비만은 제 2형 당뇨병, 심혈관질환, 암 등의 만성질환 위험을 증가시키므로, 체지방 축적 감소를 위한 영양관리는 중요한 의미를 가진다. 지방조직의 축적으로 발생하는 비만은 adipogenesis 과정을 통하여 지방세포가 분화하고 증식한다. Adipogenesis 과정에서 지방세포에 산소와 영양소를 공급하기 위한 신혈관생성이 필수적이다. 신혈관생성에서 extracellular matrix를 분해하는 효소인 matrix metalloproteinases(MMPs)가 중요하게 작용하므로, MMPs를 억제하면 지방조직의 성장을 저해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구는 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물과 지방세포인 3T3-L1 preadipocytes에 quercetin의 처리가 MMPs의 억제를 통해 지방조직의 분화와 성장을 저해하는 효과가 있는지 알아보았다. 동물실험의 경우, 5주령의 수컷 C57BL/6J mice를 정상식이 섭취군(NF, n=8), 고지방식이 섭취군(HF, n=8), quercetin을 식이 무게의 0.05% 함유한 고지방식이 섭취군(HFQ0.05, n=8), quercetin을 식이 무게의 0.15% 함유한 고지방식이 섭취군(HFQ0.15, n=8)으로 분류하여 총 16주간 사육하였다. 실험동물의 체중 변화와 식이섭취량, 장기무게를 측정하였으며, 혈액 내 지질을 관찰하였다. 또한, 간 조직에서 지방세포 분화와 관련된 전사인자를 관찰하였으며, 부고환지방 조직에서 GPDH activity와 MMPs의 mRNA 발현, 양, 활성을 관찰하였다. 세포실험 방법은 3T3-L1 세포에 quercetin을 0, 5, 10, 20 μM의 농도로 처리하여 MTT assay를 통해 세포 증식에 유의적인 차이를 보이지 않았던 24시간을 quercetin 처리 시간으로 결정하였다. 이후 MMPs의 활성을 촉진시킨다고 알려진 PMA를 100 ng/mL의 농도로 2시간 처리하여 실험을 진행하였다. 지방 축적과 지방세포의 분화를 관찰하기 위해 Oil-Red-O staining과 GPDH activity 실험을 진행하였으며, 지방세포 분화와 관련된 전사인자인 C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, FABP4의 mRNA 발현을 관찰하였다. 혈관내피세포성장인자인 VEGF-A와 그 수용체인 VEGFR-2의 mRNA 발현을 관찰하였으며, MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 활성을 관찰하였다. 동물실험 결과, quercetin의 섭취가 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물의 체중 및 간과 부고환지방 조직의 무게, 혈장 내 지질 수치를 감소시켰다(P<0.05). 간 조직에서의 지방세포 분화 관련 전사인자의 mRNA 발현은 NF군에 비하여 HF군에서 3배 이상 증가했으며, quercetin 섭취군은 HF군에 비해 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 부고환지방 조직에서의 GPDH 활성은 NF군에 비해 HF군에서 높았고, quercetin 섭취군은 HF군에 비해 유의적으로 낮아졌다(P<0.05). 또한, 부고환지방 조직에서의 MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현, 양, 활성은 모두 NF군에 비해 HF군에서 유의적으로 높았으며, quercetin 섭취군은 HF군에 비하여 감소하였다(P<0.05). 세포실험 결과, Oil-Red-O staining과 GPDH activity는 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비하여 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 증가하였고, quercetin 처리에 의해 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 지방세포분화 관련 전사인자인 C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, FABP4의 mRNA 발현은 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 높았으며, quercetin처리에 의해 감소하였다(P<0.05). 혈관내피세포성장인자인 VEGF-A와 그 수용체인 VEGFR-2의 mRNA 발현 결과 또한, quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 높았으며, quercetin을 처리하였을 때 감소하였다(P<0.05). 또한, MMP-2와 MMP-9의 mRNA 발현과 활성은 quercetin 0 μM(PMA-)군에 비해 quercetin 0 μM(PMA+)군에서 유의적으로 증가하였고, quercetin 처리에 의하여 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 결론적으로, 동물수준에서 고지방식이로 비만이 유도된 실험동물과 세포수준에서 3T3-L1 지방세포에 MMPs의 활성을 촉진시켰을 때, quercetin은 MMP-2와 MMP-9을 억제함으로써 지방세포의 분화와 성장을 저해하는 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.

Adipogenesis is caused by hypertrophy and hyperplasia, resulting in proliferation and differentiation into adipocytes. In this process, it is essential to angiogenesis to supply oxygen and nutrients to adipocytes. Matrix metalloproteinases(MMPs), an enzyme that decomposes extracellular matrix in angiogenesis, play an important role. Therefore, inhibiting MMPs may hinder the growth of adipose tissue. The purpose of this study was to investigate whether quercetin has the effect of inhibiting the differentiation and growth of adipose tissue through inhibition of MMPs in high-fat diet induced obese animal model and 3T3-L1 preadipocytes. In animal experiments method, a 5-week-old C57BL/6J mice was given a normal diet(NF, n=8), high-fat diet(HF, n=8), high-fat diet containing 0.05% of quercetin(HFQ0.05, n=8), and 0.15%(HFQ0.15, n=8) for 16 weeks. The body weight change, dietary intake, and organs weight were measured. In addition, the mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were observed in liver tissue. And the mRNA expression, amount, and activity of MMPs and GPDH activity were observed in epididymal adipose tissue. In the cell experiments method, quercetin was treated in concentrations of 0, 5, 10, and 20 μM in 3T3-L1 cells during 24 hours. Thereafter, PMA, known to promote the activity of MMPs, was treated at a concentration of 100 ng/mL for 2 hours. Oil-Red-O staining and GPDH activity experiments were conducted to observe fat accumulation and differentiation of adipocytes. And the mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were observed to evaluate the effect on adipogenesis. The mRNA expressions of VEGF-A and VEGFR-2 were observed, and the mRNA expression and activity of MMPs were observed. The results are follows. In animal experiments, the intake of quercetin reduced the body weight and epididymal adipose tissue(P<0.05). The mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4, which are transcription factors related to adipocyte differentiation, were increased more than tripled in HF compared to NF, but in quercetin intake groups, they significantly were decreased in liver tissue(P<0.05). GPDH activity in epididymal adipose tissue was higher in HF than in NF, but in quercetin intake groups, it was decreased(P<0.05). In addition, the mRNA expression, amount, and activity of MMPs in epididymal adipose tissue were all significantly higher in HF than in NF, but in quercetin intake groups, they significantly were decreased(P<0.05). In the cell experiments, Oil-Red-O staining and GPDH activity were significantly increased in the quercetin 0 μM(PMA+) compared to the quercetin 0 μM(PMA-), and they significantly decreased by quercetin treatment(P<0.05). The mRNA expressions of C/EBP β, C/EBP α, PPAR γ, and FABP4 were significantly higher in quercetin 0 μM(PMA+) than in quercetin 0 μM(PMA-), and they were decreased by quercetin treatment(P<0.05). The mRNA expression results of VEGF-A, a vascular endothelial growth factor, and its receptor, VEGFR-2, were also significantly higher in quercetin 0 μM(PMA+) than in quercetin 0 μM(PMA-), and they decreased when quercetin was treated(P<0.05). In addition, the mRNA expression and activity of MMPs were significantly increased in quercetin 0 μM(PMA+) compared to quercetin 0 μM(PMA-), and they were significantly reduced by quercetin treatment(P<0.05). In conclusion, in animal and cell systems, quercetin had the effect of inhibiting the differentiation and growth of adipocytes through inhibiting MMPs, an essential factor in angiogenesis that occur during fat accumulation.