Ginsenoside Rg3의 지방형성 억제 효과 및 관련기전 연구

Abstract

진세노사이드 Rg3는 항암, 항염증, 항당뇨, 항비만등 광범위한 약리학적 활성 을 가지는 것으로 보고되었다. 그러나, 진세노사이드 Rg3의 항비만 효과에 대 한 연구, 그리고 Rg3의 미토콘드리아 활성 증가에 따른 갈색지방화 기전에 대 한 연구는 아직 부족한 실정이다. 그래서 우리는 이러한 문제를 해결하기 위 해 진세노사이드 Rg3를 지방 세포 분화과정에서 3T3-L1 세포에 처치하였다. Rg3(60 µM)는 지질 축적을 억제하여 지방생성 단백질의 수준을 감소시키고, PPAR, aP2, C/EBP의 활성화로 유전자 발현을 감소시킴으로써 지방 생성을 상당히 감소시켰다. 또한, mitochondrial biogenesis 와 에너지 대사와 연관이 있는 PGC1α, Nrf2, SIRT1에서 유전자 발현을 유의하게 증가시켰다. 다음으로, Rg3가 성숙한 지방세포에서의 지방 생성을 억제 할 수 있는지 조사했다. Rg3 가 지질 축적을 현저히 감소시키는 것을 ORO를 확인할 수 있었고, 반면, 방 사능 함유 배지를 사용하여 [³H]-OA의 [³H]-H2O로의 전환율을 측정하여 성 숙한 3T3-L1 지방 세포에서 Rg3에 의한 지방산 산화의 상향 조절을 확인하 였다. 인간 간암 세포주 HepG2 세포에서도 같은 결과를 확인하였다. 또한, Rg3는 지방 세포에서 미토콘드리아 산소 소비율 (OCR), 특히 최대 호흡을 향 상시켰다. 마지막으로, Rg3의 LPS로 유도된 갈색지방화와 mt DNA 억제 회복 효과를 조사했다. Rg3가 Bt2-cAMP와의 배양에서 갈색지방화와 연관이 있는 유전자 발현에서 유의하게 증가하지 않았다. 그러나 흥미로운 사실은 LPS를 처치하 여 염증을 유도했을 때, Rg3의 처치가 Bt2-cAMP와 연결하여 UCP1, PGC1α 발현 수준을 Bt2-cAMP 단독 처치에 의해 유발된 발현 수준 이상으로 증가 시킨다는 것을 보여 주었다. 또한, LPS를 처치한 Rg3는 지방세포에서 미토콘 드리아 산소 소비율 (OCR), 특히 최대 호흡을 유의하게 향상시켰다. 단백질 발현에서는 Rg3의 처치 여부에 따라서 AMPK, UCP1, TFAM의 활성이 증가 되는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과에 따른 Rg3와 mitocondria DNA 증가 와의 연관성을 Immunostaning을 통해 조사하였다. Rg3를 처치했을 때, mt DNA (Mitochondrial DNA)의 활성이 증가되는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로, Rg3는 지방산 산화 증가 및 미토콘드리아 활성 증가를 통한 지 방세포 형성 억제에 효과적이다.

Ginsenosides Rg3 has been reported to have extensive pharmacological activit y such as anti-cancer, anti-inflammatory, anti-diabetic and anti-obesity. However, the underlying mechanisms by which ginsenoside Rg3 attenuates lipid accumulation in adipocytes is largely unknown. To address this question, Rg3 were added to 3T3-L1 cells during adipocyte differentiation. Rg3(60 µM) significantly attenuated adipogenesis by inhibiting lipid accumulation in addition to reducing the level of adipogenic protein and gene expression such as PPARg, aP2, and C/EBPα. Strikingly, mitochondrial biogenesis and energy metabolism-related gene expression (PGC1α, Nrf2, and SIRT1) were also significantly increased by RG3 treatment. We next investigated whether Rg3 attenuated lipid accumulation in mature adipocytes. The presence of Rg3 caused a significant reduction in triglyceride (TG) accumulation, as measured by Oil-red-O (ORO) staining. Fatty acid (FA) oxidation was investigated via a radiolabeled-FA oxidation rate by measuring the conversion of [3H]-oleic acid (OA) to [3H]-H2O waspregulated of by Rg3 in mature 3T3-L1 adipocytes. Furthermore, Rg3 enhanced the mitochondrial oxygen consumption rate (OCR), especially maximal respiration, which measured by Seahore Flux analyzer in adipocytes. Although Rg3 did not significantly increase the expression of browning associated gene expression in Bt2-cAMP-mediated beige adipocyte, Rg3 prevented LPS-induced down-regulation of WAT browning in 3T3-L1 adipocytes which evidenced by increased UCP1 and PGC1α gene, mitochondrial OCR, mitochondrial DNA transcription factor A (TFAM) protein, mtDNA expression. In summary, Rg3 was effective in reducing lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes through by the augmetation of mitochondrial activation and fatty acid oxidation.