탄수화물 효소 억제 폴리페놀이 생체 내 혈당 반응에 미치는 영향

세계보건기구는 전 세계적으로 2억 2천만 명이 넘는 사람들이 당뇨병을 앓고 있으며 2030년까지 이 숫자가 두 배가 될 것이라고 보고했습니다. WHO는 또한 2004년에 약 340만 명이 고혈당으로 사망했다고 보고했습니다(WHO 팩트 시트 번호 312, 2011년 1월). 모든 당뇨병 사례의 약 90%는 제2형 당뇨병에 기인합니다. 제2형 당뇨병은 주로 과체중과 높은 포도당 수치(고혈당증)를 특징으로 하는 신체 활동 부족으로 인해 발생합니다.

인간의 식단에서 혈당의 공급원은 탄수화물입니다. 식이 탄수화물은 혈당 항상성을 유지하는 데 중요하며 대부분의 사람들의 식단에서 대부분의 에너지를 제공합니다. 혈당 조절은 호르몬 과정이며 인체 생리학에 매우 중요합니다. 호르몬 과정은 식사 후 포도당 흡수를 자극하는 췌장 세포의 β-세포에서 다른 조직으로 인슐린을 방출하여 활용(당분해)하거나 간에서 글리코겐으로 저장(당생성)하는 것을 포함합니다. 혈당이 정상 이하로 떨어지면 췌장 α세포에서 글루카곤이 분비되어 아미노, 지방산 등 비탄수화물 기질에서 포도당 생성(gluconeogenesis)과 글리코겐에서 포도당 생성(glycogenolysis)을 유도해 간 포도당 생성을 촉진한다. ). 인슐린과 글루카곤 외에도 신체의 혈장 포도당 농도를 조절하는 역할을 하는 장 호르몬이 있습니다. 두 가지 중요한 펩타이드 호르몬은 GLP-1(Glucagon like peptides-1)과 GIP(Gastric Inhibitory Polypeptide)라고 합니다. 인크레틴 활성(포도당 의존성 인슐린 분비 촉진)이 있다고 합니다. GIP는 K 세포에 의해 상부 소장에서 분비되며 주요 기능은 췌도에 작용하여 포도당 의존성 인슐린 분비를 자극하는 것입니다. 또한 글루카곤을 자극하고 영양소의 존재에 반응한다고 합니다(Seino et al., 2010). GLP-1은 섭취한 영양소에 노출된 후 L 세포에 의해 소장과 결장에서 분비됩니다. 또한 인슐린 분비와 생합성을 자극하지만 글루카곤을 억제합니다. GLP-1은 다른 건강 및 질병 관련 기능을 가지고 있다고 합니다(Marathe et al., 2013).

포도당 항상성 호르몬 조절이 실패하면 비만, 내당능 장애(IGT), 고혈압 및 이상지질혈증을 포함하는 대사 증후군으로 이어질 수 있는 높은 혈당 수치(식후 고혈당증)를 수반합니다. 포도당 항상성의 장애는 전신 수준에서 염증 및 산화 스트레스와 같은 다른 증상을 유발할 수 있으며 당뇨병뿐만 아니라 여러 기관의 기능 장애를 유발할 수 있습니다(Hanhineva et al). 따라서 탄수화물이 인체에서 주요 에너지원으로 필요한 만큼, 식단에 너무 많이 섭취하면 건강에 악영향을 미칠 수 있으며, 특히 혈당 효과가 높은 사람에게는 더욱 그렇습니다.

탄수화물이 인간의 건강에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 제안된 메커니즘(Aston, 2006)은 식단에 고혈당 지수 식품이 지속적으로 존재할 때 식후 포도당 증가와 이에 대한 높은 인슐린 요구량을 유발한다는 것입니다. 혈액 내 고혈당 수치. 이것은 영양소의 존재를 감지할 때 인슐린 방출을 자극하는 호르몬 GIP 및 GLP-1의 작용에 의한 것입니다. 식후 혈당 상승과 높은 인슐린 요구량은 대사 증후군의 주요 구성 요소인 인슐린 저항성을 유발할 수 있습니다. 높은 인슐린 요구량은 또한 인슐린 저항성의 원인이기도 한 고혈당증을 유발할 수 있는 β-세포 부전으로 이어질 수 있습니다. 인슐린 저항성과 고혈당증은 대사 증후군과 제2형 당뇨병의 위험 요소입니다.

과학적 증거에 따르면 인간의 식후 고혈당증은 제2형 당뇨병 및 혈당 조절과 같은 건강 우선순위에서 중요한 역할을 합니다. 모든 당뇨병 사례의 약 90%가 제2형 당뇨병으로 구성되는 것으로 보고되었습니다. 제1형 및 제2형 당뇨병 외에도 당뇨병 전단계(내당능 장애(IGT) 및 공복 혈당 장애(IFG))와 대사 증후군(비만, 고혈압 및 인슐린 저항성)을 포함하는 다른 관련 상태가 있습니다. 당뇨병 전단계와 대사 증후군은 심혈관 질환과 진성 당뇨병 발병 위험을 증가시키는 것으로 보고되었습니다(Coutinho et al., 1999). 혈당 지수는 원래 당뇨병 관리를 목적으로 제안되었습니다. 그러나 최근 연구에 따르면 GI는 제2형 당뇨병 예방 및 대사 증후군 치료에 잠재력이 있는 것으로 나타났습니다. 연구에 따르면 높은 GI 식단은 2형 당뇨병 발병 위험 증가와 관련이 있습니다(Hodge et al., 2004) 및(Steven et al., 2002). (Mckeown et al., 2004) 및 (Scaglioni et al., 2004)의 추가 연구에 따르면 높은 GI 식단은 대사 증후군 및 인슐린 저항성 증가와 같은 여러 가지 이상과 관련이 있습니다. 같은 방식으로 낮은 GI 식단은 인슐린 감수성을 개선한다고 하지만 이를 뒷받침하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다. (Frost et al., 1996)과 같은 몇 가지 연구는 이것이 사실임을 보여주었다. 그러나 이것이 인슐린 감수성 개선 때문인지, 인슐린 분비 개선 때문인지, 포도당 흡수율 감소 때문인지 알기 어려웠다.

탄수화물의 소화 및 흡수를 늦출 수 있는 음식을 섭취하면 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다(Barclay et al., 2008). 그 중에서도 두 가지 가능한 해결책은 혈당 지수가 낮은 음식을 섭취하거나 음식의 혈당 지수와 식후 혈당 수치를 낮출 수 있는 성분을 식단에 포함하는 것입니다. 식후 포도당을 감소시킬 수 있는 식이에 억제 성분이 존재하는 것도 위험을 줄이는 해결책이 될 수 있습니다. 카르보스와 같은 약물은 탄수화물 소화 효소를 억제함으로써 작용하는 제2형 당뇨병 관리를 위해 현재 일부 국가에서 사용되고 있습니다. 그러나 아카보스를 사용하면 메스꺼움, 헛배부름, 설사와 같은 부작용이 있습니다. 폴리페놀은 또한 포도당의 빠른 흡수를 방해하여 혈당 상승을 억제할 가능성이 있는 것으로 보고되었습니다(Hanhineva et al., Williamson, 2013).

(Hanhineva et al.)의 검토에 따르면 동물 모델을 사용한 연구와 제한된 수의 인간 연구에서 폴리페놀과 폴리페놀이 풍부한 식품이나 음료가 식후 혈당 반응과 공복 혈당에 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 나타났습니다. 급성 인슐린 분비 및 감수성 개선. (Hanhineva et al.)의 리뷰에서 보고된 다른 가능한 메커니즘에는 인슐린을 분비하는 췌장 β 세포 자극과 인슐린 수용체의 활성화, 간에서 포도당 방출 조절 및 세포 내 신호 전달 경로가 포함됩니다. 유전자 발현.

(Williamson, 2013)의 최근 리뷰에서는 식단에서 폴리페놀의 영향이 식품의 혈당 지수와 사람의 식후 포도당 반응에 영향을 미칠 가능성이 매우 높다고 결론지었습니다. 이것이 달성될 수 있는 두 가지 메커니즘은 수송체뿐만 아니라 당 대사 효소의 억제입니다. 따라서 이러한 폴리페놀의 잠재적인 작용은 동일한 메커니즘으로 작용하는 아카보스의 작용과 비교될 수 ​​있으며 만성 개입 연구에서 당뇨병 위험을 감소시키는 것으로 나타났습니다(Chiasson J. et al., 2002). 2013년 Williamson의 검토에서는 동시에 억제되는 다양한 메커니즘의 가능성이 가장 유망한 효과를 줄 것이라고 언급했습니다. 따라서 제안된 경로 중 하나 이상이 억제될 때 가장 큰 효과가 관찰됩니다.

이 연구는 수행된 체외 연구에 대한 문헌의 이용 가능한 정보를 활용했으며 다양한 단계에서 탄수화물 소화 및 흡수에 대한 가장 높은 억제를 나타내는 폴리페놀을 함유한 식품 폴리페놀 풍부 혼합물(PRM)을 고안했습니다. 테스트 식품으로 사용할 폴리페놀이 풍부한 아침 식사 식품은 녹차와 4가지 과일 추출물의 조합으로 구성됩니다. 시험을 위해 PRM은 50g의 가용 탄수화물을 포함하는 빵과 함께 섭취하고 대조 식사는 빵, 과일 추출물에 존재하는 당(과당, 자당 및 포도당)과 물로 구성됩니다. 폴리페놀이 풍부한 혼합물 성분은 총 폴리페놀 함량, 특정 폴리페놀 및 억제 가능성에 대해 실험실에서 분석되어 테스트 샘플이 인간에게 사용되기 전에 시험관 내에서 억제할 수 있는 능력을 가지고 있는지 확인합니다. 얻은 결과는 양호하며 인간 연구에서의 사용을 정당화합니다.

이 연구는 신청 번호 MEEC12-037로 리즈 대학 수리 및 물리 과학(MAPs) 윤리 위원회의 승인을 받았습니다. 총 16명의 지원자가 연구를 완료해야 하며 건강하고 공복 혈당 수치가 4.3-5.9mmol/L의 건강한 범위 내에 있어야 합니다.

자원봉사자들은 4주간 주 1회, 총 4회 방문할 예정입니다. 4번 방문할 때마다 자원봉사자는 아침에 금식하고 훈련된 간호사가 공복 혈당을 수집합니다. 그런 다음 지원자에게 시험 식사를 제공하고 시험 식사를 처음 물린 후 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 및 180분에 혈액 샘플을 수집합니다. 첫 방문과 마지막 방문에서 과일 추출물에서 발견되는 것을 보상하기 위해 빵, 물, 설탕으로 구성된 참조 식사로 저장됩니다. 셋째 날과 넷째 날에는 빵 외에 녹차와 과일 추출물을 저용량 ​​또는 고용량으로 테스트 식사를 합니다. 혈액 샘플은 혈장을 얻기 위해 그에 따라 처리되고 -80°C에 저장됩니다. 혈장 샘플은 포도당, 인슐린, 글루카곤, GIP 및 GLP-1의 농도에 대해 분석됩니다. 결과는 곡선 아래 영역을 표시하는 데 사용되며 테스트 식사를 섭취한 후 얻은 결과는 제어 식사를 섭취한 후 얻은 결과와 비교됩니다.

메모:

1. 건강한 참가자만 연구에 참여했습니다(따라서 대사 증후군 참가자는 연구에 참여하지 않음).
2. 포도당과 인슐린만 혈장에서 분석되었습니다(따라서 GIP, GLP-1 및 글루카곤은 종점의 일부가 아님).