• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.547-561
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• 2024

In this study, we aim to investigate the precise alterations in the gut microbiota during the onset and advancement of diabetic nephropathy (DN) and examine the impact of Ruminococcus gnavus (R. gnavus) on DN. Eight-week-old male KK-Ay mice were administered antibiotic cocktails for a duration of two weeks, followed by oral administration of R. gnavus for an additional eight weeks. Our study revealed significant changes in the gut microbiota during both the initiation and progression of DN. Specifically, we observed a notable increase in the abundance of Clostridia at the class level, higher levels of Lachnospirales and Oscillospirales at the order level, and a marked decrease in Clostridia_UCG-014 in DN group. Additionally, there was a significant increase in the abundance of Lachnospiraceae, Oscillospiraceae, and Ruminococcaceae at the family level. Moreover, oral administration of R. gnavus effectively aggravated kidney pathology in DN mice, accompanied by elevated levels of urea nitrogen (UN), creatinine (Cr), and urine protein. Furthermore, R. gnavus administration resulted in down-regulation of tight junction proteins such as Claudin-1, Occludin, and ZO-1, as well as increased levels of uremic toxins in urine and serum samples. Additionally, our study demonstrated that orally administered R. gnavus up-regulated the expression of inflammatory factors, including nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor pyrin domain-containing protein 3 (NLRP3) and Interleukin (IL)-6. These changes indicated the involvement of the gut-kidney axis in DN, and R. gnavus may worsen diabetic nephropathy by affecting uremic toxin levels and promoting inflammation in DN.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제44권2호
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• pp.221-232
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• 2002

시험은 사료내 필수아미노산 결핍이 rat의 사료섭취량과 혈액 및 뇌내 전이상엽피질(PPC)의 유리아미노산 농도 변화에 미치는 영향을 조사하여 뇌내 섭식조절 메카니즘을 구명하고자 하였다. 시험에 이용된 모든 사료의 질소원은 순수 아미노산 혼합물을 이용하였으며, 질소수준은 15%로 하였다. 사료는 하루 6시간 동안 섭취하도록 훈련을 시켰으며(17:00-21:00, meal feeding method), 사료섭취량과 증체량은 사료급여 7일째부터 매시간 측정하였다. 실험 1에서 사료섭취량과 증체량을 사료급여 후 매시간 측정하였으며, 혈액 및 PPC의 아미노산 농도는 사료급여 11일째의 0, 1, 2, 3, 6시간 후에 관찰하였다. 실험 2에서는 complete diet에서 11일째에 lysine 결핍사료로 교체하여 사료섭취량, 증체량 및 혈액 및 PPC의 아미노산 농도는 실험 1과 동일하게 측정하였다. 실험 1에서 complete diet 급여에 따른 사료섭취량은 7일째부터 일일섭취량(15g/day)을 충족하였다. 또한 11일째의 혈액 및 뇌의 유리 아미노산 농도는 사료급여 한시간 후에 증가하였으나, 그 후에는 일정한 수준을 유지하였다. 반면, 실험 2에서는 complete diet에서 lysine 결핍사료로 교체함에 따른 사료섭취량은 급격하게 감소하였고(P$<$0.05), 혈액 및 PPC의 유리 lysine 농도는 lysine 결핍사료 급여 2시간 후에 유의적(p$<$0.05)으로 감소하였으며, 누적 사료섭취량은 사료급여 4시간째 유의적으로 감소하였다(p$<$0.05). 따라서 이상의 결과로 보아 아미노산 결핍사료 섭취에 따른 혈액과 PPC의 해당 아미노산의 농도 감소는 사료섭취량의 감소에 비하여 빠르게 반응하였고, 이러한 결과로 미루어 사료중 아미노산 결핍에 반응하는 부위의 일부분으로 뇌내 PPC가 직접적인 관여를 한다고 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제29권4호
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• pp.285-296
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• 2014

Although the problems of the algal blooms have been world-widely observed in freshwater, estuary, and marine throughout the year, it is not yet certain what are the basic causes of such blooms. Consequently, it is very difficult to predict when and where algal blooms occur. The constituents of the Asian dust are in a good agreement with the elements required for the algal growth, which suggests some possible relationship between the algal blooms and the Asian dust. There have been frequently algal blooms in drinking water from rivers or lakes. However, there is no any algal blooms in upwelling waters where the Asian dust cannot penetrate into the soil due to its relatively weak settling velocity (size of particles, $4.5{\pm}1.5{\mu}m$), which implies the possible close relationship of the Asian dust with algal blooms. The present initiative study is thus intended firstly in Korea to illustrate such a relationship by reviewing typical previous studies along with 12 years of weekly iron profiles (2001~2012) and two slant culture experiments with the dissolved Asian dust. The result showed bacterial suspected colonies in the slant culture experiment that are qualitatively in a good agreement with the recent Japanese studies. Since the diatoms require cheap energy (8%) compared to other phytoplankton (100%) to synthesize their cell walls by silicate, the present results can be used to predict algal blooms by diatoms if the concentrations of iron and silicate are available during spring and fall. It can be postulated that the algal blooms occur only if the environmental factors such as light, nutrients, calm water surface layer, temperature, and pH are simultaneously satisfied with the requirements of the micronutrients of mineral ions supplied by the Asian dust as enzymatic cofactors for the rapid bio-synthesis of the macromolecules during algal blooms. Simple eco-friendly methods to regulate the algal blooms are suggested for the initial stage of blooming with limited area: 1) to cover up the water surface with black curtain and inhibit photosynthesis during the day time, 2) to blow air (20.9%) or pure oxygen into the bottom of the water and inhibit rubisco for carbon uptake and nitrate reductase for nitrogen uptake activities in algal growth during the night, 3) to eliminate the resting spores or cysts by suction of bottom sediments as deep as 5 cm to prevent the next year germinations.

• 생명과학회지
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• 제21권12호
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• pp.1666-1677
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• 2011

세포주기조절에서 유전자 발현의 조절은 매우 중요한 부분이다. 본 연구에서는 인간의 유전자인 CIP29/Hcc1과 상동성을 가지는 분열형 효모의 새로운 유전자 mas1+을 분리하였다. 중합효소연쇄반응을 수행하여 cDNA를 얻고 이 cDNA의 염기서열을 분석한 결과 mas1+의 전체 염기서열은 735 bp로서, 245개의 아미노산을 암호화하고 있다. mas1+의 프로모터에서는 M-G1에 특이적인 전사를 보이는 유전자들에 보존되어 있는 PCB 서열이 발견되었다. 세포주기별 mas1+의 전사 수준을 분석한 결과 격막이 형성된 세포수의 빈도를 나타내는 격막 세포지표 의 양상과 유사하게 발현하는 것을 확인하였다. mas1+ 결손 돌연변이를 $25^{\circ}C$와 $36^{\circ}C$에서 배양한 결과, 세포질 분열과정이 늦어진 다중격막 세포의 빈도가 증가하였다. 이를 FACS로 분석하여 DNA 함량이 2C, 4C와 6C등이 형성됨을 확인하였다. mas1+결손 돌연변이 세포를 질소 결핍 배양액에서 배양한 결과 다중격막 세포의 형성이 확연히 증가하였는데 이는 질소 결핍에 따른 세포분열의 가속화 단계에서 mas1+의 결손이 특히 부정적 영향을 초래함을 시사한다. mas1+ 유전자 결손 돌연변이 세포에 mas1+을 포함한 plasmid를 형질전환한 후 mas1+의 발현을 유도한 결과 정상의 세포 형태로 전환됨을 확인하였다. Mas1 단백질에 EGFP를 융합시켜 발현을 유도한 결과 핵내에서 위치함을 분열형 효모와 인간 배양세포인 HeLa에서 확인하였다. 또한, mas1+ 결손 돌연변이에서 상동성을 가지는 인간 유전자 CIP29/Hcc1을 발현시킨 결과 multi-septate 세포가 줄어들었다. 한편, 생쥐의 배발달 단계에 따른 CIP29 유전자의 전사체 수준은 세포 분열이 활발한 시기에 증가하였다. 이상의 결과들은 Mas1은 인간의 핵단백질인 유전자 CIP29/Hcc1과 구조 기능적으로 상동성을 가지며, 세포주기 중 M-G1에 속하는 세포질 분열에 연관되어 있음을 시사한다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권2호
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• pp.92-100
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• 2005

본 연구는 퇴비원료로 활용할 수 있는 유기성 자원을 선발할 수 있는 선별체계를 확립하고자 여러 지역 및 산업체를 임의로 선정하여 현재의 규정상 퇴비의 원료로 사용 가능한 물질과 사용 불가능한 물질에 해당되는 유기성 오니를 7종 27점 채취하여 일반성분 함량, 중금속 함량, 유기화합물 함량 등을 조사하였고, 오니 추출물을 이용하여 $Microtox^{(R)}$ 분석 및 상추종자 유근신장에 미치는 영향을 조사하였다. 유기물 함량은 모든 오니에서 79.3-98.0%로 퇴비원료에 규정된 60%를 크게 상회하였고, 전질소 함량은 0.8-2.6% 범위이었다. 철과 알루미늄 함량은 상당히 높았으며, 퇴비원료의 규제기준인 중금속 8종의 경우 아연과 구리함량은 섬유오니에서, 크롬함량은 섬유 및 피혁오니에서, 니켈함량은 섬유, 피혁, 식품, 하수오니 4 (공단지역)에서 그리고 수은함량은 하수오니 3 및 4 (대도시, 공단지역)에서 규제기준치 이상으로 조사되었다. 납, 비소, 카드뮴의 함량은 모든 시료에서 규제 기준치보다 낮았다. HEM 함량은 섬유오니에서 다른 재료보다 월등히 높았으며, PAHs 함량은 제지 오니에서 가장 높았고 그 다음은 피혁오니>하수오니 2 (중소도시)>하수오니 4 (공단지역) 순으로 낮았다. PAHs 함량은 anthracene, phenanthrene, naphthalene, acenaphthene 및 fluorene가 다른 화합물 함량보다 상당히 높았으며, 이들 화합물 함량에서는 제지오니, 피혁오니, 하수오니 2 4 1 (중소도시, 공단지역, 읍 면단위 농어촌지역)에서 다른 오니보다 높았다. $Microtox^{(R)}$ 분석에서 가축분뇨 (돈분뇨), 음식물류 폐기물, 하수오니 1 (읍 면단위 농어촌지역), 식품오니에서 $EC_{50}$ 값이 비교적 높게 나타났으나, 피혁오니, 섬유오니, 하수오니 4 (공단지역)에서 가장 낮은 수치를 보였다. 제지오니, 하수오니 3 (대도시), 식품오니, 피혁오니의 추출물은 상추종자의 유근 신장율을 크게 저해하였다. 따라서 현재 퇴비원료 규제기준인 유기물과 중금속 함량 (8성분) 이외 추가로 일반성분, 미량 중금속, 유해 유기화합물, 생물검정법 및 포장비효시험 등을 이용하여 유망한 유기성 오니의 퇴비원료로 활용 가능성을 검토할 수 있는 방법으로 선별체계를 구축한다면 현재 퇴비원료의 규제기준을 보완할 수 있으며 최종적으로 가장 효과적이고 확실한 검정방법인 작물재배시험을 실시하기 이전에 유용한 유기성 자원의 활용여부를 판별해 낼 수 있으리라 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제38권1호
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• pp.38-44
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• 2005

상추와 시금치를 포함한 엽채류의 질산염 축적은 여러 가지 환경요인의 영향을 받지만 품종별로 질산염 축적 정도가 다른 것으로 알려져 있다. 우리나라에서 많이 재배되고 있는 상추와 시금치 각각 10 품종을 perlite와 vermiculite 1:1 혼합 배지에서 양액을 공급하여 재배하고 품종별 생육 상황, 질산염 축적 정도, 유기 및 유기용질 함량을 조사 비교하였다. 질산염 축적이 많은 품종과 적은 품종 사이에 유의성 있는 질산염 함량 차이가 있었으며, 질산염 함량과 생체량 또는 건물량으로 측정된 식물 생장 사이에는 상추와 시금치 모두에서 유의성 있는 부의 상관관계가 있었다. 질산염 축적과 가용성 당, 아미노산 및 유기산을 포함한 유기용질 함량 사이에는 직접적인 상관관계를 찾을 수 없었다. 기존의 일부 연구 결과에서 광합성이 활발한 품종의 경우 유기물 합성량이 많고 따라서 건물량이 증가하며 유기용질이 축적되어 상대적으로 다른 품종에 비하여 질산염 축적이 낮아지는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구의 결과로 보면 단순히 생육이 빠른 품종에서 질산염 함량이 낮고 반대로 생육이 느린 품종에서 질산염 함량이 높은 것으로 결론 내릴 수 있다. 식물체 중의 질산염 함량은 광합성, 질산염의 환원, 삼투압 조절 작용 등을 포함하여 품종별로 고유한 여러 특성에 따라서 결정되기도 하겠지만 특히 품종별 고유한 생육량에 따른 질소의 적정 공급 여부에 따라서 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 즉 생육에 필요한 수준 이상의 질산염이 공급되면 다른 생리적 작용의 결과와 관계없이 과잉의 질산염은 작물체내에 축적될 수밖에 없을 것이다.

• 한국가금학회지
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• 제46권3호
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• pp.161-171
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• 2019

본 연구는 한국 재래닭에서 Zn 보충제 급여가 체내 항산화 지표 및 아연운반체 발현에 미치는 영향을 조사하기 위하여 기초사료(100 ppm, 대조군)에 산화아연(ZnO) 또는 Zn-methionine(ZnM)을 각각 50 ppm을 첨가하여 모두 3개군으로 설정하여 4주간 사양시험을 실시하였다. 혈중 total protein, albumin, blood urea nitrogen과 같은 질소화합물은 처리군들 간 차이가 없었으나, uric acid는 ZnM군에서 ZnO군보다 유의하게(P<0.05) 증가되었다. 혈액의 총 항산화능과 지질과산화도에서는 아연의 급여원에 따른 차이는 없었다. 소장에서 항산화 효소 활성도 및 지질과산화도를 조사한 결과, superoxide dismutase(SOD), glutathione peroxidase(GPX) 및 지질과산화도는 아연의 보충급여 및 급여원에 따른 차이는 없었으나, glutathione S-transferase (GST) 활성도는 ZnM군에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 증가되었다. 간 조직에서 SOD와 GPX 활성도 및 지질과산화도는 처리군간 비슷한 수준을 보였으나, GST는 ZnM군에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 증가하였다. 소장 흡수세포에서 아연 운반단백질 ZnT-1(8.62배 P=0.09) 및 ZnT-5(7.3배, P=0.06) mRNA 발현은 ZnM군에서 증가되는 경향은 보였으나, 통계적 차이는 인정되지 않았다. 간에서 아연운반체 mRNA 발현은 아연급여에 따른 통계적 차이는 없었으나, ZnM군에서 대조군에 비해 MT mRNA 발현이 4.12배 증가되는 경향(P=0.10)을 보였다. 이상의 결과로 보아 기초사료에 Zn-methionine 보충급여(50 ppm)는 재래닭의 소장 및 간 조직에서 GST 활성도를 유의하게 증가시키고, 소장에서 아연운반체 mRNA 발현을 증가시키는 경향을 보여 유기태 아연급여는 체내 산화적 스트레스 방어 긍정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.1-10
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• 2020

반응성 조정 압축착화 (Reactivity Controlled Compression Ignition, RCCI) 연소는 착화원인 디젤 연료를 압축 행정 중 이른 시점에 미리 분사하여, 공기와 미리 섞여 들어온 천연가스 연료뿐만 아니라 디젤 연료 자체도 미리 연소 전에 공기와 혼합하여 착화를 이루는 전체 예혼합 혼소(Dual-fuel combustion) 방식의 일종이다. 따라서 기존의 혼소 방식 중에서도 RCCI 연소는 질소산화물(Nitrogen Oxides, NOx) 및 매연(Smoke)을 획기적으로 줄일 수 있고, 또한 높은 열효율을 유지할 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히 연소 중 NOx의 발생은 연소 온도와 국부적인 당량비에 관계된 상황에서 당량비를 낮추기 위해 예혼합율을 높이는 시도뿐만 아니라, 연소 온도 감소를 위한 배기재순환(Exhuast Gas Recirculation, EGR)을 적용하는 것이 효과적이다. 그러나 배기재순환은 대개의 경우 터보차저의 압축기 전단에서 추출하는 HP-EGR(High Pressure-EGR) 방식을 적용하는 경우가 많으므로, EGR율을 높일 경우 터빈으로 공급되는 배기의 양이 줄어 배기 엔탈피 감소로 인해 과급이 줄어드는 악영향을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 두 운전조건에서 천연가스-디젤 RCCI 연소를 시행할 때, EGR율 변화에 따른 엔진 시스템의 제동 출력 및 열효율의 변화에 대하여 실험적으로 분석하였다. 실험 조건은 1,200 rpm/29 kW 수준의 조건과 1,800 rpm/90 kW 이하 조건에서 수행하였으며 NOx와 smoke의 배출조건은 Tier-4 final 배기규제를 기준으로 삼았으며 엔진의 내구성을 고려하여 최고 연소압력은 160 bar를 넘지 않게 제어하였다. 그 결과 1,200 rpm/29 kW 조건에서는 EGR율을 4에서 30 %로 높이더라도 출력 및 열효율의 변화는 미미하였으나, 1,800 rpm 조건에서는 EGR율을 4에서 28 %로 증가할 경우 최대 과급 압력이 2.3에서 1.8 bar로, 최고 출력은 90에서 65 kW로, 열효율은 37에서 33 %로 감소함을 알 수 있었다. 따라서 효과적인 EGR공급을 위해서는 현재 압축기 전단에서 추출하는 EGR을 후단에서 추출하는 LP-EGR (Low Pressure EGR) 시스템이 효과적일 수 있음을 시사한다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권3호
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• pp.138-149
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• 2008

우리인류는 생존과 번영을 위해 상당량의 에너지를 화석연료를 사용하는 연소공정에 의존하고 있다. 이 공정의 주된 폐기물은 이산화탄소로서 대기로 주로 배출한다. 특히 산업혁명 이후, 급격한 인구증가와 번영은 화석연료의 사용의 증대로 가능하였다. 그러나 이로 인하여 대기 중 이산화탄소함량은 급속히 증가하였고, 그 결과 지구 온난화가 가속되고 또 해양표면이 산성화되는 등 환경에 대한 부정적 영향이 심화되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 국제적 노력의 일환으로 1990년대에 유엔기후변화협약과 교토의정서 등의 다자간 환경협정이 체결되었고, 또한 대기 중 이산화탄소의 감축을 위한 다양한 과학 기술적 방안이 개발되거나 검토 되기 시작하였다. 이와 관련하여, 몇몇 기업들이 탄소 거래 시장에 진입하기 위해 해양 철분 시비 사업을 추진하고 있다. 해양 철분 시비 사업이란, 농경지에 비료를 살포하는 것과 마찬가지로, 철분이란 영양분이 결핍된 해양에 인위적으로 철분을 첨가함으로써 식물성 플랑크톤을 대규모로 번식시키고, 이를 통해 대기 중 이산화탄소를 감축하여 획득한 탄소 크레디트를 판매하려는 것이다. 이러한 해양 시비의 잠재적 해양환경영향과 관리방안에 대해 2007년부터 폐기물 및 기타 물질의 투기로 인한 해양오염방지에 관한 국제협약에서 논의하기 시작되었다. 본 소고는 이러한 시비 사업의 동향을 살펴보고 당해 활동에 대한 국제 관리체제의 발전을 모색하기 위하여 해양 시비의 원리 및 관련 기업의 사업 추진 현황을 검토하고, UN 해양법협약, 런던협약 및 의정서 등 관련 국제법적 체제를 영해, 배타적 경제수역, 공해 별로 고찰하였다. 국제사회는 기존의 런던협약/의정서를 중심으로 하고 UN총회 산하의 유엔 해양 및 해양법협약 비공식 공개협의체를 통해 해양철분시비사업을 관리할 것으로 전망된다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제37권4호
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• pp.428-436
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• 2008

본 연구에서는 고지방식으로 유도한 식이성 비만 모델 수컷 흰쥐에게 고지방식이와 함께 유청단백질 및 유청단백질 가수분해물을 급여하였을 때, 유청단백질 가수분해물의 섭취에 따른 체중, 장기 및 체지방, 지질 농도 및 식욕 조절호르몬에 대한 영향을 살펴보았다. 즉, 실험동물 흰쥐에게 18% 우지를 첨가한 고지방식을 기본으로 하여 질소원으로 유청단백질(whey protein concentrate 80: WPC80, 매일유업(주)) 10%를 4주간 공급한 후(control period), 4군으로 나누어서 고지방식을 기본으로 유청단백질, 유청단백질 가수분해물(whey protein hydrolysate), 유청 macropeptide fraction(whey macropeptide fraction; WH중 MW${\geq}$10,000)의 3종을 함유한 실험식이를 각각 6주 동안 급여하였다. 그 결과는 다음과 같다. 체중증가량 및 식이섭취량은 유청단백질 수준이나 가수분해물 섭취에 따른 실험군간 유의적 차이가 없었다. 간의 무게는 가수분해물 섭취에 의해 감소하였으나, 신장, 고환 및 비장의 무게는 실험군간 유의적 차이가 없었다. 한편, 신장의 무게는 고단백 식이에 의해 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 지방조직의 무게는 신장 주변 지방과 부고환 주변 지방 모두 유청단백질 수준이나 가수분해물 섭취에 따른 차이를 보이지 않았다. 혈청의 총 지질과 중성지방은 가수분해물 섭취에 의해 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 반면, 혈청의 총 콜레스테롤과 HDL 콜레스테롤은 유청단백질 수준과 가수분해물 섭취에 따른 차이를 보이지 않았다. 간 조직의 총 지질, 중성지방과 총 콜레스테롤은 가수분해물 섭취에 따라 차이가 없었으며, 고단백식이에 의해 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 일일 분 배설량은 고단백식이에 의해 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 분 중 총 지질함량과 중성지방 함량은 가수분해물 섭취 시 그 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 반면, 분 중 총 콜레스테롤 함량은 유청단백질 수준이나 가수분해물 섭취에 따른 영향을 받지 않았다. 혈청 중 glucose와 insulin 농도는 가수분해물 섭취 시 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 혈청 중 leptin 농도는 유청단백질 수준이나 가수분해물 섭취에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 혈청 중 ghrelin 농도는 고단백 식이에 의해 유의적으로 감소하였으며(p<0.05), 특히, 가수분해물 섭취 시 감소하는 경향을 보였다. 이상의 결과로부터 유청단백질 가수분해물의 섭취는 intact 유청단백질보다 흰쥐의 혈청과 간의 지질 농도를 저하시키고, 분 중으로의 지질배설량을 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 혈중 glucose 농도와 insulin 농도를 감소시킴으로서 인슐린 저항성을 개선시켰으며, ghrelin 감소를 통한 식욕조절 효과를 보였다. 한편, 본 연구에서 유청단백질 가수분해물이 체중감소나 조직의 지방량에는 영향을 미치지 않았는데, 이것은 본 연구에서 사용된 25% 단백질 수준이 체중감소나 조직 지방량에 영향을 미치기에는 부족한 수준이라 사료되며, 단백질 수준에서의 증가 또는 보다 장기간 동안의 섭취가 수행되어진다면 식욕 촉진 호르몬 분비 감소를 통해 체중 감소에 있어서 더 유의적인 효과가 나타날 것으로 사료된다.