제주 용암해수의 생물학적 기능성

Abstract

용암해수는 제주 동부 지역에 부존하고 있는 지하해수를 말하며 일반 표층해수와 비교할 때 미네랄 조성이 특이하다. 최근 일본 및 동해의 해양심층수에 대한 산업적 활용의 범위가 커지고 있으며 이에 따라 제주 고유의 용암해수의 활용에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 전기투석과정을 통해 고농도의 염분을 제거하고 미네랄성분은 포함되어 있는 탈염수(electrodialized, desalted underground seawater, EDSW)를 재료로 하여 제주 용암해수의 생물학적 활성을 규명하고자 하였다. EDSW는 간암세포주인 HepG2 세포에 대해 농도의존적인 세포독성을 보였으나, 기원이 암세포주가 아닌 CHO-IR 세포에 대해서는 반대로 증식을 촉진하였다. 또한, EDSW 단독으로는 CHO-IR 세포와 L6 myocytes에서 기저 포도당의 흡수에 영향을 미치지 못하나 인슐린 의존적 포도당흡수를 부가적으로 더욱 증가시켰으며, 인슐린의존성 포도당수송에 중요한 역할을 하는 신호전달 단백질들 중 하나인 Akt/PKB의 활성 또한 향상시켰다. 알콜분해 과정의 중추적인 효소인 alcohol dehydrogenase(ADH)및 aldehyde dehydrogenase(ALDH)의 활성도 EDSW에 의해 증진되었다. 또한 EDSW가 지질대사에 미치는 영향을 배양세포와 실험동물을 대상으로 조사하였다. HepG2 세포에 palmitate acid(PA)를 처리하여 지방간을 유도한 후 지질대사의 조절에 중요한 두가지 효소인 AMP-stimulated kinase (AMPK) 및 acetyl-CoA carboxylase (ACC) 활성을 측정한 결과 AMPK는 EDSW에 의해 활성이 증가하였고, ACC의 활성은 억제되므로서 궁극적으로 EDSW는 세포내 지질축적을 억제하는 데 기여하는 것으로 보여졌다. 또한, PA의 처리로 증가된 세포내 지질의 축적이 EDSW처리에 의해 억제되는 것이 확인(Oil-Red염색)되었고 세포내 중성지방(Triglyceride, TG)의 양도 감소된 것을 확인하였다. 실험동물(생쥐, ICR)에게 고지방사료와 함께 EDSW을 동시 음용하게 하여 19주 동안 유지하였을 때, EDSW(10%, v/v)를 음용한 실험군에서 지질조성이 개선되었고, 간조직에서도 중성지방의 축적이 억제 된 것을 확인하였다. 이러한 결과들로부터, EDSW는 포도당대사, 지질대사, 에탄올대사에 대한 개선활성을 나타내었고, 특히 간세포를 비롯한 체내 지질대사 조절에 기여할 가능성을 제시하였다. 본 연구에서 보여진 EDSW의 생물학적 효능은 제주 용암해수를 기능성식품, 신의약품 개발의 기본소재로서 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Underground seawater is found in the east area of volcanic Jeju island and is plenty of minerals which is deficient in surface seawater. Recently the deep seawater in the East sea has been focused to its application for the improvement of human health. The purpose of the study was to investigate the effect of the electrodialysed, desalted underground seawater (EDSW) of Jeju on the metabolic activities in cultured cells and experimental animals. Supplementation of EDSW to the culture medium (up to 20%, v/v) reduced the leakage of LDH, however, increased the MTT activity in CHO-IR cells. EDSW more stimulated insulin-induced glucose uptake and activities of ethanol-metabolizing enzymes like as ADH and ALDH. Moreover, we aimed to investigate the metabolic activities of EDSW in terms of lipid metabolism in vitro and in vivo. EDSW suppressed intracellular fat accumulation induced by supplementing palmitate in culture medium in HepG2 cells. EDSW reduced the body weight gain and hepatic lipid accumulation induced by high calorie diet in mice. Activities of AMP-stimulated protein kinase (AMPK) and acetyl CoA carboxylase (ACC), enzymes modulating fat metabolism, were changed by EDSW in HepG2 cells toward the suppression of intracellular lipid accumulation. Taken together, EDSW lead to benefical metabolic activities including the enhancement of ethanol metabolism, and the suppression of fat accumulation within cells, and so on. These results suggest a strong bioavailability of EDSW to control lipid metabolism in order to alleviate hepatic steatosis.