박 사 학 위 청 구 논 문

Carotenoid 함유 식품의 섭취와 흡연 및 astaxanthin

보충이 지질과산화와 항산화능에 미치는 영향

Effect of carotenoid-rich food consumption, smoking

and astaxanthin supplementation on lipid peroxidation

and antioxidant status

2004년 8월

인하대학교 대학원

식품영양학과

김 유 경

박 사 학 위 청 구 논 문

Carotenoid 함유 식품의 섭취와 흡연 및 astaxanthin

보충이 지질과산화와 항산화능에 미치는 영향

Effect of carotenoid-rich food consumption, smoking

and astaxanthin supplementation on lipid peroxidation

and antioxidant status

2004년 8월

지도교수 천 종 희

이 논문을 식품영양학과 박사 학위 논문으로 제출함

인하대학교 대학원

식품영양학과

김 유 경

이 논문을 김유경의 박사학위논문으로 인정함

년 월 일

주심

부심

위원

위원

위원

- i -

목 차

목 차 ·································································································································· i

표 목 차 ································································································································ iv

그림목차 ······························································································································· ⅵ

Ⅰ. 서 론 ································································································································· 1

1. 문헌고찰 ························································································································· 1

1) Carotenoids ················································································································ 1

2) Astaxanthin ················································································································ 5

3) Carotenoids와 지질과산화 ······················································································ 9

2. 연구목적 ······················································································································· 14

Ⅱ. Carotenoid 함유 식품 섭취와 흡연 여부에 따른 지질과산화 및 항산화능 비교

1. 연구배경 및 목적 ······································································································· 15

2. 연구 내용 및 방법 ····································································································· 22

1) 연구대상자 ··············································································································· 22

2) 식이조사 ··················································································································· 22

3) 신체계측과 시료수집 ····························································································· 23

4) 분석방법 ··················································································································· 23

(1) 혈청 지질 농도 ································································································· 23

(2) 혈장 TBARS 농도 ························································································· 24

(3) 총항산화능 ········································································································· 24

(4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도 ·········································································· 24

5) 통계처리 ··················································································································· 25

3. 결과 및 고찰 ··············································································································· 26

1) 연구대상자의 일반사항 ························································································· 26

2) 혈청 지질 농도 ······································································································· 31

- ii -

3) 지질과산화도 및 총항산화능 ··············································································· 33

4) 영양소 섭취량 ······································································································· 35

5) Carotenoid 함유 식품의 섭취빈도 ·································································· 43

6) Carotenoid 함유식품 섭취빈도에 따른 지질과산화도 ·································· 45

4. 요약 및 결론 ··············································································································· 47

Ⅲ. Astaxanthin의 보충섭취가 폐경 후 여성의 체내 지질과산화 및 항산화능에

미치는 영향

1. 연구배경 및 목적 ······································································································· 50

2. 연구내용 및 방법 ······································································································· 52

1) 연구대상자 및 실험계획 ······················································································· 52

2) 식이조사 ··················································································································· 52

3) 신체계측 및 시료수집 ··························································································· 53

4) 분석방법 ··················································································································· 53

(1) 혈청 지질 농도 ································································································· 53

(2) 혈장 TBARS 농도 ··························································································· 53

(3) 총항산화능 ········································································································· 54

(4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도 ·········································································· 54

5) 통계처리 ··················································································································· 55

3. 결과 및 고찰 ··············································································································· 56

1) 연구대상자들의 일반사항 ····················································································· 56

2) 혈청 지질 농도 ······································································································· 57

3) 혈장 TBARS 농도 ································································································· 60

4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도 ··············································································· 60

5) 총항산화능 ············································································································· 62

6) 영양소 섭취량 및 carotenoids 종류별 섭취량 ·············································· 64

7) Carotenoid 섭취량과 혈중 지질농도 및 체내 지질과산화와

항산화능과의 상관성 ·························································································· 68

4. 요약 및 결론 ··············································································································· 70

- iii -

Ⅳ. Astaxanthin 보충 섭취가 젊은 여성의 체내 지질과산화에 미치는 영향

1. 연구배경 및 목적 ······································································································· 72

2. 연구내용 및 방법 ······································································································· 74

1) 연구대상자 및 실험계획 ······················································································· 74

2) 식이조사 ················································································································· 74

3) 신체계측 및 시료수집 ··························································································· 75

4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도 ············································································· 75

5) 통계처리 ··················································································································· 75

3. 결과 및 고찰 ················································································································· 76

1) 연구대상자의 일반사항 ··························································································· 76

2) 뇨 중 8-isoprostanes 농도 ················································································· 77

3) 영양소 섭취량 ··········································································································· 79

4) Carotenoid 종류별 섭취량 ···················································································· 81

4. 요약 및 결론 ················································································································· 83

Ⅴ. 총 론 ······························································································································ 85

참고문헌 ································································································································ 91

영문초록 ····························································································································· 111

부 록 ····························································································································· 116

- iv -

List of tables

Table 1. Carotenoid content of raw green leafy vegetables, fruits,

roots and seeds ····························································································· 4

Table 2. General characteristics of the subjects by smoking and gender ··· 28

Table 3. Distribution of BMI by smoking and gender ······································ 29

Table 4. Concentration of blood lipids by smoking and gender ·················· 32

Table 5. Lipid peroxidation and total antioxidant status by smoking

and gender ···································································································· 35

Table 6. Mean daily energy and major nutrient intakes of the subjects

by smoking and gender ·········································································· 40

Table 7. Mean daily mineral intakes of the subjects by smoking and

gender ············································································································· 41

Table 8. Mean daily vitamin intakes of the subjects by smoking and

gender ············································································································· 42

Table 9. Carotenoid-rich food consumption frequencies by smoking

and gender ···································································································· 44

Table 10. Effect of carotenoid-rich food consumption frequencies

on lipid peroxidation and antioxidant status ·································· 46

Table 11. General characteristics of the subjects ············································· 56

Table 12. Effect of astaxanthin supplementation on blood lipids

in postmenopausal women ······································································· 59

Table 13. Effect of astaxanthin supplementation on lipid peroxidation

and antioxidant status in postmenopausal women ························· 63

Table 14. Nutritional intakes of the subjects before the astaxanthin

supplementation ··························································································· 66

- v -

Table 15. Carotenoid intakes of the subjects before the astaxanthin

supplementation ························································································· 67

Table 16. Correlation coeffcient among total carotenoid intakes, blood

lipids and lipid peroxidation ································································· 69

Table 17. General characteristics of the subjects ············································· 76

Table 18. Effect of astaxanthin supplementation on lipid peroxidation

in young women ························································································· 78

Table 19. Nutritional intakes of the subjects before the astaxanthin

supplementation ··························································································· 80

Table 20. Carotenoids intakes of the subjects before the astaxanthin

supplementation ······················································································· 82

Table 21. Carotenoid consumption frequency and lipid peroxidation

by smoking and gender ············································································ 89

Table 22. Effect of astaxanthin supplementation on blood lipids, lipid

peroxidation and antioxidant status in postmenopausal and

young women ······························································································· 90

- vi -

List of figures

Figure 1. Chemical structures of the major carotenoids ··································· 3

Figure 2. Structural formulae of astaxanthin ························································· 6

Figure 3. Criteria used to assess oxidative stress and indices and

methods used for their evaluation ······················································· 13

Figure 4. Distribution of BMI by smoking and gender ···································· 30

- 1 -

Ⅰ. 서 론

1. 문헌고찰

1) Carotenoids

Carotenoid는 자연에 존재하는 천연색소로써 그 종류는 β-carotene

을 비롯하여 600여종이 넘는 것으로 보고 되고 있다(103). Carotenoid는

채소와 과일 뿐 아니라 박테리아, 효모, algae, 새우나 가재와 같은 갑각

류, 연어, 무지개 송어 등 어류의 적색, 오렌지색, 노랑색 등 다양한 색소

물질로써 존재하나, 사람과 동물은 체내에서 이러한 carotenoid의 합성

능력을 갖고 있지 않다(126). β-carotene 등 일부 carotenoid는 체내에

서 vitamin A로 전환되는 provitamin A로 알려져 있으며(132) 다양한

종류의 carotenoid가 산화적 손상으로부터 세포나 조직을 보호해줌으로

써 암이나 심혈관질환 그리고 눈과 관련된 질환 등의 발생률을 낮춰주는

항산화 효과가 뛰어난 것으로 보고 되어 최근 더욱 주목을 받고 있다

(103,126,132,78,87).

Carotenoid의 구조는 기본적으로 40개의 탄소 수를 가지며 공액 이중

결합으로 이루어져 있다(18). Carotenoid는 구조 상 탄소와 수소로만

결합된 carotene group과 산소가 더 결합된 oxocarotenoid, 일명

xanthophylls group 등 두 종류로 나뉘며, 지용성의 성질을 갖고 있어

세포막이나 지단백과의 결합을 쉽게 이루는 특징이 있다(Figure 1).

Carotene group에는 α-carotene, β-carotene, γ-carotene, lycopene,

capsanthin 등이 있고, xanthophylls group에는 cryptoxanthin,

flavoxanthin, lutein, zeaxanthin, violaxanthin, astaxanthin 등이 있다.

이 중 우리가 채소나 과일로부터 주로 섭취하는 carotenoid의 종류는 약

- 2 -

60가지이며 몇 가지 채소와 과일에 포함되어 있는 carotenoid의 양은

Table 1과 같다(117,85,43). 채소나 과일의 경우에는 α-carotene,

β-carotene, lycopene 등이 많고, 사람의 혈청이나 모유에도 소량의

lutein 이나 β-carotene이 함유되어 있다. 최근에는 상업적으로 해조류

나 동 ․ 식물로부터 canthaxanthin, astaxanthin, β-apo-8'-carotene,

ethyl β-apo- 8'-carotene, citranaxanthin 등의 carotenoid를 생산하고

있다(43).

식품 중 carotenoid의 체내 이용률은 carotenoid의 종류, 분자구조 및

carotenoid 섭취량과 체내의 영양소 흡수 및 저장률, 유전적 인자 등에

따라 달라진다. 구조상 말단에 β-ionone ring을 갖는 β-carotene이나

β-cryptoxanthin 등은 가장 대표적인 carotenoid의 기능이라 할 수 있는

provitamin A의 활성을 갖는다(6,7,17,146).

Provitamin A로써의 기능 이외에도 carotenoid는 항산화 기능 및

심혈관질환의 예방과 더불어 체내 면역력 증가, 세포 돌연변이나 암 발생

억제, 시력 세포의 변이 억제로 인한 시력보호 작용 등이 있다

(20,88,104). 이는 carotenoid의 항산화 효과 및 면역반응의 조절 기능이

여러 질병의 발생을 감소시키고, carotenoid가 T-lympocyte cell의

apoptosis를 감소시켜 유전자의 안정성을 보호해 주기 때문인 것으로

보고 있다(21,23). 식이 중 충분한 채소와 과일의 섭취는 암 발생이나

심혈관질환 등의 발생을 감소시키는 것으로 보고 되고 있으며, 따라서

미국 국립 암 연구 센터에서는 하루에 최소 5 serving 이상의 채소나

과일 섭취 또는 하루에 6mg 이상의 carotenoid 권장하고 있다(58).

- 3 -

I

II

8 10 14 15’

14’ 12’ 10’ 8’

5’3’

1’I

II

8 10 14 15’

14’ 12’ 10’ 8’

5’3’

1’

α-carotene

carotene β-carotene

II

γ-carotene

lycopene

-----------------------------------------------------------

HOHO

cyptoxanthin

HO

CH

HO

CH

xanthophylls lutein

HO

CH

HO

CH

astaxanthin

zeaxanthin

Figure 1. Chemical structures of major carotenoids

- 4 -

Table 1. Carotenoid content of raw green leafy vegetables, fruits,

roots and seedsa

Species

Carotenoid(㎍/g fresh weight)

total zeaxanthin lutein α-carotene β-carotene lycopene

brussel sprout 1163 - 610 - 533 -

green bean 940 - 494 70 376 -

broad bean 767 - 506 - 261 -

broccoli 2533 - 1614 - 919 -

green cabbage 139 - 80 - 59 -

lettuce 201 - 110 - 91 -

parsley 10,335 - 5812 - 4523 -

pea 2091 - 1633 - 458 -

spinach 9890 - 5869 - 4021 -

watercress 16,632 - 10,713 - 5919 -

apricot 2196 31 101 37 1766 -

banana 126 4 33 50 39 -

carrot(May) 11,427 - 170 2660 8597 -

carrot(Sept) 14,693 - 283 3610 10,800 -

orange 211 50 64 Nd 14 -

pepper 2784 1608 503 167 416 -

peach 309 42 78 Tr 103 -

sweet corn 1978 437 522 60 59 -

tomato 3454 - 78 - 439 2937

a Values include cis and trans isomers. Nd=not detected; Tr=trace

source : Fraser PD, Barmley PM. The biosynthesis and nutritional uses of

carotenoids. Progress in Lipid Research 43(3):228-265, 2004

- 5 -

2) Astaxanthin

Astaxanthin은 β-carotene이나 zeaxanthin, lutein과 더불어 최근에

관심을 모으고 있는 carotenoid계 색소로 필수 다가 불포화 지방산의

산화에 대한 억제 작용, 자외선으로부터 보호 작용, 면역작용 등의 체내

필요한 생물학적 작용의 기능을 갖고 있다(86).

Astaxanthin은 주로 연어나 송어, 새우, 바다가재나 생선 알 등과

같은 수중 생물에서 발견되며(49), 또한 Haematococcus pluvialis 란

조류는 천연 astaxanthin을 가장 많이 함유하고 있어 건조한 1kg의

Haematococcus pluvialis 로부터 30g 이상의 astaxanthin을 추출해 낼

수 있다(101).

Astaxanthin의 구조는 hydroxyl기와 keto기를 가지며 각각 말단에

ionone ring을 갖고 있어 다른 carotenoid계 색소보다도 높은 에스테르

화 능력과 뛰어난 항산화능 및 극성의 성질을 갖는다(Figure 2). 특히

유리 astaxanthin은 산화에 대한 민감도가 매우 뛰어난 편이다. 자연에서

발견되는 astaxanthin의 형태는 주로 연어의 근육이나 바다가재의 껍질부

분에서와 같이 단백질과 공유 결합을 한 형태와 1개나 2개 이상의 지방

산과 에스테르가 결합한 형태로 발견되며 이들은 구조가 비교적 안정적이

다(49,86). 또한 astaxanthin의 다양한 이성체들도 자연에서 발견되는데,

이는 hydroxyl 기의 결합에 따라 구분되며 3S, 3'S형의 경우에는 야생

연어나 Haematococcus pluvialis 에서 주로 발견되는 형태들이다(27).

그러나 이러한 astaxanthin은 대부분의 어류나 포유류의 체내에서는 합성

될 수 없으므로 식이로부터 공급받아야 하며 β-carotene과 달리

provitamin A로써의 활성도가 없는 carotenoid 중 하나이다(65).

- 6 -

all-trans isomers

Figure 2. Structural formula of astaxanthin

- 7 -

Astaxanthin의 항산화능력은 매우 강력하여 in vitro 실험에서

astaxanthin이 쥐의 간세포 내 존재하는 미토콘드리아의 지질과산화를

억제하는 능력이 vitamin E보다 무려 100배 이상의 효과를 갖는 것으로

나타났다(47,80). 더욱이 carotenoid의 항산화 기능에 주목하는 이유가

유전자 발현을 조절하고 세포와 세포간의 comunication을 유도하여 산화

적 손상에 대한 억제를 돕는 세포막의 구성요소를 보호하기 때문으로

보고 있는데, 이런 면에서 astaxanthin은 쥐의 간세포에 있는

cytochrome P450 유전자를 조절하는 것으로 보고 있다(2,12,76). 이와

같이 astaxanthin의 항산화 능력은 vitamin E와 β-carotene이 갖는

자유 라디칼(free radical)에 대한 항산화력보다도 몇 배 강한 것으로

보고 되고 있다(80). Kurachige 등(79)은 vitatim E가 결핍된 쥐의 간세

포 내 미토콘드리아에 Fe2+을 노출시킨 뒤 astaxanthin을 투여한 결과

α-tocopherol 보다 astaxanthin의 항산화효과가 100 내지 150배 강한

것을 관찰하였다. Tero의 연구(134)에서는 β-carotene, cantaxanthin,

astaxanthin, zeaxanthin의 항산화능력 비교 시 자유 라디칼 생성과정에

서 methyl linoleate의 hydroperoxidase의 형성 억제 능력이

cantaxanthin과 astaxanthin이 가장 효과적이고 지속적이었음을 보고하

였다. 또한 Miki의 실험(90)에서도 자유 라디칼의 조절인자인

heme-protein-Fe2+와 malonaldehyde 생성물 측정 결과 astaxanthin

투여가 가장 효과적인 것으로 나타났다.

이러한 astaxanthin의 대표적인 항산화능 효과로는 자외선에 의한

산화 억제, 염증이나 암 억제, Helicobacter pylori 에 의한 감염 억제,

노화와 관련된 질환 예방, 면역체계의 보호 및 간, 심장, 눈, 전립선 등과

관련된 질환 예방 등이 보고 되고 있다(97,123). Carotenoid는 자외선으

로부터 조직의 보호 기능이 뛰어난 것으로 알려져 있는데, 특히

- 8 -

astaxanthin의 경우 β-carotene이나 lutein 보다도 자외선에 의한 지방

산의 산화를 억제하는 효과가 매우 뛰어난 것으로 보고 되어 자외선이

눈이나 피부에 초래할 수 있는 손상에 대한 예방을 기대 할 수 있다

(100). 아직 사람의 눈에 있어서 astaxanthin이 미치는 효과에 대한 기전

이 정확히 밝혀지진 않았으나 동물 실험의 경우 astaxanthin을 먹인 쥐가

그렇지 않은 쥐보다 자외선에 의한 망막에 존재하는 광수용기

(photoreceptor)의 손상이 유의적으로 적거나 손상에 대한 빠른 회복을

나타내는 것으로 보고 되었다(49,136).

이미 많은 연구(79,90,97,123,134,136)에서 밝혀진 바와 같이 LDL-

콜레스테롤은 동맥경화성 질환의 위험을 증가시키고 이와 반대로 혈 중

HDL-콜레스테롤은 심혈관질환이나 동맥경화의 위험을 감소시킨다.

Østerlie 등(150)의 연구에 따르면 α-carotene이나 β-carotene 또는

lycopene 등과 같은 비극성 carotenoids는 혈장에서 VLDL에 의해 운반

되고, zeaxanthin이나 lutein과 같은 극성의 carotenoids는 HDL에 의해

운반 되는 것으로 나타났으나 astaxanthin은 VLDL, LDL, HDL 모두에

의해 운반된다는 것이다. 동물실험(95)에서는 astaxanthin의 보충 섭취가

혈 중 HDL-콜레스테롤의 농도를 증가시키는 것으로 보고 되었다. 따라

서 astaxanthin은 혈 중 LDL-콜레스테롤과 HDL-콜레스테롤의 농도

변화에 영향을 미칠 수 있고, astaxanthin의 섭취에 따른 HDL-콜레스테

롤의 증가와 더불어 심혈관질환의 예방을 기대할 수 있다I(135).

Astaxanthin의 항암효과는 많은 동물 실험들을 통하여 밝혀지고 있어

쥐의 방광암 발생을 감소시키는 것으로 나타났으며, 발암물질을 먹인

쥐에게 astaxanthin을 보충섭취 시키면 그렇지 않은 쥐보다 암 발생률이

유의하게 낮은 것으로 보고 되고 있다(130). 또한 식이 astaxanthin의

섭취는 유방암을 억제하여 β-carotene이나 cantaxanthin 보다 종양 발생

- 9 -

률을 50%까지 더 감소시키는 것으로 나타났으며(24) astaxanthin이 전립

선암에 관여하는 5-α-reductase를 억제하여 전립선암의 발생을 감소시

키고, 최근에는 종양을 발전시키는 스트레스성 세포 발현을 억제한다는

것이 밝혀졌다(5,81). 따라서 astaxanthin은 암 세포의 성장 억제, 생체

효소의 유도, 암 세포에 대한 면역 반응 조절 등의 효과가 있는 것으로

보고 있다(12,24,61,63).

또한 astaxanthin은 항산화효과나 항암 효과 이외에도 면역기능 및

감염에 따른 회복에 좋은 효과를 주는 것으로 밝혀지고 있는데, in vitro

실험에서 astaxanthin은 쥐의 췌장 세포의 항체 증진을 촉진하고, 노화된

쥐의 경우 면역반응 감소를 다시 회복하는 효과를 나타내었다(66,67).

사람을 대상으로 한 실험에서 astaxanthin은 T-dependent stimuli와

관계된 immunoglobulin의 생성을 촉진하는 것으로 나타났다(64). 식이

astaxanthin은 Helicobacter pylori 에 의한 궤양성 질환의 증상을 완화

시키며, 위벽의 감염을 감소시키고 감염의 진행을 억제하는 효과도 있는

것으로 관심을 모으고 있으나 이에 대한 정확한 기전은 아직 밝혀지지

않아 더욱 많은 연구가 요구 되는 바이다(11).

3) Carotenoids와 지질과산화

활성산화물질(ROS:reactive oxidant species)은 쌍을 이루지 못한

전자를 가진 불안정한 물질로써, 산소가 관여하는 생체 대사과정에서는

필연적으로 superoxide anion, hydrogen peroxide, hydroxyl radical

및 singlet oxygen, organic free radical, peroxyl free radical,

hypochlorous acid 등과 같은 활성산소가 발생하게 된다(37,116,139).

신체는 에너지 대사과정, 정상적인 신진대사 과정 및 면역체계를 통해

끊임없이 활성산소를 생성하게 되며 이 과정 중 과잉으로 생성된 활성산

- 10 -

소는 신체 내 불포화지방산과 지질 및 콜레스테롤을 산화시켜, 신체 내

세포를 파괴시키는 과산화지질을 생성하고 혈관벽에 계속 부착되어 혈액

의 흐름을 원활하지 못하게 한다. 또한 세포막 단백질을 파괴시켜 세포의

본질을 파괴시키고, 세포막지질과 세포막 단백질을 서로 융합시켜서 세포

막을 딱딱하게 만들어 부서지기 쉽게 하며, 세포막에 구멍을 뚫어 세균

및 바이러스가 쉽게 들어올 수 있게 한다. 더불어 핵막을 파손시켜 핵과

유전물질을 노출시킴으로써 돌연변이를 유발하며 유전 정보를 재구성하거

나 파괴시키고 면역세포를 서서히 손상시킴으로써 면역체계 자체를 위협

하는 것으로 밝혀지고 있다(52,157,171,192).

그러므로 활성산소의 농도가 체내 항산화적 방어 체계간의 불균형을 초래

하여 결과적으로 고혈압이나 동맥경화, 심혈관질환 등과 같은 만성퇴행성질환

의 발생을 촉진시키는 것으로 보고 있는데 이러한 활성산소의 생성은 결국

산화적 스트레스를 증가 시킨다(53,84). 산화적 스트레스에 대한 정의는 아직

미흡한 실정이나 체내 자유 라디칼의 생성과 항산화 방어체계 활성의 균형이

깨어진 상태를 산화적 스트레스라 정의 할 수 있다. 따라서 체내 산화적 상태

는 체액과 체조직의 산화적 산물이나 산화를 촉진하는 물질 또는 이와 반대

로 지질과산화를 억제하는 저해제(inhibitor)들에 의해 증가되거나 감소될 수

있다(37).

체내의 산화적 스트레스 상태를 측정하기 위한 방법으로 약 40가지 이상

의 지표들과 다양한 측정 방법들이 개발되어 이용되고 있는데(37), 일반적으

로 산화적 스트레스의 정도에 대한 측정은 체액의 지질 산화적 산물 농도의

측정이나 금속 이온 또는 자유 라디칼에 의해 유도되는 지질 과산화도 측정

에 의해 이루어지며 이를 요약하면 Figure 3과 같다. 이 중에서도 자유 라디

칼에 의해 초래되는 지질과산화는 산화적 스트레스와 매우 밀접한 관계라 할

수 있으므로 지질 과산화물 농도의 측정을 통하여 산화적 스트레스의 상태를

진단할 수 있다(116).

- 11 -

한편 자유 라디칼에 의한 지질과산화 반응은 크게 2가지의 항산화 방어체

계에 의해 억제될 수 있으며 이러한 체계 중 하나로 superoxide dismutase,

catalase, glutathione peroxidase, glutathione reductase와 같은 항산화 효소

들과 vitamin E, vitamin C, β-carotene, 아연, 구리, 셀레늄과 같은 비효소적

항산화비타민과 무기질을 들 수 있다.

항산화 방어체계에 관여하는 항산화 영양소 중에서 carotenoid는 체내

대사과정에서 발생하는 자유 라디칼이나 활성산화물질과 결합하는 능력이

비교적 뛰어난 것으로 보고 된다. Carotenoid는 활성산소로 인한 조직이나

세포의 산화적 손상을 억제하는 효과를 보이며, 특히 xanthophylls

group의 carotenoid는 활성산소와의 반응력이 β-carotene 보다 높아

항산화제로써의 효과가 클 것으로 기대되고 있다(36,126). 또한 체내

대사에서 형성된 다양한 자유 라디칼들은 carotenoid와 결합력이 가장

높아 산화적 손상으로부터 지단백이나 세포막을 보호하는 중요한 역할을

하는 것으로 보인다. 따라서 carotenoid는 체내 LDL의 산화 감소와 혈관

의 plaque 형성을 촉진시키는 산화적 스트레스를 감소시켜 심혈관 질환

의 예방 효과를 갖는 것으로 추정할 수 있다(43,126).

Hadly 등(50)은 토마토 섭취가 산화적 손상에 대한 지단백의 반응성

을 감소시키고 낮은 혈청 lycopene의 농도는 중년 남성에 있어서 동맥경

화성 질환의 위험율을 증가시키는 것으로 보고하였고, Clausen 등(30)은

흡연자들에게 10일 동안 여러 가지 항산화제를 투여 한 결과 셀레늄,

β-carotene, ascorbic acid, α-tocopherol 순의 항산화 효과를 나타낸

것으로 보고하고 있다.

그러나 carotenoid의 항산화 작용은 carotenoid의 화학적 구조와

산소가 밀접한 관계를 갖기 때문에 주위의 산소 분압 상태에 따라 크게

영향을 받게 된다(78). β-carotene의 경우 산소분압이 낮을 때 조직의

산화를 억제하는 것으로 보이나 산소 분압이 높을 때에는 오히려 조직의

- 12 -

산화를 촉진시키는 prooxidant로써 작용하는 것으로 보고 되었다(87).

In vitro 실험에서 Halevy 등(51)은 세포막의 arachidonic acid의 대사과

정 중 cyclooxygenase나 lipoxygenase의 활성을 낮추는데 있어서 1mM

의 β-carotene 투여가 1mM의 α-tocopherol 보다 더 효과적이라 하였

고, Vile 등(141)은 산소분압이 낮은 상태의 adiamycin을 처리한 쥐의 간

세포 microsome에서 β-carotene의 항산화작용이 α-tochopherol 보다

높은 것으로 보고하였다. 따라서 여러 연구 결과(72,108,128) 산소 분압

이 15torr 일 때 β-carotene의 항산화 효과가 α-tocopherol 보다 3배

이상 높게 나타나는 반면 산소 분압이 760torr 이상으로 증가되면

β-carotene은 prooxidant로써 작용하게 된다. 그러나 일반적으로 사람이

생활하는 환경의 산소 분압이 200torr 이하임(108)을 고려할 때

carotenoid가 갖게 되는 기능이 prooxidant로써의 작용보다는 항산화제

로써의 역할이 더 중요하리라 생각된다.

- 13 -

Oxidative Stress

Composition Potency 1) TRAP2) FRAP3) ORAC4) TEAC

Oxidizability1) Leg time2) Propagation3) Maximal rate4) Max CDPromoters

&InhibitorsPeroxidation

products

LipidPeroxidation1) MDA2) F2-Iso3) Breath4) CD5) LOOH

Proteins andPeptides1) Carbonyls 2) GSH

DNA Damage

Fragmentation1) SCSA2) Comet3) Tunnel

Biomarkers1) 8-OH-dG2) 8-oxo-dG3) 5-OH-mdU

ROSProduction1) Luminol2) ESR

Antioxidants

Enzymes &Macromolecules1) SOD2) GPX3) Catalase

LMWA1) Vit C2) Vit E3) Uric Acid4) Carotens

Figure 3. Criteria used to assess oxidative stress and indices and

methods used for their evaluation

(source : Dotan Y, Lichtenberg D, Pinchuk I. Lipid peroxidation cannot be used as

a universal criterion of oxidative stress. Progress in Lipid Research

43(3):200-227, 2004)

- 14 -

2. 연구목적

Carotenoid는 체내 항산화 방어체계에 관여하는 항산화 물질로 주목을

받고 있으며, 산화적 스트레스에 의해 생성된 활성산화물질을 제거하는 능력

이 탁월하여 vitamin E의 100배에 달하는 것으로 보고 되고 있다. 그러나

우리나라의 carotenoid에 대한 연구는 주로 β-carotene에만 치중되어 있으며

lycopene이나 lutein, astaxanthin 등 provitamin A의 활성은 없으나 항산화

력이 크다고 알려진 다른 carotenoid에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 특히

최근의 동물 실험 연구들에서 astaxanthin의 항산화 효과 및 항암효과는

β-carotene이나 cantaxanthin 보다 뛰어난 것으로 보고 되고 있다.

한편 흡연은 상당량의 자유 라디칼을 발생시키고 이는 세포의 손상을

초래하여 폐암, 후두암 등 여러 가지 암과 고혈압, 동맥경화, 신장병 및 뇌

손상 등의 위험을 증가시키며, 특히 심혈관계 질환에 의한 사망률의 위험을

증가시키는 것으로 보고 되고 있다.

본 연구에서는 우리나라의 건강한 성인의 carotenoid 함유 식품 섭취에

따른 체내 지질과산화 및 항산화능, 흡연에 의한 체내 지질과산화와 항산화

능의 정도를 측정하고 비교적 carotenoid가 풍부하게 함유된 식품 섭취에

있어서 흡연자와 비흡연자 간에 차이를 비교해 보고자 한다. 또한 강력한

항산화 영양소로 주목받고 있는 astaxanthin의 항산화 효과를 보기 위해서

정상식이를 하는 젊은 여성과 심혈관질환의 위험성이 증가되는 폐경 후 여성

을 대상으로 astaxanthin의 보충섭취가 체내 지질과산화 및 항산화능에 미치

는 영향을 살펴보고, carotenoid의 종류별 섭취량을 조사함으로써 우리나라

사람들의 carotenoid 함유 식품 섭취와 흡연 및 astaxanthin 보충이 체내

지질과산화물과 항산화능에 미치는 영향에 대해 연구하고자 한다.

- 15 -

Ⅱ. Carotenoid 함유 식품 섭취와 흡연 여부에 따른 지질과산화 및

항산화능 비교

1. 연구배경 및 목적

미국을 비롯한 선진국에서는 1960년대 이후 흡연의 유해성이 알려지

면서 흡연율이 차츰 감소하고 있는 추세이다. 우리나라의 1998년 국민

건강 및 보건의식 행태 조사결과에 따르면 20대 이상 성인 남성의 흡연

율은 1989년 70.8%에서 1998년 67.6%로 감소하는 경향이었으나, 같은

기간 동안 성인 여성의 흡연율은 오히려 3.9%에서 6.7%로 많이 증가되

었다(112,169). 최근에는 여성의 사회적 역할과 활동이 많아짐에 따라

여성 흡연에 대한 과거의 부정적인 인식이 변화하고 있어 앞으로 여성

흡연자는 더욱 증가될 것으로 전망된다. 특히 가임기 여성의 흡연은 임신

및 육아와 관련하여 저체중아, 미숙아, 선천적 기형, 사산아 출산, 분만

시 합병증, 자연유산 등 모자영양의 위험요인을 우려하고 있고, 피부의

조기노화와 여성의 생식기관에 이상을 가져와 조기 폐경 및 불임 등의

문제를 초래하는 요인으로 보고 있다(173). 또한 흡연으로 인한 심혈관질

환의 발병위험도 여성에게 더욱 증가한다는 면에서 여성흡연에 대한 대책

이 필요할 것이다(181).

담배 연기 속에는 4,000여종의 유독 물질 및 발암물질들이 함유되어

있는데, 한 두 번의 흡연으로 건강에 큰 영향을 주는 것은 아니나 일단

담배를 피우기 시작하면 매일 수십 년을 지속적으로 피우기 때문에 독성

물질의 축적 작용으로 건강상 큰 피해를 입게 되는 것이다(41,191). 흡연

을 하게 되면 상당량의 자유 라디칼이 발생하는데 이는 세포의 손상을

초래하여 여러 가지 질병의 위험을 증가 시킨다(29). 흡연은 특히 심혈관

- 16 -

계질환이나 폐암을 비롯한 여러 가지 암에 의한 조기사망과 관련이 있는

데, 심혈관계질환으로 인한 사망률의 31% 정도와 암으로 인한 사망률의

22%가 흡연과 관련이 있는 것으로 추정되며, 그 외에도 흡연은 만성폐쇄

성 질환과 골다공증과도 관련이 있는 것으로 알려져 있다(14,41). 최근

한국에서 주요 사망원인으로 지적되고 있는 심혈관계 질환의 경우에도 그

위험 요인 중 하나로 흡연의 유해성이 지목되고 있다(198).

Vogt 등(143)의 연구에 따르면, 65세에서 74세의 9,740명의 여성을

5년간 추적 조사한 결과 흡연자가 비흡연자 보다 심장질환이나 암에

의한 사망률이 2배 정도 높았고 흡연과 관련 있는 암(폐, 기관지, 기도,

구강, 후두암 등)에 의한 사망률은 10배 정도 높은 것으로 나타났다.

Prescott 등(114)은 흡연자의 질병발생 위험도를 조사하기 위하여

11,472명의 여자와 13,191명의 남자를 평균 12.3년간 추적 조사한 결과

여성흡연자의 경우는 심근경색의 발생위험이 2.24배, 남성 흡연자의 경우

는 1.43배로 비흡연자에 비하여 유의하게 높은 것으로 조사되었다. 또한

Phillips 등(111)은 성인 평생 동안 흡연자와 비흡연자의 평균 잔여수명을

조사하기 위하여 모든 사망원인과 흡연과 관련된 질병에 의한 사망원인을

종합적으로 분석한 결과, 20세의 나이에 흡연을 시작한 사람이 73세까지

생존할 확률은 42%로 비흡연자의 78%에 비하여 유의하게 낮음을 보고

하였다. 따라서 흡연은 심혈관계질환이나 여러 가지 암의 위험요인으로

잘 알려져 있으며 직접적으로는 혈청 지질, 체질량지수, fibrinogen 수준,

혈액의 점도, 혈소판 응집과 생존, 백혈구 수, 인슐린 저항성, 당 내성,

vasopressin 수준, 혈장 estradiol 등에 영향을 주는 것으로 보고 되고

있다(26,34,73,89).

- 17 -

흡연 시에는 nicotine, tar, 자유 라디칼 등이 체내로 다량 유입됨으로

써 체내 활성산화물질의 생산을 증가시키고(57,151), 흡연으로 인해 생긴

활성산화물질은 신체 내에서 광범위한 해로운 활성을 가지고 있으므로

이들을 적절히 중화시키지 않으면 주위의 단백질과 세포에 해를 입히고

신체 내 항산화 체계의 균형을 깨뜨림으로써 항산화 비타민의 영양 상태

악화와 더불어 조직 내 DNA의 손상도 야기 시키게 된다(140). 또한

흡연은 혈장 LDL의 산화 증가에 관여하여 산화 LDL 수준을 증가시키며

동맥경화증 및 심장 순환계 질환의 위험도를 증가 시킨다(35). 흡연이

DNA 손상에 미치는 영향에 관한 연구에서, 이스라엘 사람을 대상으로

90분간 5-7개피의 흡연을 시킨 결과 TBARS(thiobarbituric acid

reactive sub- stances)를 지표로 한 LDL의 과산화반응이 증가되었음을

보고하였다(56).

한편 체내에서 생성되는 반응성이 강한 활성산화물질은 체내로 유입된

산소가 대사과정에서 superoxide anion, peroxy 또는 alkoxy radical,

singlet oxygen, hyderogen peroxide, nitric oxide 등으로 전환되면서

발생하거나 흡연 또는 오존의 흡입처럼 외부로부터 직접 유입되기도 한다

(3,154). 이러한 활성산화물질은 강한 반응력으로 인해 단백질, 세포막과

DNA의 손상을 초래하고, 특히 세포막의 구성성분인 인지질의 불포화지방

산은 자유 라디칼로 인한 연쇄반응으로 인해 지질 과산화물을 형성하여

세포막을 손상시킬 뿐 아니라, 생성된 지질 과산화물은 다시 세포막의

단백질 손상을 초래하게 된다(55). 건강한 사람은 항산화 기능과 활성산

화물질의 생성이 비교적 균형을 이루게 되나, 활성산화물질로 인한 지속

적인 손상은 노화를 촉진시키며, 연령이 증가하면서 암, 심혈관계 질환

등을 유발하게 할 뿐만 아니라, 약 100여종의 질병발생에 직·간접적으로

관여한다고 알려져 있다(54,102,154). 산화적 스트레스는 영양결핍으로

- 18 -

인한 체내 항산화 비타민과 glutathione peroxidase의 농도 저하, 또는

흡연을 비롯한 독성화합물 및 약물의 복용, 그리고 감염 시 식균 작용 등

에 의해 발생하게 되며, 쥐를 이용한 동물실험에서 유전적으로 산화적

스트레스에 더 심각하게 반응하는 경우가 있다고 보고 된 바 있다

(4,121).

Abou(1)는 그의 연구에서 흡연자의 적혈구 glutathione peroxidase의

활성도가 감소하였음을 보고하였고, Gort 등(46)의 연구에서도 세포에

인위적으로 산화적 스트레스를 가하게 되면, superoxide dismutase의

활성도가 변화된다고 하였다. Nadif 등(96)은 주위 환경에 의한 산화적

스트레스 상황에서도 유의적으로 적혈구 내 superoxide dismutase의

활성도가 변화된다고 하였다. Bolzan 등(15)은 나이와 성별에 따른 항산

화 효소 활성에 관한 보고에서 흡연 유무에 따라 항산화 효소 활성에

차이가 없음을 보고하였으나, 전반적으로 흡연에 의해 유도된 산화적

스트레스 환경 하에서 항산화 관련 효소들의 활성도가 바뀔 수 있음을

시사하였다. 또한 흡연으로 증가된 자유 라디칼과 여러 유해 물질들은

ceruloplasmin ferroxidase 특이 활성도를 저하시키는데, 이로 인해

Fe++를 Fe+++로 전환시켜 지질과산화를 억제하는 항산화 기능에 지장

을 초래한다는 보고도 있다(106,185). 한편 산화적 스트레스로 인한 손상

을 나타내 주는 지표로 널리 사용되는 방법은 혈장, 적혈구 및 LDL의

지질 과산화물 농도를 나타내주는 TBARS 분석방법이 널리 사용되어

왔으며 이는 지질의 비가역적인 손상을 정량적으로 나타내주는 지표라 할

수 있다. 그러나 이는 salic acid와 같은 non lipid, malon aldehyde를

비롯한 기타 aldehyde나 산화된 고도 불포화지방산 값이 포함되어 있기

때문에 비슷한 조건의 실험에서 상이한 결과를 초래하는 원인이 되고

있어 앞으로의 연구가 더욱 주목 된다(60).

- 19 -

한편 인체는 이러한 활성산화물질의 피해를 최소화시키는 항산화체계

를 갖추고 있는데, 여기에는 체내에서 생성된 superoxide dismutase,

glutathione peroxidase, catalase 등과 같은 항산화 효소들로 이루어진

제1방어체계와 vitamin C, vitamin E, carotenoid, polyphenol,

flavonoid, 아연, 철, 셀레늄, 구리 및 망간과 같은 항산화 영양소로 이루

어진 제 2방어 체계로 이루어져 있다. 제1방어체계는 자유 라디칼을 물이

나 과산화수소로 환원시켜 자유 라디칼의 초기 생성을 억제하며, 이미

생성된 자유 라디칼에 의한 산화 연쇄반응 차단은 제2방어 체계인

vitamin E, vitamin C, carotenoid 등의 항산화 영양소에 의해 이루어진

다(8,107,195). 더욱이 흡연자는 흡연이라는 산화적 스트레스의 환경에

노출될 뿐 아니라, 항산화영양소의 섭취량도 부족하여 건강상에 피해가

더욱 심해질 수 있다(185).

여러 보고에 의하면 흡연자가 비흡연자에 비하여 에너지, 지질, 포화

지방산의 섭취량이 많고 vitamin A, vitamin C, 그리고 식이 섬유소,

엽산, 철 등은 많이 필요함에도 불구하고 오히려 적게 섭취하는 것으로

조사되었다(10,39,83). 따라서 이러한 영양소 섭취양상과 식습관은 흡연

으로 인해 발생하는 자유 라디칼에 의한 손상을 증가시키고 체내 지질의

분포를 악화하여 심혈관계질환 및 각종 암의 위험을 증가시킬 수 있다

(137). Walmsley 등(144)은 흡연자가 비흡연자에 비해 폐 질환 및 심혈

관계질환의 발병율과 사망률이 높은 이유 중 하나로 흡연자가 야채나

과일의 섭취를 기피함으로써 항산화 비타민의 체내 공급 상태가 좋지

않은 반면 흡연으로 인한 산화적 스트레스 때문에 항산화 비타민들은

고갈되어 활성산화물질 등을 처리해 주는 능력이 저하되기 때문으로 보고

하였다. 또한 흡연자는 비흡연자에 비하여 혈장 내 지질과산화정도가

증가하고, 총콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤 농도가 증가하였을 뿐 아니라

- 20 -

주된 항산화작용을 하는 혈청 내 vitamin C와 vitamin E의 농도가 낮고,

혈색소의 농도는 높은 것으로 나타났다(162,177). Cross 등(33)은 그의

연구에서 흡연자들의 혈청 내 항산화제들의 농도 저하는 흡연 자체에

의해 항산화제들의 소모량이 많아진 것과 더불어 식습관의 변화 때문이라

고 하였는데, 흡연은 미각의 예민도와 식욕을 떨어뜨려 식품선택에 영향

을 미치게 하여 술이나 카페인 음료를 선호하게 하고, 과일이나 채소류는

적게 섭취하도록 하며, 아침 결식률을 증가시키고 식품섭취 빈도를 감소

시키는 것으로 보고 하였다(10,89). 우리나라에서도 흡연자의 항산화

비타민 영양상태에 관심을 가지고 연구한 결과들이 보고 되고 있는데,

흡연자는 비흡연자에 비해 지질과산화도는 높고 혈장 vitamin C나

vitamin E의 수준이 낮은 것으로 조사되었다(109,159,176). 이에

vitamin C나 vitamin E 및 vitamin A와 같은 항산화 비타민의 보충 섭취

는 흡연자의 체내 항산화 비타민의 수준을 증가시며 면역력 등을 증가시

키므로 흡연자의 항산화 영양소의 보충이 필요한 것으로 보고 되고 있다

(70,160,178).

활성산화물질에 대한 비효소적 방어 작용을 하는 항산화 물질 중 비타

민 C와 비타민 E 등의 효과 이외에 최근에는 carotenoid의 자유 라디칼

제거 방어체계가 많이 연구되고 있다(38,186,124). Carotenoid는 식물

속에 널리 분포되어 있으며, 자외선에 의해서 생성된 활성산화물질을

제거하는 능력이 탁월하여 vitamin E의 100배에 달하는 것으로 보고

되고 있다(142). 항산화제로서의 carotenoid에 관한 연구는 주로

β-carotene에만 치중 되어 왔으나, 최근에는 lycopene, lutein,

zeaxanthin 등의 carotenoid가 활성산소와의 강한 결합력으로 인해 노화

에 따른 근육의 퇴행(125)이나 백내장의 발생 등(133)을 방지하는 항산

화효과에 뛰어난 것으로 나타나고 있다. 따라서 흡연자에 있어

- 21 -

carotenoid를 포함한 항산화 비타민의 식이 섭취 조사나 혈장 내 항산화

비타민의 농도 조사는 흡연자의 체내 항산화체계 기전의 연구에 중요한

기초 자료가 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 흡연자의 식품 섭취 시

양상과 문제점을 정확하게 파악하고 그에 적절한 영양교육프로그램을

마련하기 위해서는 지역별, 성별, 연령별 대규모의 조사연구가 필요할

것이다. 세계최고의 흡연률을 가진 우리나라 흡연자의 식생활패턴과 건강

행동 등을 제대로 파악하여 식생활 개선 및 생활양식의 변화와 금연을

함께 유도한다면 각종 흡연과 관련된 질병을 예방하는데 도움이 될 것이

다.

본 연구에서는 중년의 성인 남녀를 대상으로 흡연에 따른 신체지수와

혈 중 지질 및 지질과산화물, 총항산화능(total antioxidant status)을

측정하여 흡연자와 비흡연자 간에 차이를 살펴보고자 하였다. 또한 흡연

자와 비흡연자의 영양소섭취 실태와 항산화물질로 주목받고 있는

carotenoid 함유 식품(식품 1g 당 평균 100~10,000㎍의 carotenoid

함유)의 섭취 실태를 비교하고 carotenoid 함유 식품 섭취 빈도에 따른

지질과산화도와 항산화능을 예측할 수 있는 기초 자료를 마련하고자

한다.

- 22 -

2. 연구 내용 및 방법

1) 연구대상자

2002년 9월 1일부터 2002년 10월 30일까지 인하대 병원의 건강검진센

터에서 건강검진을 받은 사람 중 당뇨병이나 신장병, 고혈압 및 심장병 등의

특별한 질환을 갖고 있지 않는 성인 210명(남자 112명, 여자 98명)을 대상으

로 하였다.

2) 식이조사

연구대상자들의 영양소 섭취량은 1998년도 국민건강․영양조사에서

사용한 식품섭취빈도조사법(food frequency questionnaire)(196)을 기초

로 하여 섭취 식품의 양까지 추정할 수 있는 반정량 식품섭취빈도조사

(semi-quantitative food frequency questionnaire) 설문지를 개발하여

지난 1년간의 평균 식품 섭취빈도 및 영양소섭취량을 조사하였다. 또한

식이조사는 잘 훈련된 조사자가 대상자를 직접 면담하여 조사 목적과

기록방법을 설명함으로써 식품섭취량에 대한 정확한 조사가 이루어지도록

하였다.

본 연구에서 사용한 반정량 식품섭취빈도지는 총 42개의 식품으로

구성되었다. 조사 식품항목은 곡류 및 그 제품 6가지, 두류 및 그 제품

1가지, 육류 및 그 제품 2가지, 난류 1가지, 어패류 5가지, 해조류 1가지,

우유 및 그 제품 2가지와 특히 동물성 carotenoid가 많이 함유된 갑각류

(새우, 게, 바다가재 등) 및 식물성 carotenoid가 많이 함유된 채소 및

과일류 21가지의 식품을 따로 분류하여 조사하였다. 또한 소량이나

carotenoid 섭취를 기대할 수 있는 햄버거, 피자, 스파게티 3가지를 더

추가하였으며, 섭취 빈도는 하루(3회, 2회, 1회), 1주일(4-6회, 2-3회,

- 23 -

1회), 1개월(2-3회, 1회), 1년(2-3회) 단위와 전혀 안 먹음으로 표기하게

하였다(부록참고).

영양소 섭취량은 한국영양학회에서 개발한 Can-pro(2.0)를 이용하여

성별로 흡연자와 비흡연자를 분류하여 분석하였다. Carotenoid 함유 식품

의 섭취 빈도는 1일 3회가 9점, 2회가 8점, 1회가 7점, 1주에 4-6회는

6점, 2-3회는 5점, 1회는 4점, 1개월에 2-3회는 3점, 1회는 2점, 1년에

2-3회가 1점, 그리고 전혀 먹지 않음은 0점으로 총 10단계의 강도를

부과하여 통계처리 하였다.

3) 신체계측 및 시료수집

연구 대상자들의 신장, 체중 및 체지방은 Inbody(Body composition

analyzer, Biospace, Co., Ltd)를 사용하여 측정하였고 혈압은 상박동맥

혈압을 측정하였다. 또한 오전 공복 시 혈액을 채취하여 혈장과 혈청을

분리한 후, -70℃에서 냉동보관 하였고, 이때 수시뇨도 함께 채취하여

ethyl alcohol로 소독한 polyethylene 병에 담아 -70℃에서 냉동 보관하

였다.

4) 분석방법

(1) 혈청 지질 농도

혈청 내 지질은 효소비색법을 이용한 분석 kit(Young Dong

diagnostis Co., Korea)를 사용하였으며, 이는 혈액 자동분석기기

(Autoanalyzer Chion Co.)를 이용하여 혈청에서 총콜레스테롤, 중성지방,

및 HDL-콜레스테롤 농도를 측정하였고, Friedwald의 계산식(42)에 의해

LDL-콜레스테롤의 농도를 산출하였다.

- 24 -

(2) 혈장 TBARS 농도

혈장 과산화지질 정도를 측정하기 위해 Yagi의 방법(149)에 따라

혈장 100㎕를 사용하여 thiobarbituric acid와 반응하는 물질(TBARS)을

n-butanol로 추출한 후 UV spectrophotometer(HP 8453, Hewlett

Packard, U.S.A)를 이용하여 531nm에서 흡광도 측정을 통하여 농도를

계산하였으며 이때 표준물질로는 1,1,3,3-tetramethoxypropane을 사용

하였고, 단위는 nM/mg로 표시하였다.

(3) 총항산화능

혈청 내 총 항산화능을 측정하는 방법 중 하나로 최근에 많이 이용

되고 있는 총항산화능(total antioxidant status : TAS)는 commercial

kit(Randox Antioxidant Status. Cat No. NX 2332)를 사용하여 혈액

자동분석 기기로 분석하였다. 분석 방법(119)은 ABTS®(2,2'-Azino-di-

[3-ethylbin-zthiazoline sulphonate])를 peroxidase 및 H2O2와 배양시

킨 후 ABTS®에 의해 매우 안정한 청록색 분자인 양이온이 생성되면

600nm에서 측정하였는데, 이는 시료 안에 있는 항산화제가 농도 비례적

으로 청색의 발현을 억제시킨다. 측정된 결과는 혈장 1ℓ 당 nmol로 표시

하였다..

(4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도

8-isoprostanes는 prostaglandin의 새로운 계열로 대사과정 중

생성되는 arachidonic acid가 산화된 형태이며, 특히 phospholipase와

관련된 세포 활성의 대사과정 중 생성되는 물질로써 혈액과 소변에 분비

된다(94). 따라서 8-isoprostanes(8-iso-PGF2α)가 증가하면 TBARS가

증가하고 체내 과산화물도 증가하게 되므로 세포벽 내 물질 이동의 흐름

- 25 -

을 방해하고 혈관 수축 유도 및 지질 과산화를 더욱 촉진하게 된다. 이에

본 실험에서는 commercial kit(Oxis Bioxytech 8-isoprostane Assay.

Cat No. 21019D)를 사용하여 ELISA(ELx 800G, Bio-TeK Inst. USA)

로 흡광도 650nm에서 분석하였다. 따라서 검체 중에 존재하는 유리

8-isoprostanes가 농도 비례적으로 청색의 발현을 억제시킨다. 측정된

결과는 pg/mg creatinine으로 표시하였다.

5) 통계처리

자료 분석은 SPSS program(11.0)을 이용하여 통계분석을 시행하였다

(165). 모든 결과에 대해 평균±표준편차로 표시하였으며, 성별에 따른 흡

연자와 비흡연자 간의 차이는 Student's t-test를 이용하였고, 흡연자와

비흡연자의 BMI에 따른 각 비만군의 차이는 χ2-test를 실시하였다.

Caortenoid 섭취빈도에 따른 지질과산화도의 차이는 ANOVA test 후

Duncan's multiple range test를 통하여 분석하였으며 모든 값들에 대한

유의성은 p<0.05 수준에서 검증하였다.

- 26 -

3. 결과 및 고찰

1) 연구대상자의 일반사항

연구대상자들의 일반사항은 Table 2와 같다. 본 연구에 참여한 대상

자는 총 210명으로 남자가 112명, 여자가 98명이었다. 각 대상자들의

평균 나이는 각각 남자가 46.3세, 여자가 44.7세 이었으며, 건강상 특별

한 질병을 나타내는 대상자는 제외하였다. 연구 대상자를 흡연 여부에 따

라 살펴본 결과, 남자의 경우 흡연자는 95명으로 84.8%였고, 비흡연자는

이보다 훨씬 적은 17명으로 전체 남성의 15.2%를 차지하였다. 여자의 경

우에는 총 98명 중에서 흡연자가 12명으로 12.2%이었고 비흡연자는 86

명으로 전체 여성의 87.8%를 차지하여 남자와는 대조적인 분포를 나타내

었다. 대상자들의 평균 나이는 남성의 경우 46.3세, 여성의 경우 44.7세

로 대부분 중년의 성인이었다. 남성 흡연자의 평균 나이는 45.8세, 비흡

연자의 평균 나이는 48.9세로 흡연자의 나이가 비흡연자 보다 약간 적

었으나 여성의 경우에는 흡연자가 45.0세, 비흡연자가 42.7세로 흡연자가

비흡연자 보다 약간 많은 것으로 나타났다.

신체 계측의 결과, 남자의 평균 신장은 흡연자, 비흡연자 각각

170.1cm, 비흡연자가 170.8cm로 나타났고, 여성의 평균 신장은 흡연자

가 157.7cm, 비흡연자가 156.7cm이었다. 체중에 있어서는 남성 흡연자

가 69.7kg, 비흡연자가 66.0kg으로 나타났고, 여성 흡연자는 58.8kg로,

비흡연자는 56.6kg으로 나타나 남성과 여성 모두 흡연자가 비흡연자에

비해 약간 높은 것으로 조사되었다. 그러나 흡연자와 비흡연자 간에 유의

적인 차이는 나타나지 않았다.

- 27 -

비만도를 나타내는 체지방과 BMI의 경우, 남성 흡연자의 체지방은

20.3%로 비흡연자의 체지방 18.0% 보다 유의하게 높게 나타났다. 그리

고 BMI도 남성 흡연자는 24.0, 비흡연자는 22.6으로 나타나 흡연자가

비흡연자 보다 유의하게 높았다. 대한비만학회(166)에서는 BMI가 18.5-

22.9 사이일 때를 정상체중으로, 23.0-24.9 사이일 때는 과체중으로

정의하고 있어 이와 비교해 볼 때 비흡연자는 정상 범위에 속하나 흡연자

는 과체중의 경향을 나타내었다. 그러나 여성의 경우에는 흡연자와 비흡

연자의 체지방이 각각 27.0%, 27.8%, BMI는 각각 23.3과 23.0으로

나타나 흡연자와 비흡연자 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다. 여성의

BMI를 대한비만학회에서 정의하고 있는 기준과 비교해 볼 때 흡연자와

비흡연자 모두 과체중에 속하였다. 이는 이 등(180)이 중·노년층을 대상

으로 한 연구에서 중년남성의 BMI가 24, 중년여성의 BMI가 25로 보고

한 결과나 박 등(110)이 조사한 성인 BMI 21.2의 수준과는 큰 차이가

없는 것으로 사료된다.

한편 대상자들의 BMI에 따른 비만의 분류 및 분포는 Table 3과

Figure 4와 같다. 대한비만학회에서 정의하고 있는 BMI 기준에 따라

대상자들의 비만도를 분류하고 흡연자와 비흡연자 간에 분포도를 비교한

결과, 남성의 경우 흡연자가 비흡연자 보다 과체중 및 비만 1단계에 속하

는 경우가 유의하게 많은 것으로 나타났다. 반면 여성의 경우에는 남성과

반대로 유의적인 차이는 없었으나 흡연자가 비흡연자 보다 저체중자의 비

율이 높게 나타났다. 이는 흡연으로 인한 미각의 변화나 체중 감소의 효

과를 기대하는 여성 흡연자들의 심리 등(122)이 작용했기 때문인 것으로

사료된다.

대상자들의 혈압은 남성과 여성 모두 흡연에 따른 차이가 없는 것으

로 나타났는데, 대상자들의 평균 혈압을 보면 남성의 평균 최고혈압이

- 28 -

흡연자, 비흡연자 각각 126mmHg, 127mmHg로 나타났고, 최저혈압은

78mmHg, 84mmHg로 나타나 정상이었다. 여성의 경우에도 흡연자, 비흡

연자 모두 최고혈압이 122mmHg이었고, 최저혈압은 75mmHg로 정상에

속하였다. 이는 안 등(172)이 연구한 한국 중년남성의 평균 혈압치

123/81mmHg와도 비슷하고 흡연을 하는 성인남자를 대상으로 한 곽 등

(152)의 연구에서 조사된 혈압수치 124/84mmHg와도 비슷한 수준이었

다.

Table 2. General characteristics of the subjects by smoking and

gender

subjecst(n=210)

male(n=112) women(n=98)

smoking

(n=95)

non-smoking

(n=17)t

smoking

(n=12)

non-smoking

(n=86)t

age

(yr)45.8±10.51) 42.7±10.1 1.068 49.9±12.7 45.0±10.8 0.648

height

(cm)170.1±6.2 170.8±4.8 0.401 157.7±7.0 156.7±4.9 -0.556

weight

(kg)69.7±9.0 66.0±7.1 -1.563 58.8±7.6 56.6±8.3 -0.879

body fat

(%)20.3±4.6 18.0±4.8 -2.060* 27.0±5.3 27.8±5.6 -0.259

BMI2) 24.0±2.7 22.6±1.9 -1.872* 23.3±3.2 23.0±3.3 0.423

systolic BP3)

(mmHg)126.4±13.9 127.4±20.2 2.726 122.3±21.1 122.4±19.7 0.220

diastolic BP

(mmHg)78.5±9.7 84.6±12.0 2.260 75.0±12.8 74.6±11.0 -0.107

1) values are mean ±SD 2) BMI(body mass index) = weight(kg)/height(m2) 3) BP = blood pressure * : significantly different by Student's t-test at p<0.05

- 29 -

Table 3. Distribution of BMI by smoking and gender

subjects(n=210)

male(n=112) female(n=98)

smokingnon-

smokingχ2 smoking

non-

smokingχ2

low body weight

(≥18.4)1) 4(4.2)2) 0(0.0) 7(58.4) 4(4.6)

normal

(18.5-22.9)25(26.3) 11(64.7) 3(25.0) 42(48.3)

overweight

(23.0-24.9)27(28.4) 4(23.5) 9.074* 1(8.3) 20(23.0) 4.353

obesity Ⅰ

(25.0-29.9)39(41.1) 2(11.8) 1(8.3) 20(23.0)

obesity Ⅱ

(≤30)0(0.0) 0(0.0) 0(0.0) 1(1.1)

total 95(100.0) 17(100.0) 12(100.0) 87(100.0)

1) BMI(kg/㎡) 2) n(%) * significantly different by χ2-test at p<0.05

- 30 -

male

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5

smoking

non-smoking

female

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5

smoking

non-smoking

1 : low body weight - BMI ≥18.4

2 : normal - BMI 18.5-22.9

3 : overweight - BMI 23.0-24.9

4 : obesity Ⅰ - BMI 25.0-29.9

5 : obesity Ⅱ - BMI≤30

Figure 4. Distribution of BMI by smoking and gender

- 31 -

2) 혈청지질 농도

혈청 중성지방과 콜레스테롤 농도는 Table 4와 같다. 총콜레스테롤

은 남성 흡연자나 비흡연자 모두 평균 204mg/㎗로 같은 수준의 농도를

나타내었으며, 여성의 경우에는 흡연자의 총콜레스테롤 농도가 205.8mg/

㎗, 비흡연자는 198.4mg/㎗로 흡연자가 비흡연자에 비해 총콜레스테롤의

농도가 높은 경향을 보였으나 유의하지는 않았다.

LDL-콜레스테롤의 경우 남녀 모두 흡연자와 비흡연자 간에 유의적

인 차이를 나타내지 않았으나 남성 흡연자의 경우 130.4mg/㎗, 비흡연자

의 경우 124.5mg/㎗로 흡연자가 비흡연자 보다 약간 높은 경향을 나타내

었다. 여성의 경우에도 남성과 같이 흡연자의 LDL-콜레스테롤 농도가

124.5mg/㎗, 비흡연자가 123.6mg/㎗로 약간 높은 값을 보였다.

HDL-콜레스테롤의 농도는 남성에 있어서 흡연에 따른 유의적인

차이를 나타내었는데, 남성 흡연자의 HDL-콜레스테롤 농도는 43.9mg/㎗

였고, 비흡연자는 49.1mg/㎗로 흡연자의 HDL-콜레스테롤 농도가 유의하

게 낮았다. 여성의 경우에도 흡연자는 43.8mg/㎗, 비흡연자는 48.2mg/㎗

로 흡연자가 비흡연자에 비해 HDL-콜레스테롤 농도가 낮은 것으로 분석

되었으나 유의하지는 않았다.

혈청 중성지방 농도는 남성의 경우 흡연자가 157.6mg/㎗, 비흡연자

가 148.2mg/㎗로 비흡연자가 흡연자에 비해 약간 낮은 값을 보였으나

유의성은 나타내지 않았다. 여성의 경우에도 흡연자가 152.7mg/㎗, 비흡

연자가 136.7mg/㎗로 흡연자의 중성지방 농도가 비흡연자 보다 다소

높은 경향을 보이고 있었지만 유의한 차이는 나타내지 않았다. 흡연자의

혈청 중성지방 농도는 남녀 모두 혈청 중성지방의 정상수준인 50-150

mg/㎗(187) 보다 약간 높은 수치를 보였다.

- 32 -

이상의 결과는 흡연이 혈장 LDL 산화 증가에 관여하여 산화 LDL

수준을 증가시키며, HDL-콜레스테롤 농도를 저하시킨다는 가설(148,

151)에 부합하는 결과라 할 수 있다. 또한 흡연이 혈청 HDL-콜레스테롤

농도를 저하시켰다고 보고한 Craig 등(32)의 연구와도 비슷한 경향을 나

타내었다. 그러나 이 등(183)과 김 등141)의 연구에서는 흡연이 중성지방

만 상승시켰거나 HDL-콜레스테롤만 감소시킨 것으로 보고하였고 곽 등

(152)의 연구에서는 흡연에 의한 혈청지질 및 콜레스테롤의 농도가 뚜렷

한 변화를 보이지 않았다고 보고하는 등 다소 차이를 보이고 있어 흡연이

혈청 지질에 미치는 영향에 대한 다양한 결과들이 보고 되고 있다.

Table 4. Concentration of blood lipids by smoking and gender

subjects(n=210)

male(n=112) women(n=98)

smoking

(n=95)

non-

smoking

(n=17)

tsmoking

(n=12)

non-

smoking

(n=86)

t

TC1)

(mg/㎗)204.4±32.9 204.8±41.1 0.048 205.8±53.3 198.4±35.0 -0.637

LDL-C2)

(mg/㎗)130.4±29.7 127.0±30.7 -0.433 124.5±50.1 123.6±33.7 -0.074

HDL-C3)

(mg/㎗) 43.9±10.8 49.1±16.1 1.664* 43.8±8.9 48.2±13.0 1.135

TG4)

(mg/㎗)157.6±18.85) 148.2±14.5 -0.434 152.7±22.3 136.7±11.0 -1.568

1) total cholesterol2) low density lipoprotein cholesterol3) high density lipoprotein cholesterol4) triglyceride5) values are mean ±SD* : significantly different by Student's t-test at p<0.05

- 33 -

3) 지질과산화도 및 총항산화능

체내 지질과산화도 및 항산화능을 측정하기 위해 혈장 TBARS 농도,

총항산화능 및 뇨 중 8-isoprostanes의 농도를 측정한 결과는 Table 5

와 같다. 지질과산화도를 나타내주는 지표로써 혈장 TBARS 농도를 측정

한 결과 남성 흡연자는 1.29nM/㎖, 비흡연자는 1.08nM/㎖로 나타났고,

여성 흡연자는 1.51nM/㎖, 비흡연자는 1.20nM/㎖로 나타나 통계적으로

유의한 차이는 없었으나, 남녀 모두 흡연자의 혈장 TBARS 농도가 비흡

연자 보다 높은 경향을 보였다. 이는 흡연으로 인한 산화적스트레스 증가

가 혈장 TBARS 농도를 다소 상승시켰기 때문으로 볼 수 있다. 그러나

김 등(154)의 연구에서는 흡연자와 비흡연자의 혈장 TBARS 농도의 차이

가 없는 것으로 보고하였고, 임 등(185)이 흡연 남자 청소년을 대상으로

한 연구에서 보고한 혈장 TBARS 농도 2.65㎛ol/L 보다는 낮은 수준이

었다. 이러한 체내 지질과산화물의 농도는 체내 산화적 스트레스로 인한

비가역적인 손상지표로서 노화를 비롯한 퇴행성 질환의 원인으로 인식되

고 있다(60,154).

지질과산화도의 또 다른 지표로 사용되고 있는 뇨 중 8-isoprostanes

의 농도에서는 남성과 여성 모두 유의하지는 않으나 흡연자가 비흡연자에

비해 높은 경향을 나타내었다. 남성의 경우 흡연자는 7.86pg/mg

creatinine, 비흡연자는 5.88pg/mg creatinine이었으며, 여성의 경우에도

흡연자가 5.66pg/mg creatinine, 비흡연자가 5.35pm/mg creatinine으로

흡연자가 비흡연자에 비해 뇨 중 8-isoprostanes 농도가 높은 편으로

나타났다. 한편 8-isoprostanes는 prostaglandin의 새로운 계열로 대사

과정 중 생성되는 arachidonic acid의 산화된 형태이며 특히 phospho-

lipase와 관련된 세포 활성의 대사과정 중 생성되는 물질로써 혈액과

뇨에 분비된다. 따라서 8-iso-PGF2α가 증가하면 TBARS 농도가 증가하

- 34 -

고 체내 과산화물도 증가하게 되므로 세포벽 내 물질 이동의 흐름을 방해

하고 혈관을 수축하여 지질 과산화를 더욱 촉진하게 된다(94). 본 연구에

서도 흡연자가 비흡연자에 비하여 뇨 중 8- isoprostanes의 농도가 높은

경향을 보여 지질과산화도의 수준이 증가된 것으로 사료된다. 또한 본

연구 대상자들의 뇨 중 8-isoprostanes의 농도가 김 등(74)이 흡연을

하지 않는 폐경기 여성을 대상으로 한 연구에서 보고한 2.40-3.59pg/mg

creatinines의 수준보다 비교적 높은 수치를 나타내고 있어 흡연으로

인해 지질과산화도가 더 많이 진행되었을 것으로 사료된다. 그러나 이에

대한 국내의 연구가 아직 미흡한 실정이므로 앞으로 더욱 많은 연구가

이루어져야 할 것이다.

체내 항산화 방어체계의 상태를 나타내주는 지표로써 총항산화능을

측정한 결과, 남성과 여성 모두 유의하지는 않았으나 흡연자가 비흡연자

에 비해 약간 낮은 경향을 보였다. 남성 흡연자의 총항산화능은

1.23mM/L, 비흡연자의 총항산화능은 1.29mM/L이었으며, 여성 흡연자는

1.13mM/L, 비흡연자는 1.16mM/L로, 남녀 모두 흡연자의 총항산화능이

비흡연자 보다 약간 낮게 나타났다. 이는 김 등(8)이 젊은 남성을 대상으

로 체중과다에 따른 총항산화능을 측정한 1.40mM/L의 값 보다 낮은 수

준이었고, 김 등(74)이 흡연을 하지 않는 폐경기 여성을 측정한 총항산화

능 농도인 1.43±0.62mM/L 보다도 낮은 수준이었다. 이는 흡연이 활성산

화물질의 위해를 감소시키는 superoxide dismutase의 분비를 감소시키

고 지질과산화물의 형성은 증가시키는 등 산화-항산화계의 불균형이 초

래된 결과로 사료된다. 그러나 본 연구대상자들의 총항산화능의 수준은

우리나라 사람을 대상으로 한 이 등, 전 등, 황 등의 연구들(182,188,

199)과 비교해 볼 때 비교적 정상범위에 속하고 있어 크게 우려할 수준

은 아니나 앞으로 이 분야에 관한 더 많은 연구가 이루어져야 할 것으로

생각된다.

- 35 -

Table 5. Lipid peroxidation and total antioxidant status by smoking

and gender

subjects(n=210)

male(n=112) women(n=98)

smoking

(n=95)

non-smoking

(n=17)t

smoking

(n=12)

non-smoking

(n=86)t

TBARS

(nM/㎖) 1.29±1.561) 1.08±1.09 0.686ns 1.51±0.30 1.20±.025 0.885ns

8-

isoprostanes

(pg/mg

creatinine)

7.86±5.02 5.88±4.49 -1.294ns 5.66±3.60 5.35±4.61 -0.221ns

TAS

(mM/ℓ)1.23±0.19 1.29±0.29 -0.799ns 1.13±0.18 1.16±0.26 0.383ns

1) values are mean ±SD ns : not significantly different by Student's t-test

4) 영양소 섭취량

조사 대상자의 평균 영양소 섭취량을 분석한 결과는 영양소 특성에

따라 에너지 및 주요 영양소(Table 6)와 무기질(Table 7) 및 비타민

(Table 8)으로 구분하여 제시하였다.

일반적으로 흡연자들은 비흡연자들에 비하여 덜 건강한 식습관이나

생활 습관을 가질 수 있다(10,89). 본 연구 대상자의 영양소 섭취에 있어

서 에너지 섭취는 선행 연구들(34,39,83,89)이나 김 등(158)의 연구와는

달리 남성은 흡연자가 비흡연자보다 에너지섭취량이 약간 적었고, 여성은

흡연자가 비흡연자 보다 유의적이지 않으나 약간 많이 섭취하는 경향이었

다. 여성의 경우 총 단백질 섭취는 유의한 차이가 없었으나 흡연자의 동

물성 단백질 섭취가 39.9g/day로 31.3g/day를 섭취하는 비흡연자에 비해

- 36 -

유의적으로 많았으며, 남성의 경우는 흡연자와 비흡연자 간에 유의한

차이를 나타내지 않았다.

총 지질 섭취와 동물성 지질의 섭취에 있어 서도 여성의 경우 흡연자

가 각각 44.4g/day와 27.1g/day, 비흡연자는 각각 39.3g/day와

19.7g/day로 흡연자가 비흡연자에 비해 유의적으로 많이 섭취하고 있었

다. 남성도 유의하지는 않았으나 흡연자의 동물성 지질 섭취가 비흡연자

보다 높은 경향이었다. 콜레스테롤 섭취량은 남성의 경우 유의한 차이를

보여 흡연자의 1일 평균 콜레스테롤 섭취량이 386.9mg으로 351.1mg의

콜레스테롤을 섭취하는 비흡연자보다 유의하게 많았다. 이는 흡연자가

비흡연자에 비해 지질 및 포화지방산의 섭취량이 많다는 선행 연구들

(10,26,39,83)과 비슷한 경향이라 할 수 있고, 김 등(158)의 연구에서

흡연자가 비흡연자 보다 지질 및 콜레스테롤의 섭취가 높았다는 보고와도

일치한다.

한편 본 연구 대상자들의 에너지 및 주요 영양소의 섭취량은 김 등

(158)의 연구에서 보고 된 결과에 비해 두 군 모두 충분한 영양소 섭취

를 보였고, 2001년도 국민건강․영양조사(168) 시 보고 된 중년 성인들의

영양소 섭취량에 비해 비슷하거나 약간 상회하는 것으로 보아 전반적인

영양소 섭취상태가 매우 양호함을 알 수 있었으며, 오히려 영양소 과잉

섭취양상을 나타내고 있었다. 이는 조사 대상자들의 거주 지역이 주로

수도권 대도시에 집중되어 있어 읍이나 면 지역에 거주하는 사람들을

대상으로 조사한 김 등(158)의 연구보다는 영양소 섭취량이 양호한 것으

로 추측된다.

- 37 -

흡연에 따른 무기질 섭취량의 차이를 분석한 결과 (Table 7), 남성의

경우 흡연자와 비흡연자간에 총 칼슘 섭취량은 유의한 차이가 없었으나

식물성 칼슘 섭취량이 흡연자는 359.7mg/day, 비흡연자는 357.5mg/day

로 흡연자가 비흡연자가 보다 식물성 칼슘을 유의하게 많이 섭취하고

동물성 칼슘은 적게 섭취하는 것으로 나타났다. 여성의 경우에는 총 칼

슘 섭취량에 있어서 흡연자는 621.9mg/day, 비흡연자는 604.6mg/day로

흡연자가 유의하게 많이 섭취하고 있었고, 동물성 칼슘 섭취량 또한 흡연

자가 비흡연자에 비해 54mg 정도 유의하게 많이 섭취하는 것으로 나타

났다.

총 철의 섭취량은 남성 흡연자가 18.6mg/day, 비흡연자는 18.5mg/

day로 흡연자가 유의하게 많이 섭취하였으나 섭취 급원의 차이는 보이지

않았다. 여성의 경우 총 철의 섭취량 차이는 없었으나 동물성 철 섭취량

에 있어서 흡연자는 3.3mg/day, 비흡연자는 3.1mg/day로 유의한

(p<0.01) 차이를 나타내었다.

또한 남성의 나트륨 섭취량에서는 흡연자가 비흡연자에 비해 유의하

게(p<0.01) 많이 섭취하는 것으로 조사되었다. 정 등(144)의 연구에서도

흡연자가 비흡연자에 비해 유의하지는 않으나 나트륨의 섭취량이 높게

나타난 반면 김 등(154)은 흡연자가 비흡연자에 비해 나트륨의 섭취가

적은 것으로 보고하여 본 연구와는 약간의 차이를 나타내었다. 여성 흡연

자와 비흡연자 간에 나트륨의 섭취는 유의적인 차이가 없었으나 남성 흡

연자와 비흡연자 간에 나트륨 섭취가 차이를 보이는 것은 흡연이 미각의

예민도와 식욕을 떨어뜨려(10,89) 식품의 선택이나 맛에 영향을 미치기

때문으로 생각된다.

- 38 -

아연의 섭취량은 여성의 경우는 유의한 차이가 없었으나 남성은 흡연

자(12.2mg/day)가 비흡연자(12.5 mg/day)에 비해 유의적으로 적게 섭취

하고 있었다.

이러한 결과는 Fehily 등(40)이 보고한 연구에서 흡연자가 비흡연자

에 비해 대부분의 무기질, 식이 섬유소의 섭취량이 적다는 결과와 비슷한

경향을 보이고 있으며, Brot 등(16)은 흡연자들의 1,25-(OH)-VD3와

부갑상선 호르몬 수준이 비흡연자들 보다 낮은 경향을 나타내어 흡연이

칼슘과 vitamin D의 대사에 중요한 영향을 미침으로써 골다공증의 위험

을 증가시킬 수 있다고 보고 하였다. 따라서 흡연자들은 비흡연자들 보다

무기질 섭취에 있어서 주의가 더욱 필요할 것으로 사료된다.

대상자들의 비타민 섭취량에 관한 결과는 Table 8과 같다. 흡연

여부에 따른 비타민 섭취량의 유의적인 차이는 남성의 경우 vitamin B6

의 섭취량이 비흡연자(2.7mg/day)에 비해 흡연자(2.6mg/day)가 많은

것으로 나타났다. 그러나 항산화 영양소라 할 수 있는 vitamin A와

β-carotene 및 vitamin C의 경우, 유의적이지는 않으나 비흡연자에 비해

흡연자가 적게 섭취하는 것으로 나타났다. 남성 흡연자의 하루 평균

vitamin A의 섭취량은 1039.0㎍RE로 1055.9㎍RE를 섭취하는 비흡연자

보다 그 섭취량이 낮았고, 여성 흡연자의 경우에도 858.9㎍RE로 904.6㎍

RE를 섭취한 여성 비흡연자 보다 낮게 나타나 김 등(158)의 연구와도

같은 결과를 보였다. 또한 항산화 영양소로 중요한 β-carotene 섭취량도

유의하지는 않으나 남성과 여성 모두 흡연자가 비흡연자 보다 낮게 나타

났는데, 남성 흡연자는 5063.4mg/day, 비흡연자는 5138.5mg/ day로,

여성 흡연자는 3910.7mg/day, 비흡연자는 4568.4mg/ day로 각각 조사

되었다. 이는 흡연 여부에 따른 carotenoid의 섭취량을 조사한 박 등

(110)의 결과와도 일치한다. Vitamin C 섭취량도 유의적인 차이는 없으

- 39 -

나, 여성 흡연자가 비흡연자 보다 낮은 섭취량을 보여 흡연자는

104.8mg/day, 비흡연자는 132.3 mg/day의 섭취량을 나타내었다. 반면

남성은 이와 반대되는 경향을 나타내었다.

이러한 비타민 섭취량의 수준은 한국인영양권장량(197)에 비해 충분

한 편이며, 2001년도 국민건강․영양조사(168)에서 보고된 평균 국민 하루

평균 비타민 섭취량과도 비슷하거나 초과하는 수준이라 할 수 있다. 그러

나 흡연으로 인한 활성산화물질 및 자유 라디칼의 증가로 더 많은 항산

화 관련 영양소의 섭취가 필요하다고 볼 때 안심해서는 안 될 것이다.

또한 본 연구에서 혈청 항산화 영양소의 수준을 측정하지는 않았으나

흡연자가 비흡연자에 비해 혈청 vitamin C, β-carotene, vitamin E의 수

준이 유의하게 낮다는 연구 결과들(10,34,39)이 많이 보고 되고 있으므로

체내 항산화 체계의 균형을 유지하기 위해서는 흡연자의 항산화 영양소의

섭취가 더욱 증가되어야 할 것이며 이에 대한 올바른 영양교육이 이루어

져야 할 것으로 생각된다.

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- 42 -

- 43 -

5) Carotenoid 함유 식품의 섭취빈도

흡연자와 비흡연자 간에 carotenoid가 함유된 식품의 섭취 빈도

조사를 실시한 결과는 Table 9와 같다.

남성의 경우 흡연자가 비흡연자에 비해 대부분의 carotenoid 함유

식품 섭취 빈도가 낮은 편이었으며 그 중 고추와 토마토의 섭취 횟수는

유의적으로 낮게 나타났다. 특히 토마토의 섭취는 현저한 차이를 보여

흡연자들의 lycopene 섭취량은 비흡연자들에 비해 상당히 낮을 것으로

추측된다. 여성의 경우에는 흡연자가 비흡연자에 비해 배와 복숭아의

섭취 빈도가 유의적으로 낮았다. 한편 햄버거와 피자의 섭취빈도가 남성

은 유의적 차이가 없었으나 여성은 흡연자가 비흡연자 보다 유의적으로

섭취횟수가 많은 것으로 나타났는데, 이들은 각각 에너지 및 고지방 함량

식품으로 이들의 잦은 섭취는 건강한 식생활에 바람직하다고는 할 수

없으나 햄버거나 피자에 함유되어 있는 케찹이나 토마토 페이스트 등이

소량의 carotenoid 섭취에 기여할 것으로 기대된다.

전반적으로 carotenoid가 비교적 풍부한 당근, 토마토, 오렌지 등의

섭취빈도가 흡연자가 비흡연자 보다 낮은 것으로 나타나 흡연자의

carotenoid 섭취량은 비흡연자의 섭취량보다 낮을 것으로 생각된다. 이는

박 등(110)의 연구나 정 등(137)의 연구와 같은 결과를 보이나 노인을

대상으로 한 강 등(69)의 연구에서 흡연하는 남자가 비흡연자 보다 녹황

색 채소의 섭취 비율이 높고, 김치와 과일의 섭취비율이 낮았다고 보고하

고 있어 본 연구와 다른 결과를 나타내었다. 또한 Morabia 등(92)은

흡연자가 비흡연자에 비해 신선한 과일과 채소의 섭취횟수가 감소하는 것

으로 보고 하였고, Whichelow 등(147)은 흡연자들의 아침식사 및 과일

섭취량이 담배를 끊은 기간과 양의 상관성을 가진다고 보고 하였다. 이와

같이 흡연자들이 비흡연자에 비해 비교적 과일과 채소 섭취량 및 섭취빈

도가 낮은 경향을 보이는 것은 흡연자들이 비흡연자 보다 산화적 스트레

스와 관련된 여러 암이나 대사성 질환 등의 만성퇴행성 질환에 대한 위험

성이 더 높은 것과 관련 있는 것으로 볼 수 있다.

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Table 9. Carotenoid-rich food consumption frequencies by smoking

and gender

subjects(n=210)

male(n=112) women(n=98)

food itemsmoking

(n=95)

non

-smoking

(n=17)

tsmoking

(n=12)

non

-smoking

(n=86)

t

cabbage 1.65±1.111) 1.73±1.20 -0.254 1.85±1.16 2.00±1.35 -0.414

radish 2.59±2.12 2.80±1.88 -0.419 3.83±3.40 2.75±1.48 1.077

bean sprouts 5.76±1.15 5.23±1.26 1.557 5.58±1.31 6.25±0.62 -1.741

green

vegetables2) 5.59±1.23 5.35±1.66 0.602 5.56±1.35 5.38±1.11 -0.673

cucumber 5.23±1.94 5.39±1.26 0.405 5.26±1.79 6.17±0.94 -1.724

pepper 4.29±3.06 5.27±1.71 -1.894* 5.08±1.98 4.67±2.31 0.665

carrot 4.24±3.38 4.26±3.17 -0.033 4.50±3.42 5.29±4.62 0.281

zucchini 5.94±1.95 5.37±2.27 0.975 5.69±1.80 5.42±2.61 0.457

tomato 5.55±2.97 7.35±5.59 1.993*** 4.17±3.56 5.10±2.99 0.995

mushroom 6.94±7.05 6.43±5.46 0.296 5.99±1.95 5.92±2.11 0.118

oranges 5.06±2.25 5.23±2.13 -0.306 5.17±2.33 5.21±1.93 0.070

persimmon 6.12±2.83 5.95±2.96 0.220 5.64±3.09 4.83±3.24 0.842

apples 6.00±1.66 5.43±2.19 1.017 5.60±3.82 5.83±0.83 -0.206

pear 5.65±2.55 6.34±1.69 -1.422 5.99±2.74 6.25±0.97 -0.327*

watermelon 5.35±2.15 5.53±1.71 -0.369 5.28±2.23 5.58±1.16 -0.303

muskmelon 5.18±2.38 5.34±2.26 -0.267 5.20±2.50 4.75±2.38 0.584

strawberry 5.76±2.05 5.50±2.35 0.427 5.83±2.15 6.17±1.70 -0.525

grape 5.47±2.32 5.61±1.87 -0.272 5.22±1.92 5.17±1.34 0.094

peach 5.59±2.57 5.77±2.12 -0.313 5.45±2.64 5.58±0.10 -0.168**

plum 5.06±3.09 4.53±3.25 0.626 5.15±3.05 3.25±3.02 1.974

banana 5.29±3.72 5.25±3.71 0.042 5.49±3.57 5.67±3.50 -0.162

hamburger 3.35±2.15 4.16±3.06 -0.750 3.21±2.04 5.33±3.60 -1.728**

pizza 4.59±3.03 5.18±3.98 -0.563 4.91±3.14 6.17±3.07 -1.014***

spaghetti 2.88±2.05 3.00±2.07 -0.110 3.23±2.24 3.83±2.15 -0.461

1) values are mean ±SD 2) green vegetables are spinach, perilla leaf, drop wort, lettuce, et al. * : significantly different by t-test at p<0.05 ** : significantly different by t-test at p<0.01 *** : significantly different by t-test at p<0.001

- 45 -

6) Carotenoid 함유 식품 섭취빈도에 따른 지질과산화도

대상자들의 carotenoid 섭취빈도를 high, medium, low 등 3군으로

나누어 지질과산화도의 차이를 분석한 결과는 Table 10과 같다. 각 군의

분류 기준은 carotenoid의 섭취빈도의 평균 점수가 7-9점이면 high군,

4-6점이면 medium군, 0-3점이면 low군으로 하였다.

남성의 경우 carotenoid 섭취빈도에 따라서 혈 중 지질농도나 지질

과산화도 및 항산화능에 대한 유의적인 차이를 나타내지 않았으나

carotenoid 섭취 빈도가 높은 high군이 medium군과 low군보다 HDL-

콜레스테롤 농도 및 총항산화능은 높고 지질과산화 지표인 TBARS는

낮은 편이었다. 여성의 경우는 HDL-콜레스테롤 농도에서 carotenoid

섭취빈도가 높은 high군이 medium군이나 low군 보다 유의하게 높은

것으로 나타났다. 또한 총항산화능에서도 high군이 medium군이나 low군

보다 유의하게 높게 나타나 carotenoid 섭취빈도가 높을수록 체내 항산

화능이 높은 경향을 볼 수 있었다. LDL-콜레스테롤과 TBARS,

8-isoprostanes 등 지질과산화 지표 등도 high군에서 낮은 경향이었다.

그러므로 carotenoid 식품을 많이 섭취하면 체내 지질과산화를 보다

억제 시키고 항산화능을 증가시켜 주는 것으로 볼 수 있으며, 위의 결과

와 여러 연구(69,110,137)에서 나타난 바와 같이 흡연으로 인한 체내

방어체계의 불균형을 조절하기 위한 항산화영양소의 섭취는 더욱 필요한

실정인 반면 흡연자들의 carotenoid 섭취는 비흡연자에 비해 낮은 것으

로 나타나 흡연자들의 carotenoid 섭취가 권장되어야 할 것이다.

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4. 요약 및 결론

본 연구는 건강한 성인 남녀를 대상으로 흡연자와 비흡연자의 신체지수

와 혈 중 지질 농도, 지질과산화도, 체내 총항산화능, 영양소 섭취량 및

carotenoid 함유 식품의 섭취 빈도 등을 조사하였고, carotenoid 함유

식품의 섭취 빈도에 따른 지질농도와 지질과산화도 및 항산화능에 대한

남녀의 차이를 비교하였다.

1) 연구대상자의 평균 나이는 각각 남자가 46.3세, 여자가 44.7세이었

고 흡연률은 남자가 총 112명 중 95명으로 88.8%, 여자는총 98명 중

12명으로 11.2%를 차지하였다. 신체계측치를 보면 신장, 체중, 수축기 혈

압, 이완기 혈압 등은 흡연자와 비흡연자간에 유의한 차이가 없었으나,

남성의 경우 체지방과 체질량 지수는 흡연자가 비흡연자에 비해 유의하게

높은 것으로 나타났다.

2) 혈청 지질농도는 중성지방과 LDL-콜레스테롤 농도가 남녀 모두 흡

연자가 비흡연자에 비해 각각 높은 경향을 보였으나 유의적인 차이를 나

타내지는 않았다. 그러나 HDL-콜레스테롤의 경우에는 남성 흡연자가 비

흡연자에 비해 유의하게 낮은 것으로 나타났으며 여성 흡연자도 비흡연자

보다 낮은 경향이었나 유의하지는 않았다.

3) 흡연으로 인한 체내 지질과산화도 및 항산화능의 정도를 분석한

결과 흡연자의 TBARS 농도가 비흡연자에 비해 유의하지는 않으나 높은

값을 나타내었고, 뇨 중 8-isoprostanes 농도도 유의적이지 않으나 남

성과 여성 모두 흡연자가 비흡연자 보다 높은 경향이었다. 체내 항산화능

을 나타내는 지표인 총항산화능도 유의하지 않으나 남성과 여성 모두 흡

연자의 값이 비흡연자에 비해 낮은 경향이었다.

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5) 평균 영양소 섭취량에 있어서 에너지 섭취는 흡연 유무에 따라 유의

한 차이가 없었으나 남성의 경우, 흡연자의 콜레스테롤 섭취량이 비흡연

자 보다 유의하게 많은 것으로 나타났고, 여성의 경우는 흡연자의 동물성

단백질과 총 지질 및 동물성 지질의 섭취량이 비흡연자에 비해 각각 유의

적으로 많았다.

6) 무기질 섭취량은 남성의 경우 흡연자가 비흡연자에 비해 총 칼슘의

섭취는 유의적이지는 않으나 많은 것으로 나타났으며, 식물성 칼슘 섭취

량은 유의하게 많은 것으로 나타났다. 총 철의 섭취량은 흡연자가 비흡연

자 보다 유의하게 많이 섭취하였다. 나트륨의 경우에는 남성 흡연자가 비

흡연자에 비해 유의하게(p<0.01) 많이 섭취하였으며, 아연 섭취량은 남성

흡연자가 비흡연자에 비해 유의하게 적었다.

한편 여성의 경우에는 흡연자의 총 칼슘 섭취량과 동물성 칼슘 섭취

량 및 동물성 철 섭취량이 비흡연자에 비해 유의하게 높았다.

7) Carotenoid 함유 식품의 섭취빈도를 조사한 결과 남성의 경우 흡연

자가 비흡연자에 비해 고추와 토마토 섭취 빈도가 유의적으로 낮게 나타

났다. 특히 흡연자 보다 비흡연자의 토마토 섭취량이 현저히 많아 흡연자

들의 lycopene 섭취량이 비흡연자에 비해 낮을 것으로 추정된다. 여성의

경우에는 흡연자가 비흡연자에 비해 배와 복숭아의 섭취횟수가 유의적으

로 적었다. 햄버거와 피자의 섭취 빈도는 비흡연자 보다 흡연자의 섭취

빈도가 낮은 것으로 조사되었는데 이는 에너지 및 고지방 함량 식품으로

써 바람직하지는 않으나 햄버거나 피자에 함유되어 있는 케찹이나 토마토

페이스트 등을 고려할 때 소량의 carotenoid 섭취를 기대할 것으로 사료

된다. 또한 모두 유의한 차이를 나타내지는 않았지만 흡연자가 비흡연자

에 비해 비교적 carotenoid가 풍부한 당근, 토마토, 오렌지 등의 섭취빈

도가 낮은 경향을 나타내었다.

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8) Carotenoid 함유 식품의 섭취 빈도에 따른 지질농도와 지질과산화

및 항산화능의 차이는 남성의 경우 유의적인 차이를 나타내지 않았으나

여성의 경우에서 carotenoid 섭취빈도가 높은 high군의 HDL-콜레스테롤

농도가 medium군이나 low군 보다 유의하게 높은 것으로 나타났다. 또한

총항산화능에서도 high군이 medium군이나 low군보다 유의하게 높게

나타나 carotenoid 섭취빈도가 높을수록 체내 항산화능이 높은 것을 볼

수 있었다.

- 50 -

Ⅲ. Astaxanthin의 보충섭취가 폐경 후 여성의 체내 지질 과산화

및 항산화능에 미치는 영향

1. 연구배경 및 목적

여성은 남성에 비해 폐경 전까지는 심혈관질환의 위험으로부터 비교적

안전하지만 폐경 후에는 남성과 같은 수준 또는 그 이상으로 심혈관질환

의 발생율이 증가한다고 보고 되어 왔으며(71,115,118,189), 그러한 폐경

기 여성들의 삶의 질 향상을 위해 심혈관질환을 예방하기 위한 연구가

여러 분야에서 수행되고 있다. 심혈관질환의 발생과 관계가 있는 위험요

인으로는 고지혈증, 고혈압, 흡연, 운동부족, 비만 등 여러 가지가 제시되

어 왔으나 주로 혈중 콜레스테롤 농도 즉, LDL-콜레스테롤의 높은 혈중

농도와 HDL-콜레스테롤의 낮은 혈중 농도에 대해 많은 관심을 가져 왔

다(127,138). 이에 따라 임상 영양 분야에서는 영양교육이나 식사요법을

통해 식이 콜레스테롤과 포화지방산의 섭취를 감소시킴으로써 혈 중 총

콜레스테롤 및 LDL-콜레스테롤 농도를 감소시키고 HDL-콜레스테롤 농

도를 증가시키도록 권하고 있다.

최근에는 산화된 형태의 LDL이 동맥경화증 발달에 있어서 중요한 역할

을 한다는 것이 보고(48,105) 되어 왔고, 이와 더불어 LDL의 산화를

억제해줄 수 있는 항산화물질에 대한 관심이 고조되고 있다. 생체 내

산화적 스트레스가 증가할 때 이를 방어하는 기전으로는 vitamin A,

vitamin C, vitamin E, β-carotene과 같은 항산화영양소와 superoxide

dismutase, catalase, glutathion peroxidase 같은 항산화 효소들이 있으

며, 특히 항산화영양소는 그들의 체내 영양상태가 주로 식이 공급에 의해

서 결정되기 때문에 주목을 받고 있다(44,118).

- 51 -

Carotenoid는 오래 전부터 vitamin A의 전구체로서 산화적 스트레스에

의한 항산화 효과, 면역력 증진효과, 세포 변이나 암 발생을 억제하는

효과 등이 보고 되어 관심의 대상이 되어 왔으며, 특히 carotenoid가

심혈관 질환이나 암과 같은 만성 질환의 예방효과가 있는 것이 여러 연구

(13,25,145)에서 나타나고 있다. 그 중 carotenoid의 한 종류인

astaxanthin은 provitamin A의 활성도는 없으나 singlet oxygen과 자유

라디칼의 활성을 낮추어 지질산화의 개시 단계를 억제하거나 DNA 손상

을 막아주는 강력한 항산화효과(98,99)를 나타내는 것으로 보고 되고

있다. 또한 쥐 실험의 경우 T-hellper cell을 증강시키고, hellper cell에

의하여 생성 되는 바이러스 억제물질인 interferon gammar 등의 합성도

증가시킴으로써 면역력 증가 및 항산화제로써의 역할이 주목되고 있다

(22,62).

따라서 본 연구에서는 폐경과 더불어 심혈관질환의 발생위험이 증가되

는 폐경기 여성을 대상으로 항산화효과의 기대가 큰 astaxanthin을 보충

섭취시켜 astaxanthin 보충이 체내 지질과산화도와 항산화능에 미치는

영향을 연구하였다.

- 52 -

2. 연구내용 및 방법

1) 연구대상자 및 실험계획

자궁적출 수술 등을 하지 않고 자연 폐경 후 1년 이상 지난 60세

미만의 폐경 후 여성 15명을 연구대상자로 선정하였다. 연구대상자들은

최근 3개월간 호르몬 요법이나 스테로이드제 등의 약물을 복용한 적이

없고, 비타민 보충제의 섭취도 하지 않았으며 이들 모두 비흡연자로써

음주습관이 없는 여성들이었다.

연구 대상자들을 5명씩 3 군으로 나누고, LaHaye Laboratory

(USA)에서 제공한 tablet 형태의 astaxanthin supplements(>99%)를 각

군마다 0mg(pacebo)/day, 2mg/day, 8mg/day씩 8주 동안 매일 제공하

였다. 전 실험기간 동안 대상자들은 astaxanthin 보충제를 아침 식전

공복에 1알씩 섭취하도록 하였다.

2) 식이조사

식이 섭취 조사는 24시간 회상법과 2일간의 식품기록법을 이용하여

대상자들이 총 3일 동안 섭취한 식품 내용을 조사한 후 한국영양학회에

서 개발한 Can-pro를 이용하여 영양소를 분석하였다. 또한 연구 대상자

들의 carotenoid 종류별 섭취량 분석은 미국의 농무부(USDA)와 미국

국립암연구소(NCI)에서 발표한 carotenoid database(59))를 이용하였다.

- 53 -

3) 신체계측 및 시료수집

Astaxanthin 보충 전 설문지를 통하여 연구 대상자들의 일반사항을

조사하였고, 신장계와 Inbody(Body composition analyzer, Biospace,

Co., Ltd)를 통하여 대상자들의 신장, 체중, 체지방 및 BMI를 측정하였

다.

Astaxanthin의 섭취 전과 섭취 4주 및 8주 후 3회에 걸쳐 공복 시

정맥혈을 채취하여 혈장과 혈청으로 분리한 후 분석 전까지 -70℃에서

냉동보관 하였다. 대상자의 뇨 또한 astaxanthin의 섭취 전과 섭취 4주

및 8주 후 아침 공복 시 수시뇨를 채취하여 ethyl alcohol로 소독한

polyethylene 병에 담아 분석 전까지 -70℃에서 냉동 보관하였다.

4) 분석방법

(1) 혈청 지질 농도

혈청 내 총 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤 그리고 중성지방 농도는

commercial kit(영동제약)를 사용하여 혈액 자동분석기기(Autoanalyzer

Chion Co., Ltd)로 분석하였으며 LDL-콜레스테롤은 Friedqwald의 계산

식(42)에 의해 농도를 산출하였다.

(2) 혈장 TBARS 농도

혈 중 지질과산화도 측정방법으로 혈장 TBARS 농도를 분석하기

위해 Yagi의 방법(149)에 따라 혈장 100㎕를 30분간 끓는 물에

thiobarbituric acid와 반응시킨 후 식힌 다음 n-butanol로 추출한다.

이는 UV spectrophotometer를 이용하여 531nm에서 흡광도 측정을 통

하여 농도를 계산하였으며 이 때 표준물질은 1,1,3,3,-tetramethoxy-

propane을 사용하였고, 결과는 혈장 1㎖ 당 TBARS nmol로 표기하였다.

- 54 -

(3) 총항산화능

체내 항산화상태를 측정하는 방법 중 하나인 총항산화능은 TAS

method (Randox Laboratories Ardmore, UK) 방법에 따라 commercial

kit(Randox Antioxidant Status. Cat No. NX2332)를 이용하여 혈액

자동 분석기기(Autoanalyzer Chion Co., Ltd)로 측정하였다. 분석방법

(119)은 ABTS®(2,2'-Azino-di-[3-ethylbin-zthiazoline sulpho-nate])

를 peroxidase 및 H2O2와 배양시킨 후 ABTS®에 의해 매우 안정한 청록

색 분자인 양이온이 생성되면 600nm에서 측정하였는데, 이는 시료안에

있는 항산화제가 농도 비례적으로 청색의 발현을 억제시킨다. 측정된

결과는 혈장 1ℓ당 nmol로 표시하였다.

(4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도

Isoprostanes는 prostaglandin의 새로운 계열로 대사과정 중 생성

되는 arachidonic acid가 산화된 형태이며, 특히 phospholipase와 관련된

cellular activation의 대사과정 중 생성되는 물질로써 혈액과 소변에

분비 된다(94). 따라서 8-isoprostanes(8-iso-PGF2α)이 증가하면

TBARS가 증가하고, 체내 과산화도도 증가하게 되므로 세포벽 내 물질

이동의 흐름을 방해하고 혈관 수축을 유도하며 지질 과산화를 더욱 촉진

하게 된다. 이에 본 실험에서는 commercial kit(Oxis Bioxytech

8-isoprostane Assay. Cat No. 21019D)를 사용하여 ELISA(ELx 800G,

Bio-TeK Inst. USA)로 흡광도 650nm에서 분석하였다. 따라서 검체

중에 존재하는 유리 8-isoprostanes가 농도 비례적으로 청색의 발현을

억제시킨다. 측정된 결과는 pg/mg creatinine으로 표시하였다.

- 55 -

5) 통계처리

자료 분석은 SPSS program(11.0)(165)을 이용하여 통계분석을 시행

하였다. 모든 결과는 평균±표준편차로 표시하였으며, astaxanthin 섭취

수준에 따른 혈청 내 지질 패턴과 TBARS, 총항산화능 및 소변 중

8-isoprostanes 농도의 차이를 분석하기 위해 섭취 전과 섭취 4주 및

8주 후의 차이를 paired t-test에 의해 p<0.05 수준에서 유의성을 검증

하였다. 대상자들의 영양소 섭취량 및 carotenoid 종류별 섭취량의 실험

군 간 차이는 ANOVA test 후 Duncan's multiple range test에 의해

p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다. 대상자들의 carotenoid 영양소

섭취량과 지질과산화도와의 상관성은 Pearson's correlation coefficient

를 구하여 비교하였다.

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3. 결과 및 고찰

1) 연구 대상자들의 일반사항

연구대상자들의 일반사항은 Table 11과 같다. 평균 연령은 53.1세

이었고, 연령 범위는 51-58세였다. 대상 여성들의 평균 신장과 체중은

각각 157.7cm와 58.1kg으로 나타났으며, 평균 체지방율은 28.1%이었고

BMI는 23.3으로 나타났다. Astaxanthin 보충 전 각 군간에 신장, 체중,

체지방율 및 BMI에 대한 유의적인 차이는 나타나지 않았다.

Table 11. General characteristics of the subjects

astaxanthin supplementation levels(mg/day)

0mg 2mg 8mg totalns

age(yr) 54.8±2.41) 51.0±1.2 53.4±2.1 53.1±2.43

height(cm) 156.9±3.4 157.2±4.7 158.5±4.0 157.5±3.8

weight(kg) 55.9±5.3 58.7±1.9 59.6±9.7 58.1±6.2

body fat(%) 27.9±2.1 29.2±5.9 29.3±4.3 28.1±3.6

BMI2) 22.6±1.8 23.7±1.2 23.7±3.1 23.3±2.1

1) values are mean ±SD 2) BMI(body mass index) = weight(kg)/height(m)2

ns not significantly different among 3 groups

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2) 혈청 지질 농도

대상자들의 혈청 지질 농도에 관한 결과는 Table 12와 같다. 먼저

대상자들의 총 콜레스테롤 농도는 astaxanthin 보충 섭취에 따른 유의적

인 차이를 나타내지 않았다. 그러나 2mg의 astaxanthin을 보충한 군에서

총 콜레스테롤 농도가 섭취 전 199.0±28.1mg/㎗에서 섭취 8주 후

183.6±48.9mg/㎗로 약간 감소하는 경향을 나타내었다.

Astaxanthin의 보충 섭취가 LDL-콜레스테롤 농도 변화에 주는

영향을 살펴 본 결과, 대조군 및 2mg의 astaxanthin 보충군이나 8mg의

astaxanthin 보충군 모두에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 그러나

HDL-콜레스테롤 농도의 경우, 2mg의 astaxanthin을 보충 섭취한 실험

군에서는 보충 전 50.6±5.8mg/㎗에서 보충 4주 후 56.4±8.3mg/㎗로

유의하게 증가하였고, 다시 보충 8주 후 60.4± 7l.1mg/㎗로 유의적인

(p<0.05) 증가를 나타내었다. 8mg을 보충 섭취한 실험군에서는 보충 전

44.4±10.7mg/㎗이었던 HDL-콜레스테롤 농도가 보충 4주 후에는 44.4±

6.5mg/㎗로 변화를 나타내지 않았으나 보충 8주후에는 49.4±2.7mg/㎗

로 증가하여 유의적인 (p<0.05) 차이를 보였다.

중성지방 농도에서는 2mg을 보충한 군에서 보충 전 139.2±

51.4mg/㎗이었던 농도가 보충 4주 후 130.4±48.5mg/㎗로 약간 감소하

였고, 보충 8주 후에는 94.2±24.5mg/㎗로 0주에 비해 유의하게

(p<0.05) 낮아졌다. 그러나 8mg을 보충한 군은 보충 전 171.6±67.4mg/

㎗에서 보충 4주 후 216.8±97.5mg/㎗로 증가 하였다가 보충 8주후에는

145.8±5.1mg/㎗로 다시 감소하는 경향이었으나 유의한 차이를 나타내지

않았다.

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그러나 아직까지 사람에 대한 astaxanthin의 보충 섭취 효과에 대한

연구는 거의 없는 실정으로 본 연구 결과와 비교할 자료들이 많이 부족한

데, 쥐를 대상으로 실험한 Murillo 등(95)의 연구에서 astaxanthin의

보충섭취가 혈 중 HDL-콜레스테롤의 농도를 증가시켰다고 보고하여 본

연구 결과와 비슷한 경향을 나타내고 있다. 또한 astaxanthin 보충 섭취

량에 있어서 2mg군의 중성지방 농도와 HDL-콜레스테롤 농도의 변화가

8mg군 보다 더 유의하게 나타났는데 이는 astaxanthin의 성질이 지용성

이고 체내 대사과정에서 혈 중 지단백에 의해 운반 · 흡수(150)되기 때문

에 수용성 비타민 등과 달리 많은 양의 섭취보다는 적정 수준의 섭취가

더 효과적일 것으로 사료된다. 또한 본 연구에 참여한 대상자들의 수가

비교적 충분하지 않아 실험상의 오차도 고려해 볼 수 있으므로 앞으로

더욱 많은 수의 피험자들을 대상으로 한 연구가 이루어져야 할 것으로

기대된다.

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3) 혈장 TBARS 농도

체내 지질과산화도 및 항산화상태에 대한 분석 결과는 Table 13과

같다. Astaxanthin을 2mg 보충한 군의 혈장 TBARS 농도는 보충 전

1.42±0.18nM/㎖에서 보충 8주 후 1.13±0.18nM/㎗로 감소하였고, 8mg

보충군 또한 보충 전 1.62±0.14nM/㎗에서 보충 8주후 1.13± 0.12nM/

㎗로 유의하게 (p<0.05) 감소하였다. 앞서 언급한 바와 같이 사람에 대한

astaxanthin의 보충섭취 효과를 본 연구는 거의 없으나 동물을 대상으로

실험한 Kurihara 등(82)의 연구에 따르면 C57BL/6 종의 암컷 쥐와

DBA/2 종의 mice에게 4일 동안 100mg/kg의 astaxanthin을 보충 섭취

시킨 결과 간의 TBARS 농도가 유의적으로 (p<0.001) 증가하였음을

보고하였다. Chew 등(24)의 연구에서도 0.4%의 astaxanthin을 보충

섭취시킨 mice가 대조군의 mice 보다 혈장 TBARS 농도가 유의적으로

감소하였고, 종양의 TBARS 농도도 보충 섭취 전 15.5nM/g에서 보충

섭취 3주 후에는 8.8nM/g으로 유의하게 감소하였음을 보고하여

astaxanthin의 보충섭취가 혈장 TBARS 농도를 감소시키는 것으로 사료

된다. 또한 Bub 등(19)은 carotenoid가 풍부한 채소 중 토마토 쥬스를

2주 동안 건강한 남성들에게 보충섭취 시킨 결과 혈장 TBARS 농도가

섭취 전 1.62±0.49nM/㎖에서 섭취 2주 후 1.40± 0.36nM/㎖로 유의하

게 (p<0.05) 감소되어 carotenoid가 지질과산화 억제에 효과가 있는

것으로 보고 하였다.

4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도

뇨 중 8-isoprostanes 농도를 분석한 결과에서는 모든 군에서

astaxanthin 보충에 따라 유의하지는 않으나 감소하는 경향이었다(Table

11). 2mg을 보충한 실험군의 경우 실험 전 3.02±1.12pg/mg creatinine

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에서 보충 4주 후 2.79±1.40pg/mg creatinine으로 감소하였고, 보충

8주 후에는 2.55±0.73pg/mg creatinine으로 감소하였다. 8mg을 보충한

실험군에서는 보충 전 뇨 중 8-isoprostanes의 농도가 3.41±2.01pg/mg

creatinine에서 보충 4주 후 2.40±0.88pg/mg creatinine로 감소하였고

보충 8주 후에는 2.80±1.17pg/mg creatinine으로 다시 증가하는 경향을

보였다. 그러나 대조군에서도 보충 전 3.59±2.42pg/mg creatinine에서

보충 8주 후 2.40±1.46pg/mg creatinine으로 감소하는 경향이므로 본

연구는 astaxanthin의 보충 섭취가 뇨 중 8-isoprostanes 농도 감소에

대한 뚜렷한 영향을 나타내는 것으로 설명하기는 어렵다. Astxanthin

보충에 따른 뇨 중 8-isoprostanes 농도 변화를 조사한 연구도 거의

없어 다른 연구와 비교하기가 어렵다. 다만 Södergren 등(129)의 연구에

서 vitamin E를 보충 섭취 시킨 쥐의 뇨 중 8-isoprostanes의 농도가

대조군 쥐에 비해 유의하게 (p<0.05) 감소하였음을 보고하였다.

8-isoprostane은 F2-isoprostanes에 속하는 arachidonic acid의

안정적인 대사산물로써 지질과산화와 산화적 스트레스를 반영하는 지표로

사용될 수 있음이 여러 in vivo 실험을 통하여 밝혀졌다(93). 따라서

혈장이나 뇨 중 8-isoprostane의 농도가 증가할 경우 동맥경화성 질환의

위험과 산화된 LDL-콜레스테롤의 농도가 증가되었음을 의미하는 것이

라 할 수 있다. 또한 apoprotein E가 손상된 쥐에게 vitamin E를 보충시

켰을 때 동맥경화의 발병율이 감소하였고, 혈 중 F2-isoprostanes의

농도가 감소하는 경향이 관찰되었다(93). 따라서 혈액이나 뇨 중 분비되

는 8-isoprostanes의 농도는 체내 지질과산화 증가로 인한 동맥경화성

질환 등 심혈관 질환의 진행 상태를 반영해 줄 수 있는 지표라 할 수

있다(45).

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5) 총항산화능

총항산화능은 체내 항산화상태를 나타내주는 한 지표이다. 따라서

체내 총항산화능의 증가는 자유 라디칼이나 singlet oxygen과 같은 활성

산화물질에 대한 체내 항산화기전이 증가한 것으로 정의 할 수 있다

(113). 본 연구에서도 astaxanthin의 보충섭취에 따른 혈청 총항산화능을

분석한 결과 8mg을 보충한 군의 혈청 총항산화능이 보충 섭취 전 0.85±

0.42mM/ℓ에서 보충 8주 후 1.90±0.58mM/ℓ로 유의하게 (p<0.05) 증가

하였고, 비록 유의하지는 않았으나 2mg 보충군에서도 혈청 총항산화능이

섭취 전 0.93±0.59mM/ℓ에서 섭취 8주 후 1.76±0.26mM/ℓ로 증가하는

경향을 나타내었다(Table 11).

최 등(28)은 폐경 후 여성에게 200mg/day의 isoflavone을 12주

동안 보충 섭취시킨 결과 섭취 전 1.36±0.16mM/ℓ이었던 총항산화능

농도가 1.43±0.16mM/ℓ로 유의하게 (p<0.05) 증가함을 보고하였다. 이를

총항산화능의 측면에서 볼 때 본 연구에서 나타난 총항산화능의 증가

정도가 최 등(28)의 연구에서 나타난 총항산화능의 증가 정도 보다 큰

경향을 보여 isoflavone이 갖는 항산화능의 효과 보다 astaxanthin이

갖는 항산화효과가 더 클 수 있을 것으로 기대된다. 한편 Miller 등(91)은

유럽 사람들의 총항산화능의 수준을 분석한 결과 평균 혈청 총항산화능의

수준을 1.30-1.77mM/ℓ로 보고하고 있어 본 연구에서 분석한 폐경 후

여성의 총항산화능과도 비슷한 수준이었다. 그러나 한국인의 평균 총항산

화능의 수준에 관한 연구는 더욱 많이 이루어져야 할 것이다.

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6) 영양소 및 carotenoids 종류별 섭취량

대상자들의 영양소 섭취량에 관한 분석은 Table 14와 같다. 평균

에너지 섭취량은 대조군과 8mg 보충군에서 한국인 영양권장량(197)에

준하는 섭취량을 보였으나 2mg 보충군에서는 권장량보다 약간 적게 섭취

하는 것으로 나타났다. 단백질과 지질의 섭취량은 대조군과 실험군 모두

권장량을 상당량 초과하는 것으로 나타나 단백질 및 지질의 섭취가 매우

높은 편이었다. 이는 강릉에 거주하는 폐경기 여성을 대상으로 조사한

남 등(164)의 연구에서 단백질 및 지질의 섭취가 각각 59.8g/day,

28.0g/day로 보고한 수치보다 높았고, 농촌 지역 폐경기 여성을 대상으로

한 승 등(170)의 연구 보다 훨씬 많이 섭취하고 있었다. 농촌 지역 거주

자보다 도시 지역 거주자의 영양소 섭취량이 평균적으로 높은 경향을

고려하더라도 본 연구 대상자들의 단백질 및 지질의 섭취는 상당히 높다

고 볼 수 있다.

칼슘 섭취량에 있어서는 대조군과 실험군 모두 하루 권장량 700mg

에 약간 못 미치는 수준이었으나 남 등(164)의 연구나 승 등(170)의

연구 보다는 높은 수준이었다. 인이나 철, 나트륨 및 아연 등의 무기질

섭취의 경우에도 남 등(164)과 승 등(170)이 보고한 폐경기 여성들의

평균 섭취량 보다 높았는데 이는 대상자들의 단백질 및 동물성 식품 섭취

가 많았기 때문으로 추측된다.

Vitamin A 섭취량도 다른 연구에서 보고한 결과에 비해 높은 것으로

조사되었는데 오 등(175)은 폐경 후 여성의 평균 vitamin A의 섭취를

589.3±55㎍ RE로 보고하였고, 정 등(189)의 연구에서는 폐경 후 여성의

평균 vitamin A 섭취량이 472.8±37.7㎍ RE로 보고하였으며, 400.2±

195.3㎍ RE로 보고한 남 등(164)의 연구 결과보다도 상당히 높은 수준

이었다. 그러나 astaxanthin 보충 섭취에 따른 대조군과 실험군 간에

영양소 섭취량의 차이는 유의적이지 않은 것으로 나타났다.

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미국 농무부(USDA)와 미국 암 연구소(NCI)에서 제시한 carotenoid

database(59)를 기준으로 대상자들의 carotenoids 종류별 섭취량을 조사

한 결과는 Table 15와 같다. 먼저 β-carotene의 섭취량은 대조군이

1641.8㎍/day, 2mg 보충군이 1767.5㎍, 8mg 보충군이 1324.6㎍로 각각

조사되었다. 정 등(189)의 연구에서는 폐경기 여성들의 평균 β-carotene

섭취량을 916.7±89.1㎍ RE로 보고하였는데 단위 환산을 할 경우 본

연구에서 조사한 대상자들의 섭취량 보다 매우 높은 것으로 나타났다.

Lycopene 섭취량은 대조군 및 실험군 간에 차이가 상당히 큰 것으로

조사되었는데 이는 lycopene이 주로 토마토에 함유되어 있고 이러한

토마토의 섭취 여부 때문인 것으로 추측된다. 총 carotenoids 섭취량은

승 등(170)이 보고한 2642.07㎍/day 보다 훨씬 많은 것으로 나타났다.

그러나 carotenoids 종류별 섭취량에 있어서 대조군과 실험군 사이

의 유의적인 차이는 나타나지 않았으며 대상자들 간에 β-cryptoxanthin,

lutein+zeaxanthin 및 lycopene의 섭취량 차이는 편차가 다소 큰 것으로

조사되었다.

그러므로 실험군 간에 각 영양소 및 carotenoid 종류별 섭취량의

유의적인 차이는 없는 것으로 조사되어 대상자들의 식이 섭취 수준이

astaxanthin 보충 섭취 효과에 영향을 미치지는 않은 것으로 사료된다.

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7) Carotenoid 섭취량과 혈 중 지질 농도 및 체내 지질과산화의

상관성

식이조사를 통해 조사한 carotenoid 섭취량과 혈 중 지질 농도 및

체내 지질과산화와 항산화능과의 상관성은 Table 16에 나타내었다.

Carotenoid 섭취량에 따른 혈 중 지질농도는 유의적인 상관도를 나타내

지 않았으나 총 콜레스테롤 농도, LDL-콜레스테롤, HDL-콜레스테롤,

중성지방과 음의 상관도를 나타내었으며 지질과산화를 나타내는 혈장

TBARS농도 및 8-isoprostanes 농도와 음의 상관도를 보였다. 특히

carotenoid 섭취량과 중성지방 및 혈장 TBARS와의 상관계수는 유의하

지는 않았으나 상당치 높은 음의 상관관계를 보였다. 또한 carotenoid 섭

취량과 총항산화능과는 양의 상관관계를 보여 carotenoid의 섭취가 체내

지질과산화를 억제하고 항산화능을 증가시키는 경향이 있을 것으로 생각

된다.

한편 체내 8-isoprostanes의 농도 증가는 TBARS의 농도 증가와

상관관계가 있다는 연구 보고(94)와 같이 본 연구에서도 혈장 TBARS

농도와 뇨 중 8-isoprostanes의 농도가 유의적인 양의 상관관계를

(p<0.05) 나타내었다. 따라서 체내 지질과산화도에 대한 측정에 있어서

8-isoprostanes가 지질과산화의 좋은 지표로써 사용될 수 있을 것으로

보인다.

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4. 요약 및 결론

본 연구는 폐경기 여성을 대상으로 astaxanthin의 보충 섭취가 체내 지질과

산화도와 항산화능에 미치는 효과를 살펴보고자 하였으며, 그 결과는 다음과

같다.

1) 혈장 지질 농도의 경우, 2mg astaxanthin을 보충 섭취한 군의 HDL-

콜레스테롤 농도는 보충 전 50.6±5.8mg/㎗에서 보충 4주 후 56.4±

8.3mg/㎗로, 보충 8주 후에는 60.4±7l.1mg/㎗로 유의적인 증가(p<0.05)

를 나타내었고, 8mg을 보충 섭취한 실험군 또한 보충 전 44.4±10.7mg/

㎗에서 보충 8주 후 49.4±2.7mg/㎗로 유의적인 증가를 나타내었다.

중성지방 농도는 2mg을 보충한 군에서 보충 전 139.2±51.4mg/㎗에서

보충 8주 후 94.2±24.5mg/㎗로 유의하게 감소하였다(p<0.05).

2) 혈장 TBARS 농도의 경우 2mg의 astaxanthin을 보충한 군은 보충

전 1.42±0.18nM/㎖에서 보충 8주 후 1.13±0.18nM/㎗로 감소하였고,

8mg 보충군 또한 보충 전 1.62±0.14nM/㎗에서 보충 8주 후 1.13±

0.12nM/㎗로 유의하게 (p<0.05) 감소하였다.

3) 뇨 중 8-isoprostanes의 농도에서는 대조군과 실험군 모두 유의적

이지는 않으나 모든 군에서 감소하는 경향을 나타내었다. 2mg의

astaxanthin을 보충한 군이 보충 전 3.02±1.12pg/mg creatinine에서

보충 8주 후에는 2.55±0.73pg/mg creatinine으로 감소하였고, 8mg을

보충한 군은 보충 전 3.41± 2.01pg/mg creatinine에서 보충 8주 후에는

2.80±1.17pg/mg creatinine으로 감소하였다. 그러나 대조군에서도 보충

전 3.59± 2.42pg/mg creatinine에서 보충 8주 후 2.40±1.46 pg/mg

creatinine을 감소하는 경향을 나타내었다.

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4) 체내 항산화 상태를 나타내주는 혈청 총항산화능을 분석한 결과

8mg을 보충한 군의 혈청 총항산화능이 보충 전 0.85±0.42mM/ℓ에서

보충 8주 후 1.90±0.58mM/ℓ로 유의하게 (p<0.05) 증가하였고, 비록

유의하지는 않았으나 2mg 보충군에서도 혈청 총항산화능이 보충 전

0.93±0.59mM/ℓ에서 보충 8주 후 1.76±0.26mM/ℓ로 증가하는 경향을

나타내었다.

5) Astaxanthin 보충 전 실시한 식이 섭취 조사 결과 에너지 및 단백

질, 지질 등 모든 영양소 섭취량에 있어서 대조군과 실험군 간에 유의적

인 차이를 나타내지 않았다. Vitamin A와 carotenoids 섭취량도 대조군

과 실험군 간에 유의한 차이를 나타내지 않았다.

6) Carotenoid 섭취량과 혈 중 지질농도 및 체내 지질과산화의 상관성

을 살펴본 결과 유의적인 상관도는 나타나지 않았다. 그러나 carotenoid

섭취량과 총 콜레스테롤, LDL-콜레스테롤, HDL-콜레스테롤 및 중성지방

농도와 음의 상관도를 나타내었으며 지질과산화도를 나타내는 혈장

TBARS 농도 및 8-isoprostanes 농도와 음의 상관도를 보였고 총항산화

능과는 양의 상관도를 나타내었다.

이상의 결과에서 astaxanthin의 보충 섭취는 폐경기 여성의 혈청 내

지질 패턴을 개선시키고 체내 항산화능을 증가시키는 경향을 보이므로

astaxanthin의 식이 보충이 심혈관 질환 예방에 효과가 있을 것으로 기대

된다. 그러나 astaxanthin의 체내 항산화제로써의 역할과 이에 대한 심혈

관질환 및 여러 만성 질환의 예방 효과에 대해서는 좀더 많은 사람을

대상으로 계속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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Ⅳ. Astaxanthin 보충 섭취가 젊은 여성의 체내 지질과산화도에

미치는 영향

1. 연구배경 및 목적

급속한 경제 발달과 사회문화 수준의 향상은 한국인의 식생활 패턴에

변화를 초래하였고 그에 따른 질병의 양상과 사망원인에 많은 변화를 가져왔

다(31). 우리나라 국민의 총 에너지 섭취량 중 지방으로부터 공급되는 비율이

점차적으로 증가하여 70년대에 6.3-11.9%이었던 것이, 80년대에는 9.0-

14.7%에서 90년대에는 19.1%로 증가하였으며, 2001년에는 19.5%에 이르게

되었다(77,168). 이처럼 지방의 섭취가 증가함에 따라 이와 관련된 질병의

양상도 변화되어 비만, 뇌졸중, 동맥경화, 고혈압, 당뇨병 등의 각종 만성퇴행

성 질환이 증가되고, 특히 심혈관계 질환의 증가가 우리나라 주요 사망 원인

의 하나로 자리 잡게 되었다(163). 2003년도 한국인의 심근경색 등 허혈성

심장질환 사망률은 인구 10만 명당 25.3명으로 보고(194) 되었으며, 심혈관

질환 중에서 고혈압성 질환에 의한 사망은 지난 10년 동안 지속적으로 감소

되었으나 동맥경화성 질환인 허혈성 심장질환과 뇌혈관질환에 의한 사망률은

지속적으로 증가되고 있다(31). 이처럼 심혈관 질환과 같은 만성퇴행성 질환

의 발생에 관여하는 인자는 흡연, 고혈압, 비만, 당뇨와 함께 고지혈증이 중요

한 요인이며, 특히 혈 중 지질의 상승은 순환기계 질환의 주요 위험인자라는

것이 밝혀지면서 혈 중 지질에 영향을 미치는 인자에 대한 연구가 다각도로

이루어지고 있다(193).

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혈 중 지질과 심혈관계 질환 발생에 영향을 미치는 인자로는 식이 탄수화

물이나 지방의 종류와 양, 그리고 총열량 섭취량 등이 주로 논의되어 왔으나

최근에는 다양한 항산화 영양소 섭취가 혈중 지질에 영향을 미칠 수 있다는

연구들이 많이 이루어지고 있다(9,120,131). 이러한 항산화 영양소 중에서도

특히 carotenoid의 체내 항산화 효과는 여러 연구들(20,88,104)을 통하여

보고 되고 있으며 최근에는 연어나 새우, 바다가재와 같은 동물성 식품에서

발견되는 astaxanthin에 관한 연구가 주목을 받고 있다. 더욱이 astaxanthin의

면역작용과 지질과산화 억제 등의 항산화 효과는 앞서 언급한 바와 같이

vitamin E나 β-carotene의 몇 배 이상의 효과를 나타낼 만큼 그 능력이 탁월

한 것으로 알려져 있다(80). 또한 astaxanthin은 혈 중 LDL-콜레스테롤과

HDL- 콜레스테롤의 농도를 조절함으로써 심혈관질환의 예방인자로 기대되

고 있다.

한편 국내의 항산화 영양소의 효능에 관한 연구는 주로 흡연자, 운동선수

및 일부 심혈관계질환자를 대상으로 보고(68,179) 되고 있으며, β-carotene

을 위주로 한 carotenoid에 대한 관심과 연구(70,151)가 많은 편이다. 우리나

라의 심장순환기계 유병률의 증가와 질병 추이를 고려할 때 이를 예방하기

위한 혈 중 지질과 항산화 영양소의 관계에 대한 연구가 필요하며

β-carotene 이외의 다른 carotenoid에 대해서도 보다 폭넓은 연구가 이루어

져야 할 것이다.

본 연구에서는 정상 식이를 하는 젊은 여성을 대상으로 astaxanthin을

보충 섭취시킴으로써 astaxanthin 보충이 체내 지질과산화도에 미치는 영향을

알아보고, 더불어 평균 영양소 섭취량과 carotenoids의 섭취량을 조사하여

항산화 영양소 연구의 기초 자료를 마련하고자 한다.

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2. 연구내용 및 방법

1) 연구대상자 및 실험계획

인하대학교 식품영양학과에 재학 중이며 정상적인 식생활 패턴을

가지고 있는 건강한 20대의 여대생과 대학원생 42명을 연구대상자로

선정하였다. 연구대상자들은 최근 3개월간 특별한 약물 복용이나 기타

비타민 보충제의 섭취도 하지 않았으며 모두 비흡연자로써 음주습관이

없는 여성들이었다. Astaxanthin 보충을 위해 대상자들을 14명씩

3군으로 나누어, LaHaye Laboratory (USA)에서 제공한 tablet 형태의

astaxanthin supplements (>99%)를 섭취수준에 따라 0mg(pacebo)/

day, 2mg/day, 8mg/day로 각 군마다 8주 동안 제공하였다. 전 실험기간

동안 대상자들은 astaxanthin 보충제를 아침 식전 공복에 1알씩 섭취하

도록 하였다.

2) 식이조사

연구대상자들의 영양소 섭취량은 하루는 24시간 회상법, 이틀 동안은

식사 기록법을 이용하여 대상자들의 실험 시작 전 3일 동안 섭취한 식품

내용을 조사하였고, 이는 한국영양학회에서 개발한 Can-pro를 이용하여

분석하였다. 또한 연구대상자들이 섭취한 carotenoid 종류별 섭취량의

분석은 미국 농무부(USDA)와 미국 암 연구소(NCI)에서 제시한

carotenoid database(59)를 이용하였다.

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3) 신체계측 및 시료수집

연구 대상자들의 일반사항은 설문지를 통하여 조사하였고, 신장계와

Inbody(Body composition analyzer, Biospace, Co., Ltd)를 통하여

대상자들의 신장, 체중, 체지방 및 BMI를 측정하였다.

Astaxanthin의 보충 전과 보충 4주 및 8주 후 공복 시 수시뇨를

채취하여 ethyl alcohol로 소독한 polyethylene 병에 담아 분석 전까지

-70℃에서 냉동 보관하였다.

4) 뇨 중 8-isoprostanes 농도

뇨 중 8-isoprostanes 농도는 commercial kit(Oxis Bioxytech

8-isoprostane Assay. Cat No. 21019D)를 사용하여 ELISA(ELx 800G,

Bio-TeK Inst. USA)로 흡광도 650nm에서 분석하였다. 검체 중에 존재

하는 유리 8-isoprostanes는 농도 비례적으로 청색의 발현을 억제시킨

다. 측정된 결과는 pg/mg creatinine으로 표시하였다.

5) 통계처리

수집된 자료는 SPSS program(11.0)(165)을 이용하여 통계분석을 시

행하였다. 모든 결과는 평균±표준편차로 표시하였으며, astaxanthin 보충

수준에 따른 소변 중 8-isoprostanes 농도의 차이를 분석하기 위해 보충

전과 보충 4주 및 8주 후의 차이를 paired t-test에 의해 p<0.05 수준에

서 유의성을 검증하였다. 대상자들의 영양소 섭취량 및 carotenoid 종류

별 섭취량의 실험군 간 차이는 ANOVA test 후 Duncan's multiple

range test에 의해 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.

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3. 결과 및 고찰

1) 연구 대상자의 일반사항

연구대상자들의 일반사항은 Table 17과 같다. 평균 연령은 21.5세

였고, 연령 범위는 20-26세까지 포함되었다. Astaxanthin 보충 실험 전

측정한 평균 신장과 체중은 각각 161.1cm와 56.2kg으로 나타났으며,

평균 체지방율은 26.5%이었고 BMI는 21.6이었다. 신장, 체중, 체지방율

및 BMI에 대한 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 김 등과 박 등, 김 등

의 연구에(153,156,167) 의하면 우리나라 여대생들의 BMI는 대략

20.2-21.7 정도였고 체지방비는 24.6-27.4%로 보고 되고 있는데, 본 연

구 조사에서도 BMI와 체지방비율이 이들이 보고한 여대생의 수치와 유사

한 것으로 나타났다.

Table 17. General characteristics of the subjects

astaxanthin supplementation levels(mg/day)

0mg 2mg 8mg totalns

age

(yr) 21.5±1.31) 21.5±0.9 21.5±1.7 21.5±1.3

height

(cm)162.9±5.2 159.2±6.1 160.9±6.0 161.1±5.8

weight

(kg) 57.7±8.2 54.4±7.0 56.4±7.9 56.2±7.8

body fat

(%) 26.1±5.4 26.2±4.8 27.3±4.7 26.5±4.9

BMI2) 21.7±3.0 21.4±2.1 21.8±2.8 21.6±2.6

1) values are mean ±SD

2) BMI(body mass index) = weight(kg)/height(m2)

ns not significantly different among 3 groups

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2) 뇨 중 8-isoprostanes 농도

체내 지질과산화도를 측정하는 한 지표인 뇨 중 8-isoprostanes

농도를 분석한 결과는 Table 18과 같다. 본 연구에서는 뇨 중 8-

isoprostanes의 농도가 astaxanthin의 보충 섭취에 따라 유의하게 감소

하는 것으로 나타났다. 2mg을 보충한 실험군의 경우 보충 전

6.06±3.88pg/mg creatinine에서 보충 4주 후 3.90±2.19pg/mg

creatinine으로 유의하게 (p<0.05) 감소하였고, 보충 8주 후에는

2.14±1.50pg/mg creatinine으로 유의하게 (p<0.05) 감소하였다. 8mg을

보충한 실험군에서는 보충 전 6.42±3.98pg/mg creatinine에서 보충 4주

후 3.13±1.47pg/mg creatinine로 유의하게 감소하였으나 보충 8주 후에

는 3.14±1.94pg/mg creatinine으로 실험 4주 후의 농도에 비해 변화가

거의 없었다. 그러나 전체적인 실험 기간으로 볼 때 astaxanthin의 보충

섭취 전 보다 보충 8주 후에 유의적으로 감소함을 나타내었다.

젊은 여성을 대상으로 astxanthin 보충에 따른 뇨 중 8-isopro-

stanes 농도 변화에 대한 연구가 거의 없어 다른 연구와 비교할 수가

없었으나 폐경 후 여성을 대상으로 연구한 김 등(75)의 연구와 비교해 볼

때 astaxanthin의 보충 섭취가 뇨 중 8-isoprostanes의 농도에 있어서

유의하지는 않았으나 감소하는 경향과 비슷한 결과를 나타내었다. 또한

본 연구에서 나타난 바와 같이 젊은 여성의 뇨 중 8-isoprostanes 농도

는 폐경 후 여성의 농도 보다 약간 높게 나타났다. 따라서 astaxanthin의

보충 섭취에 따른 뇨 중 8-isoprostanes의 농도 감소는 astaxanthin이

체내 지질과산화도를 감소시키는 항산화제로써의 역할을 했기 때문인

것으로 생각된다.

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3) 영양소 섭취량

연구 대상자들의 영양소 섭취량에 관한 분석은 Table 19와 같다.

연구 대상자들의 평균 에너지 섭취량은 대조군이 1776.6kcal/day, 2mg

보충군이 1618.1kcal/day, 8mg 보충군은 1735.9kcal/day로 각각 권장량

의 88.8%, 80.9% 및 86.8%로 권장량에 다소 못 미치는 수준이었다.

이는 2001년 국민건강영양조사(168)에서 보고 된 20-29세 여성의 평균

에너지 섭취량인 1887.8kcal/day 보다 낮았고, 인천광역시 소재 여대생

을 조사한 정 등(75)의 연구에서 보고한 1604.6kcal/day의 에너지 섭취

량 보다는 약간 높은 수준이었다. 그러나 연구 대상자들이 지속적으로

일정한 체중을 유지하고 있는 것으로 보아 에너지 소비량과 거의 균형을

이루고 있는 것으로 사료된다.

단백질 섭취는 대조군과 실험군 모두 권장량을 초과하고 있었으며

여대생의 식이섭취를 조사한 다른 연구(161,174,190)들과 비슷한 수준이

었고, 평균 지방 섭취량도 다른 연구(161,174,190)들과 비슷한 수준으로

본 연구에서는 평균 지방 섭취량이 총 에너지 섭취량의 27.1%를 차지하

였다.

무기질 섭취에서 칼슘 섭취가 대조군은 511.6mg/day, 2mg 보충군은

421.6mg/day, 8mg 보충군은 442.9mg/day로 나타났는데 칼슘의 권장량

에 대한 비가 각각 73.1%, 60.2%, 63.3%로 나타나 권장량의 75%에도

못 미치는 수준이었다. Vitamin A와 B1, B2 및 나이아신 등의 비타민

평균 섭취량은 대부분 권장량에 충족하는 수준이었고, 특히 vitamin A와

C의 평균 섭취량은 권장량 보다 약간 높게 나타났다. Vitamin A 섭취량

의 경우에는 한국인 권장량보다 상회하는 수준이었고, 김 등(161)의 여대

생 식이 섭취 조사에서 보고한 수준 보다 높았으며 이 등(184)이 조사한

보고와는 비슷한 수준으로 나타났다. 그러나 모든 영양소 섭취량에 있어

서 대조군과 실험군 간에 유의적인 차이는 나타나지 않았다.

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4) Carotenoid 종류별 섭취량

Carotenoid의 종류별 섭취량에 관한 분석은 Table 20과 같다. 식이

중에 포함되는 carotenoids는 주로 α-carotene, β-carotene, β-crypto-

xanthin, lutein+zeaxanthin, lycopene의 5가지를 대표적인 carotenoids

로 보고 있다(110). Carotenoid 종류별 섭취량을 분석 결과 총대상자의

평균 총 carotenoid 섭취량은 3717.3㎍/day로 조사되었고 그 중에서

β-carotene과 lycopene의 섭취량이 각각 1750.2㎍/day, 1842.5㎍/day

로 가장 많았는데 이는 총 carotenoid 섭취량의 각각 33.7%와 37.7%를

차지하였다. 그러나 아직까지 국내에서는 carotenoid 종류별 섭취량에

관한 연구가 많이 이루어지지 않아 이에 대한 참고 자료들이 많이 부족한

실정이다. 그러나 본 연구자가 조사한 폐경기 여성들의 총 carotenoid

섭취량보다는 약간 낮은 편이었고 여자 노인을 대상으로 carotenoid

종류별 섭취량을 조사한 임 등(186)의 연구에서 보다도 약간 낮은 수준

으로 나타났다. 임 등(186)의 연구에서는 노인 여성의 β-carotene과

lycopene의 섭취량을 각각 3.32mg/day, 356.39mg/ day로 보고하였는데

이에 비해 본 연구의 젊은 여성들의 β-carotene과 lycopene의 평균

섭취량은 낮은 수준이었다. 그러나 본 연구 대상자의 평균 α-carotene의

섭취량(517.0㎍/day)은 임 등(186)의 연구에서 보고한 노인 여성의 평균

α-carotene 섭취량인 0.50mg/day와는 비슷한 수준이었다.

따라서 본 연구에서 보충 실험 시작 전 조사한 대상자들의

carotenoid 종류별 섭취량에 있어서 대조군과 실험군 사이에 유의적인

차이를 보이지 않았으므로 대상자들의 식이 섭취 수준이 astaxanthin

보충이나 항산화 효과에 유의한 영향은 미치지 않은 것으로 사료된다.

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4. 요약 및 결론

본 연구는 정상적인 식생활 패턴을 가지고 있는 건강한 20대의 젊은 여성

을 대상으로 carotenoid 섭취량을 조사하고 astaxanthin의 보충이 체내 지질

과산화도에 미치는 영향을 살펴보았다.

1) 연구 대상자들의 평균 신장과 체중은 각각 161.1cm와 56.2kg으로

나타났으며, 평균 체지방율은 26.5%였고 BMI는 21.6으로 측정되었으며

대조군 및 실험군 간 유의한 차이는 나타나지 않았다.

2) 체내 지질과산화도를 나타내는 지표로써 뇨 중 8-isoprostanes의

농도를 측정한 결과 대조군에 비해 실험군에서 유의하게 감소하였다.

2mg의 astaxanthin을 보충 섭취한 실험군의 경우 실험 전 6.06±

3.88pg/mg creatinine에서 보충 4주 후 3.90±2.19pg/mg creatinine

으로 유의하게 감소하였고, 보충 8주 후에는 2.14±1.50pg/mg

creatinine으로 유의하게 (p<0.05) 감소하였다. 8mg을 보충 섭취한 실험

군에서는 보충 전 6.42±3.98pg/mg creatinine에서 보충 8주 후에는

3.14±1.94pg/mg creatinine으로 유의하게 (p<0.05) 감소하였다.

3) 영양소 섭취량 조사 결과 대조군과 실험군 모두 에너지 섭취량은

권장량 보다 낮은 수준이었고, 단백질 섭취량은 권장량 보다 많이 섭취하

고 있었으며 칼슘의 섭취량이 권장량에 비해 가장 부족한 것으로 나타났

다. Vitamin C와 vitamin A의 경우 권장량 보다 높은 섭취 수준을 보였

다. 그러나 대조군과 실험군 간에 영양소 섭취량의 유의적인 차이는 나타

나지 않았다.

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4) Carotenoid 종류별 섭취량에 있어서 대조군 및 실험군의 총

carotenoid 섭취량은 3717.3㎍/day로 조사되었고 그 중에서 β-carotene

과 lycopene의 섭취량이 가장 많은 것으로 나타났다. 대상자들의 평균 α

-carotene 섭취량은 517.0㎍/day였고, β-carotene의 평균 섭취량은

1750.2㎍/day였으며 lycopene의 평균 섭취량은 1842.5㎍/day으로 조사

되었다. 그러나 대조군과 실험군 간에 carotenoid 종류별 섭취량에 유의

한 차이는 나타나지 않았다.

그러므로 astaxanthin의 보충 섭취가 체내 지질과산화를 억제함으로써

산화적 스트레스 감소로 인한 심혈관질환 등 만성퇴행성 질환의 예방을

기대할 수 있을 것으로 사료된다.

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Ⅲ. 총 론

급속한 경제 성장과 사회문화 수준의 향상은 우리의 식생활 변화를 초

래하였고 그에 따른 질병의 양상과 사망 원인에 많은 변화를 가져와 우리

나라에서는 동맥경화나 심혈관 질환 등에 의한 사망률이 증가하고 있는

실정이다. 심혈관 질환과 같은 만성 퇴행성 질환을 유발시키는 인자로써

고지혈증, 흡연, 고혈압, 비만 등에 의한 산화적 스트레스의 증가가 지적

되고 있다.

그러나 인체는 산화적 스트레스에 의해 생성된 활성 산화물질의 피해

를 최소화시키는 항산화체계를 스스로 갖추고 있는데, 그 중 제 1방어

체계로 superoxide dismutase, catalase, glutathion peroxidase 등과

같은 항산화 효소가 체내 대사과정 중 유발되는 자유 라디칼의 생성을

감소시키는 역할을 한다. 그 다음으로 제 2방어 체계에는 vitamin C,

vitamin E 및 carotenoid 등과 같은 항산화 영양소에 의해 이미 생성된

자유 라디칼들을 제거하는 작업을 통해 체내 항산화 방어 체계는 이루어

진다. 이 중 vitamin C나 vitamin E 및 carotenoid와 같은 항산화 물질

은 주로 식이 섭취를 통해 이루어지지 때문에 항산화 영양소의 섭취는

관심의 대상이 되고 있다.

최근 들어 carotenoid에 대한 관심이 증가하면서 이에 대한 연구도

많이 이루어지고 있다. Carotenoid는 자연에 존재하는 천연 색소로써

채소와 과일 뿐 아니라 박테리아, 효모, 갑각류나 algae, 일부 어류 등에

있는 적색, 오렌지색, 노랑색 등 다양한 색의 발색 물질이다. Carotenoid

의 대표적인 기능은 provitamin A의 활성을 나타내는 것이라 할 수 있으

며 이외에도 항산화 기능이 뛰어난 것으로 보고 되고 있다.

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따라서 carotenoid는 항산화 효과로 인한 심혈관 질환 예방과 더불어

체내 면역력 증가, 세포 돌연변이나 암 발생 억제, 시력 세포의 변이

억제, T-lympocyte cell의 apoptosis를 감소시켜 유전자의 안정성을

증가시키는 역할 등이 있는 것으로 보고 되고 있다.

Carotenoid에 관한 연구로는 provitamin A의 활성이 크고

carotenoid의 대표 물질이라 할 수 있는 β-carotene에 대한 연구가 주로

이루어져 왔으나 provitamin A의 효능은 없지만 항산화 활성이 크다고

알려진 zeaxanthin, canthaxanthin, astaxanthin 등과 같이 xanthophyll

군에 속하는 carotenoid도 주목을 받고 있다. 그 중에서도 연어나 무지개

송어, 새우, 바다가재 등과 같은 수중 생물에서 발견되는 astaxanthin은

극성의 성질을 가져 에스테르화를 하는 능력과 항산화 효과가 뛰어난

것으로 보고 되고 있다. Astaxanthin은 vitamin E나 β-carotene 보다도

몇 배 강한 항산화력을 갖는 것으로 알려지고 있으나 astaxanthin은 대부

분의 어류나 포유류에서 체내 합성을 할 수 없어 식이로부터 공급 받아야

한다.

이에 본 연구에서는 건강한 성인 남녀를 대상으로 흡연자와 비흡연자

의 체내 지질과산화도 및 항산화능을 비교하고 이들의 carotenoid 함유

식품 섭취 빈도를 조사하여 흡연에 따른 carotenoid 함유 식품 섭취와

이들의 지질과산화상태 및 총산화능의 관계를 살펴보고자 하였다. 또한

carotenoid 중에서도 astaxanthin의 항산화 효과를 알아보기 위하여

astaxanthin의 보충 섭취가 체내 지질과산화 및 항산화 상태에 미치는

영향을 살펴봄으로써 심혈관 질환 등의 만성 퇴행성 질환을 예방할 수 있

는 항산화 물질로서의 역할을 기대하고자 하였다.

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먼저 흡연자는 비흡연자에 비해 유의적이지는 않으나 높은 체내 지질

과산화도 및 낮은 항산화능을 보이고 있었고, 항산화 영양소라 할 수 있

는 비타민 및 무기질의 섭취량이 낮은 경향을 나타내었다. 또한 흡연자는

비흡연자 보다 당근, 토마토, 오렌지 등의 carotenoid 함유 식품의 섭취

빈도가 낮아 carotenoid의 섭취량이 비교적 낮을 것으로 추정된다. 특히

carotenoid 함유 식품 섭취 빈도와 혈청 지질, 체내 지질과산화도 및 총

항산화능과의 상관관계를 조사한 결과 carotenoid 함유 식품의 섭취

빈도가 높을 수 록 HDL-콜레스테롤 농도가 높고, 체내 지질과산화도는

낮으며 총항산화능이 높은 경향을 나타내었다. 따라서 carotenoid 섭취가

항산화 효과를 나타내어 산화적 스트레스로 인한 심혈관계 질환 등의 만

성퇴행성 질환 발생을 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

폐경기 여성과 젊은 여성을 대상으로 astaxanthin의 수준을 달리하여

보충 섭취시킨 연구에서는 astaxanthin의 보충 섭취가 체내 지질과산화도

를 낮추고 항산화 상태를 증가시켜 주는 경향을 나타내었다. 특히 심혈관

질환의 위험이 증가되는 폐경 후 여성의 astaxanthin 보충 섭취는 혈청

중성지방의 농도 감소 및 HDL-콜레스테롤의 증가와 혈장 TBARS 농도

감소, 그리고 총항산화능의 증가를 나타내었다. 한편 astaxanthin의 보충

섭취 수준이 8mg일 때 보다 2mg일 때 혈장 지질의 농도 변화에 유의적

인 차이를 보였는데 이는 astaxanthin이 특성상 지용성의 성질을 갖고

있어 섭취량 결정에 대한 고려가 필요할 것으로 생각된다. Astaxanthin의

적정 보충수준을 결정하기 위해서는 본 연구에 참여한 대상자들의 수가

비교적 적은 편이었으므로 보다 많은 대상자들의 참여로 인한 연구가

수행되어져야 할 것이다.

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Carotenoid 섭취량에 따른 지질과산화도 및 항산화능의 상관관계를

분석한 결과에서는 유의하지는 않았으나 carotenoid 섭취량과 지질과산

화도가 역의 상관관계를 보였고 총항산화능과는 양의 상관관계를 나타내

어 carotenoid의 항산화 역할을 기대할 수 있다.

본 연구에서 나타난 결과를 종합하여 대상자 특성별 carotenoid 함유

식품 섭취 및 astaxanthin 보충이 체내 지질과산화도와 항산화 상태에

미치는 각 영향들을 Table 21 및 Table 22와 같이 정리하였다. 따라서

carotenoid는 체내 지질과산화도를 감소시키고 항산화 상태를 증가시켜

체내 항산화 방어 체계 불균형에 따른 심혈관 질환 등의 만성퇴행성 질환

을 예방 할 수 있으리라 기대된다. 그러나 체내에서 carotenoid가 갖는

항산화적 효과는 carotenoid의 절대 섭취량에만 비례하지는 않으며,

그 밖의 식이 인자나 생리적 상태 등 여러 요인에 의해 복합적으로 영향

을 받을 것으로 사료된다. 특히 우리나라에서는 다양한 carotenoid에

대한 연구가 미흡하므로 carotenoid의 항산화 효과 및 만성퇴행성 질환

예방을 위한 carotenoid 역할에 관한 연구가 이루어져야 할 것이다. 또한

carotenoid database에 대한 국내 자료의 구축이 부족한 실정이므로

보다 자세한 carotenoid 종류별 섭취량에 대한 조사는 지속적으로 이루

어져야 할 것이다.

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- 111 -

ABSTRACT

Effect of carotenoid-rich food consumption, smoking, and

astaxanthin supplementation on lipid peroxidation and

antioxidant status

Kim Yoo-Kyung

Department of Food and Nutrition

Graduate School

Inha University

This study was performed to determine the effect of carotenoid-rich

food consumption and smoking on the lipid peroxidation and antioxidant

status in human. The effect of astaxanthin supplementation, one of the

main carotenoid pigment, was also investigated to find out the

beneficial effect on the cardiovascular disease prevention.

In study Ⅰ, The subjects consisted of the healthy 210 middle-aged

adults who visited health care center in the Inha University hospital. The

blood and urine samples of the subjects were taken to analyze of serum

lipid profiles, plasma TBARS, total antioixidant status(TAS) and urinary

8-isoprostanes concentration. The anthropometric indices of the subjects

were measured. The nutritional intake and the frequency of carotenoid-

- 112 -

rich food consumption was determined by semi-quantitative food

frequency questionnaire survey. In study Ⅱ, we investigated the

antioxidant effect of astaxanthin in 15 healthy postmenopausal women.

The subjects were divided into 3 groups and were given tablet type

astaxanthin supplementation of 0mg/day, 2mg/day, 8mg/day respectively

for 8 weeks. Blood and urine sample were taken before and after 4 and

8 weeks of astaxanthin supplementation for analysis of serum lipid

profiles, plasma TBARS, total antioxidant(TAS) and urinary

8-isoprostanes concentration. The height, weight, body fat and BMI of

subjects were measured, and calculated the nutritional intake and the

carotenoid intake were determined by 24 hour recall and 2 days food

record method before supplementation. In study Ⅲ, 42 healthy young

women aged 20-26 years, participated in the experiment. They were

divided into 3 groups and were given tablet type astaxanthin

supplementation of 0mg/day, 2mg/day, 8mg/day respectively for 8 weeks.

Urine samples were taken before and after 4 and 8 weeks of

astaxanthin supplementation for analysis of urinary 8-isoprostanes

concentration. The height, weight, body fat and BMI of subjects were

measured and calculated, and the nutritional intake and the carotenoid

intake was determined by 24 hour recall and 2 days food record method

before the supplementation.

The results of each study are as follows,

- 113 -

<Study Ⅰ>

1. Serum triglyceride and LDL-cholesterol concentration of the smoking

subjects were not significantly higher than those of the non-smoking

subjects in both men and women. But HDL-cholesterol level of the

smoking subjects was siginificantly lower than that of the non-smoking

subjects in men.

2. Plasma TBARS and urinary 8-isoprostanes concentration of the

smoking subjects were not significantly higher than those of the

non-smoking subjects in both men and women. Total antioxidant

status(TAS) of the smoking subjects was lower than that of the smoking

subjects although it was not significant.

3. In the analysis of the carotenoid-rich food consumption, the frequency

of pepper and tomato consumption of the non-smoking subjects was

significantly higher than that of the smoking subjects in men. In women,

the frequency of pear and peach consumption of the non-smoking

subjects was significantly higher than that of the smoking subjects.

3. The effects of the carotenoid-rich food consumption on blood lipids,

lipid peroxidation and TAS were not significant in men. But

HDL-cholesterol level of the high carotenoid rich food consumption

group was significantly higher than that of medium and low group in

women. TAS of the high carotenoid rich food consumption group was

significantly higher than that of medium and low group.

- 114 -

<Study Ⅱ>

1. HDL-cholesterol levels in 2mg and 8mg group of astaxanthin

supplementation increased significantly after 8weeks from 50.6±5.8 to

60.4±7.1mg/㎗, 44.4±10.7 to 49.4±2.7mg/㎗ respectively (p<0.05).

In the 2mg group, serum triglyceride decreased significantly from

171.6±67.4 mg/㎗ to 145.8±5.1mg/㎗ (p<0.05) after 8 weeks of

supplementation.

2. Plasma TBARS level in the 2mg group decreased from 1.42±

0.18nM/mg to 1.13±0.18nM/mg after 8 weeks (p<0.05). In the 8mg

group, TBARS level decreased significantly from 1.62±0.14nM/mg

to 1.13±0.12nM/mg after 8 weeks (p<0.05). TAS, as an indicator

of lipid peroxidation, increased significantly from 0.85±0.42mM/ℓ to

1.90±0.58mM/ℓ after 8 weeks in the 8mg group (p<0.05). Urinary

8-isoprostanes concentration did not decrease significantly with

astaxanthin supplementation.

3. The correlationships between carotenoid intakes and blood lipids

level, lipid peroxidation and TAS were not significant, but there

was negative correlation between carotenoid intakes and blood

lipids level(total cholesterol, LDL-cholesterol, HDL-cholesterol,

trigly- ceride), plasma TBARS and urinary 8-isoprostanes.

- 115 -

<Study Ⅲ>

1. Urinary 8-isoporstanes concentration in the 2mg group of astaxanthin

supplementation siginificantly decreased from 6.06±3.88pg/mg

creatinine to 3.90±2.19pg/mg creatinine after 4 weeks and to

2.14±1.50pg/mg creatinine after 8 weeks (p<0.05). In the 8mg

group, urinary 8-isoprostanes concentration significantly decreased

from 6.43±3.98pg/mg creatinine to 3.14±1.94pg/mg creatinine after

8 weeks (p<0.05).

2. Before the supplementation, the differences of nutritional intakes

and the carotenoid intake among the astaxanthin supplementation

groups were not significant

In conclusion, carotenoid intakes and astaxanthin supplemen-

tation seemed to be effective to reduce lipid peroxidation and

increase antioxidant status in the body. The frequency of the

carotenoid-rich food consumption seemed to be lower in the

smokers than in the non-smokers. Also it would be helpful for

common cardiovascular disease to use astaxanthin as a dietary

antioxidant supplementation. However, further researches consisted

of large-scaled and randomized clinical trials are required to

determine whether carotenoids have any other beneficial effect in

human.

- 116 -

부 록

Appendix 1. 피험자 건강 및 식이 조사

1. 이 름(name) (한글) (영문)

2. 연 령(age) 년 월 일생 (만 세)

3. 질병유무(disease)

현재(present) : 결핵(TB) _____ 당뇨(Diabetes) _____ 백혈병(Leukemia) _____

심장병(Heart disease) ______ 고혈압(Hypertension) _____

빈혈(Anemia) _______ AIDS ______ 없음(none) _____

과거(past) : 결핵(TB) _____ 당뇨(Diabetes) _____ 백혈병(Leukemia) _____

심장병(Heart disease) ______ 고혈압(Hypertension) _____

빈혈(Anemia) ______ AIDS ______ 없음(none) _____

4. 담배(smoking)

┌ 현재(present) : 피운다(smoking) ________, 안 피운다(nonsmoking) _______

└ 과거(past) : 피웠다(smoking) ________, 피운적 없다(nonsmoking) _______

♠ 서약(oath) :

본 실험기간 중에는 담배를 절대 피우지 않을 것을 약속합니다. 예____/아니오____

5. 술(alcohol)

┌ 자주 마신다 (≤4-6회/week) _________

① 횟수(frequency)├ 보통이다 (≤2-3회/week) _________

└ 거의 마시지 않는다 ( ≤1회/ week) _________

② 주량(amount/time) : 한번 마실 때 음주량 _________________________

♠ 서약(oath) :

본 실험기간 중에는 술을 거의 마시지 않을 것을 약속합니다. 예____/아니오____

6. 체위(Anthropometry)

신장(height) cm

체중(weight) kg

체지방량(body fat) kg, %

총체수분량(total body water) kg, %

- 117 -

Appendix 2. 식이섭취량조사(24hr Recall Method)

◎ 어제 하루 섭취한 모든 음식의 종류와 그 속에 들어 있는 식품 재료의 종류

및 양을 보기 와 같이 써 넣으시오.

날짜 : ____________________ 이름 : ________________

끼니 음식명 음식분량 음식에 포함된 식품 종류 식품의 양

아침

점심

간식

저녁

- 118 -

- 119 -