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Effect of n-3 fatty acid deficiency on fatty acid compositions of nervous system in rats reared by artificial method.

N-3 지방산 결핍이 혈청 및 신경조직의 지방산 조성에 미치는 영향

  • Lim, Sun-Young (Division of Marine Environment & Bioscience, Korea Maritime University)
  • 임선영 (한국해양대학교 해양환경생명과학부)
  • Published : 2007.05.25

Abstract

Our previous study suggested that n-3 fatty acid deficiency was associated with significantly reduced spatial learning as assessed by Morris water maze test. Here we investigated an effect of n-3 fatty acid deficiency on rat brain, retina and serum fatty acyl compositions at 15 wks age using a first generational artificial rearing technique. Newborn Rat pups were separated on day 2 and assigned to two artificial rearing groups or a dam-reared control group. Pups were hand fed artificial milk via custom-designed nursing bottles containing either 0.02%(n-3 Deficient) or 3.1% (n-3 Adequate) of total fatty acids as a-linolenic acid(LNA). At day 21, rats were weaned to either n-3 deficient or n-3 adequate pelleted diets and fatty acid compositions of brain, retina and liver were analyzed at 15 wks age. Brain docosahexaenoic acid(DHA) was lower(58% and 61%, P<0.05) in n-3 deficient in comparison to n-3 adequate and dam-reared groups, receptively, while brain docosapentaenoic acid(DPAn-6) was increased in the n-3 deficient group. In retina and serum fatty acid compositions, the decreased precentage of DHA and increased precentage of DPAn-6 were observed. These results suggested that artificial rearing method can be used to produce n-3 fatty acid deficiency in the first generation and that adequate brain DHA levels are required for optimal brain function.

인공사육시스템으로 사육된 n-3 지방산이 결핍된 군 및 n-3지방산이 적절히 함유된 군과 대조군으로 엄마쥐가 직접 수유하여 사육시킨 군의 혈장, 뇌 및 망막의 지방산 조성을 비교 검토한 결과, 혈장의 총 단일불포화지방산은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3지방산 적절군과 대조군에 비해 증가하였으나 총 n-3 지방산의 경우에는 n-3 지방산 결핍군에서 94%로 감소하였다. N-6 지방산 계얼 중에서 22:4n-6와 DPAn-6 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 유의적으로 증가하였으나 22:5n-3과 DHA의 함량은 94%로 감소하였다(P<0.05). 뇌의 지방산 조성의 경우, 총 포화지방산 함량에는 유의적 차이가 없었으나, n-3 지방산 결핍군과 비교했을 때 n-3 지방산 적절군과 대조군보다 총 n-3 지방산의 함량이 유의적으로 높았다(P<0.05). 뇌의 DHA 함량의 경우, n-3 지방산 결핍군은 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 그 함량이 58-61% 감소하였고 반면 n-6 계열인 DPAn-6의 함량은 상당히 증가하였음을 살펴 볼 수가 있었다(P<0.05). 망막의 총 포화지방산의 경우 n-3지방산 적절군에서 가장 낮은 수준을 나타내었고 총 단일불포화 지방산에서는 대조군에서의 함량이 가장 낮았다. 총 n-6 지방산과 그 중에서 22:4n-6와 DPAn-6의 함량은 n-3 지방산 결핍군에서 n-3 지방산 적절군과 대조군에 비해 유의적으로 증가하였으나 22:5n-3, DHA와 총 n-3 지방산의 함량은 상당히 감소하였음을 살펴 볼 수가 있었다(P<0.05). 이상의 결과로부터 뇌의 지방산 조성, 특히 감소된 DHA 함량과 증가된 DPAn-6 함량은 해마 신경조직의 신경돌기 성장과 뇌 기능에 악영향을 끼치므로 적절한 양의 DHA 함량의 유지가 뇌 기능 항상성에 필수적이라고 사료된다.례하여 증가하지 않았고 오히려 감소하는 경향이 나타났다. 4.본 연구에서는 용담댐 유역에 대한 BASINS/HSPF의 적용성을 검증하였으며, 현재 오염총량계산에 있어서 원단위방법에 의한 오염부하량산정의 개선필요성이 제기되고 있는 상황에서 BASINS/HSPF를 이용한 오염부하량 산정에 대한 적극적인 검토가 필요하다고 판단된다.반된다면, 수준별 수업의 효과가 극대화될 수 있다고 본다.수 있는 가능성을 포함하고 있었다. 또한 유입수량의 부족과 현재 수질개선을 위해 적용하고 있는 수중폭기시설등의 물리적인 영향도 직 ${\cdot}$ 간접적으로 작용하였을 것으로 추정되었다 따라서 향후 이에 대한 중장기적인 모니터링이 필요하였고 유역과 저수지의 통합적인 수질관리계획 이 요구되었다.group으로, 용존산소량, 전기전도도, pH, 인산염이 정점 3, 4, 5에서 같은 group으로 묶였다.유의적인 CAT 활성 증가효과가 나타났고, 간조직의 시토졸 1획분에서는 대조군 대비 15${\sim}$27%의 CAT 활성 증가효과가 인정되었다. 이상의 결과에서 목초액의 장기간 투여는 간조직 중의 활성산소의 억제효과뿐만 아니라 방어시스템으로서 활성산소 제거효소의 역할도 충실히 수행하여 노화를 효과적으로 예방하고 억제할 수 있을 것으로 기대된다.\sim502^{\circ}C)$의 온도범위(溫度範圍)에서 분해(分解)되며 공기중(空氣中)에서는 $750\sim935^{\circ}F$ 범위(範圍)에서 분해(分解)한다.첫째, 무엇보다 아동이 성장기임을 고려하여 지속적인 모니터링과 함께 아동들의 식이, 운동습관 및 비만과 관련된 행동의 변화가 생활 가운데 근본적으로 일어날 수 있어야 한다. 둘째, 체중 조절 프로그램은 식이 및 운동 지도와 아울러 긍정적 강화(positive reinforcement)

Keywords

References

  1. Bourre, J. M., M. Francois, A. Youyou, O. Dumont, M. Piciotti, G. Pascal and G. Durand. 1989. The effects of dietary alpha-linolenic acid on the composition of nerve membranes, enzymatic activity, amplitude of electrophysiological parameters, resistance to poisons and performance of learning tasks in rats. J. Nutr. 119, 1880-1892 https://doi.org/10.1093/jn/119.12.1880
  2. Calderon, F. and H. Y. Kim. 2004. Docosahexaenoic acid promotes neurite growth in hippocampal neurons. J. Neurochem. 90, 979-988 https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2004.02520.x
  3. Catalan, J. N., T. Moriguchi, B. M. Slotnick, M. Murthy, R. S. Greiner and N. Salem. 2002. Cognitive deficits in docosahexaenoic acid deficient rats. Behav. Neurosci. 116, 1022-1031 https://doi.org/10.1037/0735-7044.116.6.1022
  4. Felch, J., M. Lees and G. Sloane-Stanley. 1957. A simple method for the isolation and purification of total lipid from boron fluoride-methanol. J. BioI. Chem. 226, 495-509
  5. Greiner, R. S., T. Moriguchi, B. M. Slotnick, A. Hurron and N. Salem. 2001. Olfactory discrimination deficits in n-3 fatty acid-deficient rats. Physiol. Behav. 72, 379-385 https://doi.org/10.1016/S0031-9384(00)00437-6
  6. Hoshiba, J. 1996. Automatic feeder for newborn rat use within 12 hours of birth. Contemp. Top Lab. Anim. Sci. 35. 83-86
  7. Kanno T, N. Koyanagi, Y. Katoku, A. Yonekubo, T. Yajima, T. Kuwata, H. Kitagawa and E. Harada. 1997. Simplified preparation of refined milk formula comparable to rat's milk: influence of the formula on development of the gut and brain in artificially reared rat pups. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 24, 244-252
  8. Kim, H. Y., M. Akba, A. Lau and L. Edsall. Inhibition of neuronal apoptosis by docosahexaenoic acid (22:6n-3). Role of phosphatidylserine in antiapoptotic effect. J. Biol. Chem. 275, 35215-35223 https://doi.org/10.1074/jbc.M004446200
  9. Kim, H. Y., M. Akbar and A. Lau. 2003. Effects of docosapentaenoic acid on neuronal apoptosis. Lipids 38, 453-457 https://doi.org/10.1007/s11745-003-1083-z
  10. Kitajka, K., A. J. Sinclair, R. S. Weisinger, H. S. Weisinger, M. Mathai, A. P. Jayasooriya, J. E. Halver and L. G. Puskas. 2004. Effect of dietary omega-3 polyunsaturated fatty acids on brian gene expression. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 10931-10936
  11. Larnptey, M. S. and B. L. Walker. 1976. A possible essential role for dietary linolenic acid in the development of the young rat. J. Nutr. 106, 86-93 https://doi.org/10.1093/jn/106.1.86
  12. Lim, S. Y., T. Moriguchi, B. Lefkowitz, J. Loewke, S. Majchrzak, J. Hoshiba and N. Salem. 2003. Artificial feeding of an n-3 essential fatty acid-deficient diet leads to a loss of brain function in the first generation. In Essential Fatty Acids and Eicosanoids. Huang YS, Lin SJ, Huang PC, editors. AOCS Press, Champaigan, IL, p122-131
  13. Lim, S. Y., J. Hoshiba, T. Moriguchi and N. Salem. 2005. N-3 fatty acid deficiency induced by a modified artificial rearing method leads to poorer performance in spatial learning tasks. Pediatr. Res. 58, 741-748 https://doi.org/10.1203/01.PDR.0000180547.46725.CC
  14. Morrison, W. R. and L. M. Smith. 1959. Preparation of fatty acid methyl esters and dimethylacetals from lipids with boron-fluoride-methanol. J. Lipid Res. 5, 600-608
  15. Moriguchi, T., R Greiner and N. Salem. 2000. Behavioral deficits associated with dietary induction of decrease brain docosahexaenoic acid concentration. J. Neurothem. 75, 2563-2573
  16. Moriguchi, T. and N. Salem. 2003. The recovery of brain docosahexaenoate subsequent to dietary n-3 fatty acid insufficiency leads to recovery of spatial task performance. J. Neurochem. 87, 297-309 https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2003.01966.x
  17. Neuringer, M., W. E. Connor, D. S. Lin, L. Barstad and S. Luck. 1986. Biochemical and functional effects of prenatal and postnatal w3 fatty acid deficiency on retina and brain in rhesus monkeys. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 4021-4025 https://doi.org/10.1073/pnas.83.11.4021
  18. Niu, S. L., D. C. MitchelI, S-Y. Lim, Z. M. Wen, H. Y. Kim, N. Salem and B. J. Litman. 2004. Reduced G protein-coupled signaling efficiency in retinal rod outer segments in response to n-3 fatty acid deficiency. J. Biol. Chem. 279, 31098-31104 https://doi.org/10.1074/jbc.M404376200
  19. Reeves, P. G., F. H. Neilsen and G. C. Fahey. 1993. Committee report on the AIN-93 purified rodent diet. J. Nutr. 123, 1939-1951 https://doi.org/10.1093/jn/123.11.1939
  20. Salem, N., M, Reyzer and J. Karanian, 1996. Losses of arachidonic acid in rat liver after alcohol inhalation. Lipids 31, S153-156 https://doi.org/10.1007/BF02522614
  21. Ward, G., J. Woods, M. Reyzer and N. Salem. 1996. Artificial rearing of infant rats on milk formula deficient in the n-3 essential fatty acids: A rapid method for the production of experimental n-3 deficiency. Lipids 31, 71-77 https://doi.org/10.1007/BF02522414
  22. Ward, G. R., Y. S. Huang, H. C. Xing, E. Bobik, I. Wauben, N. Auestad, M. Montalto and P. E. Wainwright. 1999. Effect of gamma-linolenic acid and docosahexaenoic acid in formulae on brain fatty acid composition in artificially reared rats. Lipids 34, 1057-1063 https://doi.org/10.1007/s11745-999-0457-6
  23. Weisinger, H. S., A. J. Vingrys and A. J. Sinclair. 1996. Effect of dietary n-3 deficiency on the electroretinogram in the guinea pig. Ann. Nutr. Meta. 40, 91-98 https://doi.org/10.1159/000177900
  24. Weisinger, H. S., A. J. Vingrys, V. B. Bang and A. J. Sinclair. 1999. Effects of dietary n-3 fatty acid deficiency and repletion in the guinea pig retina. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 40, 327-338
  25. Weisinger, H. S., J. A. Armitage, B. G. Jeffrey, D. C. Mitchell, T. Moriguchi, A. J. Sinclair, R S. Weisinger and N. Salem. 2002. Retinal sensitivity loss in third-generation n-3 PUFA-deficient rats. Lipids 37, 759-765 https://doi.org/10.1007/s11745-002-0958-3
  26. Yamamoto, N., M. Saitoh, A. Moriuchi, M. Nomura and H. Okuyama. 1987. Effect of dietary ${\alpha}$-linolenate/linoleate balance on brain lipid compositions and learning ability of rats. J. Lipid Res., 28, 144-151
  27. Yamamoto, N., A. Hashimoto, Y. Takemaoto, H. Okuyama, M. Nomura, R Kitajima, T. Togashi and Y. Tamai. 1988. Effect of the dietary ${\alpha}$-linolenate/linoleate balance on lipid compositions and learning ability of rats. II. Discrimination process, extinction process, and glycolipid compositions. J. Lipid Res., 29, 1013-1021