저항전분 투여가 Loperamide 유도 변비 쥐의 대장환경과 혈청지질에 미치는 효과 Effect of Resistant Starch on the Large Bowel Environment and Plasma Lipid in Rats with Loperamide-Induced Constipation원문보기
본 연구는 저항전분이 Loperamide 유도 변비 쥐의 대장내 환경과 혈중지질 농도에 미치는 영향에 대해 실험 조사하였다. 실험동물은 Sprague-Dawley계 수컷 쥐를 사용하였으며 60마리를 정상 셀룰로오스군, 변비 셀룰로오스군, 변비 펙틴군, 변비 RS2군, 변비 고RS2군, 변비 RS3군의 6개 군으로 나누었다. AIN-76 식이를 기본으로 각각 다른 식이 섬유원 즉, 셀룰로오스, 펙틴, RS2, RS3를 첨가하여 에너지 밀도가 동일한 실험식을 변비 유발 쥐에 5주 동안 투여하여 다음과 같은 결과를 얻었다. RS3 투여군과 고농도 RS2 투여군은 맹장 내용물의 비피더스균 수를 정상대조군에 비해 유의적으로 높이는 효과를 나타내었다. 맹장 내용물의 단쇄지방산총량은 셀룰로오스 군에 비해 펙틴과 저항전분군들에서 유의적으로 높았고, 개별 단쇄지방산은 프로피온산의 경우 펙틴군에서 가장 높았으며 부티르산은 CR3군에서 가장 높았다. 저항전분의 투여는 맹장 내용물의 pH를 셀룰로오스군에 비해 유의적으로 낮추었다. RS3 투여는 대장 관내 점막의 두께를 정상대조군에 비해 증가시키는 경향을 보였고, 점액분비 세포의 활성도를 정상대조군과 비슷한 수준으로 나타내었다. 염증지표 $PGE_2$의 수준은 저항전분 보충군들이 정상셀룰로오스군에 비해서는 높았으나 변비 셀룰로오스군이나 펙틴군에 비해서는 유의적으로 낮았다. 뿐만 아니라 저항전분들의 투여는 종류에 관계없이 변비동물에서 혈중 중성지질과 총 콜레스테롤 농도를 낮추고 HDL-콜레스테롤의 비율을 높임으로써 동맥경화지수를 낮추어 지질대사를 개선하는 유익한 효과를 나타내었다. 이상의 결과들에서 저항성 전분들은 장내 비피더스균과 같은 유용균의 증식을 활성화 시키며 단쇄지방산의 생산을 증가시킴으로써 장내 pH를 낮추는 효과를 나타낼 수 있으며, 또한 대장 점막층의 두께와 점액분비 세포수를 증가시키고 염증지표 수준을 낮춤으로서 변비동물의 대장 내의 환경을 건강하게 유지하고 장 기능을 효과적으로 개선시킬 뿐 아니라 혈중지질의 개선효과를 함께 나타낼 것으로 사료된다.
본 연구는 저항전분이 Loperamide 유도 변비 쥐의 대장내 환경과 혈중지질 농도에 미치는 영향에 대해 실험 조사하였다. 실험동물은 Sprague-Dawley계 수컷 쥐를 사용하였으며 60마리를 정상 셀룰로오스군, 변비 셀룰로오스군, 변비 펙틴군, 변비 RS2군, 변비 고RS2군, 변비 RS3군의 6개 군으로 나누었다. AIN-76 식이를 기본으로 각각 다른 식이 섬유원 즉, 셀룰로오스, 펙틴, RS2, RS3를 첨가하여 에너지 밀도가 동일한 실험식을 변비 유발 쥐에 5주 동안 투여하여 다음과 같은 결과를 얻었다. RS3 투여군과 고농도 RS2 투여군은 맹장 내용물의 비피더스균 수를 정상대조군에 비해 유의적으로 높이는 효과를 나타내었다. 맹장 내용물의 단쇄지방산총량은 셀룰로오스 군에 비해 펙틴과 저항전분군들에서 유의적으로 높았고, 개별 단쇄지방산은 프로피온산의 경우 펙틴군에서 가장 높았으며 부티르산은 CR3군에서 가장 높았다. 저항전분의 투여는 맹장 내용물의 pH를 셀룰로오스군에 비해 유의적으로 낮추었다. RS3 투여는 대장 관내 점막의 두께를 정상대조군에 비해 증가시키는 경향을 보였고, 점액분비 세포의 활성도를 정상대조군과 비슷한 수준으로 나타내었다. 염증지표 $PGE_2$의 수준은 저항전분 보충군들이 정상셀룰로오스군에 비해서는 높았으나 변비 셀룰로오스군이나 펙틴군에 비해서는 유의적으로 낮았다. 뿐만 아니라 저항전분들의 투여는 종류에 관계없이 변비동물에서 혈중 중성지질과 총 콜레스테롤 농도를 낮추고 HDL-콜레스테롤의 비율을 높임으로써 동맥경화지수를 낮추어 지질대사를 개선하는 유익한 효과를 나타내었다. 이상의 결과들에서 저항성 전분들은 장내 비피더스균과 같은 유용균의 증식을 활성화 시키며 단쇄지방산의 생산을 증가시킴으로써 장내 pH를 낮추는 효과를 나타낼 수 있으며, 또한 대장 점막층의 두께와 점액분비 세포수를 증가시키고 염증지표 수준을 낮춤으로서 변비동물의 대장 내의 환경을 건강하게 유지하고 장 기능을 효과적으로 개선시킬 뿐 아니라 혈중지질의 개선효과를 함께 나타낼 것으로 사료된다.
The present study was conducted to evaluate the effect of resistant starch (RS) on the large bowel function and plasma lipids in rats with constipation induced by Loperamide. Animals were divided into six groups: normal control-5% cellulose, constipation-5% cellulose, constipation-5% pectin, constip...
The present study was conducted to evaluate the effect of resistant starch (RS) on the large bowel function and plasma lipids in rats with constipation induced by Loperamide. Animals were divided into six groups: normal control-5% cellulose, constipation-5% cellulose, constipation-5% pectin, constipation-5% RS-type 2 (RS2), constipation-8% RS2 and constipation-5% RS type 3 (RS3) groups, and fed experimental diets for five weeks. The results from RS groups were compared with those from other dietary fiber groups. The groups supplemented with RS3 or high level of RS2 showed significantly increased counts of bifidobacteria in the cecum than the other groups. The production of total short chain fatty acids in the cecal contents was significantly high in pectin, RS3 and high RS2 groups. The pH in the cecal contents of the RS supplemented groups was significantly decreased compared with the cellulose supplemented groups. The production of prostaglandin E2 in the colon mucus of the RS groups was higher than the normal group; however, it was significantly decreased compared to the cellulose or pectin supplemented constipated groups. The thickness of the mucus layer and the production of mucus from epithelial cells were significantly increased in RS3 group compared to the constipated cellulose group. Supplementation of resistant starch significantly elevated the ratio of HDL-cholesterol to total cholesterol and significantly lowered plasma atherogenic index compared with cellulose or pectin supplementation in constipated rats. The results of the present study demonstrated that resistant starch supplementation may help in improving the large bowel environment by stimulation of bifidobacterial proliferation, reduction of pH and inflammation factor and by increased production of mucus. It has also been found that an additional health benefit is improvement in lipid levels of serum.
The present study was conducted to evaluate the effect of resistant starch (RS) on the large bowel function and plasma lipids in rats with constipation induced by Loperamide. Animals were divided into six groups: normal control-5% cellulose, constipation-5% cellulose, constipation-5% pectin, constipation-5% RS-type 2 (RS2), constipation-8% RS2 and constipation-5% RS type 3 (RS3) groups, and fed experimental diets for five weeks. The results from RS groups were compared with those from other dietary fiber groups. The groups supplemented with RS3 or high level of RS2 showed significantly increased counts of bifidobacteria in the cecum than the other groups. The production of total short chain fatty acids in the cecal contents was significantly high in pectin, RS3 and high RS2 groups. The pH in the cecal contents of the RS supplemented groups was significantly decreased compared with the cellulose supplemented groups. The production of prostaglandin E2 in the colon mucus of the RS groups was higher than the normal group; however, it was significantly decreased compared to the cellulose or pectin supplemented constipated groups. The thickness of the mucus layer and the production of mucus from epithelial cells were significantly increased in RS3 group compared to the constipated cellulose group. Supplementation of resistant starch significantly elevated the ratio of HDL-cholesterol to total cholesterol and significantly lowered plasma atherogenic index compared with cellulose or pectin supplementation in constipated rats. The results of the present study demonstrated that resistant starch supplementation may help in improving the large bowel environment by stimulation of bifidobacterial proliferation, reduction of pH and inflammation factor and by increased production of mucus. It has also been found that an additional health benefit is improvement in lipid levels of serum.
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문제 정의
최근 우리나라에서도 상업적으로 제조된 RS를 첨가한 가공식품들이 출시되기 시작하고 있으나 지금까지 RS에 대한 연구는 주로 자연식품 내에 있는 RS의 형태별 연구가 주로 되어 왔다(4,10,11). 이에 본 연구에서는 현재 시판 중인 RS2, RS3가 대장의 생리적 기능에 미치는 영향을 알아보기 위한 목적으로 Loperamide 유도 변비 쥐를 이용하여 RS2, RS3와 대표적인 식이섬유인 셀룰로오스, 펙틴을 각각 첨가 급여시킨 후 이들 각 식이섬유가 대장환경과 혈중지질 패턴에 미치는 영향을 비교해 보고자 하였다.
제안 방법
, Bucheon, Korea)에 넣어 10% CO2, 37℃에서 72시간 배양하였다. 72시간 동안 혐기적으로 배양한 뒤에 배양된 집락의 수를 계수하고 여기에 희석 배수를 곱하여 분변 1 g당 균수(log10 CFU: colony forming unit/g cecal contents)로 나타내었다.
이를 1 mL의 icecold buffer가 들어 있는 tube에 넣고 sonicator(Branson, Danbury, CT, USA)를 이용하여 세포를 파괴하고 4℃,12,000×g에서 10분 동안 원심분리한 후 상층액을 얻어 PGE2의 생산을 측정하였다. PGE2는 효소면역법을 이용한 kit(Cayman Co., Ann Arbor, MI, USA)로 ELISA reader(BioRad, Richmond, VA, USA)를 이용하여 490 nm에서 흡광도를 측정하였으며 PGE2량의 표시는 결장 길이 1 cm 당으로 하였다.
5 mL를 취하였다. 같은 방법으로 한 차례 더 반복 추출한 후 이것을 Na2SO4(Sigma)로 탈수하여 최종적인 시료로 보관하였다가 일부를 GC 분석하였다. 맹장 내용물의 pH는 내용물을 0.
그 후 파라핀으로 고정하여 5 μm 두께로 절편을 제작하고 Alcian blue(Asan Pharm., Seoul, Korea)로 염색하여 100배와 200배 광학현미경(Carl Zeiss Inc., Oberkochen, Germany)으로 관찰하였다.
맹장부분은 미생물 증식, 단쇄지방산 측정, 장내 pH를 측정할 목적으로 즉시 분리하고 대장 점막 내 prostaglandin E2를 측정할 목적으로 결장부분을 10 cm 취하여 각각 알루미늄 호일로 포장하여 액체질소를 이용하여 급속 동결해 분석 시까지 -70℃에서보관하였다. 대장 내 점막의 두께를 측정하고 점액질의 분비 세포의 활성도를 관찰할 목적으로 결장의 말단 부분을 3 cm 정도 취해서 고정액(10% formalin)에 보관하였다.
)의 농도는 Sheng 등의 방법(17)으로 측정하였다. 대장을 채취하여 뒤집은 후 ice-cold PBS(pH 7.2, 0.1 M)로 장 내용물을 씻어내고, slide glass를 이용하여 대장점막을 긁어내었다. 이를 1 mL의 icecold buffer가 들어 있는 tube에 넣고 sonicator(Branson, Danbury, CT, USA)를 이용하여 세포를 파괴하고 4℃,12,000×g에서 10분 동안 원심분리한 후 상층액을 얻어 PGE2의 생산을 측정하였다.
Ltd, Incheon, Korea) 해서 혈장을 분리하여 분석 시까지 -70℃에서 냉동 보관하였다. 맹장부분은 미생물 증식, 단쇄지방산 측정, 장내 pH를 측정할 목적으로 즉시 분리하고 대장 점막 내 prostaglandin E2를 측정할 목적으로 결장부분을 10 cm 취하여 각각 알루미늄 호일로 포장하여 액체질소를 이용하여 급속 동결해 분석 시까지 -70℃에서보관하였다. 대장 내 점막의 두께를 측정하고 점액질의 분비 세포의 활성도를 관찰할 목적으로 결장의 말단 부분을 3 cm 정도 취해서 고정액(10% formalin)에 보관하였다.
실험식이는 AIN-76 기본식이에 식이섬유원으로 정상대조군(NC)과 변비대조군(CC)은 5% 셀룰로오스, 변비펙틴군(CP)은 5% 펙틴, 변비RS2군(CR2)은 5% RS2, 변비RS2 고섭취군(CR2-H)은 8% RS2, 그리고 변비RS3군(CR3)은 5% RS3를 첨가하였다. 모든 실험식이는 총 탄수화물(65%), 총 단백질(20%), 총 지방(15%)의 비율을 동일하게 하여 isocaloric diet가 되도록 제조하였으며 실험 식이의 조성은 Table 1과 같다. 본 실험에 사용된 식이섬유들 중 RS2의 급원으로는 “HI-MAIZE 1043”(National Starch, Seoul, Korea)을 사용하였으며 이 시료는 고아밀로오스 옥수수전분으로서 RS2-type의 난소화성 식이섬유를 60% 함유하고 있다.
03% 수준으로 첨가하여 변비를 유발하였다(12). 실험식이는 AIN-76 기본식이에 식이섬유원으로 정상대조군(NC)과 변비대조군(CC)은 5% 셀룰로오스, 변비펙틴군(CP)은 5% 펙틴, 변비RS2군(CR2)은 5% RS2, 변비RS2 고섭취군(CR2-H)은 8% RS2, 그리고 변비RS3군(CR3)은 5% RS3를 첨가하였다. 모든 실험식이는 총 탄수화물(65%), 총 단백질(20%), 총 지방(15%)의 비율을 동일하게 하여 isocaloric diet가 되도록 제조하였으며 실험 식이의 조성은 Table 1과 같다.
이를 1 mL의 icecold buffer가 들어 있는 tube에 넣고 sonicator(Branson, Danbury, CT, USA)를 이용하여 세포를 파괴하고 4℃,12,000×g에서 10분 동안 원심분리한 후 상층액을 얻어 PGE2의 생산을 측정하였다.
적당한 배율의 멸균 희석용액을 50 μL씩 취해 배지에 도말하고 혐기적 배양을 위해 CO2 incubator(Vision Scientific Co., Bucheon, Korea)에 넣어 10% CO2, 37℃에서 72시간 배양하였다.
, Oberkochen, Germany)으로 관찰하였다. 점막 두께의 측정은 각 조직 샘플에서 점막층이 가장 두꺼운 세 부분을 측정하였고, 점액질 분비세포의 활성은 점액분비세포의 수가 가장 많은 세 부분의 세포를 계수하여 활성 정도를 나타내었다.
, Daejeon, Korea)로 사육한후 평균 체중이 유사하도록 10마리씩 6군으로 나누었다. 정상대조군을 제외한 다섯 군의 동물은 Loperamide(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 식이의 0.03% 수준으로 첨가하여 변비를 유발하였다(12). 실험식이는 AIN-76 기본식이에 식이섬유원으로 정상대조군(NC)과 변비대조군(CC)은 5% 셀룰로오스, 변비펙틴군(CP)은 5% 펙틴, 변비RS2군(CR2)은 5% RS2, 변비RS2 고섭취군(CR2-H)은 8% RS2, 그리고 변비RS3군(CR3)은 5% RS3를 첨가하였다.
희생 전날 밤 실험동물을 12시간 절식시킨 후 희생일 아침 1% ketamine hydrochloride(Sigma) 용액을 체중 100 g 당 0.2 mL 양으로 복강 내 주사하여 마취시킨 후 개복하였다. Heparin(Green Cross, Seoul, Korea) 처리가 된 주사기로 복부 하대 정맥에서 혈액을 채취하여 이를 실온에서 1시간 방치한 후 3,000 rpm에서 20분간 원심분리(Hanil Science Industrial Co.
대상 데이터
RS3의 급원으로는 “NOVELOSE 330”(National Starch)을 사용하였으며 이 시료는 귀리 전분으로서 RS3- type으로 분류되는 노화전분(retrograded starch)인 난소화성 식이섬유를 30% 함유하고 있다.
본 실험에 사용된 식이섬유들 중 RS2의 급원으로는 “HI-MAIZE 1043”(National Starch, Seoul, Korea)을 사용하였으며 이 시료는 고아밀로오스 옥수수전분으로서 RS2-type의 난소화성 식이섬유를 60% 함유하고 있다.
실험동물은 4주령 된 Sprague-Dawley종 수컷 흰쥐(Daehan Biolink Co. Ltd, Eumsung, Korea)를 환경이 조절된 사육실(기온 20±2℃, 습도 55±15%, 12시간 dark/light cycle)에서 체중이 200 g정도의 성숙쥐로 성장할 때까지 pellet형고형사료(Jeil animal feed Co., Daejeon, Korea)로 사육한후 평균 체중이 유사하도록 10마리씩 6군으로 나누었다.
0)에 넣어 균질화 시키고 십진 희석하였다. 혐기성 균은 Titgemeyer 등(14)이 사용한 anaerobic agar(BD Difco, Kansas city, MO, USA) 배지를 사용하였고 비피더스균은 Guillon과 Champ(15)가 사용한 bifidobacterium 선택용 배지인 BS agar(BD Difco)를 사용하였다. 적당한 배율의 멸균 희석용액을 50 μL씩 취해 배지에 도말하고 혐기적 배양을 위해 CO2 incubator(Vision Scientific Co.
데이터처리
3)Values with different superscript within a column are significantly different at α=0.05 by Duncan's multiple range test.
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4)Values with different superscripts within a column are significantly different at α=0.05 by Duncan's multiple range test.
5)Values with different superscripts within a column are significantly different at α=0.05 by Duncan's multiple range test.
5)Values with different superscripts within a column are significantly different at α＝0.05 by Duncan's multiple range test.
실험 결과는 SPSS package program(version 12.0)을 이용하여 평균±표준오차로 나타내었으며 각 군의 평균치간의 차이에 대한 유의성은 one-way ANOVA(analysis of variance)와 Duncan's multiple comparison test에 의해 p<0.05 수준에서 검증하였다.
이론/모형
대장 점막의 prostaglandin E2(PGE2)의 농도는 Sheng 등의 방법(17)으로 측정하였다. 대장을 채취하여 뒤집은 후 ice-cold PBS(pH 7.
맹장 내용물 중의 혐기성 균수와 비피더스균 수의 증식은 Hungate 방법(13)에 의해 측정하였다. 즉, 맹장 내용물 0.
맹장 내용물의 단쇄지방산 조성은 Christian과 Christian(16)의 방법으로 GC(Hewlett Packard, Palo Alto, CA, USA)/Mass Spectrometer(Jeol Ltd., Tokyo, Japan)로 분석하였다. 즉 건조된 맹장 내용물 0.
혈장의 중성지방 함량, 총 콜레스테롤 함량과 HDL-콜레스테롤 함량은 분석 kit(Asan Pharm.)을 사용하여 효소 비색법으로 분석하였다. 동맥경화지수(Atherogenic index, AI)는 다음 공식에 의해 계산하였다(18).
성능/효과
Crypt column 100 μm당 점액분비세포(crypt epithelial cell)의 밀도에서 RS3군이 정상대조군과 유사한 수준을 나타낸 점으로 보아 저항전분 RS3는 점액분비세포의 활성도를 정상 수준으로 유지하는데 도움이 됨을 알 수 있다.
점액분비세포의 활성에 미치는 영향을 알아보기 위해 측정한 crypt column의 길이는 모든 군간 유의적 차이가 나타나지 않았다. Crypt column당 점액분비세포의 수는 CR3군과 CR2-H군에서 정상대조군과 유사하게 나타났고 CR2군, CP군, CC군에 비해 유의적으로 많았다. 이를 바탕으로도출한 crypt column 100 μm당 점액분비세포의 밀도는 CC군이 정상군에 비해 유의적으로 낮았고, 다른 식이섬유를 투여한 모든 변비유발군들은 정상대조군과 유의한 차이가 없었으며 CR3 투여군은 정상군과 거의 같은 높은 수준을 보였다.
저항전분 첨가 식이가 변비가 유발된 쥐의 대장관내 점막의 두께 및 점액분비세포 활성도에 미치는 영향을 관찰한결과(Table 4, Table 5) 대장관내 점막의 두께는 정상대조군에 비해 CC군이 유의하게 감소하였으며 CR2군과 CP군은 CC군에 비해 두꺼운 수준이었으나 유의적 차이는 없었고 CR3군과 CR2-H군에서 변비유발상태임에도 불구하고 대장관내 점막의 두께가 정상대조군과 비슷한 수준으로 나타났다. Loperamide를 일정 기간 투여하면 대장관내의 점액질의 두께가 감소하여 대장 내용물의 이동에 지장을 초래하는 것으로 알려져 있지만 RS2및 RS3를 급여함에 따라 점액질의 두께가 정상 수준으로 유지되었음을 알 수 있었다. 점막하층과 근육층의 두께는 모든 군 간에 유의적 차이가 나타나지 않았다.
부티르산의 경우 저항전분 투여군들에서 셀룰로오스군에 비해 높은 생성을 보였으며 특히 CR3군에서 가장 높았다. 단쇄지방산의 총 생성량은 CP군, CR2-H군과 CR3군에서 다른 군에 비해 유의적으로 높았다. Brown 등(28)은 돼지에게 총 에너지의 50%가 되도록 HAS를 주면서 Bifidobacterium longum을 함께 보충시켰을 때 변으로의 단쇄지방산 배설량이 증가하였는데 아세트산의 양은 차이가 없었으나 프로피온산과 부티르산의 양이 증가하였다고 보고하였다.
저항 전분 첨가 식이가 장에서의 미생물 증식과 산도에 미치는 영향은 Table 2와 같다. 맹장 내용물의 혐기성균의 수는 모든 군간 유의적인 차이가 없었던 반면 비피더스균의 수는 CC군에서 가장 적게 나타났으며 변비유발군들에서는 CR3군과 CR2-H군의 비피더스균수가 유의적으로 높은 경향을 보였고 CP군과 CR2군은 정상대조군과 비슷한 수준을 보였다. 인체의 장내에는 다양한 세균류가 상호공생 또는 길항관계를 유지하면서 섭취된 음식물과 소화관으로부터 분리 되는 생체 성분을 이용하여 증식하고 배설되고 있다.
Seol 등(11)은 RS2형의 고아밀로오스전분(high amylose starch, HAS)을 일반전분의 0, 25, 50, 100%로 대체한 식이로 사육하였을 때 HAS 섭취에 따라 맹장 내 총 혐기성균수와 비피더스균의 증식이 증가되었으나 비피더스균의 수는 HAS 50% 이상일 때 유의적이었다고 보고하였다. 본 실험에서 RS2의 경우 CR2-H군에서만 비피더스균이 유의적으로 증가한 결과는 RS2의 섭취량의 차이에 기인한 것으로 사료된다. Wong 등(23)은 밀겨 30 g과 사탕수수섬유 10.
단쇄지방산의 생산 증가는 장내 pH 저하에 영향을 주어 발암물질의 생성을 저하시키는 것으로 알려져 있다. 본 실험에서 저항 전분 첨가 식이가 장내 pH 변화에 미치는 영향을 측정한 결과(Table 2)는 CR3군, CR2-H군, CR2군에서 정상대조군에 비해 유의적으로 낮게 나타나 장내 비피더스균의 증식 및 단쇄지방산의 생산과 유사한 경향을 보였다. Sembries 등(30)은 유산균의 증식과 단쇄지방산의 생산이 대장 내의 pH 저하에 영향을 주는데 이는 비피더스균의 수에 비례하고, 이러한 대장 내 pH의 저하는 혐기성균의 증식을 막고 단백질 유래의 질소나 유황을 가진 유해물질의 생성을 억제시키는 것으로 보고하고 있다.
변비상태가 지속되면 체외로 배출되어야 할 콜레스테롤과 지방 등이 밖으로 나가지 못하고 장내 체류시간이 연장되어그 흡수량이 많아지면 체내의 콜레스테롤과 지방이 증가되어 동맥경화를 일으키고 고혈압과 심장 비대 등의 원인이 될 수 있다고 보고되고 있다(38). 본 실험에서 저항 전분을 첨가한 실험 식이를 변비유발 쥐에 5주간 투여한 결과 혈중 중성 지방은 펙틴(CP)군과 RS2 투여군들이 셀룰로오스나 RS3군에 비해 유의적으로 낮았으며, 총콜레스테롤 수준은 모든 RS 투여군들과 펙틴군이 변비 셀룰로오스 투여군에 비해 유의적으로 낮았고 정상대조군과 비슷한 수준을 나타내었다(Table 7). 이와 같은 결과는 정상대조군과 변비유발군의 식이효율의 차이에 따른 체중증가량의 차이에 일부 기인한 것일 수도 있다.
이는 염증을 일으키는 사이토킨의 전사과정에 작용을 하기 때문인 것으로 알려져 있다(37). 본 연구에서도 RS3 및 RS2 섭취시 대장세포 점막에서의 염증의 원인으로 알려져 있는 PGE2의 생산이 감소하였고, 이는 RS 섭취에 의한 단쇄지방산의 생산증가, 특히 부티르산의 증가와 일치하여 RS 섭취가 대장에서의 염증을 예방할 수 있을 것으로 추정된다.
이를 바탕으로도출한 crypt column 100 μm당 점액분비세포의 밀도는 CC군이 정상군에 비해 유의적으로 낮았고, 다른 식이섬유를 투여한 모든 변비유발군들은 정상대조군과 유의한 차이가 없었으며 CR3 투여군은 정상군과 거의 같은 높은 수준을 보였다.
그 밖에도 단쇄지방산은 물, 전해질의 흡수 촉진 작용, 중탄산 이온의 분비 항진 작용, 대장 점막의 혈류 증가 작용 등을 나타내는 것으로 알려져 있다(26). 장 건강증진에 도움을 주는 단쇄지방산 생성에 대한 여러 가지 섬유들의 영향을 실험한 결과(Table 3)는 아세트산의 경우 정상군에 비해 모든 변비군들에서 생성량이 낮았으나 변비군 간에는 섬유의 종류에 따른 유의차는 없었다. 프로피온산의 경우는 펙틴군(CP)의 생성량이 가장 높고 셀룰로오스군(CC)이 가장 낮았으며 저항전분군들(CR2군, CR2-H군, CR3군)은 그 중간 정도의 수준을 보였다.
저항전분 첨가 식이가 대장점막에서 염증지표 PGE2의 농도에 미치는 영향을 측정한 결과(Table 6), CR3군에서 정상대조군(NC)과 유사한 수준으로 나타나 다른 섬유군들에 비해 염증성 장질환 등에 노출될 위험이 가장 적은 것으로 나타났다. CR2-H군과 CR2군에서도 PGE2의 생산이 감소하여 CC군이나 CP군에 비해 유의적으로 낮은 수준을 보였다.
저항전분 첨가 식이가 변비가 유발된 쥐의 대장관내 점막의 두께 및 점액분비세포 활성도에 미치는 영향을 관찰한결과(Table 4, Table 5) 대장관내 점막의 두께는 정상대조군에 비해 CC군이 유의하게 감소하였으며 CR2군과 CP군은 CC군에 비해 두꺼운 수준이었으나 유의적 차이는 없었고 CR3군과 CR2-H군에서 변비유발상태임에도 불구하고 대장관내 점막의 두께가 정상대조군과 비슷한 수준으로 나타났다. Loperamide를 일정 기간 투여하면 대장관내의 점액질의 두께가 감소하여 대장 내용물의 이동에 지장을 초래하는 것으로 알려져 있지만 RS2및 RS3를 급여함에 따라 점액질의 두께가 정상 수준으로 유지되었음을 알 수 있었다.
혈장 HDL-콜레스테롤의 농도와 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤 수준의 비는 RS2 및 RS3를 급여한 군들이 펙틴이나 셀룰로오스 급여군들에 비해 유의적으로 높았다. 이는 Lopez 등(9)과 David와 Jenkins(46)의 저항전분 첨가 식이가 혈장 HDL-콜레스테롤의 농도 변화에 영향을 주지 않는다는 연구결과와는 상반되지만, Kishida 등(47)의 연구에서는 저항전분 첨가 식이로 인해 혈장 HDL-콜레스테롤의 농도와 총 콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤 수준의 비가 유의적으로 증가했다고 보고해 본 연구의 결과와 일치하였다.
후속연구
Jenkins 등(29)은 24명의 젊은 성인을 대상으로 2주 동안 HAS를 이용하여 하루에 30 g의 저항전분이 포함된 식사를 제공하였을 때 HAS 섭취군이 대조군에 비해 총 단쇄지방산에 대한 부티르산의 비율이 증가하였다고 하여 본 연구의 결과와 일치하였다. 본 실험에서는 RS3군에서 부티르산의 농도가 가장 높게 나타나 저항전분이 장의 건전성에 뛰어난 효과를 나타낼 것으로 보여 변비 쥐의 대장 환경 개선에 가장 유용하게 작용할 것으로 사료된다.
Crypt column 100 μm당 점액분비세포(crypt epithelial cell)의 밀도에서 RS3군이 정상대조군과 유사한 수준을 나타낸 점으로 보아 저항전분 RS3는 점액분비세포의 활성도를 정상 수준으로 유지하는데 도움이 됨을 알 수 있다. 이러한 결과로 미루어보아 RS3의 섭취가 장관 내 윤활성을 유지하게 하고 장의 운동성을 증가시켜 배변을 용이하게 함으로써 변비유발에 의해 저하된 장 기능을 개선시킬 수 있을 것으로 기대할 수 있다. 장의 건강을 유지하기 위해서는 식이섬유, 장내세균총, 소화관 상피세포와 점액질층(mucus layer)을 포함하는 점막(mucosa) 등 3대 요소의 상호보완 및 균형 관계가 중요하다.
혈장지질 수준으로부터 산출된 동맥경화지수는 그 수치가 높을수록 관상동맥질환의 발병위험이 높아지는데 RS2 및 RS3 급여군에서 펙틴이나 셀룰로오스군에 비해 유의적으로 낮은 수준을 나타내었다. 이상의 결과에서 RS2 및 RS3의 급여는 혈중 중성지질과 총 콜레스테롤의 농도를 저하시킬 뿐만 아니라 총 콜레스테롤에 대한 HDL콜레스테롤 수준의 증가, 동맥경화지수의 감소 등 심혈관질환의 위험인자를 개선시키는데 긍정적인 효과를 나타내었으므로 변비 유발 쥐의 지질대사 개선에 대해 유익한 효과를 나타낼 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식이섬유란?
식이섬유는 인체의 소화효소에 의하여 분해되지 않는 난분해성의 복합 다당류로서 변량을 증가시키고 변통을 원활하게 하며 장내 미생물의 활성화, 영양소의 흡수조절 등을 통해 상피세포의 기능을 조절하는 생리적 효과를 나타냄으로써 대장질환의 발병을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다(1). 경제성장과 더불어 서구화된 식생활의 주요 특징 중 하나는 식이섬유의 섭취부족을 들 수 있으며 이에 따라 변비증과 대장암, 고지혈증 등의 생활습관병으로 주요 질병의 양상도 변화하게 되었다.
식이섬유는 어떤 기능을 하는 것으로 알려져 있는가?
식이섬유는 인체의 소화효소에 의하여 분해되지 않는 난분해성의 복합 다당류로서 변량을 증가시키고 변통을 원활하게 하며 장내 미생물의 활성화, 영양소의 흡수조절 등을 통해 상피세포의 기능을 조절하는 생리적 효과를 나타냄으로써 대장질환의 발병을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다(1). 경제성장과 더불어 서구화된 식생활의 주요 특징 중 하나는 식이섬유의 섭취부족을 들 수 있으며 이에 따라 변비증과 대장암, 고지혈증 등의 생활습관병으로 주요 질병의 양상도 변화하게 되었다.
식이섬유를 이용한 기능성식품과 식이섬유를 가공식품에 첨가한 보강식품 등의 개발이 증가하는 이유는?
식이섬유는 인체의 소화효소에 의하여 분해되지 않는 난분해성의 복합 다당류로서 변량을 증가시키고 변통을 원활하게 하며 장내 미생물의 활성화, 영양소의 흡수조절 등을 통해 상피세포의 기능을 조절하는 생리적 효과를 나타냄으로써 대장질환의 발병을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다(1). 경제성장과 더불어 서구화된 식생활의 주요 특징 중 하나는 식이섬유의 섭취부족을 들 수 있으며 이에 따라 변비증과 대장암, 고지혈증 등의 생활습관병으로 주요 질병의 양상도 변화하게 되었다. 이에 따라 최근에는 식이섬유의 기능성을 감안하여 식이섬유를 이용한 기능성식품과 식이섬유를 가공식품에 첨가한 보강식품 등의 개발이 증가하고 있다.
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