간의 지방 축적에서 설탕의 역할 (FROGLOSA)

1. 서론 비알코올성 지방간 질환(NAFLD)은 현재 만성 간 질환의 주요 원인으로, 전 세계 인구의 약 1/4에 영향을 미치고 있으며 이 질환의 발병률은 여전히 ​​증가하고 있습니다(doi: 10.1210/endrev/bnz009). NAFLD의 발생은 비만, 인슐린 저항성 및/또는 제2형 당뇨병과 밀접하게 연관되어 있습니다(doi: 10.7759/cureus.20776). 일부 저자는 NAFLD를 대사 증후군의 간 발현 또는 심지어 대사 증후군 발병의 전조로 간주하기도 합니다(doi: 10.1016/j.dld.2014.09.020).

   NAFLD 발병률 증가는 앉아서 생활하는 생활 방식, 에너지 소비에 부적합한 에너지 섭취, 단순 탄수화물(첨가당) 섭취 증가, 특히 과당(자당 분자의 일부 및 또한 과당) 섭취 증가에 기인합니다. 특히 미국(US)에서는 고과당 옥수수 시럽(HFCS)의 성분으로 사용됩니다. 지난 수십 년 동안 첨가당(특히 과당)의 소비 증가와 비만 및 인슐린 저항성 전염병 사이의 연관성을 보여주는 수많은 논문이 발표되었습니다(doi: 10.1097/MOL.0b013e3283613bca, doi: 10.1007/s00394-018-1711-4, doi: 10.1016/j.nut.2013.08.014).

   그러나 최근 메타 분석에서는 비만, 인슐린 저항성, 대사 증후군 및 제2형 당뇨병 발병에 있어 첨가된 설탕이나 과당 섭취 증가의 역할을 뒷받침하지 못했습니다(doi: 10.1017/S0954422414000067, doi: 10.1007/s00394-016-1345-3). ). 그들은 오히려 첨가된 설탕이 부적절하게 증가된 에너지 섭취와 관련되면 해롭다고 제안합니다. 과당/첨가당 섭취 증가가 건강에 해로운 생활 방식의 지표일 수 있다는 제안도 있었습니다. 반면, 지방간 발생에 있어서 첨가당, 특히 과당의 역할에 관한 데이터는 그리 많지 않습니다.

   이는 간에서 포도당과 과당의 대사가 근본적으로 다르기 때문일 수 있습니다(doi: 10.1016/j.jada.2010.06.008, doi: 10.3390/nu9091026, doi: 10.1016/j.clnu.2020.12). 022). 주로 간외 조직에서 대사되는 포도당과 달리, 과당의 대부분은 간에서 직접 흡수되어 대사됩니다. 더욱이, 프럭토키나제/케토헥소키나제에 의해 촉매되는 프럭토스의 프럭토스-1-인산염으로의 인산화는 어떠한 피드백 조절도 되지 않으며 트리오소-3-인산염의 조절되지 않은 생산을 초래합니다. 이들은 포도당신생합성 경로에 들어갈 수 있으며 글리코겐을 보충하는 데 추가로 사용될 수 있습니다(글리코겐 고갈 상태에서). 또한 새로운 지방생성(DNL)을 위한 기질을 제공하고 동시에 지방산 산화를 억제할 수도 있습니다. 과당은 또한 스테롤 조절 요소 결합 단백질(SREBP)과 함께 간에서 DNL을 촉진하는 탄수화물 반응 요소 결합 단백질(ChREBP) 조절 경로의 강력한 활성화 인자인 것으로 보입니다.

   중요한 것은 지방 조직에서 방출된 지방산이 간 지방의 주요 공급원이라는 사실에도 불구하고 특히 NAFLD 환자에서 간 지방 축적에 대한 DNL의 기여도가 크게 증가한다는 것입니다(doi: 10.1172/JCI23621, doi: 10.1053/j). .gastro.2013.11.049).

   과당 섭취가 간 지방 함량(HFC)에 미치는 영향을 조사한 연구에서는 명확한 결론에 도달하지 못했습니다. 건강한 피험자의 경우, 등칼로리 조건에서 과당 투여는 HFC에 아무런 영향을 미치지 않는 것으로 보입니다(doi: 10.1093/ajcn/84.6.1374, doi: 10.1093/ajcn/nqz271). 고열량 고과당 식단에 노출된 경우에만 건강한 피험자의 간에 지방이 축적되었습니다(doi: 10.3945/ajcn.2008.27336). 반면, 복부 비만 남성은 등칼로리 고과당 식단을 섭취해도 간에 지방이 더 많이 축적됐다(doi: 10.1111/joim.12632). 흥미롭게도, 동일칼로리 조건과 고칼로리 조건 모두에서 고포도당과 고과당 식단을 비교한 연구에서 과체중 남성은 고칼로리 조건에서만 간에 간 지방을 축적했지만 HFC에 대한 영향에는 포도당과 과당 사이에 차이가 발견되지 않았습니다. 도이: 10.1053/j.gastro.2013.07.012).

2. 파일럿 데이터 포도당과 과당은 간에 지방 축적에 서로 다른 영향을 미칠 수 있으며 이는 영양 투여 후 HFC의 급성 변화에 대한 연구에서 입증되었습니다(doi: 10.1093/ajcn/nqy386, doi: 10.26402/jpp.2021.1.05). ). 이 연구에서 우리는 고지방 및/또는 단순 탄수화물 부하에 따른 간 지방의 급격한 변화를 모니터링할 수 있는 기능 테스트를 개발하고 도입했습니다. 실험에서는 실험 초기에 피험자에게 지방 150g을 투여한 반면, 탄수화물(과당 또는 포도당 50g)을 2시간 간격으로 투여하여 지방조직의 지방분해를 효율적으로 억제한 것으로 비에스테르화 억제로 입증되었습니다. 지방산(NEFA) 농도(doi: 10.1093/ajcn/nqy386). 이러한 방식으로 우리는 지방 조직의 지방산이 간 지방 축적에 미치는 영향을 제한할 수 있으며 결과적인 변화는 식이 지방 또는 DNL의 기여로 설명되어야 합니다.

   중요한 것은 이 모델에서 우리는 150g의 지방(크림)을 섭취한 후 6시간 후에 정상 지방 함량(doi: 10.1093/ajcn/nqy386)을 가진 건강한 비만이 아닌 대상과 비만이 아닌 대상 모두에서 HFC가 증가한다는 것을 보여주었습니다. 간지방증 환자 (doi: 10.26402/jpp.2021.1.05). 과당을 지방과 함께 투여하는 경우에도 간 지방이 증가합니다. 반대로, 지방과 포도당을 병용하면 이러한 HFC 증가를 예방할 수 있습니다(doi: 10.1093/ajcn/nqy386, doi: 10.26402/jpp.2021.1.05).

3. 프로젝트의 근거 첨가된 설탕은 일일 에너지 섭취량의 12% 이상을 차지합니다. 간 지방 축적에서 이들의 역할은 지금까지 순수 포도당 또는 순수 과당을 사용하여 연구되었습니다. 그러나 실제 생활에서 사람들은 순수한 포도당이나 과당을 섭취하지 않고, 자당의 일부로 또는 고과당 옥수수 시럽의 일부로 포도당과 함께 과당을 섭취합니다. 간 지방 함량이 두 설탕의 혼합물에 어떻게 반응하는지 완전히 명확하지 않습니다. 두 육탄당의 동시 섭취가 간의 지방 축적에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 질문은 실질적으로 매우 중요할 수 있으며 이 질문에 답하는 것은 NAFLD 치료를 위한 식이 권장 사항을 수정하는 데 크게 기여할 수 있습니다.

   중요한 것은 비만이 아닌 비당뇨병 대상자에서 포도당과 과당 투여에 대한 HFC의 반응 사이의 차이를 입증할 수 없었기 때문에(doi: 10.26402/jpp.2021.1.05), 고지방 부하와 함께 투여한 후 HFC에 대한 이 세 가지 설탕의 급성 효과를 연구하는 것이 바람직할 것입니다.

   많은 연구에서 과도한 과당 섭취가 대사 건강에 미치는 부작용을 명확하게 입증했습니다. 반면에, 과당이 인체 건강에 해를 끼친다면, 과당 제한이 HFC에 영향을 미치는지 아는 것이 중요할 것입니다. 실제로, 과당 제한은 비만 아동의 경우 9일 후(doi: 10.1053/j.gastro.2017.05.043), 비만인 개인의 경우 6주 후(doi: 10.1093/ajcn/nqaa332) 간 지방의 상당한 감소로 이어졌습니다. 이전 결과를 바탕으로 식단에서 과당을 제거하고 이를 전분이나 포도당으로 대체하면 며칠 내에 간 지방 함량을 효과적으로 억제할 수 있다는 가설을 세울 수 있습니다.

4. 가설

   두 가지 주요 가설이 테스트됩니다.

   • 고지방 부하 후 간 지방 함량의 증가는 포도당에 의해 둔화되지만 과당이나 자당은 아닙니다(프로젝트 A 부분).
   • 단기(7일) 식이과당 제한으로 간 지방 함량이 감소합니다(프로젝트의 파트 B).

5. 실험 설계 파트 A 연구의 이 부분의 설계는 이전 연구의 설계와 동일합니다(doi: 10.1093/ajcn/nqy386, doi: 10.26402/jpp.2021.1.05). 단, 자기공명분광법(MRS)에 의한 간 지방 함량(HFC)의 측정은 각 실험 동안 2회만 수행됩니다. 약 8시간 동안 진행되는 세 가지 시험은 연구의 각 과목에 대해 수행됩니다. 먼저, MRS(30-45분)를 사용하여 간 지방 함량(HFC)을 측정합니다. 그런 다음 캐뉼라를 전주정맥에 삽입하고 첫 번째 채혈을 실시합니다. 피험자는 460ml의 크림(고지방 함량 - 총 150g의 지방)과 설탕(포도당/과당/자당) 중 하나를 50g으로 달게 한 과일차를 받게 됩니다. 2시간과 4시간 후에는 0시와 동일한 설탕으로 단맛을 낸 과일 차를 다시 받게 됩니다. 생화학적 분석을 위한 혈액은 0.5, 1, 2(차 전), 2.5, 3, 4(차 전), 4.5, 5, 6시간에 채취됩니다. 낮에는 대상에게 음식이 제공되지 않으며 물이나 과일차만 마실 수 있습니다. 간 지방 함량의 측정은 6시간마다 반복됩니다. 자기공명검사(MR)를 통해 내장지방의 부피도 측정하고 체성분도 결정하게 됩니다. 검사 순서는 무작위로 이루어지며 최소 2주 간격으로 실시됩니다.

   피험자: 프로젝트의 이 부분에서는 두 그룹의 남성 자원 봉사자, 즉 15명의 비만이 아닌 피험자(체질량 지수(BMI) < 30kg/m2)와 15명의 비만 피험자(BMI ˃ 30kg/m2)를 연구합니다. 피험자는 18~70세이며 그룹은 연령에 맞게 배정됩니다. 건강한 남성 피험자를 대상으로 한 이전 연구에 따르면 한 그룹의 13명의 피험자 수는 α = 0.05(양측 쌍 t-검정) 및 β = 0.10에서 지방 부하 후 HFC의 10 ± 10% 증가를 감지하기에 충분해야 합니다. . 그룹당 약간 더 높은 숫자는 연구 중 일부 피험자의 제외 또는 철회와 관련된 위험을 포함합니다.

   두 그룹 모두에 대한 제외 기준은 당뇨병(7mmol/l 이상의 공복 혈당, oGTT ˃ 11.1mmol/l 이후 2시간 혈당 또는 항당뇨병 치료) 또는 기타 심각한 질병(심혈관 질환, 암 등), 알코올입니다. 소비량 ˃ 30g/일, 과당 불내증, 지질 대사에 영향을 미치는 약물 사용 및 MR 검사 불내증(폐소공포증, 금속 임플란트, 등.). 연구에 참여하기 전에 피험자는 연구 참여 및 유전자 검사에 대한 사전 동의서에 서명하고 각 실험 전에 MR 검사를 통해 사전 동의서에 서명합니다.

   파트 B 연구의 이 파트를 위해 선택된 피험자는 먼저 3일간의 상세한 식이 기록을 작성하여 무엇보다도 과당 섭취량을 정량화할 것입니다. 그런 다음 과당을 제거하기 위해 식단을 변경하는 방법에 대해 자세히 설명하고 이러한 권장 사항을 서면으로도 받습니다. 7일간의 식이 요법의 첫날에는 공복 혈액을 채취한 다음 MRS로 간 지방 함량을 측정합니다. 그 후에는 식단을 보충하기 위해 포도당과 과당이 없는 선택된 식품 패키지를 받게 됩니다. 그런 다음 7일 동안 과당이 없는 식단을 고수하고 자세한 식단 기록을 보관합니다. 개입 마지막 날에는 공복 혈액을 채취하고 MRS로 다시 HFC를 측정합니다(정확히 168시간 후).

   피험자: 18세에서 70세 사이의 15명의 피험자가 연구에 포함될 것입니다. 파트 A와 유사하게, 이러한 피험자 수는 α = 0.05(양측 쌍 t-검정) 및 β = 0.10에서 HFC의 10 ± 10% 감소를 감지하기에 충분한 수인 13명보다 약간 높습니다.

   포함되려면 피험자의 간 지방 함량이 지방증 2등급에 해당하는 6.2%보다 높고 16.5% 미만이어야 합니다(doi: 10.1007/s10334-011-0264-9). 이 기준을 충족하는 연구의 파트 A 참가자도 파트 B에 포함될 수 있습니다. 제외 기준은 파트 A와 동일합니다. 연구에 참여하기 전에 피험자는 연구 참여에 대한 사전 동의서에 서명하고 유전자 검사를 실시하고 각 실험 전에 MR 검사를 통해 사전 동의서에 서명합니다.

6. 방법 MR 분광학(MRS). 호흡 정지 기능을 갖춘 표준 단일 복셀 분광법 시퀀스(다채널 표면 신체 코일이 장착된 3 Tesla VIDA Siemens 자기 공명(MR) 시스템)를 사용하여 간 지방 함량(HFC)을 측정합니다. 세 가지 해부학적 방향의 MR 이미지를 사용하여 관심 볼륨을 40x30x25mm로 설정합니다. T2 이완에 대한 신호 강도의 보정이 수행됩니다.

   간 트리글리세리드(TG)의 지질 프로필에 대한 정보를 얻기 위해 MRS 스펙트럼은 앞서 설명한 대로 분석됩니다(doi: 10.3390/metabo11090625.).

   HISTO MR 영상(MRI). 양성자 밀도 지방 분율(PDFF) 영상은 식품의약국(FDA)이 승인한 HISTO Siemens 프로토콜에 따라 측정됩니다. 여기에는 분광학, Dixon 및 다중 에코 Dixon 시퀀스가 ​​포함됩니다.

   데이터 평가. MR 스펙트럼은 LCModel(doi: 10.1002/nbm.698)을 사용하여 평가됩니다. MRS에 의해 평가된 HFC 비율은 Longo(doi: 10.1002/jmri.1880050311)에 따라 계산됩니다.

   MR 영상을 이용한 내장지방 함량 측정. PDFF 측정 전후에 터보 스핀 에코 시퀀스를 통해 내장 지방 함량을 측정합니다. 내장지방과 피하지방의 양을 평가하기 위해 MATLAB으로 작성된 소프트웨어가 사용됩니다. 시술자의 영향을 줄이기 위해 독립적인 전문가 2명이 내장지방 부위를 평가합니다.

   신체 구성. 검진 시 체성분은 인바디(InBody)를 통해 확인됩니다.

   생화학 분석. 혈액은 필요한 모든 억제제가 들어 있는 튜브에 수집되어 즉시 얼음 위에 놓고 원심분리하여 15분 이내에 혈장을 수집합니다. 연구에서 얻은 모든 샘플에서 포도당, 트리글리세리드(TG), 비에스테르화 지방산(NEFA), 인슐린 및 β-하이드록시부티레이트가 측정됩니다. 이러한 매개변수를 결정하는 데 필요한 모든 생화학, 방사면역분석(RIA) 및 효소 결합 면역흡착 분석(ELISA) 방법이 현재 신청자의 실험실에서 사용되고 있습니다.

   지질체학. VLDL은 초원심분리에 의해 분리되고 VLDL-트리글리세리드 및 혈장 유리 지방산의 지방산 프로필 분석은 체코 아카데미 생리학 연구소 대사체학 부서의 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS)으로 수행됩니다. 과학(유료 서비스).

   유전학. 간 지방 축적에 영향을 미치는 것으로 알려진 유전자(PNPLA, TM6SF2 등)의 다형성이 결정됩니다.

   통계. 통계 데이터 분석 및 상관 관계는 PRISM 9.1 또는 JMP 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다.

7. 2024년 프로젝트 일정: 파트 A: 연구 프로토콜 준비, 과목 검색 및 선별, 첫 번째 과목의 연구 시험 시작 - 총 90개의 시험 중 약 20개의 하루 종일 시험이 수행됩니다(각 시험당 3회 시험). 30과목). 연구할 수 있는 과목 수는 연구 연구를 위한 MR 단층촬영의 가용성(주 1일)과 검사의 복잡성에 따라 제한됩니다. 기본 생화학적 분석은 지속적으로 수행되지만 각 대상의 모든 샘플(총 30개)은 -80°C에 보관되어 동시에 분석됩니다.

파트 B: 과당 섭취량을 정량화하는 데 사용할 수 있는 연구 프로토콜 및 식이 기록 준비. 과목 검색 및 심사.

2025: 파트 A: 과목 심사, 연구 시험 - 최소. 하루에 30번의 시험이 진행됩니다. 생화학적 분석을 계속합니다.

파트 B: 대상자의 선별(파트 A에서 연구된 간지방증이 있는 대상도 파트 B에 포함될 수 있음) 식이 개입 실험(약. n=20) 약. 대상자 10명(개입 첫날과 마지막 날에 MR 검사 및 VLDL 밤새 격리를 포함하여 일주일에 1명의 대상이 개입될 수 있음). 생화학적 분석.

2026: 파트 A: 과목 심사, 연구 시험 - 최소. 하루에 30번의 시험이 진행됩니다. 생화학적 분석을 계속합니다. 집중적인 데이터 분석을 시작합니다.

파트 B: 피험자 선별. 개입 첫날과 마지막 날에 나머지 피험자를 대상으로 한 식이 개입 실험(n = 10). 생화학적 분석. 전문적인 생화학적 분석(예: 섬유아세포 행 인자 19(FGF-19), 선택된 헤파토카인 또는 새로운 지방생성 조절에 관여할 수 있는 기타 단백질에 대한 ELISA) 및 유리지방산(FFA) 풀의 지방산 프로파일에 대한 지질분석 VLDL의 TG. 데이터 분석 및 결과 공개.

2027: 파트 A: 나머지 과목에 대한 연구 시험 - 최대. 하루 종일 10번의 시험이 진행됩니다. 일상적인 생화학적 분석을 계속합니다. 전문적인 생화학 분석(위 참조) 데이터 분석 및 결과 공개.

파트 B: 데이터의 최종 분석 및 결과 공개.

8. 예상 결과 이 ​​프로젝트는 단순 탄수화물이 간 지방 축적에 영향을 미치는 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것입니다. 특히 중요한 것은 과당과 포도당(집중적으로 연구되었지만 인구에 의해 사용되지는 않음)의 역할과 일반적으로 전체 인구에 의해 단맛을 내기 위해 사용되는 설탕인 자당의 역할을 비교하는 것입니다. 더욱이, 식이 요법에서 과당을 제한하는 실험은 그러한 개입이 간지방증 치료에 유용할 수 있는지 여부를 결정해야 합니다. 전체적으로 프로젝트의 두 부분 모두 실제적인 식이 권장사항에 구현될 수 있는 결과를 제공하고 NAFLD 관리 전략을 개선해야 합니다.