Effects of ethanol extract of Polygonatum sibiricum rhizome on obesity-related genes

황정 에탄올 추출물의 비만 조절 유전자에 대한 효과

In previous studies, we confirmed that the ethanol extract of Polygonatum sibiricum (ID1216) has anti-obesity effects on high-fat diet-fed mice. To identify the obesity-related genes affected by ID1216, we studied its effects both in vivo and in vitro. In mice, single administration of ID1216 increased the expression of obesity-related genes including sirtuin1 (SIRT1), peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ coactivator $1{\alpha}$ ($PGC1{\alpha}$) and peroxisome proliferator-activated receptor ${\alpha}$ ($PPAR{\alpha}$) compared to that in mice administered the vehicle; their downstream genes (uncoupling proteins, acyl-CoA oxidase, adipocyte protein 2, and hormone-sensitive lipase) were also increased by ID1216. In fully differentiated 3T3-L1 adipocytes, ID1216 showed the same effects on anti-obesity genes as those in the animal model. Based on these results, we propose that ID1216 has anti-obesity effects by regulating the $SIRT1-PGC1{\alpha}-PPAR{\alpha}$ pathway and their downstream genes, thereby controlling energy and lipid metabolisms.

선행연구(12,13)에 따르면 10주간 ID1216을 투여한 비만 마우스에서 체중과 체지방이 감소하였고 이는 SIRT1-$PGC1{\alpha}$의 발현을 조절하여 나타나는 것으로 확인하였다. 본 연구는 $SIRT1-PGC1{\alpha}-PPAR{\alpha}$의 하위 기전인 UCPs, ACO, aP2의 발현 조절에 ID1216이 영향을 미쳐 그 효과를 나타내는 것을 추가로 확인한 것에 의미가 있다. 또한 10주간 ID1216을 투여한 비만 마우스의 혈액 분석 결과에서도 혈중 중성지방, LDL, HDL total cholesterol등의 혈중 지방질 수치가 개선됨과 동시에 free fatty acid의 농도는 감소하였는데 이는 ID1216이 HSL과 같은 지방질분해효소의 활성을 조절하여 중성지방의 분해과정에 관여하기는 하나 에너지 대사와 지방산 산화 과정에도 복합적으로 관여하여 최종적으로 나타내는 비만 대사 조절 효과에 의한 것으로 판단된다. 따라서 ID1216은 $SIRT1-PGC1{\alpha}-PPAR{\alpha}$ pathway를 촉진시켜 세포와 조직 수준에서 열발생(thermogenesis)에 관여하는 유전자인 UCP1, UCP2, UCP3의 발현을 증가시켰고 ${\beta}$-oxidation에 관여하는 유전자인 ACO와 aP2의 발현도 증가시켰으며 또한 지방분해(lypolysis)에 관여하는 유전자인 ATGL과 HSL의 발현을 증가시키는 분자생물학적 기전을 나타내어 체지방 감소 효과를 나타내는 것으로 확인되었다.