Effects of Coenzyme Q10 on the Expression of Genes involved in Lipid Metabolism in Laying Hens

The aim of this study was to investigate the expression patterns of key genes involved in lipid metabolism in response to dietary Coenzyme Q10 (CoQ10) in hens. A total of 36 forty week-old Lohmann Brown were randomly allocated into 3 groups consisting of 4 replicates of 3 birds. Laying hens were subjected to one of following treatments: Control (BD, basal diet), T1 (BD+ CoQ10 100 mg/kg diet) and T2 (BD+ micellar of CoQ10 100 mg/kg diet). Birds were fed ad libitum a basal diet or the basal diet supplemented with CoQ10 for 5 weeks. Total RNA was extracted from the liver for quantitative RT-PCR. The mRNA levels of HMG-CoA reductase(HMGCR) and sterol regulatory element-binding proteins(SREBP)2 were decreased more than 30~50% in the liver of birds fed a basal diet supplemented with CoQ10 (p<0.05). These findings suggest that dietary CoQ10 can reduce cholesterol levels by the suppression of the hepatic HMGCR and SREBP2 genes. The gene expressions of liver X receptor (LXR) and SREBP1 were down regulated due to the addition of CoQ10 to the feed (p<0.05). The homeostasis of cholesterol can be regulated by LXR and SREBP1 in cholesterol-low-conditions. The supplement of CoQ10 caused a decreased expression of lipid metabolism-related genes including $PPAR{\gamma}$, XBP1, FASN, and GLUTs in the liver of birds (p<0.05). These data suggest that CoQ10 might be used as a dietary supplement to reduce cholesterol levels and to regulate lipid homeostasis in laying hens.

Coenzyme Q10 첨가 급여가 산란계의 지방대사 연관 유전자 발현에 미치는 영향

Coenzyme Q10(CoQ10)은 자연계에 널리 분포하는 화합물로 세포호흡과 항산화제로서 그 기능이 잘 알려졌지만, 최근 유전자들의 발현 조절자로서의 가능성도 제시되었다. 따라서 본 연구는 산란계에서 CoQ10의 첨가 급이가 콜레스테롤과 지방산 대사관련 유전자들의 발현에 미치는 영향을 관찰하고자 실시하였다. Lohmann Brown(40주령) 36수를 CoQ10의 첨가원에 따라 대조군(CON, basal diet(BD)), CoQ10 건조분말 급여군(T1, BD+CoQ10 100 mg/kg 사료) 및 CoQ10 건조분말 유화처리군(T2, BD+micellar of CoQ10 100 mg/kg 사료) 등 모두 3처리구로 설정하여 5주간 사양시험을 실시하였다. 시험 종료 후 각 개체의 간으로부터 total RNA를 추출하고, real-time PCR을 이용하여 유전자들의 발현을 분석하였다. 콜레스테롤 합성 과정에서 주요 조절 효소인 HMGCoA reductase(HMGCR)의 유전자 발현은 대조구에 비하여 CoQ10 분말첨가인 T1과 유화처리된 T2 처리구에서 모두 약 50%씩 억제되었다(p<0.05). 내생 콜레스테롤의 합성을 촉진시키는 전사인자인 SREBP2 mRNA 발현 또한 대조구와 비교해서 T1과 T2에서 각각 30%와 40% 감소하였다(p<0.05). CoQ10의 첨가 급이는 대조구에 비하여 liver X receptor(LXR) 유전자가 약 30~35% 그 발현이 억제되었으며, sterol regulatory element-binding proteins(SREBPs)1 또한 T2에서 약 40% 유전자 발현이 감소하였다(P<0.05). 전사인자인 $PPAR{\gamma}$와 XBP1은 CoQ10에 의하여 약 15~40% 수준으로 효과적으로 억제됨을 확인하였다(p<0.05). 세포 내부로의 에너지 공급원인 포도당의 흡수를 담당하는 GLUT2는 약 35~60% 그리고 GLUT8은 약 25~30%의 유전자발현 각각 감소함을 보였다(p<0.05). CoQ10의 섭취는 중성지방 합성을 위한 지방합성효소(FASN)의 유전자 발현을 분말처리군에서 약 30%, 유화처리군에서 약 65% 억제됨을 확인하였다(P<0.05). 본 연구결과는 CoQ10 첨가급여가 콜레스테롤 및 지방대사 관련 유전자 발현에 영향을 미치며, 세포내 콜레스테롤과 지방의 생성도 억제할 수 있음을 보여주었다.