Sprague-Dawley수컷쥐에게혈중지질에미치는영 향을알아보고자하였다.

Ingredient Cornstarch Sucrose Casein Soybeanoil Cellulose Mineral-Mix Vitamin-Mix L-Cystein Choline TBHQ Caffeine

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

Table1.Compositionofexperimentaldiets(g/kgdiet) Dietarygroup Control 531 100 200 70 50 35 10 1.8 2.5 0.008 0

Caffeine 531 100 200 70 50 35 10 1.8 2.5 0.008 0.334

1) Casein, Maeil dairy industry Co. Ltd. 480 Gagok-Ri, Jinwi-Myun, Pyungtaek-City,Kyunggi-Do. 2) -Cellulose,suppliedbySIGMA Chemicalcompany. α 3)AIN-93M-MX,TekladTestDiets,Medison,Wisconsin,USA

4)AIN-93G-VM,TekladTestDiets,Medison,Wisconsin,USA 5)L-Cystine,SigmaChemicalCo.,St.Louis,MO,USA 6)Cholinebitartate,SigmaChemicalCo.,St.Louis,MO,USA 7)Tert-bultylHydroquione,Sigma-AldrichInc.,St.Louis,MO,USA 8)Caffeine,ACROS ORGANICS,1-800-ACROS-01New Jersey,USA

2.실험분석

1)식이섭취량및체중측정

실험기간동안식이섭취량은이틀에한번씩,체중은일주일에한번씩일정한시 간에나누어측정하였다.식이효율은실험기간동안체중증가량에총식이섭취량으 로나누어구하였다.

식이효율(Foodefficiencyratio:FER)= 체중증가량(g)/식이섭취량(g)

2)생화학분석

실험동물은에테르로마취한상태에서복부를절개하여대동맥에서혈액을채취 하였으며,채취한혈액은상온에서30분간방치한후3000rpm에서20분간원심분 리하여혈청을분리하였다.혈청과요는분석할때가지-70 ℃ 에서냉동보관하였 다.

(1)혈중지질농도

혈중totalcholesterol은cholesterolE kit(BC 108-E,영동제약)을이용하여효소 법(29)으로비색정량하였다.그원리는cholesterolesterhydrolase효소에스터형의 cholesterol을유리형으로분해한후다시유리형cholesterol에cholesterol산화 효소를반응시켜과산화수소와4- -cholestenone의생성을유도한다.생성된과산 δ 화수소에과산화효소와4-아미노안티피린및phenol을동시에반응시키면산화적

축합반응으로퀴논이형성되므로이를비색정량하는방법으로효소용액3ml에

시료20㎕를혼합하여37 ℃ 수조에서5분간반응시킨후500㎚에서흡광도를측정 하여 비색정량 하였다. 혈청 triglyceride를 glycerol로 분해 한 후 다시 glycerol-1-phosphate을거쳐dihydroxy phosphate로부s해하는과정중에생성 되는과산화수소를아니노안티피린과반응시켜적색의퀴논이생성되면이를비색 정량하는방법(30)으로분석하였다.혈중HDL - cholesterol은dextran sulfate와 magnesium sulfate를 이용하여 LDL과 VLDL을 침전시킨 후 상층에 남아있는 HDL중의cholesterol을분석(31)하는방법으로HDL -cholesterolkit(A 308-HDL, 영동제약)을이용하여분리하였다.LDL - cholesterol은아래의Friedewald 식을 이용하여계산하였다. LDL-cholesterol=Totalcholesterol-｛HDL-cholesterol+(TG/5)｝

동맥경화지수(atherogenicindex)는동맥경화의위험률을예측할수있는변인으 로산출방법은아래와같다. Atherogenicindex=Totalcholesterol-HDL-cholesterol HDL -cholesterol

(2)간의지질함량

간조직의중성지방과콜레스테롤의추출은Folch법(32)을응용하였다.간시료1 g을취해6ml의chloroform :methanol(2:1,v/v)혼합액과2ml의증류수를 넣어균질화시킨후원심분리하였다. 위층의물-메탄올혼합을따라내고간고 형물아래의콜레스테롤과중성지방이함유된chloroform층을분리해낸후,500 ㎕를 취하여 고속진공농축기를 이용하여 휘발시켰다. 이를 50 ㎕의 Triton X-100/chloroform 혼합액(1:1,v/v)과450㎕의chloroform을넣어가볍게흔들어 내용물을 용해 시켰다.이 중 50㎕를 취하여 chloroform을 다시 휘발시킨 후 ethanol로용해시켜분석에사용하였다.간조직의중성지질과 총콜레스테롤분 석을효소법을이용한영동제약분석용kit로혈액에서도같은방법으로비색정량 하였다.

3.통계처리

연구의실험결과는SAS package를이용하여각실험군과의평균과표준편차를 계산하였으며,실험군간의비교는student'st-test로분석하여통계처리하였다.

1.체중변화

Ⅳ.실험결과및고찰

실험기간동안대조군과카페인식이를섭취한동물의체중변화를Table 2와 Figure2에나타내었다.대조군과카페인섭취군사이의체중증가는유의적인차이 를나타내지않았다.이결과는실험동물을대상으로자웅의어린쥐와성숙쥐에카 페인을체중100g당3.5mg,7mg을섭취한Lee(22)의연구결과와Song(7),카페 인섭취수준이성별이다른흰쥐를대상으로한Park(33)의연구결과에서일치하 였다.

Variables Initialbody weight(g) Finalbody weight(g) Weightgain(g) 150.00±18.98

1) Mean ± SD.

Table 2. Body weight change of experimental rats. Control

Caffeine

241.31±6.34

241.50±1.87

1)

391.31±20.38

399.12±43.0 157.62±43.52

2) NS : Not significantly different at p<0.05.

Significance

NS

2)

body weight (g)

CD: Control diet

CSD: Caffeine supplement diet

week

Figure2.Bodyweightinratsduringexperimentalperiod.

CD CSD

2.평균식이섭취량및식이효율

평균식이섭취량과식이효율을Table3에나타내었다.평균식이섭취량과식이효 율은대조군과카페인섭취군사이에유의적인차이를나타내지않았다.그러나 Choi(34)의연구에서 생후4주, 10개월된암,숫쥐60마리를대조군과카페인 군으로분리후체중100g당대조군,3.5mg,7mg의3주간카페인섭취는식이 섭취량에유의한차이가없었으며,식이효율은어린쥐가성숙쥐에비해식이효율이 높게나타났다.또한Choi등(35)의연구는생후4주,12주된 쥐를체중100g당7 mg의카페인을3주간섭취시켰을때식이섭취량은어린쥐가성숙쥐에비해높았 으며,성숙한쥐의경우식이섭취량은카페인군이대조군보다낮았으며식이효율 또한어린쥐가성숙쥐에비해높았으며,성숙한쥐의경우식이효율은카페인군이 대조군보다낮게나타났다.카페인섭취수준을달리한Park 등(33)의연구에서식 이섭취량에차이가없었으며,식이효율에도차이를나타내지않는다는상반된연구 보고도있다.

Table3.FoodintakeandFER ofratsfedduringexperimentalperiod.

Variables Foodintake(g/day) 27.60±19.79 FER

3)

1)Mean±SD.

3)FER :Foodefficiencyratio.

Control

Caffeine 22.38±1.46

1)

0.17±0.02

0.16±0.03

2)NS :Notsignificantlydifferentatp<0.05.

Significance NS

2)

3.카페인섭취가혈중지질농도에미치는영향

카페인섭취가혈중지질농도에미치는영향을Table4와Table5에나타내었다. 혈중 총 콜레스테롤 농도는 카페인 섭취군이 217.44 ± 24.45 mg/㎗로 대조군 114.49±62.81mg/㎗에비해유의적으로(p<0.01)높게나타났다. 동물을대상으로한실험에서Kim(6)은커피를1%,4%로첨가하여4주간사육 한결과총콜레스테롤농도는커피의섭취수준이증가할수록높아지는경향을보 였다.또한Moon(36)등의연구에서도수컷흰쥐를대상으로6주간양파0.1%를섭 취하게하여카페인을대조군과0.2% 섭취군으로나누어섭취한결과총콜레스테 롤농도는카페인섭취군이대조군에비해상승하였다. 인체를대상으로한실험에서Pertti(13)의연구에서카페인의섭취가많을수록 혈중콜레스테롤의농도가높아지는경향을보여본연구와비슷한결과를나타내 었다.Sakamoto등(37)의연구에서쥐에게커피를0.62%,1.36% 섭취시켰을때총 콜레스테롤농도가높은경향을나타내었다. 혈중콜레스테롤의농도는동맥경화증,폐쇄성황달,네프로제,혈액병및내분비 질환등에서상승하며중요한것은심혈관계질환등에서상승한다.혈중콜레스테 롤의농도는순환기계질병의지표로사용되는데커피가콜레스테롤의농도를높 인다는보고가많이되고있다(38). 혈중중성지방농도는카페인섭취군이118.99± 26.32mg/dl로대조군108.14± 31.13mg/dl보다높았으나유의적이지는않았다.커피가혈중중성지방농도에미 치는영향에대해서아직논란이많다.Onuegbu와Agbedana(39)도28일간의커피 섭취가중성지방농도에는영향을미치지않았다.카페인과칼슘의섭취가지질함 량에미치는영향을본Choi(16)의연구에서도혈중중성지질함량은카페인섭취 군이비카페인군보다유의적으로높게나타남을보여본연구와같은결과를보 였다.또한Park(40)의연구에서도카페인의섭취수준에따른중성지방의함량은

유의적인차이를보이지않았다. HDL-cholesterol농도는카페인섭취군이47.31± 13.97mg/dl로대조군41.40± 16.34mg/dl로높았으나통계적으로유의적이진않았다. LDL-cholesterol농도는카페인섭취군이146.33± 10.9mg/dl로대조군51.46± 45.79 mg/dl에비해유의적(p<0.01)으로높게나타났다.Annette등(12)은카페인 섭취가LDL-cholesterol의함량을높인다는결과를보여본연구결과와같은연구 결과를보였다.또한Miyake등(41)의연구에서도인스탄트커피를섭취한사람은 혈청콜레스테롤및LDL-cholesterol농도가증가된것으로나타났다.H등(14)은 사람에게카페인함유커피와카페인이함유되지않은커피를8주간섭취시킨결과 카페인함유커피에서LDL-cholesterol이높게나타나본실험과같은결과를나타 내었다. 순환기계질환의발병초기지표로알려진동맥경화지수(athrogenicindex)는카페 인섭취군이3.80±0.98로대조군1.65±0.82에비해유의적(p<0.001)으로높게나타 났다.그러나Kang등(19)의 연구에서고지방식이에식이kg당0.6%,1.2%,2.4% 의카페인첨가가 혈중지질에미치는영향을보았을때커피섭취군의동맥경화 지수가낮게나타나본실험과상반된결과를보였다.

Table4.Serum lipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets. Variables Totalcholesterol 114.49±62.81 (mg/dl) Triglyceride(mg/dl) 108.14±31.13

3)**:p<0.01.

118.99±26.32

3)

NS

2)

Table5.Serum lipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets. Variables HDL-cholesterol 41.40±16.34 (mg/dl) LDL-cholesterol 51.46±45.79 (mg/dl) AthrogenicIndex 1.65±0.82

1)Mean±SD.

3)**:p<0.01. 4)***:p<0.001.

Control

Caffeine 47.31±13.97

1)

146.33±10.9 3.80±0.98

2)NS :Notsignificantlydifferentatp<0.05.

Significance NS

2)

**

3)

***

4)

4.카페인의섭취가간의지질함량에 미치는영향

카페인섭취가간의지질함량에미치는효과를 Table6에나타내었다.간의콜 레스테롤함량은대조군38.7± 7.27mg/g에비하여카페인섭취군이32.09± 8.62 mg/g로감소하였으나유의적이진않았다. 간의 중성지방 함량은 대조군 60.76 ± 8.65 mg/g에 비하여 카페인 섭취군이 49.96±13.94mg/g로감소하였으나유의적이진않았다. Kim(6)의연구에서1%,4% 커피를쥐에게첨가한식이에서간의콜레스테롤함 량과중성지질함량에는유의적이지않은결과로나타나본실험과같은결과를보 였다.또한Park 등(10)의연구에서도쥐에게카페인을0.3%첨가가5주와10주의 실험을하였을때 간콜레스테롤함량은감소하였으며간의중성지방함량도카 페인을첨가할수록감소하였다.Choi(9)의연구에서도100g당카페인을 7%로 3 주간섭취시켰을때카페인군이비카페인군보다간콜레스테롤과인지질함량은 증가하였다.Bai(11)의연구에서지방수준을달리하여카페인을kg당100mg,200 mg을첨가섭취시켰을때지방대사는200mg일때간의콜레스테롤함량은100 mg보다200mg 식이가높았으며,100mg군내의간콜레스테롤농도또한 100 mg보다200mg 식이가높았다.Song(7)의연구에서어린쥐,성숙쥐의숫쥐,암 쥐에서카페인의비율을체중100g당 3.5mg(저), 7mg(고)으로나누어3주간 섭취한결과간의중성지방함량은성숙쥐에서는숫쥐의경우카페인의섭취수준 과유의적차이를보여카페인섭취수준이증가할수록높아졌고,암쥐의경우에도 유의적인차이를보여카페인섭취수준이증가할수록높아졌다.간의총콜레스테 롤함량의경우어린쥐에서는수컷의경우카페인섭취수준과유의적인차이를보 여숫쥐가암쥐에비해총콜레스테롤함량이높았으며성숙한쥐에서는수컷의 경우카페인섭취수준과유의적인차이를보여카페인섭취수준이증가할수록높 아졌고,암쥐의경우에도같은결과를보였다.

Table6.Liverlipidconcentrationsofratsfedexperimentaldiets.

Totalcholesterol 37.8±7.27 (mg/g)

Triglyceride(mg/g) 60.76±8.65

32.09±8.62

49.96±13.94

NS

2)

Ⅴ.요약및결론

수컷흰쥐에카페인0.03%를첨가한식이를6주간섭취시켜혈중지질농도와간 지질함량에미치는영향에대한연구결과를아래와같이요약하였다.

1.체중증가량과식이섭취량,식이효율은대조군과실험군간에유의적인차이가 없었다.

2.혈중총콜레스테롤농도는실험군이대조군에비해유의적으로높았으며,중성 지방농도와혈중HDL-콜레스테롤농도는대조군과실험군간에유의적인차이가 없었으며혈중LDL- colesterol농도는실험군이대조군에비해유의적으로높았 다.

3.AthrogenicIndex는실험군이대조군에비해유의적으로높았다.

4..간의콜레스테롤과중성지방함량은대조군과실험군간에유의적인차이가없 었다.

결론적으로카페인첨가식이를섭취한수컷흰쥐에서혈중콜레스테롤농도와 LDL-cholesterol농도,atherogenicindex가유의적으로증가하여 체중100g당3.3 mg의 카페인섭취는혈중지질에불리한것으로나타났다.

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Theeffectofdietary caffeinesupplementationonplasma

(Abstract)

lipid& liverlevelconcentrationsinmalerats.

Lee,Ji-eun DepartmentofEducationinHomeEconomics GraduateSchoolofEducation KeimyungUniversity

(SupervisedbyprofessorChoi,Mi-ja)

The purpose of this study was to investigate the effect of dietary caffeine supplementation(0.03%/diet)on plasma lipid concentrarion and liverlipid levelin rats. Twenty Sprague - Dawley male rats(body weight200±10 g)were divided into two groups,controlandcaffeinegroup(0.03% caffeinesupplementeddiet).Allratswerefed on experimental diet and deionized water and libitum for 6 weeks. Plasma lipid concentrationsweremeasuredusing commercialkitby enzymaticmethodandliverlipid concentrationsweremeasuredbyFolchmethod. Therewerenosignificantdifferencesbodyweightgain,foodintakeandfoodefficiency ratio between the control and caffeine group. Rats fed caffeine diet(0.03%) had significantlyhighertotalcholesterolandLDL -cholesterolandAI(athrogenicindex)than those fed controldiet.Livertotalcholesteroland triglyceride levelwere no significant differencesinthecontrolandcaffeinegroup. Theseresultssuggestthatthecaffein intakewillbenegativeeffecton bloodlipidsin rats.

(초록)

카페인첨가식이가수컷흰쥐의

혈중지질농도및간지질함량에미치는영향

이 지 은 계명대학교교육대학원 가정교육학전공 (지도교수최미자)

본연구는카페인첨가식이가수컷흰쥐의혈중지질농도및간지질함량에미치는영향을 알아보고자한다.Sprague-Dawley종(200±10g)수컷흰쥐20마리를분양받아2군으로나누 어대조군과카페인군으로나누어6주간식이를공급하였다.실험동물은실험기간동안자 유섭취식이를하였고물은2차이온교환수를공급하였다.혈중지질농도측정은효소법을 이용한kit를사용하였고간지질함량측정은Folch등의방법을수정하여측정하였다. 실험결과체중증가량,식이섭취량,식이효율은두군간에유의적인차이가없었다.혈중 중성지방,LDL-cholesterol농도및atherogenicindex는대조군에비해카페인첨가군이유 의적으로높게나타났고,간의콜레스테롤과중성지방함량은두군간에유의적인차이가 없었다. 결론적으로,수컷흰쥐의카페인섭취는혈중지질에불리한것으로나타났다.