비만은 섭취 칼로리와 소비 칼로리 사이의 에너지 불균형으로 건강을 해칠 수 있는 과도한 지방축적으로 발생하며 대사증후군 및 만성 퇴행성질환 등 비전염성 질병의 주요 위험 요소이다. 따라서 비만에 대한 이해와 치료 그리고 예방에 관한 연구는 계속해서 요구되고 있으며 부작용이 없는 기능성 소재를 찾는데 관심이 높아지고 있다. 생강은 열대 및 아열대 국가에서 널리 재배되는 열대 식물로 아시아에서 향신료 및 전통 의학에서 사용된다. 특히 완주군의 생강은 국내 자원으로 활용 가능한 인프라를 갖추고 있으며, 최근 고온처리에 따른 활성 성분 변화에 관한 기초연구와 생리활성 효과들이 확인되고 있다.
본 연구에서는 렙틴 결핍으로 비만이 유도된 Ob/Ob 마우스를 이용하여 완주군에서 생산 및 가공 처리한 생강추출물에 대한 항비만 효과 및 소포체 스트레스 억제 효과에 초점을 맞추고 잠재적 작용 메커니즘을 검토하였다. 실험기간 동안 Ob/+ 및 Ob/Ob 마우스에 일반식이를 급여하고 Ob/Ob 마우스에 생강추출물 1일 1회 체중 kg 당 40 및 80 mg 수준으로 8주간 위내 투여하였다.
동물실험 결과 Ob/Ob 대조군은 Ob/+군에 비해 체중이 유의적으로 증가하였으나 생강추출물을 투여한 군은 3주부터 유의적인 차이를 보이며 감소하였다. 또한 총 지방량도 유의적으로 감소하였고, 해부 및 체지방 분석(Dual energy X-ray Absorptiometry)을 통해 육안으로도 확인되었다. 혈청 지질 수준의 변화에서는 Ob/Ob 대조군에 비하여 생강추출물 투여군에서 중성지방, 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 수치가 Ob/+군 수준으로 감소하였다. 또한 공복 혈당은 감소하고 아디포넥틴은 증가하여 인슐린 저항성 및 지질 축적을 감소하는 효과를 보였다. 백색지방조직에서는 주요 지방생성 관련인자(SREBP-1c, PPAR-γ, C/EBP α, FAS) 및 지질 방울 분해 관련 인자(PLIN1, HSL, ATGL)의 단백질 발현을 감소시켰고 AQP7은 증가하였다. 생강추출물 투여군에서 지질 침착 증가와 미토콘드리아 기능 장애를 특징으로 하는 갈색지방조직의 미백화가 억제되었으며 미토콘드리아 DNA와 Complex I, III 효소활성 및 UCP-1을 포함한 열생성과 관련된 유전자의 단백질 발현이 증가되었다. 간에서 생강추출물의 투여는 지방생성 관련인자(SREBP-1C, ACC, FAS) 및 콜레스테롤 합성인자(SREBP-2, HMGCR)의 단백질 발현을 감소시켰다. 본 연구에서 분석된 조직에서 생강추출물의 투여는 지질 축적의 형태학적 변화를 유의하게 감소시켰고, 미접힘 단백질 반응 신호전달 경로 eIF2α와 IRE1α의 인산화 및 sXBP-1과 대표적인 소포체 스트레스 주요 인자인 GRP78 및 CHOP 단백질 발현을 감소시켰다. 또한, 간 및 지방조직에서 생강추출물의 투여는 AMPK-SIRT1 단백질 발현을 증가시켜 대사 장애에 대한 병리학적 신호를 제어하는 작용 메카니즘으로 가능성을 시사한다.
결론적으로 완주군의 생강추출물을 투여한 렙틴이 결핍된 비만 마우스에서 지질 축적, 지방간 및 고지혈증을 개선하는 효과를 가지고 있음을 확인하였으며, 이러한 효능을 통하여 체지방 감소에 대한 건강기능식품 소재로써 활용 가치를 제공하였다.