[논문]우유단백질 유래 혈당 조절 기능성 펩타이드

김선영; 임지영

doi:10.23093/fsi.2018.51.4.302

우유단백질 유래 혈당 조절 기능성 펩타이드
Anti-diabetic peptides derived from milk proteins 원문보기

식품과학과 산업 = Food science and industry, v.51 no.4, 2018년, pp.302 - 312

초록
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우유 단백질과 같은 식이 단백질은 분해되기 전에는 대사 조절을 위한 생물학적인 활성을 나타내지 않으나 장에서의 소화과정이나 단백질 분해 효소, 또는 미생물 발효 과정을 통하여 저분자의 펩타이드로 분해되어 수용체 결합을 통하여 생체조절기능을 발휘하거나, 체내 대사의 조절에 관여하는 다양한 효소의 활성을 억제함으로써 기능을 발휘하기도 한다. 우유단백질의 섭취에 의한 혈당 감소 효과는 여러 연구자에 의하여 확인되었으며, 그 작용 기전은 주로 분지사슬 아미노산에 의한 인슐린 분비촉진 기전과 음식물의 소화 과정 중 위장관에서 췌장에서 인슐린 분비 촉진, glucagon의 분비를 감소시켜 혈당을 감소시키는 역할을 담당하는 내분비 호르몬의 일종인 GLP-1의 작용에 영향을 미치는 기전을 생각할 수 있다. 생리적 환경에서 GLP-1은 GLP-1을 가수분해하여 불활성화시키는 DPP-4에 의하여 빠르게 분해되어 생물학적 활성을 소실하기 때문에 DPP-4 억제제는 제 2형 당뇨의 새로운 치료 방법으로써 주목을 받고 있다. DPP-4의 억제 효능을 가진 다수의 기능성 펩타이드가 우유단백질의 분해에 의하여 생성됨이 보고되었으며 그 효능이 in vitro 연구는 물론 동물 모델을 이용한 연구에서도 증명되었다. 이상의 연구 결과를 근거로 할 때 우유 단백질 유래 DPP-4 억제 펩타이드는 인체 적용 연구를 통하여 혈당 조절에 도움을 주는 기능성 소재로 개발될 수 있는 충분한 가능성을 가지고 있다고 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Bioactive peptides generated from milk proteins play an important role in the prevention and alleviation of diabetes. Whey proteins possess direct insulinotropic effect by amino acids (especially branch chain amino acids) produced through its gastrointestinal digestion. Additionally, blood glucose level can be lowered by gut hormone which called incretin [glucose dependent insulinotropic polypeptide (GIP) and glucagon-like peptide-1 (GLP-1)]. However, physiological effects of incretin readily disappeared by dipeptidyl peptidase-4 (DPP-4) causing degradation of GLP-1. Several DPP-4 inhibitors are currently used as therapeutic medicines for the treatment of type II diabetes. More than 60 natural peptide (2-14 amino acids) DPP-4 inhibitors were identified in milk proteins. Peptide DPP-4 inhibitors act as substrate inhibitor and delay breakdown of GLP-1 both in vitro and in vivo. This review summarizes nutritional quality of milk proteins, absorption and mode of action of bioactive peptides, and finally up-to-dated knowledge on DPP-4 inhibitory peptides derived from milk proteins.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

식이 유래 다양한 기능성 펩타이드에 대한 연구는 우유단백질을 대상으로 한 연구가 가장 많이 이루어졌으며, 최근에도 새로운 관점에서 리뷰 논문이 꾸준히 발표되고 있다(Nielsen 등, 2017; Nongonierma와 FitzGerald, 2015). 본 논문에서는 우유단백질의 영양학적 특성, 기능성 펩타이드의 흡수, 식품가공 공정이 기능성 펩타이드의 효과에 미치는 영향과 최근 관심이 모아지고 있는 우유단백질 유래 혈당조절 기능성 펩타이드에 대한 연구 결과를 소개하고자 한다.

제안 방법

DPP-4 억제 효과는 평가하고자 하는 시료를 DPP-4에 의하여 가수분해되면 색을 발현할 수 있는 기질[예를 들어, Gly-Pro-p-nitroanilide(pNA), Gly-Pro-aminomethylcoumarin(AMC) 등]과 함께 배양하고 효소 반응의 종료 후 흡광도를 측정하여 분석한다. 일반적으로 시료의 DPP-4 억제 활성은 IC₅₀ 값으로 표현할 수 있으며, 이때 양성대조구로는 Diprotin A(최종농도: 0.

성능/효과

Na-CNate의 분해물은 유청단백질 분해물보다 높은 DPP-4 억제 활성을 보인다고 하였으며, 개별 casein 가운데서는 β-casein이 가장 많은 DPP-4 억제 펩타이드를 생성하였다.
그 결과, Bromelian을 이용하여 제조한 casein의 분해물(<1 kDa 분획)을 6주간 쥐에게 투여 시(250-500 mg/kg bw) streptozotocinin으로 유도한 당뇨쥐에서 혈중 DPP-4, GLP-1, insulin 농도가 유의적으로 증가하였으며, 경구 포도당 내성검사에서 혈당량이 감소함을 확인하였다.
따라서, 체내 incretin 유지 시간을 연장하기 위한 방법으로는 활성형 GLP-1을 주사하거나, GLP-1과 유사한 구조를 가진 DPP-4를 억제하여 GLP-1의 체내 유지 시간을 연장하는 방법이 가능하다.
실례로, DPP-4의 활성 부위와 비공유결합을 형성하며 DPP-4의 해리를 지연시키는 DPP-4 억제제인 Sitagliptin®과 casein 펩타이드의 혼합물을 사용하였을 때 DPP-4 억제 효과의 증가가 관찰되었다(Nongonierma와 FitzGerald, 2014b).

후속연구

Zeng 등(2016)은 DPP-4 억제 활성을 가진 probiotics 선발에 관한 연구를 수행하였다. Lactobacillus plantarum 균주 3종과 L. brevis 균주 1종으로터 얻어진 cell free excretory supernatants는 농도의존적으로 DPP-4에 대한 억제 활성을 나타냈으며, 산, 알칼리, 당 분해효소, 열처리 등의 조건이나 장내 환경의 모사 조건에서도 활성을 유지하는 것으로 나타나 향후 probiotics 선발에 활용될 가능성을 제시하였다.
현재까지 보고된 연구 결과를 근거로 할 때 우유 단백질 유래 기능성 펩타이드가 DPP-4 억제 효과를 나타냄으로써 혈당 감소에 도움을 줄 수 있는 잠재력은 충분하다고 할 수 있다. 그러나, 인체 적용 연구 결과를 통한 효과의 검증은 아직 초보적으로 향후 많은 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 더불어, 당뇨 조절 의약품과의 상호작용에 관한 연구는 흥미로운 연구주제가 될 것으로 생각된다.
DPP-4의 억제 효능을 가진 다수의 기능성 펩타이드가 우유단백질의 분해에 의하여 생성됨이 보고되었으며 그 효능이 in vitro 연구는 물론 동물 모델을 이용한 연구에서도 증명되었다. 이상의 연구 결과를 근거로 할 때 우유 단백질 유래 DPP-4 억제 펩타이드는 인체 적용 연구를 통하여 혈당 조절에 도움을 주는 기능성 소재로 개발될 수 있는 충분한 가능성을 가지고 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	단백질이 신체에서 수행하는 역할은 무엇인가?	생체 내에서 단백질은 뇌하수체, 내분비계, 및 신경계 말단에서 펩타이드 호르몬의 형태로 분비되어 체내 항상성 유지를 위한 대사과정(신경전달, 혈압조절, 혈당조절 등)을 조절함은 물론 신경전달물질 또는 면역조절물질로서 인지기능과 생체방어기능에도 기여한다(Hruby와 Balse, 2000). 우리가 섭취하는 식품에 존재하는 단백질은 영양소를 제공하는 에너지원의 기능뿐만 아니라 소화과정에서 다양한 펩타이드를 형성하여 생체 조절 효과를 나타낸다.
	단백질은 무엇인가?	단백질은 아미노산들이 펩타이드 결합으로 연결된 중합체로, 생리적 효과를 발휘하기 위해서는 일차적으로 장관상피세포를 통하여 흡수되어 혈액을 통하여 표적기관에 도달하여야 한다. 장관 상피세포에서 기능성 펩타이드의 흡수는 Fig.
	우유단백질 섭취 시, 신체에 어떤 영향을 주는가?	단백질 함량을 보정하여 준비 된 네 가지 시료, 참치, 칠면조, 유청, 난백 식단 중 특히 유청은 인슐린 분비 촉진 효과가 가장 높았으며, 혈당 저하 효과도 다른 단백질 식단과 비교하여 유의적으로 우수하였다(Pal 과 Ellis, 2010). 유청단백질의 식후 혈당 감소 효과는 여러 연구자에 의하여 재확인되었으며, 유청단백질 혹은 유청단백질 가수분해물(20 g/1회 분량)의 공급은 건강한 성인에서 고탄수화물 섭취 전후에 모두 농도의존적으로 인슐린 분비를 증가시키고, 혈당을 감소시켰다(Petersen 등, 2009; Akhavan 등, 2010). 유청단백질의 인슐린 분비 촉진 및 혈당 감소 효과는 건강한 성인의 경우 이외에도 2형 당뇨환자의 경우에도 동일한 효과가 관찰되었다(Frid 등, 2005).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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