한국 젊은 성인에서 아연 영양상태 및 αENaC A663T 유전자 다형성과 짠맛 인지와의 관계 분석

Abstract

나트륨 과잉 섭취는 고혈압, 심혈관계 질환 및 신장 질환 등을 유발하는 것으로 알려져 있고, 한국인의 나트륨 과잉 섭취는 여전히 주요 보건 문제 중 하나이다. 나트륨 섭취에 개인의 짠맛 인지가 영향을 줄 수 있다. 짠맛 인지 능력에 영향을 주는 요인 중 하나가 체내 아연 영양상태이다. 아연은 타액에 존재하는 미각 기능 관련 효소인 gustin의 기능 활성에 필수적인 성분으로 아연이 결핍되면 미각 기능의 손상을 초래하는 것으로 알려져 있다. 그러나 한국인의 아연 섭취 상태가 좋지 않고 한계적 결핍이 많은 경향이 있어 한국인의 아연 상태와 짠맛 인지와의 관계에 대한 연구가 필요하다. 또한 기존 여러 연구에서 비만인의 아연 영양상태가 좋지 않은 것으로 보고되고 있어 비만인의 아연 상태에 대한 연구도 필요하다. 또한, 짠맛 인지에 영향을 줄 수 있는 유전적 요인으로는 sodium-specific taste receptor로 알려진 epithelial sodium channel(ENaC) 유전자 다형성이 있다. 기존 동물 실험에서 αENaC 유전자 변이에 따른 짠맛 인지의 차이가 있음이 확인되었으나 사람에 대한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 한국 젊은 비만 여성의 아연 운반체 유전자 발현을 측정하고, 아연 보충제 섭취 후 아연 운반체 유전자 발현의 변화를 관찰하였다. 또한 식이 아연 섭취, 혈청 아연 및 아연 운반체 유전자 발현을 이용하여 한국 젊은 성인의 아연 영양상태를 측정하고, αENaC A663T 유전자 다형성을 분석하여, 아연 영양상태 및 αENaC A663T 유전자 다형성과 짠맛 인지와의 관계에 대해 보고자 하였다. 18-28세 비만 여성(n=40)과 정상 체중 여성(n=25)의 leukocyte 아연 운반체 mRNA 수준을 분석한 결과, 비만군에서 leukocyte ZnT4, ZnT5, ZnT9, Zip1, Zip4, Zip6 유전자가 정상 체중군에 비해 유의적으로 낮게 발현 되었으며 이 아연 운반체 유전자 발현 수준과 BMI 및 체지방률 간에 유의적인 음의 상관관계를 보였다. 반면 비만군에서 leukocyte ZnT7만 정상 체중군에 비해 유의적으로 높게 발현되었고, leukocyte ZnT7 유전자 발현 수준과 BMI 및 체지방률 간에 유의적인 양의 상관관계를 보였다. 비만 여성을 아연 보충군(n=20)과 대조군(n=20)으로 나누어 8주간 30mg/d 아연 보충제 또는 placebo 제공한 후, leukocyte 아연 운반체 mRNA 수준을 측정한 결과, 아연 보충군의 leukocyte ZnT1, ZnT4, ZnT5, ZnT9, Zip7 아연 운반체가 대조군과 비교하여 유의적으로 발현이 증가한 것을 확인하였다. 한국 젊은 성인의 아연 영양상태가 짠맛 인지에 미치는 영향을 보고자, 20대 젊은 성인(남 n=104, 여 n=103)을 대상으로 식이 아연 및 이용 가능한 식이 아연(available zinc) 섭취, 혈청 아연 및 leukocyte 아연 운반체 발현이 짠맛 인지에 미치는 영향을 본 결과, 남성의 경우 leukocyte ZnT9 mRNA 수준과 짠맛 역치 간의 유의적인 음의 관계(standardized β=-0.048, p=0.03)를 보였고, 여성의 경우, 이용 가능한 식이 아연(available zinc)섭취(standardized β=-0.467, p=0.04)와 leukocyte Zip7 mRNA 수준(standardized β=-0.479, p<0.01)이 짠맛 역치와 각각 유의적인 음의 관계를 갖는 것으로 나타났다. 또한 Zip7 mRNA 수준이 여성의 짠맛 역치를 가장 잘 설명하는 요인으로 나타났다(R2=0.12, p=0.01). 또한 이러한 아연 영양상태와 짠맛 인지 간의 관계에 미치는 αENaC A663T 유전자 다형성의 영향을 살펴본 결과, αENaC A663T 유전자형에 따라 아연 영양상태가 짠맛 인지 미치는 영향에 차이가 존재하는 것을 확인 하였다. 여성 대상자에서, 이용 가능한 식이 아연(available zinc)섭취와 짠맛 인지 간의 유의적인 양의 관계가 존재함을 확인하였는데, 이러한 관계가 αENaC AA 유전자형을 보유한 여성에서 더 강하게 나타났고(standardized β=-0.833, p=0.02), T allele을 보유한 여성에서는 나타나지 않았다. 하지만 아연 운반체 발현과 짠맛 인지와의 관계에서는 αENaC A663T 유전자형에 따른 차이는 보이지 않았다. 본 연구에서 비만 젊은 여성의 전반적인 leukocyte 아연 운반체 유전자 발현이 정상 체중 여성에 비해 유의적으로 낮았고, 이런 비만 여성을 대상으로 아연 보충제 섭취 후 leukocyte ZnT1, ZnT4, ZnT5, ZnT9 및 Zip7 아연 운반체 발현이 유의적으로 증가함을 확인하였다. 또한 한국 젊은 성인의 이용 가능한 식이 아연(available zinc) 섭취 및 leukocyte ZnT9와 Zip7 유전자 발현과 짠맛 인지 간의 유의적인 관계가 존재함을 확인하였고 이런 관계가 성별 및 αENaC A663T 유전형에 따라 달라짐도 확인하였다. 또한 아연 영양 상태와 짠맛 인지와의 관계에 있어 여성의 Zip7 아연 운반체가 혈청 아연 및 식이 아연 섭취 보다 더 밀접한 관련이 있는 요인임을 확인하였다. 본 연구는 처음으로 한국 성인의 아연 영양상태, αENaC A663T 유전형 및 짠맛 인지와의 관계를 살펴보았다는 점에서 의의를 가진다. 이 연구 결과를 일반화하기 위해 다양한 연령층을 대상으로 한 연구가 필요하며, 또한 비만에서 아연 운반체 유전자 발현 변화와 아연 운반체 발현이 짠맛 인지에 미치는 영향에 대한 메커니즘 연구도 뒷받침 되어야 할 것이다.

Excess dietary salt intake is a well-known risk factor for the development of hypertension, cardiovascular disease and renal disease and one of major public health concerns in Korea. Dietary salt intake can be affected by individual salty taste perception. Zinc has been reported to be associated with taste perception. Zinc is required for the enzymatic function of gustin (carbonic anhydrase VI), a zinc metalloprotein in parotid saliva. Zinc deficiency leads to the decrese of salivary gustin secretion, which is related to a reduced or distorted taste function. The zinc intake has been insufficient in Korean population and zinc deficiency has been reported in obese individuals. In addition, genetic polymorphism of epithelial sodium channel (ENaC), which is known as a major sodium-specific taste receptor in mammals, may also contribute to the salty taste perception among individuals. A recent study has found that a genetic variation in αENaC is associated with the difference in amiloride-sensitive taste responses to sodium chloride in mice, suggesting that αENaC polymorphisms may play a role in modifying salty taste perception. The role of αENaC polymorphisms on salty taste perception in humans has not been reported. In the present study, we evaluated the gene expressions of leukocyte zinc transporters and their changes after zinc supplementation in Korean young obese women. Also, we examined the relationship among zinc nutritional status indicators -zinc intake, serum zinc and the gene expression of zinc transporters-, αENaC A663T genotypes and salty taste acuity in healthy young adults. In non-obese (n=25) and obese (n=40) women aged 18-28 yrs, the levels of leukocyte ZnT9, Zip1, Zip4, Zip6 mRNA in the obese were significantly lower than those in the non-obese. The levels of these leukocyte zinc transporters had significant negative correlations with BMI and the percentage of body fat in total subjects. On the other hands, the level of leukocyte ZnT7 mRNA was significantly higher in the obese than in the non-obese, and it has significant positive correlation with BMI and the percentage of body fat in total subjects. After 8-week zinc supplementation (30mg/d) in obese subjects, the expression levels of leukocyte ZnT1, ZnT4, ZnT5, ZnT9, Zip7 genes increased. In 207 healthy adults aged 20-29 yrs, the expression level of leukocyte ZnT9 gene was negatively associated with the threshold of salty taste in males (standardized β=-0.048, p=0.03), the available zinc intake (standardized β=-0.467, p=0.04) and the expression level of leukocyte Zip7 gene (standardized β=-0.479, p<0.01) was negatively associated with the threshold of salty taste in females. Among these, level of leukocyte Zip7 mRNA was shown to be the significant factor of salty taste threshold (R2=0.12, p=0.01). When female subjects were stratified according to the αENaC A663T genotype, a significant negative association between available zinc intake and salty taste threshold was found in AA homozygotes (standardized β=-0.833, p=0.02) but not in subjects with T alleles. In the present study, we identified the low expression levels of overall leukocyte zinc transporters in obese young women, and the increase of expression levels of leukocyte ZnT1, ZnT4, ZnT5, ZnT9 and Zip7 gene after zinc supplementation. Also, we identified the association between available zinc intake, the expression levels of leukocyte ZnT9 and Zip7 and salty taste acuity in Korean healthy, young adults, and this association was altered by sex and αENaC A663T. The present study has significance for the first work on relationship between zinc nutritional status, αENaC A663T polymorphism and salty taste acuity in Korea. However, to confirm these results, further studies with various age and status population and mechanism studies on change of leukocyte zinc transporters in obesity and the effect of zinc transporters on salty taste acuity are required.