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In-Vitro, In-Vivo 동물모델에서 귀리 유래 수용성 베타-글루칸의 칼로리 제한 효과 작용기전 규명

Mode of Action of Water Soluble β-Glucan from Oat (Avena sativa) on Calorie Restriction Effect In-Vitro and In-Vivo Animal Models

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.30 no.6, 2017년, pp.1222 - 1228  

강한나 (한남대학교 식품영양학과) ,  김세찬 (한국폴리텍대학 바이오품질관리과) ,  강용수 ((주)유진바이오텍) ,  권영인 (한남대학교 식품영양학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the current study, we investigated the inhibitory activity of water soluble ${\beta}-glucan$ from oat (Avena sativa) against various digestive enzymes such as ${\alpha}-glucosidase$, sucrase, maltase and glucoamylase. Inhibition of these enzymes involved in the absorption of...

주제어

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 귀리 유래의 수용성 베타-글루칸의 콜레스테롤개선 및 비만조절에 관련한 작용기전을 규명하기 위하여, 베타-글루칸이 지방산대사 및 콜레스테롤 대사의 상위 대사의 하나인 탄수화물대사에 영향을 미칠 것을 가설로 세우고, 이들 탄수화물의 소화흡수의 조절이 전체적인 칼로리 제한의 주요 요소임을 확인하기 위해 소장 내 융모막에 존재하여 이당류 이상의 탄수화물 흡수에 관여하는 알파-글루코시다아제 효소인 sucrase, maltase, glucoamylase의 활성에 미치는 베타-글루칸의 저해활성을 조사한 결과, 베타-글루칸이 자당의 분해흡수에 관여하는 sucrase를 효과적으로 저해하고, 전분의 소화흡수에 관여하는 malase와 glucoamylase를 저해하는 것을 확인할 수 있었다.
  • 따라서, 본 실험에서는 베타-글루칸이 효과적으로 소장 내 당질분해효소들에 대한 저해활성을 측정하여, 베타-글루칸의 혈당상승억제효능이 고콜레스테롤혈증 및 체중증가 경감을 일으키는 주요 작용기전임을 밝히고자 하였다.
  • 따라서, 본 연구에서는 귀리 유래의 수용성 베타-글루칸의 항당뇨 효과를 규명하기 위해 귀리 외피를 열수 추출하고, 효소 처리하여 제조된 수용성 베타-글루칸 분말을 사용하여 랫트 소장 유래의 α-glucosidase inhibition, maltase, sucrase, glucoamylase inhibition 시험과 5주령 Sprague-Dawley(SD) 랫트를 이용하여 in vivo 실험을 통해 당질 분해 효소활성 저해 효과 및 식후 혈당 강하 효능을 조사하고, 약력학 연구를 수행하여 수용성 베타-글루칸의 비만 및 혈당조절 작용기전을 규명하고자 한다.
  • 본 연구에서는 혈당상승에 관여하는 α-glucosidases인 sucrase, maltase, glucoamylase에 대한 귀리 베타-글루칸의 저해활성을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
제2형 당뇨병의 정의는 무엇인가? 당뇨병의 분류상, 제1형 당뇨병과 다르게 제2형 당뇨병 (Non-Insulin Dependent Diabetes Mellitus: NIDDM)은 전체 당뇨환자의 90% 이상을 차지하면서 연령 및 비만 정도가 증가함에 따라 비례하여 유병률이 높아지고 있다. 현재 제2형 당뇨병은 과도한 탄수화물 섭취 및 생활환경 변화에 따른 운동 부족 등으로 인한 과체중과 비만에서 비롯된 생활습관성 질환(life-style disease)으로 정의되고 있다. 현재 당뇨병 치료에는 알파-글루코시데이즈 억제제, 설폰요소제, 비구아니드계 약물, 티아졸리딘다이온계 등의 경구혈당 강하제와 인슐린 요법, 췌장이식 등을 사용하고 있는데(Kim & Min 2005), 알파-글루코시데이즈 억제제의 경우는 소화되지 않은 탄수화물의 대장 유입으로 인한 설사 및 복부팽만의 부작용이 보고되고 있고, 나머지 약효군의 약물의 경우 장기 투여 시에 심각한 부작용이 발생할 수 있으며, 효능에도 한계가 있는 것으로 알려져 있다(Cheng & Fantus 2005, Marles & Farnsworth 1995, Yeh 등 2003).
베타-글루칸이 α-amylase에 대해서 저해 활성을 보이지 않은 것이 주는 이점은 무엇인가? 한편, a-amylase에 대해 저해활성이 없거나 낮은 것은 오히려 혈당상승 억제제로서의 장점에 속한다. Kim 등의 보고에 따르면, 시판되는 혈당상승억제제의 주요 부작용인 설사 및복부팽만은 소장상부에서 지나친 약물의 a-amylase저해로 인한 소화되지 않은 전분의 대장 내 유입으로 인해 대장 내의 전분분해 세균류(starch hydrolyzing bacteria)의 지나친 생육으로 발생되는 이산화탄소와 메탄에 의한 것으로, 신규의 혈당 상승 억제제 개발 시 부작용 경감을 위해 a-amylase에 대한 저해율은 낮고, α-glucosidase에 대한 저해율은 높은 소재를 선호하는 것으로 알려져 있다(Kim 등 2011).
당뇨병과 같은 만성 질환들이 발생하는 원인은 무엇인가? 소득 수준의 향상과 탄수화물 과다 섭취와 같은 급격한 식생활의 패턴의 변화로 인해 우리나라뿐만 아니라, 전 세계적으로 만성 대사성 증후군의 증가가 보고되고 있으며, 특히 비만과 연관관계가 밝혀진 당뇨병과 같은 만성 질환들이 증가가 사회적인 문제로 대두되고 있다. 최근에 이르러 많은 연구를 통해 이러한 만성 질환들은 과도한 칼로리 섭취로 인한 생체내의 산화적 스트레스에 의해 생성되는 활성산소에 의한 것으로 알려져 있다(Yhe 등 2003).  
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참고문헌 (14)

  1. Yeh Gy, Eisengerg DM, Kaptchucj Tj, Pjillips RS. 2003. Systematic review of herbs and dietary supplements for glymcemic control in diabetes. Diabetes Care 26:1277-1294 

  2. IDF. 2008. 7th International Diabetes Federation-Western Pacific Region Congress. Diabetes Res Clin Pract 79:S1-S1 

  3. Zhang W, Xu YC, Guo FJ, Meng Y, Li ML. 2008. Antidiabetic effects of cinnamaldehyde and berberine and their impacts on retinol-binding protein 4 expression in rats with type 2 diabetes mellitus. Chin Med J (Engl) 121:2124-2128 

  4. Kim UJ, Min HK. 2005. Diabetes mellitus. Korea Diabetes Association. Korea Medical Books, Seoul, Korea p165-197 

  5. Cheng A, Fantus I. 2005. Oral antihyperglycemic the rapy for type 2 diabetes mellitus. Can Med Assoc J 172:213-226 

  6. Marles R, Farnsworth N. 1995. Antidiabetic plants and their active constituents. Phytomed 2:137-165 

  7. Yoo YS, Lee KS, Cho KH, Kim DH, Park CH, Lee SH, Lee JH. 2009. Effect of barley on variation of blood glucose and lipid metabolism. Korean J Fam Med 30:790-795 

  8. Julia JV, Julian DR, Jogchum P. 2008. Dietary modulation of immune function by ${\beta}$ -glucans. Physiol Behavior 94:276-284 

  9. Davis JM, Murphy EA, Brown AS, Carmichael MD, Ghaffar A, Mayer EP. 2004. Effects of oat beta-glucan on innate immunity and infection after exercise stress. Med Sci Sports Exer 36:1321-1327 

  10. Estrada A, Avan K, Laarveld B. 1999. Effect of administration of oat beta-glucan on immune parameters of healthy and immunosuppressed beef steers. Can J Vet Res 63:261-268 

  11. Lia A, Hallmans G, Sandberg AS, Sundberg B, Aman P, Andersson H. 1995. Oat beta-glucan increases bile acid excretion and a fiber-rich barley fraction increases cholesterol excretion in ileostomy subjects. The Am J Clin Nutr 62: 1245-1251 

  12. Khoury D.EI, Cuda C, Luhovyy BL, Anderson GH. 2011. Beta glucan: Health benefits in obesity and metabolic syndrome. J Nutr Metabol 2012:28 

  13. Yun CH, Alberto E, Andrew VK, Park BC, Bernard L. 2003. Beta-glucan, extracted from oat, enhances disease resistance against bacterial and parasitic infections. FEMS Immunol Med Microbiol 35:67-75 

  14. Kim SH, Jo SH, Kwon YI, Hwang JK. 2011. Effects of onion (Allium cepa L.) extract administration on intestinal ${\alpha}$ -glucosidase activities and spikes in postprandial blood glucose levels in SD rats model. Int J Mol Sci 12:3757-3769 

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