Effect of Probiotics-Fermented Samjunghwan on Differentiation in 3T3-L1 Preadipocytes

3T3-L1 전지방세포에서 발효 삼정환의 지방 분화 억제 효과

Samjunghwan (SJH) was fermented using five different probiotic bacterial strains (Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium, Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus acidophilus or Bifidobacterium longum) separately. We examined the inhibition of preadipocyte differentiation through Oil Red O staining and analyzed the expression of CCAAT/enhancer-binding protein ${\alpha}$ ($C/EPB{\alpha}$), peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$), uncoupling protein (UCP)-2, and 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase which are adipogenic transcription factors. Both Lactobacillus plantarum and Enterococcus faecium-fermented SJH reduced Oil Red O dye staining compared with the same dose of non-fermented SJH. Only Lactobacillus plantarum-fermented SJH inhibited all adipogenic transcription factors and showed the best down-regulation of $PPAR{\gamma}$, UCP-2, and HMG-CoA reductase compared with the same dose of non-fermented SJH. The effect of SJH on the inhibition of preadipocyte differentiation was more prominent from the fermented SJH. Lactobacillus plantarum-fermented SJH, in particular, blocks the expression of $PPAR{\gamma}$, UCP-2, HMG-CoA reductase.

본 연구에서는 3T3-L1 전지방세포를 이용하여 발효 삼정환의 지방 분화 억제 효과를 확인하고자 하였다. 삼정환을 5가지 주요 유산균으로 각각 발효시킨 후, Oil Red O 염색법으로 지방세포 분화 억제 여부를 알아보고, 이의 기전을 알기 위해서 지방생성에 핵심적인 역할을 하는 transcription factor 및 지질 조절 효소의 유전자 발현량을 비교하여 보았다. Oil Red O 염색 분석에서는 Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium으로 발효한 삼정환에서 지방구 수의 감소를 확인할 수 있었다. 또한 transcription factor로 $C/EPB{\alpha}$, $PPAR{\gamma}$, UCP-2 및 콜레스테롤 조절과 관련된 효소인 HMG-CoA reductase의 4가지 유전자 발현 정도를 분석하였는데, 발효시키지 않은 삼정환의 경우 농도가 $100{\mu}L/mL$ 이상일 때 네 가지 항목에서 억제 효과를 나타냈으며, 발효시켰을 때는 유산균의 종류에 따라 효과 억제효과가 있었는데, Lactobacillus plantarum으로 발효한 삼정환이 효과가 가장 좋은 것으로 나타났다. Lactobacillus plantarum으로 발효한 삼정환은 동일 농도의 발효하지 않은 삼정환과 비교했을 때, Oil Red O 실험에서 염색된 지방구 수가 더욱 감소하였으며, $PPAR{\gamma}$, UCP-2, HMG-CoA reductase의 경우 농도가 $200{\mu}L/mL$일 때 각각 35%, 57%, 54%로 5가지 발효 삼정환 중 가장 높은 억제율을 나타내었다. 이에 지방분화 억제 효과를 가진 삼정환을 발효시키면 그 효과가 더욱 증가하는 것으로 나타났는데, 특히 Lactobacillus plantarum으로 발효한 삼정환은 $PPAR{\gamma}$, UCP-2, HMG-CoA reductase의 유전자 발현조절을 통해 지방 분화를 억제시키는 것으로 밝혀져 발효 삼정환은 항비만 혹은 항고지혈증 약물로 개발 가능성이 있는 것으로 사료된다.