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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

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 disaccharide can significantly decrease the post-prandial increase of blood glucose level after a mixed carbohydrate diet. The ${\beta}-glucan$ had the highest documented rate of small intestinal sucrase inhibitory activity (2.83 mg/mL, $IC_{50}$) relevant for potentially managing post-prandial hyperglycemia. Furthermore, we evaluated the effects of ${\beta}-glucan$ on the level of post-prandial blood glucose in animal model. The post-prandial blood glucose levels were tested two hours after sucrose/starch administration, with and without ${\beta}-glucan$ (100, and 500 mg/kg-body weight). The maximum blood glucose levels (Cmax) of ${\beta}-glucan$ administration group were decreased by about 23% (from $219.06{\pm}27.82$ to $190.44{\pm}13.18$, p<0.05) and 10% (from $182.44{\pm}13.77$ to $165.64{\pm}10.59$, p<0.01) in starch and sucrose loading test, respectively, when compared to control in pharmacodynamics study. The ${\beta}-Glucan$ administration significantly lowered the mean, maximum, and minimum level of post-prandial blood glucose at 30 min after meal. In view of the foregoing, it is felt that our findings suggest that ${\beta}-glucan$ from oat serves to reduce post-prandial blood glucose rise secondary to slower absorption of glucose in the small intestine, via carbohydrate hydrolyzing enzymes inhibition.

주제어

# ${\beta}-glucan$   #anti-hyperglycemia   # ${\alpha}-glucosidase$ inhibitor   #calorie restriction  

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
제2형 당뇨병
제2형 당뇨병의 정의는 무엇인가?
과도한 탄수화물 섭취 및 생활환경 변화에 따른 운동 부족 등으로 인한 과체중과 비만에서 비롯된 생활습관성 질환

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-글루칸
베타-글루칸이 α-amylase에 대해서 저해 활성을 보이지 않은 것이 주는 이점은 무엇인가?
a-amylase에 대해 저해활성이 없거나 낮은 것은 오히려 혈당상승 억제제로서의 장점에 속한다.

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).

만성 질환
당뇨병과 같은 만성 질환들이 발생하는 원인은 무엇인가?
과도한 칼로리 섭취로 인한 생체내의 산화적 스트레스에 의해 생성되는 활성산소에 의한 것

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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저자의 다른 논문

Kwon, Young-In(13)

참고문헌 (14)

  1. 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. 2. IDF. 2008. 7th International Diabetes Federation-Western Pacific Region Congress. Diabetes Res Clin Pract 79:S1-S1 
  3. 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. 4. Kim UJ, Min HK. 2005. Diabetes mellitus. Korea Diabetes Association. Korea Medical Books, Seoul, Korea p165-197 
  5. 5. Cheng A, Fantus I. 2005. Oral antihyperglycemic the rapy for type 2 diabetes mellitus. Can Med Assoc J 172:213-226 
  6. 6. Marles R, Farnsworth N. 1995. Antidiabetic plants and their active constituents. Phytomed 2:137-165 
  7. 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. 8. Julia JV, Julian DR, Jogchum P. 2008. Dietary modulation of immune function by ${\beta}$ -glucans. Physiol Behavior 94:276-284 
  9. 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. 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. 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. 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 
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  14. 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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