고칼로리, 저영양, 가공식품의 지속적인 섭취와 비만인구의 증가로 식후 급격한 혈당상승 및 이로 인한 각종 염증성질환 및 죽상경화증 등의 발병률이 증가되고 있다. 특히 고칼로리 가당 식품 등은 식후 혈당의 급격한 상승을 유발하며, 이러한 급격한 혈당상승은 산화 스트레스를 유발하고 이로 인해 각종 당뇨 합병증을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 반면 가공공정 최소화 식품, 고식이섬유, 식물 유래의 식품들, 예를 들어 낮은 glycemic index (...
고칼로리, 저영양, 가공식품의 지속적인 섭취와 비만인구의 증가로 식후 급격한 혈당상승 및 이로 인한 각종 염증성질환 및 죽상경화증 등의 발병률이 증가되고 있다. 특히 고칼로리 가당 식품 등은 식후 혈당의 급격한 상승을 유발하며, 이러한 급격한 혈당상승은 산화 스트레스를 유발하고 이로 인해 각종 당뇨 합병증을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 반면 가공공정 최소화 식품, 고식이섬유, 식물 유래의 식품들, 예를 들어 낮은 glycemic index (GI)를 갖는 야채류, 과실류, 통곡물, 콩류 및 견과류 등은 식후 혈당상승을 억제 할 수 있다. 따라서 이러한 선택적 섭생의 조절은 효과적으로 식후 혈당상승억제 및 대사 이상으로 발생하는 질환의 개선을 촉진시켜 줄 수 있다. 식후 혈당상승을 감소시키는 대표적인 치료방법으로는 소화기관내의 탄수화물 가수분해 효소인 α-amylase와 α-glucosidase의 활성을 저해함으로써 포도상의 흡수를 지연시키는 방법이 있다. 따라서 본 연구에서는 rat 소장 유래의 sucrase, maltase 및 porcine pancreas 유래의 α-amylase에 대한 quercetin과 quercetin 배당체 그리고 quercetin을 다량 함유하고 있는 국내산 양파(Allium cepa L.) 추출물의 효소 저해활성을 in vitro 및 in vivo에서 조사하였다. 또한 양파 추출물의 총 페놀성화합물 함량, 페놀성화합물의 HPLC profile 및 항산화 활성(ORAC)도 quercetin과 함께 평가하였다. 항산화 활성 실험결과, quercetin과 quercetin 배당체들은 높은 항산화 활성을 보였고 quercetin 함량이 가장 높은 양파껍질의 에탄올 추출물(EOS) 또한 높은 항산화 활성(ORAC)을 보였다. 소화효소 저해능 측정 결과, EOS 및 양파 내의 강한 항산화 활성을 갖는 quercetin의 α-glucosidase에 대한 in vitro half-maximal 저해 농도(IC50) 는 각각 1.27 mg/mL 및 0.48 mg/mL 이었다. 동물실험을 통한 in vivo 결과를 확인하기 위해 EOS와 quercetin의 식후 혈중 포도당의 농도 저하효과를 측정하였다. 시판되는 제 2형 당뇨병치료제로서 SD rat모델에서 강한 α-glucosidase 저해효과를 보이는 acarbose를 양성대조군으로 사용하여 수행한 결과, 대조군과 비교하여 EOS 투여군은 sucrose 투여 후 혈당이 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 혈당상승억제 효과의 작용기전을 조사하기 위해 약물동태학 시험을 수행한 결과, EOS 투여 SD rat군의 경우 대조군 대비 AUClast가 유의적으로 감소하는 것을 알 수 있었다(259.6 대 283.1 h？mg/dL). 한편, EOS 투여로 인한 소장 내 소화효소의 활성 및 발현 변화를 측정하기 위해 2주 간 장기복용 시험을 수행한 결과, 고탄수화물 식이(Pico 5053)에 EOS를 혼합하여 2주 간 투여 후 절식시켜 측정한 공복 시 혈당치는 EOS를 첨가하지 않은 대조군 대비 유의적으로 감소함을 알 수 있었다(125.0 대 184.5 mg/dL, p < 0.05). 이때 EOS 투여군은 quercetin 투여군과 유사한 식후 혈당상승 억제 효과를 나타냈다. Quercetin 함량이 약 30 mg 정도인 EOS 0.5 g 투여군과 quercetin 0.5 g 투여군이 대등한 억제효능을 보이는 것으로 미루어 양파껍질 추출물에는 주요 활성물질인 quercetin 외에도 본 연구를 통해 동정되지 않은 다양한 활성 물질이 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. EOS 2주 투여에 대한 소장 내 sucrase와 maltase 활성변화를 알아보기 위해 부검 후 적출한 소장 내의 효소활성을 측정하였다. EOS 함유 식이군의 경우 하부의 sucrase의 활성이 소장의 상부와 중부와 비교하였을 때 현저히 증가되었다. 이러한 결과는 EOS가 소장 sucrase의 활성을 저해하여 탄수화물의 흡수를 지연함으로써 식후 혈당의 급격한 상승을 저해하며 포도당 항상성을 개선시킨다는 것을 의미한다. 이상의 결과로 국내산 양파는 α-glucosidase를 효과적으로 저해하며 동시에 고농도로 함유된 페놀성화합물의 peroxyl radical scavenging과 같은 항산화 활성이 우수하므로 당뇨병 환자의 혈당상승감소 및 고혈당으로 인한 말초혈관 합병증 경감에도 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되다. 더욱이, 양파 추출물은 α-glucosidase에 높은 저해활성을 보이나 porcine pancreas 유래의 α-amylase에는 저해활성을 보이지 않아 과도한 α-amylase의 저해로 인해 소화되지 않은 전분류의 대장유입으로 발생하는 복부팽만, 설사 등의 부작용 개선 효과도 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 양파를 소재로 한 기능성 식품개발에 도움이 될 수 있으며 추가적인 임상연구를 위한 기초 데이터로서도 활용될 수 있다.
고칼로리, 저영양, 가공식품의 지속적인 섭취와 비만인구의 증가로 식후 급격한 혈당상승 및 이로 인한 각종 염증성질환 및 죽상경화증 등의 발병률이 증가되고 있다. 특히 고칼로리 가당 식품 등은 식후 혈당의 급격한 상승을 유발하며, 이러한 급격한 혈당상승은 산화 스트레스를 유발하고 이로 인해 각종 당뇨 합병증을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 반면 가공공정 최소화 식품, 고식이섬유, 식물 유래의 식품들, 예를 들어 낮은 glycemic index (GI)를 갖는 야채류, 과실류, 통곡물, 콩류 및 견과류 등은 식후 혈당상승을 억제 할 수 있다. 따라서 이러한 선택적 섭생의 조절은 효과적으로 식후 혈당상승억제 및 대사 이상으로 발생하는 질환의 개선을 촉진시켜 줄 수 있다. 식후 혈당상승을 감소시키는 대표적인 치료방법으로는 소화기관내의 탄수화물 가수분해 효소인 α-amylase와 α-glucosidase의 활성을 저해함으로써 포도상의 흡수를 지연시키는 방법이 있다. 따라서 본 연구에서는 rat 소장 유래의 sucrase, maltase 및 porcine pancreas 유래의 α-amylase에 대한 quercetin과 quercetin 배당체 그리고 quercetin을 다량 함유하고 있는 국내산 양파(Allium cepa L.) 추출물의 효소 저해활성을 in vitro 및 in vivo에서 조사하였다. 또한 양파 추출물의 총 페놀성화합물 함량, 페놀성화합물의 HPLC profile 및 항산화 활성(ORAC)도 quercetin과 함께 평가하였다. 항산화 활성 실험결과, quercetin과 quercetin 배당체들은 높은 항산화 활성을 보였고 quercetin 함량이 가장 높은 양파껍질의 에탄올 추출물(EOS) 또한 높은 항산화 활성(ORAC)을 보였다. 소화효소 저해능 측정 결과, EOS 및 양파 내의 강한 항산화 활성을 갖는 quercetin의 α-glucosidase에 대한 in vitro half-maximal 저해 농도(IC50) 는 각각 1.27 mg/mL 및 0.48 mg/mL 이었다. 동물실험을 통한 in vivo 결과를 확인하기 위해 EOS와 quercetin의 식후 혈중 포도당의 농도 저하효과를 측정하였다. 시판되는 제 2형 당뇨병치료제로서 SD rat모델에서 강한 α-glucosidase 저해효과를 보이는 acarbose를 양성대조군으로 사용하여 수행한 결과, 대조군과 비교하여 EOS 투여군은 sucrose 투여 후 혈당이 현저히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 혈당상승억제 효과의 작용기전을 조사하기 위해 약물동태학 시험을 수행한 결과, EOS 투여 SD rat군의 경우 대조군 대비 AUClast가 유의적으로 감소하는 것을 알 수 있었다(259.6 대 283.1 h？mg/dL). 한편, EOS 투여로 인한 소장 내 소화효소의 활성 및 발현 변화를 측정하기 위해 2주 간 장기복용 시험을 수행한 결과, 고탄수화물 식이(Pico 5053)에 EOS를 혼합하여 2주 간 투여 후 절식시켜 측정한 공복 시 혈당치는 EOS를 첨가하지 않은 대조군 대비 유의적으로 감소함을 알 수 있었다(125.0 대 184.5 mg/dL, p < 0.05). 이때 EOS 투여군은 quercetin 투여군과 유사한 식후 혈당상승 억제 효과를 나타냈다. Quercetin 함량이 약 30 mg 정도인 EOS 0.5 g 투여군과 quercetin 0.5 g 투여군이 대등한 억제효능을 보이는 것으로 미루어 양파껍질 추출물에는 주요 활성물질인 quercetin 외에도 본 연구를 통해 동정되지 않은 다양한 활성 물질이 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. EOS 2주 투여에 대한 소장 내 sucrase와 maltase 활성변화를 알아보기 위해 부검 후 적출한 소장 내의 효소활성을 측정하였다. EOS 함유 식이군의 경우 하부의 sucrase의 활성이 소장의 상부와 중부와 비교하였을 때 현저히 증가되었다. 이러한 결과는 EOS가 소장 sucrase의 활성을 저해하여 탄수화물의 흡수를 지연함으로써 식후 혈당의 급격한 상승을 저해하며 포도당 항상성을 개선시킨다는 것을 의미한다. 이상의 결과로 국내산 양파는 α-glucosidase를 효과적으로 저해하며 동시에 고농도로 함유된 페놀성화합물의 peroxyl radical scavenging과 같은 항산화 활성이 우수하므로 당뇨병 환자의 혈당상승감소 및 고혈당으로 인한 말초혈관 합병증 경감에도 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되다. 더욱이, 양파 추출물은 α-glucosidase에 높은 저해활성을 보이나 porcine pancreas 유래의 α-amylase에는 저해활성을 보이지 않아 과도한 α-amylase의 저해로 인해 소화되지 않은 전분류의 대장유입으로 발생하는 복부팽만, 설사 등의 부작용 개선 효과도 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 양파를 소재로 한 기능성 식품개발에 도움이 될 수 있으며 추가적인 임상연구를 위한 기초 데이터로서도 활용될 수 있다.
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