Chapter 10. 혈행개선

제2절 동맥경화(Arteriosclerosis) 개선

1. 정의 및 개요

1)죽상경화 - 죽상경화증은 국소적으로 혈관의 가장 안쪽 막인 내막에 콜레스테롤이 침착하고 세포증식이 일어나‘ 죽종(죽상종, atheroma)’이 형성되는 혈관의 질병이다. - 죽상경화증의 발생기전 가설 : 죽상경화증의 초기에는 내피세포의 손상에 의한 것이든 내막의 변성에 의한 것이든 간에 내막에 LDL-콜레스테롤이 누적되며 산화되고, 그 결과 생성되는 산화 LDL-콜레스테롤에 의해서 염증세포가 내막에 침투해 들어오게 된다. 이에 따라 내막에는 성장인자 및 사이토카인이 풍부하게 되어 평활근세포가 증식하게 됨으로써 동맥경화가 진행된다는 것이다.

2) 동맥경화

- 광범위하게 혈관의 중간층인 중막에 퇴행성 변화가 나타나 섬유화가 진행되고, 혈관의 탄성이 줄어드는 노화현상의 일종이다. 그 결과 수축기 혈압이 올라가게 되어 심장의 근육이 두꺼워지는 심비대 현상이 유발된다.

Foam Cells • fat-laden immune cells of the type macrophage.

They are an indication of plaque-build up, or atherosclerosis, which is commonly associated with increased risk of heart attack and stroke.

• Foam cells are formed when the body sends macrophages to the location of a fatty deposit on the blood vessel walls.

• The macrophage surrounds the fatty material in an attempt to destroy it. The cell becomes filled with lipids (fats). The lipids surrounded by the macrophage give it a “foamy” appearance.

3) 발생 원인

(1)고콜레스테롤혈증 :혈중 콜레스테롤의 농도가 높아지면 동맥경화의 발생위험이 증가한다.

(2) 낮은 HDL콜레스테롤 : HDL 기능 ① 콜레스테롤 역수송작용으로 말초조직에서부터 간으로 콜레스테롤을 운반하여 동맥혈관벽의 콜레스테롤 침착을 억제. ② HDL에 결합되어 있는 항산화효소(paraoxonase)는 혈관벽의 LDL의 산화를 억제하고, 혈소판 항생인자 분해효소(platelet activating factor acetylhydrolase, PAF/AH)는 산화된 LDL을 분해하여 제거하는 역할을한다. - 따라서 이 수치가 낮은 경우 동맥경화의 위험성이 증가한다. (3) 높은 LDL 콜레스테롤 : LDL은 간이나 말초조직에 콜레스테롤을 수송하며,

산화된 LDL은 동맥경화의 유발인자로 작용한다. 또한 혈관벽에 침착 되어 동맥경화를 일으키는 주원인이 된다. 높은 경우 심혈관 질환의 주요 위험인자로 작용한다.

(4)고혈압 : 지속적인 고혈압으로 혈관벽이 물리적인 압력을 받으면 혈중 LDL이 침투, 침착됨에 따라 동맥경화가 촉진된다. (5)흡연 : 흡연으로 혈관 내벽이 손상되고 콜레스테롤과 다른 불순물, 혈전 등이

침착되어 동맥경화를 유발한다.

Figure 1 Setting the stage for atherosclerotic plaque formation

Csordas, A. & Bernhard, D. (2013) The biology behind the atherothrombotic effects of cigarette smoke Nat. Rev. Cardiol. doi:10.1038/nrcardio.2013.8

2. 기능성 평가 방법

1) 시험관 내 실험

(1)혈소판 응집 억제 평가 - In vitro에서는 응집측정기(aggregometer)를 이용하여 빛 투과도의 변화 정도를 측

정함으로써 평가가 가능하다.

(2) 혈액응고 억제 평가 - 건강기능식품이 응고연쇄반응(coagulation cascade)에 영향을 주는지를 각각 prothrombin time(PT)과 activated partial thromboplastin time (aPTT)을 이용하여 평가할 수 있다.

(3) 적혈구 procoagulant 활성 측정법 -적혈구 막을 구성하는 인지질(phospholipid)의 포스파티딜세린(phosphatidyl serine) 노출 정도를 측정함으로써 적혈구 프로코아귤런트(procoagulant) 활성을 측정한다.

(4) 전단응력로 인한 혈소판, 적혈구 활성화 평가법 - 세포 현탁액 경우에는 대표적으로 점도계(viscometer)를 사용하는데, 전단응력을 가하고 이에 의한 혈소판과 적혈구의 활성화를 평가한다.

2) 동물 및 임상 실험

- 동물 및 사람에서는 혈전 생성 시간을 평가하는 방법을 이용할 수 있다. 생체 내로 혈관을 통해 FeCl2를 주입하고 여과지를 이용해 혈관을 폐쇄하면 일정 시간이 지난 후에는 혈전이 생성되는데, 이렇게 혈전이 생성되는 시간이 지연되거나 형성된 혈전의 크기가 줄어드는 것을 관찰함으로써 건강기능식품의 혈전 형성 차단 효과를 확인 할 수 있다.

3. 동맥경화 개선 건강기능식품 및 효능

1) 고시형 건강기능식품

(1)DHA/EPA - DHA(docosahexaenoic acid)와 EPA(eicosapentaenoic acid)는 오메가3-지방산(불포화지방산)의 일종. - 고등어, 청어 등의 등푸른생선 이나 연어, 정어리, 참치 등의 어류 등에 많이 포함. - 기능 : 중성지방과혈액 내 콜레스테롤 함량을 낮추고 비정상적 혈액 응고작용을 억제하여 동맥경화, 고혈압, 심근경색증 등의 성인병에 도움. (2) 감마리놀레산(Gamma Linolenic acid) - 오메가-6지방산(불포화지방산)으로 체내에서 합성이 불가능하여 외 부로부터 섭취해야 하는 필수지방산. -기능 : 혈중 HDL-콜레스테롤의 수치를 높이고 총콜레스테롤 및 LDL-콜레스테롤의 수치를 낮추어 혈액의 흐름에 도움.

(3) 레시틴(lecithin) -난황, 대두, 콩기름, 간, 뇌 등에 많이 함유되어 있는 인지질. -기능 : 생체의 항상성유지에 중요한 역할을 하며, LDL-콜레스테롤을 저하시키는 기능이 있다 (4) 영지버섯 자실체 추출물 -건조 자실체나 액체 균사 배양액에서 분리되는 베타-D-글루칸(β-D-glucan)의 형태를 가진 다당류를 가진다.

- 기능 : 파종성 혈관 내 응고(Dissemicated Intravascular Coagulation, DIC)가 유발된 경우에 프로트롬빈 시간을 증가시키고, 고지혈증이 유발된 경우 혈전 형성을 억제하고 혈중 콜레스테롤을 감소시켜 주는 것으로 확인되었다. 또한 혈중 HDL-콜레스테롤을 증가시키고 혈압 및 중성지방을 감소시키는 효과가 있다.

(5) 식물스테롤/식물스테롤에스터

- 식물스테롤의 구조가 콜레스테롤과 유사하여 콜레스테롤이 흡수되는 것을 방해함으로써 혈중 콜레스테롤의 감소를 유도하는 것으로 추측된다.

(6) 홍삼

-면역력 증진, 혈소판 응집억제, 피로회복 효과 -혈액응고 인자에 작용하는 것이 아니라 혈소판의 응집자체를 억제하는 것으로 알려져 잇다. -부작용으로 두통 불면증 혹은 혈압상승, 땀의 배출, 배변 등이 원활하지 않을 수도 있다.

(7) 엽산(folic acid)

-잎에서 유래된 비타민 B복합체 중 하나로서 프테로일글루탐산 및 비슷한 활성을 지닌 유도체들 총괄하는 개념 -녹색잎채소류, 간, 강화 시리얼, 곡류제품 등에 많다. -기능 : 적혈구 유지, 혈액 호모시스테인 조절.

2) 개별인정형 건강기능식품

(1)프랑스 해안송껍질 추출물-피크노제놀 - 유리라디칼과 지질과산화물을 감소시키고 항산화 관련 효소의 활성을 증가시키는 것이 시험관 내 실험 및 동물실험에서 확인.

- “인체에 유해한 활성산소를 제거하고 혈소판 응집을 억제하는 데 도움을 줄 수 있습니다.”로 기능성을 인정받았다.

(2)기타

①정제오징어유 : 혈행개선에 도움 ②HK 나토 배양물 : 혈소판응집 억제, 혈액흐름 개선 ③은행잎 추출물 : 뇌에서 혈액순환 증진, 순환기 질환 치매 예방, 치료 효과 ④DHA 농축 유지 : 혈중 중성 지질과 혈행개선에 도움

http://www.powershow.com/view/3c5fc-YzI2N/ATHEROSCLEROSIS_powerpoint_ppt_presentation

Chapter 9. 혈당 조절

혈당 조절

경제 발전에 따라 생활 습관이 서구화 되면서 당뇨 병 등의 만성 질환 급증.

당뇨병이란?

혈액 내 존재하는 포도당을 체내에서 정상적으로 조절하지 못하고 소변을 통해 배출되는 만성 질환 중 하나 (정상 범위 : 80-130mg/dl)

당뇨병 환자는 전세계적으로 매년 5%씩 늘어 2050년 에는 3억 8천명에 달할 것으로 추정.

항상성 조절에 관여하는 호르몬

① 인슐린(Insulin) 혈당이 정상 범위 이상으로 높아졌을 때 분비되는 호르몬. 간에서 포도당을 글리코겐으로 합성하여 저장. 지방, 근육 세포 등과 같은 세포 안으로 포도당을 이동시켜 혈중 당 농도를 정상치로 낮추는 작용을 함.

② 글루카곤(Glucagon) 혈당이 정상 범위 이하로 낮아졌을 때 분비되는 호르몬. 간에서 글리코겐이나 단백질을 분해하여 포도당을 생성. 생성된 포도당을 혈액으로 이동시켜 혈당을 정상치로 올려주는 작용을 함.

③ 에피네프린(epinephrine) 스트레스를 받았을 때 부신 수질에서 분비 글루카곤과 같이 간이나 근육의 글리코겐을 분해시켜 포도당을 생성하여 혈당을 높이는 작용을 함.

항상성 조절에 관여하는 호르몬

혈당 조절 메커니즘

Blood sugar regulation

Glucose regulation and metabolism terms:

• - Gluconeogenesis - Synthesis of glucose from

noncarbohydrate precursors, Lactic acid, glycerol, amino acids, liver cells synthesis glucose when carbohydrates are depleted

• - Glycogenesis - Formation of glycogen, glucose stored in liver and skeletal muscle as glycogen, important energy reserve - Glycogenolysis – breakdown of glycogen (polysaccharide) into glucose molecules (monosaccharide)

• - Glycolysis - the breakdown of glucose into pyruvate by cells for the production of ATP

• Fed-state metabolism under the influence of insulin promotes glucose metabolism by cells

• Stimuli for Insulin Secretion •

- Increased glucose concentrations - Increased amino acids concentrations - Feed forward effects of GI hormones

• --Parasympathetic activity --Sympathetic activity

혈당 조절 과정

프린트할 것!!

• http://www.austincc.edu/apreview/EmphasisItems/Glucose_regulation.html

인슐린 대사와 당뇨병

당뇨병이 발병하는 원인 - 주로 혈당을 조절하는 인슐린의 대사에 문제.

-제 1형 당뇨 : 인슐린 분비 자체에 문제가 생긴 경우 -제 2형 당뇨 : 인슐린 수용체 또는 인슐린 신호 전달 체계에 문제가 생긴 경우 (인슐린 저항성)

인슐린 저항성이란? 인슐린을 감지하는 조직의 감수성이 떨어져 인슐 린이 분비된 후에도 인슐린 대사가 정상적으로 일어 나지 못하는 상태를 말한다

인슐린 대사

인슐린 저항성

인슐린 저항성에 의한 당뇨병 발병 과정

다양한 환경적, 유전적 요인에 의해 인슐린 저항성이 생기면 제2형 당뇨병을 비롯한 여러 대사성 질환의 원인이 된다.

인슐린 저항성과 당뇨 및 대사질환

당뇨병의 분류

당뇨의 4대 증상

당뇨의 진단

당뇨병의 진단 기준

다뇨, 다음, 원인 불명의 체중 감소 등의 당뇨병 증상과 함께, 식사와 상관없이 하루 중 아무 때나 무작위 시간에 측정한 혈당 농도가 200 mg/dL 이상일 때

공복 혈당이 126 mg/dL이상이거나 또는 경구 당부하 검사를 통한 식후 2시간 혈당이 200 mg/dL 이상 일 때,

-대한 당뇨병 학회 당뇨 기준-

당뇨병 판정 기준

당뇨 진단 방법

① 구강부하검사(Oral glucose tolerance test, OGTT) - 포도당 투여 후 시간에 따른 혈당이 떨어지는 속도를 측정. ② 인슐린 수치 측정 ③ 당내성검사 (insulin tolerane test, ITT) - 인슐린의 기능성을 측정. ④ euglycemic hyperinsulinemic clamp - 인슐린 저항성의 측정 방법 중 가장 좋은 방법(gold standard) ⑤ HOMA, QUICKI 등 - 다수의 개체를 분석할 때 주로 사용되는 방법

구강부하검사(Oral glucose tolerance test, OGTT)

경구 당부하검사(OGTT)

• 경구 당부하검사를 하기 전 최소8시간 동안 금식해야 합니다. 공복인 상태에서 75g의 포도당 용약을 마시기 직전, 중간 시간, 그리고 마신지2시간이 지났을 때 혈당을 측정합니다.

• 포도당이 함유된 음료 섭취2시간 후 당신의 혈당이140 ~ 199 mg/dL일 경우, 당신은 내당능장애(IGT)라고 불리는 당뇨병 전 단계에 있습니다. 아직 발병한 것은 아니지만, 향후 제2형 당뇨병의 발병 가능성이 높습니다.

• 2시간 후의 혈당치가 200 mg/dl 이상일 경우, 다른 날 동일한 검사를 반복해 확인을 거쳐, 당뇨병 진단을 받게 됩니다.

기능성 평가 방법

1) 시험관 내 실험 - 분리한 이자섬이나 베타세포의 배양 과정에서 기능성 식 품을 투여하여 나타나는 인슐린 분비능 또는 세포의 생사 를 관찰한다.

2) 동물 실험 - 세포독성물질을 투여하여 베타세포의 기능을 떨어뜨려 유도 한 I형 당뇨병 모델과 db/db나 ob/ob mouse와 같은 유전적 소 인에 의해 당뇨병이 발현되는 II형 당뇨 동물 모델이 있다.

생체 내 혈당관련 바이오 마커들 ① 혈당 관련 바이오마커(glucose-related biomarker) : 공복혈

당(fasting plasma glucose), 식후 혈당(postprandial glucose level), 내당능 (glucose tolerance), 당화혈색소(glycated hemoglobin, HbA10)

② 인슐린 관련 바이오마커(insulin-related biomarker) : 혈장

인슐린과 프로인슐린에 존재하는 C-펩타이드(C-peptide) 농도, 베타세포의 기 능

③ 기타 바이오 마커 : 알파-글리코시데이스의 억제 활성, 포도당 수송체

(glucose transporter, GLUT)

기능성 평가 방법

3) 임상시험 - 정상인과 당뇨병 진단 범위 사이의 금식혈당장애(impaired fasting glucsoe, IFG) 또는 내당능장애(impaired glucose tolerance, IGT)를 나타내는 대상으로 실험하는 것이 바람직. - 임상 실험에서는 동물 실험에서와 마찬가지로 혈당 관련 바 이오마커와 인슐린 관련 바이오마커를 측정함으로써 기능성 시 험이 가능.

기능성 평가 방법

혈당 조절 건강기능식품 및 효능

개별 인정형 기능성 원료 ① 난소화성 말토덱스트린 ② 바나바 주정 추출물 ③ 피니톨 ④ 구아바 잎 ⑤ 솔잎증류 농축액 ⑥ 홍경천 등 복합 추출물 ⑦ 참밀 알부민 ⑧ 동결건조 누에분말

혈당 조절 건강기능식품 및 효능

개별 인정형 기능성 원료

난소화성 말토덱스트린 - 옥수수전분을 건식 가수분해하여 얻은 기능성 성분 - 장내 당 흡수를 늦춰 혈당을 조절 - GRAS(식품첨가물에 대한 미국식품의약국(FDA)의 합격 증) 요건을 충족 - 국내에서는 당뇨와 관련된 기능성식품 시장에 가장 먼저 진출

개별 인정형 기능성 원료

바나바 주정 추출물

- 바나바 주정 추출물은 열대 천연 바나바 잎에서 주정으 로 추출하고 농축 건조하여 만듬 - 혈당치를 저하시키는 코로소린산 등이 다량 함유 - 자연발증 당뇨병 모델 쥐와 토끼, 인체시험(내당증, 제2 당뇨병 환자)을 통해 혈당 조절에 대한 기능성이 검증됨 - 포도당 운반체인 GLUT4를 세포막으로 이동시켜 포도당의 세포 내 유입을 유도한다고 알려짐.

바나바의 작용기전 : 혈당조절

- 혈당관리를 위해서는 혈액내 포도당이 원활하게 세포로 들어가서 이용되어야 함 - 인슐린이 인슐린 수용체에 결합하면 포도당 운반체인 GLUT4가 활성화 되도록 신호를 보냄 - 코로소린산(Corosolic acid)는 인슐린처럼 GLU4를 활성화하여 혈액중에 존재하는 포도당을 세포내로 이행시켜 혈당치를 감소시킴. - 탄수화물이 포도당으로 분해되는 것을 억제하여 소장에서의 포도당 흡수를 억제함.

개별 인정형 기능성 원료

피니톨

- 혈당을 낮추고 인슐린의 작용을 높여주는 효과가 있는 콩과류 식물과 소나무 등에서 발견되는 천연 이노시톨 (inositol) - 인슐린의 주요 신호전달체인 이노시톨 포스포글리칸 (inositol phosphoglycan)의 핵심 구성 성분인 카이로이노 시톨의 결핍을 보충해 주어 인슐린 저항성을 개선시킴.

개별 인정형 기능성 원료

솔잎증류 농축액

- 솔잎을 수증기 증류법을 통해 생산함. - 솔잎 추출물은 미국 FDA에서 당뇨병, 고혈압, 혈 당 개선 효과로 인정받은 성분 - 솔잎은 혈당은 낮춰주는 글리코제닌(glycogenin) 을 포함하고 있어 당뇨병에 효과

What is Glycogenin?

• Glycogenin is an enzyme involved in converting glucose to glycogen. It acts as a primer, by polymerizing the first few glucose molecules, after which other enzymes take over. In humans, there are two isoforms of glycogenin — glycogenin-1, encoded by GYG1, and expressed in muscle; and glycogenin-2, encoded by GYG2,and expressed in the liver and cardiac muscle, but not skeletal muscle.

• Patients have been found with defective GYG1, resulting in muscle cells with the inability to store glycogen, and consequential weakness and heart disease.

• Glycogenin was discovered by Dr. William J. Whelan, a fellow of the Royal Society of London and current professor of Biochemistry at the University of Miami. It is a homodimer of 37-kDa subunits and is classified as a glycosyltransferase.

개별 인정형 기능성 원료

참밀 알부민

- 참밀알부민은 소맥분에서 알부민을 분리하여 만들어짐 - 음식으로 섭취한 전분은 알파-아밀레이스(α-amylase)로 소 화된 후 흡수되는데 이때 알파-아밀레이스의 효소 활성을 저 해하여 전분의 소화/흡수를 느리게 하고, 따라서 식후 혈당상 승을 완화시킴

개별 인정형 기능성 원료

동결건조 누에분말

- 누에가 먹은 뽕잎에서 나오는 데옥시노지리마이신 (deoxynojirinycin, DNJ)를 포함 - 데옥시노지리마이신(deoxynojirinycin, DNJ)는 전분(다당류) 이 포도당(단당류)으로 변하는 속도를 늦춰 혈당 이 올라가는 것을 억제하는 성분으로 알려짐.

reference

• Basic Medical Biochemistry chap 26