KR101658134B1 - Diagnosis or screening in diabetes using PBMC metabolites or Lp-PLA2 activity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PBMC 대사체 또는 PBMC 내 Lp-PLA2 활성을 이용한 전당뇨를 포함한 당뇨병에서의 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성 진단 방법과, 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 동정한 4종의 PBMC 대사체의 수준 또는 PBMC Lp-PLA2의 활성을 분석함으로써 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성을 진단하거나 예후를 예측할 수 있고, 나아가 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 스크리닝 할 수 있다.The present invention relates to a method for diagnosing diabetes, prevention of diabetes, improvement of sensitivity to a therapeutic agent for diabetes mellitus including sensitivity to Lp-PLA 2 activity using PBMC metabolism or PBMC activity, and a method for screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes. By analyzing the levels of the four PBMC metabolites identified in the present invention or the activity of PBMC Lp-PLA 2 , it is possible to diagnose the sensitivity or predict the prognosis of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes mellitus for prevention, improvement or treatment of diabetes , Further screening for the prevention, improvement or treatment of diabetes.

Description

PBMC 대사체 또는 Lp-PLA2 활성을 이용한 당뇨병에서의 진단 또는 스크리닝{Diagnosis or screening in diabetes using PBMC metabolites or Lp-PLA2 activity}Diagnostic or screening in diabetes using PBMC metabolites or Lp-PLA2 activity in diabetes using PBMC metabolism or Lp-

본 발명은 PBMC(peripheral blood mononuclear cell) 대사체 또는 PBMC 내 Lp-PLA2(Lipoprotein-associated phospholipase A2) 활성을 이용한 전당뇨(prediabetes)를 포함한 당뇨병에서의 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성 진단 방법과, 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for preventing, ameliorating or diagnosing a therapeutic agent for diabetes in diabetes including prediabetes using a peripheral blood mononuclear cell (PBMC) metabolite or Lp-PLA 2 (Lipoprotein-associated phospholipase A 2 ) activity in PBMC And a method for screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes.

21세기에 들어서면서 식생활은 더불어 과거 어느 때보다 풍요로워지고, 의료기술의 발달로 평균수명이 길어지는 고령화 시대에 접어들면서 건강장수에 대한 관심이 점차 커지고 있다. 경제성장과 더불어 나타난 고지방 식이 등의 식습관의 변화로 생체의 균형이 무너지고, 남녀노소에 관계없이 비만과 당뇨 합병증 환자가 크게 늘어나고 있다.With the coming of the 21st century, the eating habits have become more prosperous than ever before, and as the age of aging becomes longer due to the development of medical technology, interest in health longevity is increasing. Changes in dietary habits such as high-fat diets accompanied by economic growth have eroded the balance of the body, and the number of obese and diabetic complications is increasing, regardless of sex.

소아 당뇨병이라 불리는 제1형 당뇨병과 달리, 제2형 당뇨병은 운동부족, 비만 또는 스트레스 등에 의한 후천적 요인으로 인슐린의 분비 조절은 원활하나 인슐린이 제기능을 하지 못하여 혈당 조절이 실패하는 경우 발생한다. 2008년 질병관리본부의 통계에 따르면 30세 이상 국민에서 당뇨병의 유병률은 9.1%에 달하며 40세가 넘으면 유병율이 급격히 증가하여 50대에는 20%에 달하는 것으로 나타났다. 이러한 급격한 유병율의 증가는 영양상태의 개선과 운동의 부족 등 환경적 요인의 변화가 가장 주된 원인인 것으로 추정되고 있다.Unlike type 1 diabetes, which is called childhood diabetes, type 2 diabetes is caused by lack of exercise, obesity or stress, which causes insulin secretion to be regulated smoothly, but insulin does not function and blood glucose control fails. According to statistics from the Center for Disease Control and Prevention in 2008, the prevalence of diabetes in people over 30 years of age is 9.1%, and the prevalence rate increases sharply when it is over 40 years old, reaching 20% in their 50s. The rapid increase in prevalence rate is presumed to be caused by environmental factors such as improvement of nutritional status and lack of exercise.

최근 대사체 연구는 인간 혈장 대사체들이 인슐린 저항성, 제2형 당뇨병 및 당뇨병 전증으로 발생한 혈당부하와 관련이 있음을 보여주었다(비특허문헌 1).
Recent metabolic studies have shown that human plasma metabolites are associated with insulin resistance, type 2 diabetes, and blood glucose load resulting from pre-diabetes (Non-Patent Document 1).

한편, Lp-PLA2(Lipoprotein-associated phospholipase A2)는 제2형 당뇨병의 발생을 독립적으로 예측할 수 있고, 제2형 당뇨병의 병인과도 어느 정도 관련되어 있는 것으로 보고되었다(비특허문헌 2). 최근의 연구에서, 단백질 섭취와 순환하는 Lp-PLA2 활성 사이의 역연관성이 관찰되었고, 이러한 결과는 영양 요인이 Lp-PLA2 활성에 영향을 줄 수 있음을 시사한다(비특허문헌 3). 정제 쌀을 전곡(whole grain)과 콩류로 대체한 식이 중재 연구는 전당뇨 또는 제2형 당뇨병 환자에서 혈당, 인슐린, Lp-PLA2 활성 및 심혈관 위험요인을 감소시킬 수 있음을 보여주었다. 그러나, 이러한 식이 중재의 혈장과 PBMC 대사체에 대한 영향은 아직 확인되지 않았다.On the other hand, Lp-PLA 2 (Lipoprotein-associated phospholipase A 2) has been reported, which is also associated to some extent and the can predict the occurrence of type 2 diabetes, independently, the pathogenesis of type 2 diabetes (non-patent reference 2) . In a recent study, inverse association between protein ingestion and circulating Lp-PLA 2 activity was observed, suggesting that nutritional factors may influence Lp-PLA 2 activity (Non-Patent Document 3). Dietary intervention studies in which whole grain and legumes were replaced with refined rice showed that glucose, insulin, Lp-PLA 2 activity and cardiovascular risk factors could be reduced in patients with pre-diabetes or type 2 diabetes. However, the effects of this dietary intervention on plasma and PBMC metabolites have not yet been established.

PBMC는 단핵구와 림프구를 포함한다. 단핵구는 염증성 자극에 대한 반응에서 Lp-PLA2와 같은 생활성 분자를 발생시킴으로써 염증 반응을 개시하거나 발전시키는데 핵심적인 역할을 한다(비특허문헌 4). 식이 중재는 염증 과정과 관련된 다운스트림 유전자를 포함하는 PBMC 유전자 발현의 변화를 포함한다(비특허문헌 5). 따라서, 식이 중재 후의 PBMC 대사체와 Lp-PLA2 활성의 변화는 혈장 대사체 분석에서는 확인할 수 없는 역동적인 반응을 반영할 수 있다.
PBMCs include monocytes and lymphocytes. Mononuclear cells play a key role in initiating or developing an inflammatory response by generating life-like molecules such as Lp-PLA 2 in response to inflammatory stimuli (Non-Patent Document 4). Dietary interventions involve changes in PBMC gene expression, including downstream genes associated with inflammatory processes (Non-Patent Document 5). Thus, changes in PBMC metabolism and Lp-PLA 2 activity following dietary intervention may reflect a dynamic response that can not be confirmed by plasma metabolism analysis.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to better understand the state of the art to which the present invention pertains and the content of the present invention.

미국특허출원 13/693,306United States Patent Application 13 / 693,306

Zhang, X. et al., J.9 Proteome. Res., 8(11), 5188-95(2009). Zhang, X. et al., J.9 Proteome. Res., 8 (11), 5188-95 (2009). Nelson TL, et al., J Clin Endocrinol Metab 2012;97:1695-1701. Nelson TL, et al., J Clin Endocrinol Metab 2012; 97: 1695-1701. Hatoum IJ, et al., Am J Clin Nutr 2010;91:786-793. Hatoum IJ, et al., Am J Clin Nutr 2010; 91: 786-793. Dentan C, et al., Eur J Biochem 1996;236:48-55. Dentan C, et al., Eur J Biochem 1996; 236: 48-55. Brattbakk HR, et al., A Journal of integrative biology 2013;17:41-52. Brattbakk HR, et al., A Journal of integrative biology 2013; 17: 41-52.

이러한 배경 하에서, 본 발명자들은 전당뇨 혹은 제2형 당뇨병으로 진단받은 개체(subject)를 대상으로 일반적인 식이(정제 쌀)를 한 개체와 당뇨병 개선용 식이(전곡과 콩류)를 한 개체 사이의 대사체 차이를 확인하기 위한 연구를 진행하였다. 그 결과, 혈장 대사체에 있어서는 이둘 개체 사이에 유의적인 차이가 없었으나, PBMC 대사체인 L-류신, 올레아미드, lysoPC(16:0) 및 lysoPC(18:0)와, PBMC Lp-PLA2 활성에 있어서는 이둘 개체 사이에 유의적인 차이가 있음을 확인함으로써, 유의적인 차이를 보인 상기 PBMC 대사체와 Lp-PLA2 활성을 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 개발하기 위한 스크리닝에 적용할 수 있으며, 나아가 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨를 포함한 당뇨병 환자의 반응성을 진단(예측)하는데 적용할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.Under these circumstances, the inventors of the present invention conducted a study on subjects diagnosed with pre-diabetes or type 2 diabetes and subjects with a general diet (refined rice) and diabetic improvement diets (whole foods and legumes) The study was conducted to confirm the difference. As a result, there was no significant difference in plasma metabolism between the two groups, but the PBMC metabolism L-leucine, oleamide, lysoPC (16: 0) and lysoPC (18: 0) and PBMC Lp-PLA 2 activity , It is possible to apply the PBMC metabolites and Lp-PLA 2 activity, which show significant differences, to the screening for the development of a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes, and further, The present invention can be applied to diagnosis (prediction) of the reactivity of diabetic patients including pre-diabetes for prevention, improvement, or therapeutic agent.

따라서, 본 발명의 목적은 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성 진단 또는 예후 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for providing information necessary for diagnosing sensitivity or predicting prognosis of a subject diagnosed with diabetes mellitus or diabetes mellitus for prevention, improvement or treatment of diabetes.

본 발명의 다른 목적은 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성 진단 또는 예후 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다:According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for providing information necessary for diagnosing the sensitivity or predicting the prognosis of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes for the prevention, amelioration or treatment of diabetes comprising the steps of:

(a) 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 투여받은 상기 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포(PBMC) 내의 대사체 수준을 측정하는 단계로서, 상기 대사체는 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)로 구성되는 군으로부터 선택되고; 및(a) measuring a metabolite level in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) isolated from said subject that has received a diabetes prevention, improvement or treatment agent, said metabolite being L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine 16: 0) and lyso-phosphatidylcholine (18: 0); And

(b) 측정된 대사체의 수준이 대조군 시료의 것보다 감소하면 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성이 높은 것으로 판단한다.
(b) If the level of the metabolite measured is lower than that of the control sample, it is judged that the sensitivity to the prevention, improvement or treatment of diabetes is high.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성 진단 또는 예후 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for providing information necessary for diagnosing sensitivity or predicting the prognosis of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes for a diabetes prevention, improvement or treatment agent comprising the following steps :

(a) 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 투여받은 상기 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포 내의 Lp-PLA2(Lipoprotein-associated phospholipase A2)의 활성을 측정하는 단계; 및(a) measuring the activity of Lp-PLA 2 (Lipoprotein-associated phospholipase A 2 ) in peripheral blood mononuclear cells isolated from the subject to which the prevention, improvement or treatment of diabetes is administered; And

(b) 측정된 Lp-PLA2의 활성이 대조군 시료의 것보다 감소하면 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성이 높은 것으로 판단한다.
(b) If the activity of the measured Lp-PLA 2 is lower than that of the control sample, it is judged that the sensitivity to the prevention, improvement or treatment of diabetes is high.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method of screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes comprising the steps of:

(a) 후보물질을 투여받은 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포 내의 대사체 수준을 측정하는 단계로서, 상기 대사체는 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)로 구성되는 군으로부터 선택되고; 및(a) measuring a metabolite level in peripheral blood mononuclear cells isolated from a subject diagnosed with a pre-diabetic or diabetic subject who has been administered a candidate substance, said metabolite being L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine 16 : 0) and lyso-phosphatidylcholine (18: 0); And

(b) 측정된 대사체의 수준이 대조군 시료의 것보다 감소하면, 상기 후보물질을 당뇨병 개선 또는 치료제로 판단하는 단계.
(b) if the measured level of the metabolite is lower than that of the control sample, judging the candidate substance as a diabetes mellitus improving or treating agent.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method of screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes comprising the steps of:

(a) 후보물질을 투여받은 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포 내의 Lp-PLA2의 활성을 측정하는 단계; 및(a) measuring the activity of Lp-PLA 2 in peripheral blood mononuclear cells isolated from a subject diagnosed with diabetes or diabetes mellitus receiving the candidate substance; And

(b) 측정된 Lp-PLA2의 활성이 대조군 시료의 것보다 감소하면, 상기 후보물질을 당뇨병 개선 또는 치료제 후보물질로 판단하는 단계.
(b) if the activity of the measured Lp-PLA 2 is lower than that of the control sample, judging the candidate substance to be a candidate for diabetes mellitus improvement or therapeutic agent.

본 발명자들은 전당뇨 혹은 제2형 당뇨병으로 진단받은 개체(subject)를 대상으로 일반적인 식이(정제 쌀)를 한 개체와 당뇨병 개선용 식이(전곡과 콩류)를 한 개체 사이의 대사체 차이를 확인하기 위한 연구를 진행하였다. 그 결과, 혈장 대사체에 있어서는 이둘 개체 사이에 유의적인 차이가 없었으나, PBMC 대사체인 L-류신, 올레아미드, lysoPC(16:0) 및 lysoPC(18:0)와, PBMC Lp-PLA2 활성에 있어서는 이둘 개체 사이에 유의적인 차이가 있음을 확인함으로써, 유의적인 차이를 보인 상기 PBMC 대사체와 Lp-PLA2 활성을 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 개발하기 위한 스크리닝에 적용할 수 있으며, 나아가 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨를 포함한 당뇨병 환자의 반응성을 진단(예측)하는데 적용할 수 있음을 확인하였다.The present inventors examined the metabolism difference between a subject who has been diagnosed with pre-diabetes or type 2 diabetes and a person who has a general diet (refined rice) and a diabetic improvement diet (whole lot and legume) The study was carried out. As a result, there was no significant difference in plasma metabolism between the two groups, but the PBMC metabolism L-leucine, oleamide, lysoPC (16: 0) and lysoPC (18: 0) and PBMC Lp-PLA 2 activity , It is possible to apply the PBMC metabolites and Lp-PLA 2 activity, which show significant differences, to the screening for the development of a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes, and further, (Prediction) of diabetic patients, including pre-diabetes, for the prevention, amelioration or treatment of diabetes mellitus.

본 명세서에서 사용된 용어, '진단'은 약물, 건강기능식품 및 식이요법과 같은 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 투여받은 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 감수성(susceptibility)을 판정하는 것, 상기 대상체가 전당뇨 또는 당뇨병을 현재 가지고 있는 지 여부를 판정하는 것(예컨대, 전당뇨 또는 당뇨병 증상의 완화를 확인하는 것), 상기 대상체의 예후(prognosis)를 판정하는 것, 또는 테라메트릭스(therametrics)(예컨대, 치료 효능에 대한 정보를 제공하기 위하여 객체의 상태를 모니터링 하는 것)를 포함한다.The term " diagnosis ", as used herein, refers to the susceptibility to diabetes preventive, ameliorative or therapeutic agents administered to a subject diagnosed with a pre-diabetes or diabetes mellitus that has been administered with a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes such as drugs, determining whether the subject has pre-diabetes or diabetes mellitus (e.g., confirming the relief of diabetes mellitus or diabetes), determining the prognosis of the subject, determining susceptibility of the subject, , Or therametrics (e.g., monitoring the status of an object to provide information about the therapeutic efficacy).

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 전당뇨로 진단받은 대상체는 공복혈당장애(impaired fasting glucose, IFG) 또는 내당력 장애(impaired glucose tolerance, IGT)를 나타내며, 상기 당뇨병은 제2형 당뇨병이다. 상기 내당력 장애는 공복 시 혈당이 126 mg/dL 미만이면서 당 부하 2시간 후 혈당이 140-199 mg/dL 사이인 경우를 지칭하며, 공복혈당장애는 8시간 공복 후 혈당이 100-125 mg/dL 사이인 경우를 지칭한다. 당뇨병 전 단계는 정상인 경우보다 혈관계 합병증이 발생할 위험도가 높다. 또한, 제2형 당뇨병은 공복 혈당이 126 mg/dL 이상인 경우를 의미한다.According to an embodiment of the present invention, the subject diagnosed with the pre-diabetes represents impaired fasting glucose (IFG) or impaired glucose tolerance (IGT), and the diabetes is type 2 diabetes. The onset of glucose tolerance refers to the case when the fasting blood glucose level is less than 126 mg / dL and the blood glucose level is between 140-199 mg / dL 2 hours after the glucose load. The fasting glucose tolerance is 100-125 mg / dL. < / RTI > The pre-diabetes stage is more likely to cause vascular complications than normal. In addition, type 2 diabetes means a fasting blood glucose level of 126 mg / dL or more.

본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 대상체는 비만하지 않은 대상체이다. 일예로, 비만하지 않은 대상체는 18.5 kg/m2 ≤ BMI <30 kg/m2의 값을 나타낸 사람 중에서 선정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the subject is a non-obese subject. For example, non-obese subjects may be selected from those who have a value of 18.5 kg / m 2 ≤ BMI <30 kg / m 2 .

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명의 대상체와 대조군의 연령은 40-70세이다.According to one embodiment of the present invention, the age of the subject and the control group of the present invention is 40-70 years old.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명의 PBMC 대사체의 수준 측정은 당업계에 통상으로 알려진 실험기기(예컨대, 크로마토그래피, 질량분석기 등)를 사용하여 실시할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the level of the PBMC metabolite of the present invention can be measured using an experimental apparatus known in the art (for example, chromatography, mass spectrometry, etc.).

본 발명에서 이용 가능한 크로마토그래피는 액체-고체 크로마토그래피(Liquid-Solid Chromatography, LSC), 종이 크로마토그래피(Paper Chromatography, PC), 박층 크로마토그래피(Thin-Layer Chromatography, TLC), 기체-고체 크로마토그래피(Gas-Solid Chromatography, GSC), 액체-액체 크로마토그래피(Liquid-Liquid Chromatography, LLC), 포말 크로마토그래피(Foam Chromatography, FC), 유화 크로마토그래피(Emulsion Chromatography, EC), 기체-액체 크로마토그래피(Gas-Liquid Chromatography, GLC), 이온 크로마토그래피(Ion Chromatography, IC), 겔 여과 크로마토그래피(Gel Filtration Chromatograhy, GFC) 또는 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 포함하나, 이에 제한되지 않고 당업계에서 통상적으로 사용되는 모든 정량용 크로마토그래피를 사용할 수 있다.Chromatography which can be used in the present invention can be carried out by liquid-solid chromatography (LSC), paper chromatography (PC), thin-layer chromatography (TLC), gas- Gas-Solid Chromatography (GSC), Liquid-Liquid Chromatography (LLC), Foam Chromatography (FC), Emulsion Chromatography (EC) Including, but not limited to, gel filtration chromatography (GLC), ion chromatography (IC), Gel Filtration Chromatography (GFC), or Gel Permeation Chromatography All chromatographies for routine use can be used.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명에서 이용되는 크로마토그래피는 고성능 액체 크로마토그래피(ultra performance liquid chromatography, UPLC)이다.According to one embodiment of the present invention, the chromatography used in the present invention is ultra performance liquid chromatography (UPLC).

본 발명에서 이용 가능한 질량분석기는 푸리에 변환 질량 분석기(FTMS: Fourier Transform Mass Spectrometer)이고, 예를 들어 LTQ-오비트랩 MS이다.The mass analyzer usable in the present invention is a Fourier transform mass spectrometer (FTMS), for example, LTQ-orbitrap MS.

본 발명의 PBMC 대사체는 다른 이동성에 따라 UPLC에서 각 성분들이 분리되며, 질량분석기를 거쳐 얻어진 분자량 정보뿐만 아니라 구조 정보(elemental composition)를 이용하여 구성 성분을 확인할 수 있다.The PBMC metabolite of the present invention can separate components from UPLC according to different mobility, and can confirm constituent components using molecular weight information as well as structural information (elemental composition) obtained through mass spectrometry.

본 발명에 따르면, PBMC 대사체 중 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0), 라이소-포스파티딜콜린(18:0) 또는 이들 조합의 수준(농도)이 대조군에 비하여 감소되거나, 및/또는 PBMC Lp-PLA2의 활성이 대조군에 비하여 감소되는 경우는 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성이 높음을 나타낸다.According to the present invention, the level (concentration) of L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine (16: 0), lysophosphatidylcholine (18: 0) And / or the activity of PBMC Lp-PLA 2 is reduced as compared to the control, it indicates a high sensitivity to the administered diabetes preventive, ameliorating or therapeutic agent.

또한, 본 발명의 따르면, PBMC 대사체 중 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0), 라이소-포스파티딜콜린(18:0) 또는 이들 조합의 수준(농도)이 대조군에 비하여 감소되거나, 및/또는 PBMC Lp-PLA2의 활성이 대조군에 비하여 감소되는 경우는 투여된 후보물질을 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제(또는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제 개발에 적용 가능한 후보물질)로 사용(개발)할 수 있음을 나타낸다.Also, according to the present invention, the level (concentration) of L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine (16: 0), lysophosphatidylcholine (18: 0) And / or when the activity of PBMC Lp-PLA 2 is reduced compared to the control, the administered candidate substance is used as a candidate substance for preventing, ameliorating or treating diabetes (or a candidate substance applicable to the development of diabetes prevention, improvement or therapeutic agent) ).

상기 4종의 PBMC 대사체는 VIP(variable importance in the projection) 수치가 1 이상인 PBMC 대사체로서 대조군 또는 기준시점의 농도와 높은 차이를 나타낸 대사체이고(표 2 참조), PLS-DA 스코어 플롯 상에서 당뇨병 예방, 개선 및 치료제를 섭취하지 않은 대조군과 이를 섭취한 군이 구분되도록 하는 주요한 요소이다(도 1 참조). 상기 기준시점이란 PBMC 대사체 프로파일링, 상기 대사체의 농도 측정, Lp-PLA2의 활성 측정을 개시하는 특정 시점을 의미한다.These four PBMC metabolites are PBMC metabolites with a variable importance in the projection (VIP) value of 1 or more, and are metabolites that show a large difference from the control or reference time point concentrations (see Table 2) and on the PLS-DA score plot Diabetes prevention, improvement, and a major factor that distinguishes between the control group that does not take the therapeutic agent and the group that ingested it (see FIG. 1). The reference time means a specific time point at which PBMC metabolism profiling, measurement of the concentration of the metabolite, and measurement of activity of Lp-PLA 2 are started.

하기 실시예에서 확인된 바와 같이, 당뇨병의 예방, 개선 및 치료를 위한 식이요법(정제 쌀 대신 전곡과 콩류를 섭취하는 식이요법)을 실시한 대상체(전곡섭취군)는 PBMC L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)의 수치와, PBMC Lp-PLA2 활성에 있어서 일반 정제 쌀 식이를 한 대조군에 비하여 현저한 감소를 나타내었으며(표 1 및 표 2 참조), PBMC Lp-PLA2 활성은 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)과 양의 상관관계를 나타내었다(도 2 참조). 또한, 상기 식이요법을 실시한 대상체는 공복 혈당, 경구 당 부하 시험(OGTT) 동안의 당 반응성(glucose response area), HbA1c, HOMA-IR 인덱스, 인슐린 및 혈장 말론디알데하이드 수치에 있어 기준시점 보다 유의성 있는 감소를 나타내었고, 대조군에 비하여 더 낮은 공복혈당, HOMA-IR 인덱스 및 혈장 말론디알데하이드 수치를 나타내었다(표 1 참조).As confirmed in the following examples, the subjects (whole-grooming group) who were fed diets (diets containing whole grains and legumes instead of refined rice) for prevention, improvement and treatment of diabetes were PBMC L-leucine, oleamide, The levels of lysophosphatidylcholine (16: 0) and lysophosphatidylcholine (18: 0) and PBMC Lp-PLA 2 activity were markedly decreased compared to those of the control group 2), PBMC Lp-PLA 2 activity showed a positive correlation with L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine (16: 0) and lysophosphatidylcholine (18: 0) . In addition, subjects subject to the above regimens were significantly more likely to have a glucose tolerance (HbA1c), HOMA-IR index, insulin, and plasma malondialdehyde levels than fasting blood glucose, glucose response area during oral glucose tolerance test (OGTT) , And showed lower fasting blood glucose, HOMA-IR index and plasma malondialdehyde levels compared to the control group (see Table 1).

이상과 같은 결과는 식이요법을 실시한 대상체에서 당뇨병의 증상이 개선(완화)되었음을 보여주고 있으므로 상기 식이요법이 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제로서의 활성을 나타냄을 보여주는 것이며, 이와 같이 당뇨병의 증상이 개선된 대상체에서 PBMC L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)의 수치와, PBMC Lp-PLA2 활성이 식이요법을 실시하지 않은 대조군에 비하여 유의성 있게 낮아졌으므로, 상기 4종의 PBMC 대사체의 수준과 PBMC Lp-PLA2 활성을 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체가 나타내는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 반응성(민감성)을 판단하거나, 새로운 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제 후보물질을 스크리닝 하는데 활용할 수 있음을 보여준다.These results show that diabetic symptoms are alleviated (alleviated) in a subject who has received dietary therapy, so that the dietary therapy shows activity as a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes. Thus, PBMC L-leucine, oleamide, lysophosphatidylcholine (16: 0) and lysophosphatidylcholine (18: 0) and PBMC Lp-PLA 2 activity were significantly higher than those of the control group , The level of the four PBMC metabolites and the activity of PBMC Lp-PLA 2 can be used to judge the reactivity (sensitivity) to prevent, ameliorate or treat diabetes of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes, And can be used for screening candidate substances for improvement or therapeutic use.

본 명세서에서 사용된 용어, "PBMC 대사체 수준의 감소 또는 PBMC Lp-PLA2 활성의 감소"는 대조군(당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 투여받지 않은 대상체 또는 후보물질을 투여받지 않은 대상체)에 비해 PBMC 대사체의 농도 또는 PBMC Lp-PLA2의 활성이 측정 가능할 정도로 유의하게 감소된 것을 의미하며, 본 발명의 일구현예에 따르면, 10%, 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90% 이상 감소된 것을 의미한다.As used herein, the term "decrease in PBMC metabolite levels or decrease in PBMC Lp-PLA 2 activity" refers to a decrease in the activity of PBMCs compared to a control (a subject who has not received an anti- 15%, 20%, 30%, 40%, 50%, and 50%, respectively, of the PBMC Lp-PLA 2 , , 60%, 70%, 80% or 90% or more.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명에서 측정은 기준시점과 기준시점으로부터 12주의 시간 경과 후 측정한다.According to one embodiment of the present invention, the measurements in the present invention are measured at a reference time point and after a lapse of 12 weeks from the reference time point.

본 발명의 일구현예에 따르면, 본 발명에서의 투여는 경구 투여이다.According to one embodiment of the present invention, administration in the present invention is oral administration.

본 발명의 스크리닝 방법을 언급하면서 사용한 용어, "후보물질"은 PBMC 대사체의 수준 또는 PBMC Lp-PLA2 활성에 영향을 미치는지 여부를 검사하기 위하여 스크리닝에서 이용되는 미지의 물질(예를 들어, 각종 잡곡과 생약을 포함하는 천연물, 화합물 라이브러리 등)이다.The term "candidate agent", as used, referring to the screening method of the present invention contains a substance (such as an unknown to be used in the screening to check whether it affects the level or PBMC Lp-PLA 2 activity in PBMC metabolites, various Natural products including herbs and herbal medicines, compound libraries, etc.).

본 명세서에서 사용된 용어, "당뇨병 예방, 개선 또는 치료제"는 당뇨병에 대한 약리활성을 나타내는 것으로 알려진, 혹은 나타내는 것으로 확인된 약물(약제학적 조성물), 건강기능식품 또는 식이요법을 의미한다. 일예로, 본 발명에서는 당뇨병에 대한 약리활성을 가진 것으로 당업계에 알려진 약물과 기능성 식품을 사용하여, 이에 대한 전당뇨 혹은 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성을 진단하거나, 예후를 예측할 수 있다. 다른 예로, 본 발명은 당뇨병에 대한 약리활성이 알려지지 않은 후보물질 중에서 당뇨병에 대한 약리활성을 갖는 물질을 스크리닝 하는데 적용될 수 있다.
As used herein, the term "diabetes prevention, improvement or remedy" means a drug (pharmaceutical composition), a health functional food or a dietetic which is known to be exhibiting or exhibiting pharmacological activity against diabetes. For example, in the present invention, drugs and functional foods known in the art having pharmacological activity against diabetes can be used to diagnose the sensitivity of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes, or to predict the prognosis. As another example, the present invention can be applied to screen for a substance having pharmacological activity against diabetes among candidate substances whose pharmacological activity against diabetes is not known.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(ⅰ) 본 발명은 PBMC 대사체 또는 PBMC 내 Lp-PLA2 활성을 이용한 전당뇨를 포함한 당뇨병에서의 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성 진단 방법과, 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법에 관한 것이다.(I) The present invention relates to a method for diagnosing diabetes prevention, improvement or sensitivity to diabetes mellitus including diabetes mellitus using Lp-PLA 2 activity in PBMC metabolism or PBMC, and a method for screening for a preventive, ameliorative or therapeutic agent for diabetes will be.

(ⅱ) 본 발명에서 동정한 4종의 PBMC 대사체의 수준 또는 PBMC Lp-PLA2의 활성을 분석함으로써 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성을 진단하거나 예후를 예측할 수 있고, 나아가 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 스크리닝 할 수 있다.
(Ii) by analyzing the level of the four PBMC metabolites identified in the present invention or the activity of PBMC Lp-PLA 2 , it is possible to diagnose the sensitivity or prognosis of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes mellitus for the prevention, Predictable, and further screen for diabetes prevention, improvement or therapeutic agents.

도 1은 12주 후에 유의성 있게 변한 PBMC와 혈장 대사체의 동정 결과를 보여준다. A: 기준시점 시의 PBMC 대사체(n=80), 12주 후의 전곡섭취군(n=40) 및 12주 후의 대조군(n=40)의 PLS-DA 스코어 플롯(Partial least squares discriminant analysis score plot)을 보여준다. B: 12주 후의 전곡섭취군(n=40)과 12주 후의 대조군(n=40)의 PBMC 대사체의 PLS-DA 스코어 플롯을 보여준다. C: 기준시점 시의 혈장 대사체(n=80), 12주 후의 전곡섭취군(n=40) 및 12주 후의 대조군(n=40)의 PLS-DA 스코어 플롯을 보여준다. D: 12주 후의 전곡섭취군(n=40)과 12주 후의 대조군(n=40)의 혈장 대사체의 PLS-DA 스코어 플롯을 보여준다. a-d: PLS-DA 모델로부터의 공변인[p] 및 신뢰도 관계[p(corr)]에 대한 S-플롯을 나타낸다.
도 2는 전체 실험대상의 생화학적 특징과 PBMC 대사체 변화에 대한 상관관계 매트릭스를 보여준다. 지도식 계층적 클러스터링(Supervised hierarchical clustering)은 가장 중요한 10종의 대사체와 9종의 생화학적 특징을 동정하였다. 스피어만 상관관계 계수를 도출하여 상관관계를 확인하였다. 빨간색: 양의 상관관계. 보라색: 음의 상관관계.
Figure 1 shows the results of the identification of PBMC and plasma metabolites significantly changed after 12 weeks. A: Partial least squares discriminant analysis score plot (n = 40) of PBMC metabolite (n = 80) at baseline, whole meal intake group at 12 weeks (n = 40) and control group ). B shows PLS-DA score plots of PBMC metabolites in the whole blood intake group (n = 40) after 12 weeks and in the control group (n = 40) after 12 weeks. C shows a PLS-DA score plot of plasma metabolism at baseline (n = 80), whole blood intake group at 12 weeks (n = 40), and control group at 12 weeks (n = 40). D shows PLS-DA score plots of plasma metabolites of whole blood intake group (n = 40) after 12 weeks and control group (n = 40) after 12 weeks. ad: represents the S -plot for the covariance [p] and the confidence relationship [p (corr)] from the PLS-DA model.
Figure 2 shows the correlation matrix for the biochemical characteristics of all the subjects and PBMC metabolite changes. Supervised hierarchical clustering identified 10 most important metabolites and 9 biochemical features. Correlation was confirmed by deriving Spearman correlation coefficients. Red: Positive correlation. Purple: Negative correlation.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .

실시예Example

실험방법Experimental Method

실험대상 및 실험 설계Experimental subject and experimental design

연세대학교 영양유전학/영양유전체학 국가지정 선도연구실에서 수행중인 임상 영양학적 연구 참가자를 대상으로 본 실험 참가자를 선정하였다. 2012년 1월부터 6월 동안 국민건강보험공단 일산병원의 건강검진센터에서 통상적인 건강검진을 받은 사람으로부터 40-70세의 비만이 아닌 참가자(18.5 kg/m2≤BMI<30 kg/m2)를 모집하였다. 건강검진 데이터에 기초하여, 공복혈당장애(IFG; 100≤공복 혈당<126 mg/dL)를 갖거나, 또는 새로이 제2형 당뇨병(공복 혈당≥126 mg/dL)으로 진단된 사람을 선정하였다. 제외된 사람의 기준은 다음과 같다: (1) 협심증을 포함하는 심혈관질환의 현재 및/또는 과거 병력, (2) 간 또는 신장 기능이상, (3) 갑상선 또는 뇌하수체 질병 및 (4) 임신 또는 수유 중. 약물 또는 보조제를 복용하는 사람은 실험대상에서 제외하였다. 총 82명의 참가자가 실험에 참가하였다. 각 참가자의 보통 식이의 대량영양 조성물은 조리된 정제 쌀과 같은 전형적인 식이와 일치하였다. 이러한 식이는 탄수화물 유래의 약 64%의 에너지, 지방 유래의 약 21%의 에너지 및 단백질 유래의 약 17%의 에너지를 나타낸다. 모든 참가자들에게 본 연구의 목적에 대하여 상세히 설명한 뒤 동의를 얻었으며, 수행된 연구의 프로토콜은 연세대학교와 일산병원의 생명윤리심의위원회(Institutional Review Board)의 승인을 받았다.Yonsei University Nutritional Genetics / Nutritional Genomics The participant of this study was selected from the participants of clinical nutrition research conducted by the National Research Lab. Between January and June 2012, participants who were not obese at the age of 40-70 years (18.5 kg / m 2 ≤ BMI <30 kg / m 2) from a person who underwent routine health screening at the National Health Insurance Corporation Ilsan Hospital Health Check- Respectively. Based on the health screening data, persons with fasting glucose deficiency (IFG; 100 ≤ fasting glucose <126 mg / dL) or newly diagnosed with type 2 diabetes (fasting glucose ≥126 mg / dL) were selected. The criteria for exclusion are: (1) current and / or past history of cardiovascular disease, including angina, (2) liver or kidney dysfunction, (3) thyroid or pituitary disease, and (4) medium. Those who took drugs or supplements were excluded from the study. A total of 82 participants participated in the experiment. The mass nutritional composition of each participant's normal diet was consistent with a typical diet such as cooked refined rice. These diets represent approximately 64% energy from carbohydrate, approximately 21% energy from fat and approximately 17% energy from protein. All participants were informed about the purpose of the study and agreed upon, and the protocol of the study was approved by the Institutional Review Board of Yonsei University and Ilsan Hospital.

본 실험은 정제 쌀을 섭취하는 일반적인 식이를 하는 2주간의 실험 전 단계(run-in period)와, 정제 쌀을 섭취하는 일반적인 식이 또는 탄수화물원으로 전곡과 콩류를 섭취하는 12주간의 기간을 포함하는 두 단계로 실시되었다. 실험 전 기간 동안, 에너지 섭취를 유지하지 않은 두 명의 실험 참가자를 실험에서 제외시켰다. 남은 80명의 실험 참가자를 임의적으로 두 그룹, 즉 12주 기간 동안 하루에 3끼로 일반적인 정제 쌀 식이를 하는 그룹(대조군)과 탄수화물로 정제 쌀 대신 전곡과 콩류를 섭취하는 그룹(전곡섭취군)으로 분류하였다.
This experiment included a two-week run-in period of eating a regular diet of refined rice and a 12-week period of consuming whole grains and legumes as a general diet or carbohydrate source of refined rice It was carried out in two stages. During the entire study period, two experimental participants without energy intake were excluded from the experiment. The remaining 80 participants were randomly divided into two groups: a group (control group) that fed a regular refined rice diet at three meals a day for 12 weeks, and a group that consumed whole grains and legumes (whole group) instead of refined rice with carbohydrates Respectively.

식이 교육, 식이 섭취 평가 및 신체 활동 수준Dietary education, dietary assessment and physical activity levels

모든 실험 참가자에게는 영양사가 실험기간 동안 매 2주마다 3일 식이 기록의 완료(주중 2일과 주말 1일)에 대하여 서면과 구술로 지시하였다. 참가자는 식이 기록지에 음식 섭취 전의 음식과 섭취하지 않은 남은 음식의 무게를 재고 기록하였다. 모든 참가자는 2주간의 실험 전 단계 동안에 그들의 평상시의 정제 쌀 식이를 계속하였다. 실험 전 단계의 시작 시 기준점 측정을 실시하였다. 실험 전 단계 이후, 대조군은 평상시의 정제 쌀 식이를 유지하였고, 전곡섭취군은 정제 쌀 대신 1/3 콩류, 1/3 보리 및 1/3 야생 쌀(wild rice)의 혼합물(mix)을 하루에 세 번 섭취하였고, 충분한 식이섬유 섭취를 위하여 야채 섭취를 하루에 최소 6 유닛(30-70 g/유닛)까지 증가시켰다. 영양사는 직접 방문 또는 전화 인터뷰를 통하여 전체 실험기간 동안 참가자의 실험지침 준수 여부와 체중 변화를 모니터링 하였다. 모든 참가자는 평상시의 라이프스타일을 유지하고, 평상시의 식습관에 다른 변화를 초래하지 않도록 하였다.For all participants, the dietitian instructed them to write and dictate the completion of the dietary record every two weeks for the duration of the experiment (2 days on weekdays and 1 weekends). Participants recorded and recorded on the diary the weight of the food before and after the meal. All participants continued their regular refined rice diet during the two-week pre-experimental phase. The reference point was measured at the beginning of the experiment. After the pre-experimental phase, the control group maintained the regular rice-fed diet, while the whole-ginseng group received a mixture of 1/3 beans, 1/3 barley and 1/3 wild rice instead of refined rice, Three times, and increased vegetable intake to at least 6 units per day (30-70 g / unit) for adequate dietary fiber intake. Dietitians monitored participants' compliance with the experimental guidelines and weight changes during the entire study period, either by direct visits or by telephone interviews. All participants maintained their usual lifestyle and did not make any changes to their daily eating habits.

3일 음식 기록으로부터 식이 에너지 값과 영양소량을 컴퓨터 기반 영양 분석 프로그램(CAN-pro 3.0, 한국영양학회)을 사용하여 계산하였다. 총 에너지 소비(kcal/일)를 기초대사율, 24시간 동안의 신체활동(Christian, JL, et al., In Nutrition for Living. 4th ed. Benjamin/Cummings Publishing Co., Redwood City, CA, 1994, p. 242-266) 및 SDA(food dynamic action)를 포함하는 활동 패턴으로부터 계산하였다. 각 참가자의 기초대사율은 Harris-Benedict 방정식(Butte, NF, Caballero B. Energy needs: assessment and requirements. In Modern Nutrition In Health And Disease. 10th ed. Shils ME, Shike M, Ross AC, Cousins RJ, Eds. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, 2006, p. 136-148)으로 계산하였다.
Dietary energy values and nutrient intakes were calculated from the three-day food record using a computer-based nutritional analysis program (CAN-pro 3.0, Korean Nutrition Society). Based on total energy expenditure (kcal / day), basal metabolic rate, physical activity for 24 hours (Christian, JL, et al., In Nutrition for Living . 4th ed. Benjamin / Cummings Publishing Co., Redwood City, 242-266) and SDA (food dynamic action). Basal metabolic rate of each participant are Harris-Benedict equation (Butte, NF, Caballero B. Energy needs:... Assessment and requirements In Modern Nutrition In Health And Disease 10th ed Shils ME, Shike M, Ross AC, Cousins RJ, Eds. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, 2006, p. 136-148).

인체 측정 및 혈압 분석Anthropometric and blood pressure analysis

BMI(kg/m2)를 계산하기 위하여 신발을 미착용한 채로 탈의한 참가자의 체중과 키를 아침에 측정하였다. 허리둘레는 숨을 내쉰 후에 서있는 참가자의 배꼽주위로 측정하였다. 자동혈압 측정기(FT-200S, Jawon Medical)를 사용하여 20분 휴식 후에 앉아있는 상태로 참가지의 왼팔의 혈압을 측정하였다. 12시간의 금식 후, 정맥혈 시료를 EDTA-처리 튜브에 모은 다음 혈장 또는 혈청을 각각 얻기 위하여 원심분리하고, -70℃에서 보관하였다.
In order to calculate BMI (kg / m 2 ), the weight and height of the participants who disappeared without shoes were measured in the morning. The waist circumference was measured around the navel of the standing person after breathing. The blood pressure of the left arm of the true branch was measured while sitting after 20 minutes rest using an automatic blood pressure meter (FT-200S, Jawon Medical). After fasting for 12 hours, venous blood samples were collected in EDTA-treated tubes and centrifuged to obtain plasma or serum, respectively, and stored at -70 ° C.

hole 청 지질 프로파일과 유리지방산 분석Analysis of clear lipid profiles and free fatty acids

공복 총 콜레스테롤과 중성지방 수준을 Hitachi 7600 자동분석기(Hitachi Ltd.)를 사용하여 분석하였다. ApoB-함유 리포단백질을 덱스트란-마그네슘 설페이트로 침전시키고, 혈청 시료 내의 HDL-콜레스테롤 농도를 효소반응으로 측정하였다. <400 mg/dL의 혈청 중성지방 수준을 나타낸 참가자에 대하여, LDL-콜레스테롤 농도를 프리데발트 공식, 즉 LDL 콜레스테롤 = 총 콜레스테롤 - [HDL 콜레스테롤 + (중성지방/5)]를 사용하여 간접적으로 추정하였다. ≥400 mg/dL의 혈청 중성지방 수준을 나타낸 참가자에 대하여, LDL-콜레스테롤 농도를 직접적으로 측정하였다. 아실 CoA 합성효소-아실-CoA 산화효소(ACS-ACOD) 효소 분석법과 히타치 7600 자동분석기를 사용하여 유리지방산(free fatty acids, FFA)을 분석하였다.
Fasting total cholesterol and triglyceride levels were analyzed using a Hitachi 7600 automatic analyzer (Hitachi Ltd.). The ApoB-containing lipoprotein was precipitated with dextran-magnesium sulfate and the HDL-cholesterol concentration in serum samples was determined by enzyme reaction. LDL-cholesterol concentrations were indirectly estimated using the Pre-Debalts formula: LDL cholesterol = total cholesterol - [HDL cholesterol + (triglyceride / 5)] for participants who had serum triglyceride levels <400 mg / dL Respectively. LDL-cholesterol levels were measured directly for participants who had serum triglyceride levels ≥400 mg / dL. Free fatty acids (FFA) were analyzed using acyl CoA synthetase-acyl-CoA oxidase (ACS-ACOD) enzyme assay and Hitachi 7600 automatic analyzer.

경구 당 부하 검사, 공복 혈당, 인슐린 및 헤모글로빈 AOral glucose tolerance test, fasting glucose, insulin and hemoglobin A 1c1c 의 측정, 및 인슐린 저항성의 항상성 모델 평가, And the homeostatic model of insulin resistance

모든 참가자를 대상으로 12시간의 밤샘 단식 후에 75 g의 포도당 용액을 섭취시킴으로써 0주와 12주에 경구 당 부하 검사(OGTT)를 실시하였다. 혈청 당 수준과 당 반응을 확인하기 위하여, 당 부하 전, 부하 시, 및 부하 후 30, 60 및 120분에 정맥 시료를 채취하였다. 공복 혈당 수준을 히타치 7600 자동분석기를 사용하여 헥소키나아제법으로 분석하였다. 인슐린 수준은 방사면역측정 키트(DIAsource ImmunoAssays S.A.)를 사용하여 측정하였다. 헤모글로빈 A1c(HbA1c)는 immunoturbidimetric 분석으로 측정하였다. 인슐린 저항성(IR)은 수학식 HOMA-IR = [공복 인슐린(μIU/mL) x 공복 당(mmol/L)]/22.5를 사용하여 HOMA(homeostasis-model assessment)로 계산하였다.
The oral glucose tolerance test (OGTT) was performed at 0 and 12 weeks after ingesting 75 g glucose solution after 12 hour night fasting to all participants. To determine serum glucose levels and glucose response, venous samples were collected before, during, and after 30, 60, and 120 minutes of glucose loading. Fasting blood glucose levels were analyzed by the hexokinase method using a Hitachi 7600 automatic analyzer. Insulin levels were measured using a radioimmunoassay kit (DIAsource Immuno Assays SA). Hemoglobin A 1c (HbA 1c ) was measured by immunoturbidimetric analysis. Insulin resistance (IR) was calculated by the homeostasis-model assessment (HOMA) using the equation HOMA-IR = [fasting insulin (μIU / mL) x fasting glucose (mmol / L)] / 22.5.

혈청 고감도 C-반응 단백질, Lp-PLASerum-sensitive C-reactive protein, Lp-PLA 22 활성, 혈장 말론디알데하이드, LDL 입자 크기 및 산화된 LDL의 평가 Evaluation of active, plasma malondialdehyde, LDL particle size and oxidized LDL

고감도 CRP-Latex(II) X2 키트(Denka-Seiken Co., Ltd.)를 사용하여 ADVIA 2400 임상 케미스트리 시스템(Siemens Ltd.)으로 혈청 고감도 C-반응 단백질(High-Sensitivity C-Reactive Protein, hs-CRP)을 측정하였다. 변형된 고속대량 방사성 활성 분석(high-throughput radiometric activity assay; Wilensky RL, et a;., Nat Med 2008;14:1059-1066)을 사용하여 Lp-PLA2 활성을 측정하였다. TBARS 분석 키트(ZeptoMetrix Co.)를 사용하여 TBARS(thiobarbituric acid-reactive substances)로부터 혈장 말론디알데하이드(MDA)를 측정하였다. 순차적인 초원심분리(sequential flotation ultracentrifugation)로 LDL 입자를 분리하고, 입자크기 분포(1.019-1.063 g/mL)를 선형(linear) 2-16% 아크릴아미드 구배(CBS Scientific Company)를 포함하는 비변성 겔 상의 공극-구배 리포단백질 시스템(pore-gradient lipoprotein system; CBS Scientific Company)을 사용하여 조사하였다. 라텍스 비드(30 nm)에 접합된 티로글로불린(17 nm), 페리틴(12.2 nm) 및 카탈라아제(10.4 nm) 표준품(standard)을 상대적 밴드 이동률을 추정하기 위하여 사용하였다. GS-800 칼리브레이트 이미징 농도계(GS-800 Calibrated Imaging Densitometer; Bio-Rad Laboratories)를 사용하여 겔을 스캔하였다. 효소 면역분석 키트(Mercodia AB)를 사용하여 혈장 산화(ox)-LDL을 측정하고, 도출된 색 반응을 Wallac Victor2 다중라벨 계측기(Wallac Victor2 multilabel counter; Perkin-Elmer Life Sciences)로 450 nm에서 색상 반응 결과를 판독하였다.
High-Sensitivity C-Reactive Protein (hs-C) was amplified by ADVIA 2400 clinical chemistry system (Siemens Ltd.) using a high-sensitivity CRP-Latex (II) X2 kit (Denka-Seiken Co., CRP) were measured. Lp-PLA 2 activity was measured using a modified high-throughput radiometric activity assay (Wilensky RL, et al., Nat Med 2008; 14: 1059-1066). Plasma malondialdehyde (MDA) was measured from thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) using a TBARS assay kit (ZeptoMetrix Co.). The LDL particles were separated by sequential flotation ultracentrifugation and the particle size distribution (1.019-1.063 g / mL) was analyzed using a linear 2-16% acrylamide gradient (CBS Scientific Company) And examined using a gel-pore-gradient lipoprotein system (CBS Scientific Company). Thioglobulin (17 nm), ferritin (12.2 nm) and catalase (10.4 nm) standards conjugated to latex beads (30 nm) were used to estimate the relative band mobility. The gel was scanned using a GS-800 calibrated imaging densitometer (GS-800 Calibrated Imaging Densitometer; Bio-Rad Laboratories). Enzyme immunoassay kit using (Mercodia AB) and measuring the plasma oxidized (ox) -LDL, the derived color reaction Wallac Victor 2 multi-label instrument; at 450 nm in (Wallac Victor 2 multilabel counter Perkin- Elmer Life Sciences) Color reaction results were read.

전반적(비표적화) 혈장 대사 프로파일링Overall (non-targeted) plasma metabolism profiling

혈장 추출 시료의 준비Preparation of Plasma Extraction Samples

분석 전, 100 ㎕의 혈장에 80% 아세토나이트릴 800 ㎕를 첨가하고, 볼텍싱 하여 혼합한 다음, 4℃에서 10,000 rpm으로 5분간 원심분리 하였다. 상청액을 N2로 건조시키고, 10% 메탄올에 용해한 다음 볼텍싱 하여 혼합한 후 4℃에서 10,000 rpm으로 5분간 원심분리 하였다. 이후, 상청액을 새로운 바이알로 옮겨 담았다.
Before analysis, 800 쨉 l of 80% acetonitrile was added to 100 쨉 l of plasma, mixed by vortexing, and centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes at 4 째 C. The supernatant was dried with N 2 , dissolved in 10% methanol, vortexed, and centrifuged at 10,000 rpm for 5 minutes at 4 ° C. The supernatant was then transferred to a new vial.

초고성능 액체 크로마토그래피Ultra high performance liquid chromatography

혈장 추출 시료(4 ㎕)를 UPLC-LTQ-Orbitrap XL(Thermo Fisher Scientific)이 결합된(coupled in-line) Acquity UPLC-BEH-C18 컬럼(2.1 X 50 mm, 1.7 ㎛; Waters)에 주입하였다. 0.1% 포름산이 함유된 물로 주입된 시료를 평형화시켰다. 0.35 ㎖/분의 흐름 속도로 0.1% 포름산이 함유된 아세토나이트릴 농도구배(acetonitrile gradient)를 사용하여 20분간 시료를 용출하였다. 대사체를 UPLC(Thermo Fisher Scientific)로 분리하고, LTQ-Orbitrap-XL(Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 분석하였다. 질량분석계는 ESI-양성 모드로 작동시켰다. 스프레이 전압은 5 kV로 설정하였다. 질소 가스(nitrogen sheath gas)와 보조가스의 유속은 50 및 5(arbitrary units)였다. 모세관 전압(V), 튜브-렌즈 전압(V) 및 모세관 온도(℃)는 각각 35V, 80V 및 370℃로 일정하게 유지시켰다. 오비트랩 데이터(Orbitrap data)를 m/z 50-1,000 범위에서 수집하였다. 55-65 eV에서의 충돌에너지 램프(collision-energy ramp)를 이용하여 대사체의 MS/MS 스펙트럼을 측정하였고, 엑스칼리버 2.1과 MS 프론티어 소프트웨어(Thermo Fisher Scientific)를 이용하여 분석하였다.
Plasma extraction samples (4 μl) were injected into a coupled in-line Acquity UPLC-BEH-C18 column (2.1 × 50 mm, 1.7 μm; Waters) coupled with UPLC-LTQ-Orbitrap XL (Thermo Fisher Scientific). Samples injected with water containing 0.1% formic acid were equilibrated. The sample was eluted for 20 minutes using an acetonitrile gradient containing 0.1% formic acid at a flow rate of 0.35 ml / min. Metabolites were separated by UPLC (Thermo Fisher Scientific) and analyzed using LTQ-Orbitrap-XL (Thermo Fisher Scientific). The mass spectrometer was operated in an ESI-positive mode. The spray voltage was set at 5 kV. The flow rates of nitrogen sheath gas and auxiliary gas were 50 and 5 (arbitrary units). The capillary voltage (V), tube-lens voltage (V) and capillary temperature (캜) were kept constant at 35V, 80V and 370 ° C, respectively. Orbitrap data were collected in the m / z 50-1,000 range. The MS / MS spectra of the metabolites were measured using a collision-energy ramp at 55-65 eV and analyzed using Excalibur 2.1 and MS Frontier software (Thermo Fisher Scientific).

데이터 처리 및 대사체의 동정Data processing and identification of metabolites

머무름 시간, m/z 및 이온 강도를 포함한 모든 MS 데이터를 SIEVE 소프트웨어(Thermo Fisher Scientific)를 사용하여 추출하고, 출력된 MS 데이터 결과를 매트릭스로 모았다. SIEVE 파라미터는 다음과 같이 설정하였다: m/z 범위 50-1,000; m/z 폭 0.02; 머무름 시간 폭 2.5; m/z 저항 0.005. 대사체는 다음의 데이터베이스를 이용하여 검색하였다: ChemSpider (www.chemspider.com), Human Metabolome (www.hmdb.ca), Lipid MAPS (www.lipidmaps.org), KEGG (www.genome.jp/kegg) 및 MassBank (www.massbank.jp). 머무름 시간 및 질량 스펙트럼에 기초하여 선택된 대사체들을 표준 샘플과 비교 확인하였다.
All MS data, including retention time, m / z and ionic strength, were extracted using SIEVE software (Thermo Fisher Scientific) and the resulting MS data results were collected into a matrix. The SIEVE parameters were set as follows: m / z range 50-1,000; m / z width 0.02; Retention time width 2.5; m / z resistance 0.005. Metabolites were searched using the following databases: ChemSpider (www.chemspider.com), Human Metabolome (www.hmdb.ca), Lipid MAPS (www.lipidmaps.org), KEGG (www.genome.jp/kegg ) And MassBank (www.massbank.jp). Metabolites selected based on retention time and mass spectra were compared to standard samples.

통계 분석Statistical analysis

SPSS v. 21.0(IBM SPSS Statistics 21)을 사용하여 통계 분석을 실시하였다. 통계 분석을 위하여 왜곡된 변수(Skewed variable)를 대수적으로 변환하였다. 기술적(descriptive) 목적을 위하여, 평균값은 변환되지 않은 값으로 제시하였다. 결과는 평균±표준 오차(S.E.)로 표현하였다. 양측 P-검정값(two-tailed P-value) <0.05을 통계적 유의성이 있는 것으로 간주하였다. 기준시점과 12주간의 후속 기간 경과 시의 두 그룹 사이의 생화학적 변수의 차이를 Student's 독립 t-검정을 사용하여 측정하였다. 기준시점 값으로 보정하여 두 그룹 사이의 파라미터 변화를 비교하기 위하여 GLM(General linear model) 테스트를 적용하였다. 각 그룹의 기준시점과 12주간의 후속 기간 사이의 수준 차이를 평가하기 위하여, 대응표본 t-검정(Paired t-test)을 사용하였다. 시간경과에 따른 변수 사이의 관계를 조사하기 위하여, 단순관계수와 편상관계수(Pearson's and partial correlation coefficients)를 사용하였다. R 패키지 'fdrtool'을 이용하여 오류 발견률(FDR: false discovery rate) 수정된 q-값을 계산하였다. 대사체와 종래의 위험요인 의 상관관계를 시각화하여 평가하기 위하여 히트 맵을 생성하였다.SPSS v. Statistical analysis was performed using 21.0 (IBM SPSS Statistics 21). Skewed variables were transformed logarithmically for statistical analysis. For descriptive purposes, the mean values are presented as untransformed values. Results are expressed as mean ± standard error (SE). A two-tailed P-value <0.05 was considered statistically significant. Differences in biochemical parameters between baseline and 12-week follow-up periods were measured using Student's independent t -test. A GLM (General Linear Model) test was applied to compare the parameter changes between the two groups by calibrating to baseline time values. A Paired t-test was used to assess the level difference between baseline for each group and the follow-up period of 12 weeks. In order to investigate the relationship between variables over time, simple and partial correlation coefficients were used. R package 'fdrtool' was used to calculate the corrected discovery rate (FDR) and the corrected q-value. A heat map was generated to visualize and evaluate the correlation between metabolites and conventional risk factors.

SIMCA-P+ 소프트웨어 버전 12.0(Umetrics)을 사용하여 다변량 통계분석을 실시하였다. PLS-DA(Partial least-squares discriminant analysis)를 그룹 사이의 차이를 모델링하기 위한 분류 방법으로 사용하였다. 모델의 타당성을 검사하기 위하여, 7-폴드 검정(seven-fold validation)을 PLS-DA 모델에 적용하고, 모델의 신뢰성을 순열검정(n=200)으로 엄격히 검정하였다. 카이 제곱 적합도(goodness-of-fit)를 R 2 Y로 정량하고, 예측능력은 Q 2 Y로 정량하였다. 일반적으로, R 2 Y는 트레이닝 세트에서 데이터가 수학적으로 얼마나 잘 생성되었는지를 보여주고, 0-1 사이에서 변화한다(1은 모델이 완벽하게 합치함을 의미한다). Q 2 Y≥0.5인 모델을 우수한 예측능력을 가지는 것으로 간주하였다.
Multivariate statistical analyzes were performed using SIMCA-P + software version 12.0 (Umetrics). Partial least-squares discriminant analysis (PLS-DA) was used as a classification method to model differences between groups. In order to check the validity of the model, seven-fold validation was applied to the PLS-DA model and the reliability of the model was rigorously tested with a permutation test (n = 200). The chi-square goodness-of-fit was quantified as R 2 Y , and the predictive power was quantified as Q 2 Y. In general, R 2 Y shows how well the data is mathematically generated in the training set and varies between 0-1 (1 means that the model is perfectly matched). The model with Q 2 Y ≥ 0.5 was considered to have good predictive power.

실험결과Experiment result

실험실시 전 기간 후, 에너지 섭취를 유지한 80명의 참가자는 12주간의 실험에 참여하여, 임의적으로 대조군 또는 전곡섭취군으로 나뉘었다. 대조군과 전곡섭취군 사이에 나이(57.5±1.2세 vs. 57.5±1.3세; P=0.995), 남성/여성비(25/15 vs. 25/15), 교육 수준, 흡연 및 알코올 소비를 포함하는 초기 특징에 있어 유의적인 차이는 없었다.
After an entire period of time in the laboratory, 80 participants in the energy intake participated in a 12-week experiment, randomly divided into control or whole-food groups. (57.5 ± 1.2 years vs. 57.5 ± 1.3 years; P = 0.995), male / female ratio (25/15 vs. 25/15), education level, smoking and alcohol consumption between the control and whole- There were no significant differences in initial characteristics.

기준시점과 12주 후의 임상적 특징, 지질 프로파일 및 영양분 섭취Clinical characteristics, lipid profiles and nutrient intake after baseline and after 12 weeks

실험기간 동안 신체 활동 수준에 유의적인 변화는 확인되지 않았다. 기준시점 시, BMI(24.2±0.5 kg/m2 versus 24.2±0.4 kg/m2 P=0.902), 허리:엉덩이 비율(WHR; 0.89±0.01 versus 0.90±0.01; P=0.292), 수축기 혈압(124±2 mm Hg versus 125±2 mm Hg; P=0.708), 이완기 혈압(78±1 mm Hg versus 78±1 mm Hg; P=0.827), 혈청 중성지방(115±10 mg/dL versus 126±9 mg/dL; P=0.287), 총 콜레스테롤(192±5 mg/dL versus 188±6 mg/dL; P=0.563), LDL-콜레스테롤(115±5 mg/dL versus 109±5 mg/dL; P=0.404), HDL-콜레스테롤(54±2 mg/dL versus 53±2 mg/dL; P=0.757), 유리지방산(485±38 μEq/L versus 464±29 μEq/L; P=0.919) 및 hs-CRP(2.0±0.5 mg/dL versus 1.4±0.3 mg/dL; P=0.371)에 있어 대조군과 전곡섭취군 사이에는 유의적인 변화가 없었다. 두 그룹은 BMI, WHR, 혈압, 혈청 지질 프로파일, hs-CRP, 총 에너지 소비 및 총 에너지 섭취에 있어 실험 전과 후에 유사하였다.No significant changes in physical activity level were observed during the experimental period. At baseline, BMI (24.2 ± 0.5 kg / m 2 versus 24.2 ± 0.4 kg / m 2 P = 0.902), waist: hip ratio (WHR; 0.89 ± 0.01 versus 0.90 ± 0.01; P = 0.292), systolic blood pressure ), Serum triglyceride (115 ± 10 mg / dL versus 126 ± 9 mmHg), diastolic blood pressure (78 ± 1 mm Hg versus 78 ± 1 mm Hg; P = 0.827) LDL-cholesterol (115 ± 5 mg / dL versus 109 ± 5 mg / dL; P (mg / dL), P = 0.287), total cholesterol (192 ± 5 mg / dL versus 188 ± 6 mg / (485 ± 38 μEq / L versus 464 ± 29 μEq / L; P = 0.919) and hs (p = There was no significant difference between the control group and the whole-gross intake group in -CRP (2.0 ± 0.5 mg / dL versus 1.4 ± 0.3 mg / dL; P = 0.371). Both groups were similar before and after the experiment on BMI, WHR, blood pressure, serum lipid profile, hs-CRP, total energy expenditure and total energy intake.

정제 쌀을 전곡과 콩류로 교체한 경우에 단백질(16.3±0.1% versus 20.5±0.1%; P<0.001)과 지방(22.2±0.2% versus 24.9±0.2; P<0.001)의 에너지 섭취 비율(percent energy intake)의 유의성 있는 증가를 야기하였고, 탄수화물(61.9±0.2% versus 54.6±0.1; P<0.001)의 에너지 섭취 비율의 유의성 있는 감소를 야기하였다. 기준시점 값으로 보정하기 전에는 두 그룹의 단백질, 지방 및 탄수화물의 에너지 섭취 비율이 유의성 있게 달랐으나(모두 P<0.001), 보정 후에는 그렇지 않았다. 전곡섭취군은 섬유 섭취와 PUFA/SFA(polyunsaturated-to- saturated fatty acids ratio)의 유의성 있는 증가를 보였다. 12주간의 실험 후, 전곡섭취군은 대조군에 비하여 보다 낮은 탄수화물의 백분율 에너지(percent energy), 보다 높은 단백질과 지방의 백분율 칼로리, 및 보다 높은 섬유 섭취를 나타내었다(표 1).The ratio of energy (%) of protein (16.3 ± 0.1% versus 20.5 ± 0.1%; P <0.001) and fat (22.2 ± 0.2% versus 24.9 ± 0.2; P <0.001) in the case of replacing whole rice with whole grains and legumes intake) and a significant reduction in the energy intake rate of carbohydrates (61.9 ± 0.2% versus 54.6 ± 0.1; P <0.001). The energy uptake rates of the two groups of protein, fat and carbohydrates were significantly different ( p <0.001 for all) before calibration to baseline, but not after calibration. Total ingestion showed a significant increase in fiber intake and polyunsaturated-to-saturated fatty acids ratio (PUFA / SFA). After 12 weeks of experimentation, the whole-gang intake group showed lower percent carbohydrate percent energy, higher percentage of protein and fat calories, and higher fiber intake than the control group (Table 1).

Figure 112014093693638-pat00001
Figure 112014093693638-pat00001

각 값들은 평균±표준오차로 나타내었다.Each value is expressed as mean ± standard error.

는 로그 변환을 통하여 검사함. is checked through log conversion.

P a 값은 기준시점(baseline)에서 독립 t-테스트(independent t-test)로부터 도출하였다. P a values were derived from an independent t-test at baseline.

P b값은 12주 후 독립 t-테스트로부터 도출하였다. P b values were derived from independent t-tests after 12 weeks.

P c값은 변화된 값에서 독립 t-테스트로부터 도출하였다. P c values were derived from independent t-tests at varying values.

P d값은 기준시점으로 조정 후 변화된 값에서 독립 t-테스트로부터 도출하였다. P d values were derived from independent t-tests at adjusted values after adjustment to baseline.

* P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001은 대응표본 t-테스트(paired t-test)로부터 도출하였다.
* P <0.05, ** P <0.01, *** P <0.001 were derived from the paired t-test.

기준시점과 12주 후의 당, 인슐린 및 말론디알데하이드At baseline and after 12 weeks glucose, insulin and malondialdehyde

실험 마지막 시, 기준시점 수준으로 보정한 후 대조군은 공복 혈당, HbA1c 및 혈장 MDA 농도가 유의성 있게 증가하였으나, 기준시점 수준으로 보정한 후 전곡섭취군은 공복 혈당, OGTT 동안의 당 반응 영역, HbA1c, HOMA-IR 인덱스, 인슐린 및 혈장 MDA가 유의성 있게 감소하였다(표 1). 전곡섭취군은 공복 혈당(P<0.001), OGTT 동안의 당 반응성, HbA1c, HOMA-IR 인덱스 및 혈장 MDA에 있어 기준시점 수준으로 보정하기 전과 후의 대조군과는 유의성 있게 상이하였다. 전곡섭취군은 12주 후 공복 혈당, HOMA-IR 인덱스 및 혈장 MDA에 있어 대조군에서보다 유의성 있게 낮았다(표 1).
At the end of the experiment, the fasting glucose, HbA 1c and plasma MDA levels were significantly increased in the control group, but after adjusting to baseline, all of the glucose tolerance groups showed fasting glucose, OGTT sugar reactive region, HbA 1c , HOMA-IR index, insulin and plasma MDA were significantly decreased (Table 1). The whole meal intake group was significantly different from the control group before and after adjusting for baseline levels of fasting glucose (P <0.001), glucose tolerance during OGTT, HbA 1c , HOMA-IR index and plasma MDA. The fasting blood glucose, HOMA-IR index and plasma MDA were significantly lower in the whole-gang intake group than in the control group after 12 weeks (Table 1).

기준시점과 12주 후의 혈장 ox-LDL, LDL 입자 크기, 혈장과 비활성화 PBMC 내 Lp-PLAPlasma ox-LDL, LDL particle size, plasma and inactivation at baseline and after 12 weeks Lp-PLA in PBMC 22 활성 activation

실험 마지막 시, 전곡섭취군은 비활성화(unstimulated) PBMC 상청액에서 더 낮은 혈장 ox-LDL과 Lp-PLA2 활성, 그리고 더 큰 LDL 입자 크기를 나타낸 반면, 대조군은 비활성화 PBMC 상청액에서 더 높은 Lp-PLA2 활성을 나타내었다(표 1). 기준시점 수준으로 보정하기 전과 후의 전곡섭취군의 혈장 ox-LDL, LDL 입자 크기, 혈장 Lp-PLA2 활성 및 PBMC Lp-PLA2 활성에서의 이러한 변화는 대조군과는 유의성 있게 상이하였다. 12주 후 전곡섭취군은 대조군에 비하여 더 낮은 혈장 ox-LDL과 PBMC Lp-PLA2 활성, 그리고 더 큰 LDL 입자 크기를 나타내었다(표 1).
At the end of the experiment, the whole-gonadal group showed lower plasma ox-LDL and Lp-PLA 2 activity and higher LDL particle size in unstimulated PBMC supernatants, while the control group showed higher Lp-PLA 2 (Table 1). These changes in plasma ox-LDL, LDL particle size, plasma Lp-PLA 2 activity, and PBMC Lp-PLA 2 activity were significantly different from the control group in the whole blood intake group before and after calibrating to baseline level. After 12 weeks, the whole-calorie group had lower plasma ox-LDL and PBMC Lp-PLA 2 activity and larger LDL particle size than the control group (Table 1).

UPLC-LTQ-Orbitrap 질량분석기를 사용한 PBMC와 혈장의 대사체 프로파일링Profiling of PBMC and plasma metabolites using UPLC-LTQ-Orbitrap mass spectrometer

비표적화 대사 패턴 분석(Nontargeted Metabolic Pattern Analysis)Nontargeted Metabolic Pattern Analysis

기준시점과 12주 후에 얻은 PBMC와 혈청 대사체의 질량분석(MS) 데이터를 다음의 두 조합에 대한 PLS-DA 스코어 플롯을 사용하여 분석하였다: (1) 기준시점 시의 대조군과 전곡섭취군, 12주 후의 대조군, 및 12주 후의 전곡섭취군(도 1의 A, PBMC; 도 1의 C, 혈장); (2) 12주 후의 대조군과 전곡섭취군(도 1의 B, PBMC; 도 1의 D, 혈장). PBMC 대사체 스코어 플롯은 다음의 참가자에 대한 분명한 구분과 구별되는 클러스터링을 보여주었다: 기준시점 시의 대조군과 전곡섭취군, 12주 후의 대조군 및 12주 후의 전곡섭취군(R 2 X(cum)=0.124, R 2 Y(cum)=0.34, Q 2 Y(cum)=0.218; 도 1의 A). 이러한 구별되는 클러스터링은 PBMC 프로파일이 식이 개입(dietary intervention)에 의하여 유도된 대사체의 변화를 검출하였음을 보여준다. PLS-DA 모델은 0.159의 R 2 Y 절편 값(intercept value)과 -0.149의 Q 2 Y 절편 값을 나타낸 순열검정을 사용하여 검증되었다. PBMC 대사체 스코어 플롯은 12주 후의 대조군과 전곡섭취군에 대한 구별되는 클러스터링을 보여주었다(R 2 X(cum)=0.125, R 2 Y(cum)=0.809, Q 2 Y(cum)=0.525; 도 1의 B). PLS-DA 모델은 0.391의 R 2 Y 절편 값과 -0.183의 Q 2 Y 절편 값을 나타낸 순열검정을 사용하여 검증되었다.The mass spectrometry (MS) data of PBMC and serum metabolites obtained at baseline and after 12 weeks were analyzed using a PLS-DA score plot for the following two combinations: (1) control group at the reference time point, Control group after 12 weeks, and whole blood intake group after 12 weeks (A, PBMC in Figure 1; C, plasma in Figure 1); (2) Control group after 12 weeks and whole blood intake group (B, PBMC in Figure 1; D, plasma in Figure 1). PBMC metabolism score plots showed distinct clustering and distinct clustering of participants: a control group at the baseline time point, a whole-gross intake group, a control group at 12 weeks, and a whole-body intake group at 12 weeks ( R 2 X (cum) 0.124, R 2 Y (cum) = 0.34, Q 2 Y (cum) = 0.218; This distinct clustering shows that the PBMC profile detected changes in metabolites induced by dietary intervention. The PLS-DA model was verified using a permutation test with an R 2 Y intercept value of 0.159 and a Q 2 Y intercept value of -0.149. PBMC metabolite score plots showed distinct clustering for the control group and all gonadal groups after 12 weeks ( R 2 X (cum) = 0.125, R 2 Y (cum) = 0.809, Q 2 Y (cum) = 0.525; 1B). The PLS-DA model was verified using a permutation test with R 2 Y intercept values of 0.391 and Q 2 Y intercept values of -0.183.

혈장 대사체 스코어 플롯은 PBMC 대사체와 같이 분명한 클러스터링을 보여주지 못하였다(R 2 X(cum)=0.124, R 2 Y(cum)=0.376, Q 2 Y(cum)=0.127; 도 1의 C). PLS-DA 모델은 0.312의 R 2 Y 절편 값과 -0.105의 Q 2 Y 절편 값을 나타낸 순열검정을 사용하여 검증되었다. 12주 후의 대조군과 전곡섭취군에 대하여, 혈장 대사체 스코어 플롯은 PBMC 대사체와 같이 분명한 클러스터링을 보여주지 않았다(R 2 X(cum)=0.201, R 2 Y(cum)=0.704, Q 2 Y(cum)=0.414; 도 1의 D). PLS-DA 모델은 0.491의 R 2 Y 절편 값과 -0.148의 Q 2 Y 절편 값을 나타낸 순열검정을 사용하여 검증되었다. 기준시점 시와 12주 후에 차별적으로 데이터를 결정한 대사체를 동정하기 위하여, p와 p(corr)의 S-플롯(1)을 중심 크기조정(centroid scaling)을 사용하여 도출하였다(도 1의 a, b, c 및 d). 상기 S-플롯은 보다 높거나 낮은 p(corr) 값을 갖는 대사체가 두 그룹 사이에서 더 분명한 차이를 나타내었음을 보여주었다.
Plasma metabolite score plots did not show clear clustering as did PBMC metabolites ( R 2 X (cum) = 0.124, R 2 Y (cum) = 0.376, Q 2 Y (cum) = 0.127; ). The PLS-DA model was verified using a permutation test with R 2 Y intercept values of 0.312 and Q 2 Y intercept values of -0.105. Plasma metabolism score plots did not show clear clustering as in PBMC metabolism ( R 2 X (cum) = 0.201, R 2 Y (cum) = 0.704, Q 2 Y (cum) = 0.414; Fig. 1D). The PLS-DA model was verified using a permutation test with R 2 Y intercept values of 0.491 and Q 2 Y intercept values of -0.148. The S-plot (1) of p and p (corr) was derived using centroid scaling to identify metabolites that differentially determined data at baseline and at 12 weeks (Figure 1 a , b, c, and d). The S-plot showed that metabolites with higher or lower p (corr) values showed a more distinct difference between the two groups.

PBMC 대사체의 동정Identification of PBMC Metabolites

변수중요도척도(VIP, variable important in the projection) 파라미터에 따라, 1,923종의 PBMC 대사체 중에서 각 군의 구분에 중요한 역할을 하는 대사체를 선별하였다: >1.0의 VIP 값은 군 간의 차이점에 높은 연관성을 나타내었다. 51종의 대사체는 >1.0의 VIP 값을 나타내었고, 이중에서 10종의 대사체는 이전에 동정된 것이고, 41종의 대사체는 알려지지 않은 것이었다. 기준시점과 12주 후의 10종의 PBMC 대사체(VIP>1.0)를 표 2에 나타내었다. 대조군과 전곡섭취군 간의 기준시점 대사체에서는 유의성 있는 차이가 없었다. 12주 후, 대조군은 다음의 PBMC 대사체 수준에 있어 유의성 있는 변화를 나타내었다: 3종의 대사체[사이클로펜타논 디메틸하이드라존(cyclopentanone dimethylhydrazone), lysoPC (C16:0) 및 lysoPC (C18:0)]은 증가하였고(표 2), 3종의 대사체[피롤리돈카복실산(L-pyroglutamic acid), 디하이드로비오프테린(dihydrobiopterin) 및 리보티미딘(ribothymidine)]은 감소하였다. 12주 후, 전곡섭취군은 다음의 PBMC 수준에 있어 유의성 있는 변화를 나타내었다: 6종의 대사체[L-류신, 디하이드로비오프테린, 팔미틱 아미드(palmitic amide), 올레아미드, lysoPC (C16:0) 및 lysoPC (C18:0)]은 감소하였고, 1종의 대사체(사이클로펜타논 디메틸하이드라존)는 증가하였다.Based on the parameters of variable importance in the projection (VIP), metabolites that play an important role in the differentiation of each group among 1,923 PBMC metabolites were selected: a VIP value of> 1.0 was highly related to the differences between the groups Respectively. 51 metabolites showed a VIP value of> 1.0, among which 10 metabolites were previously identified and 41 metabolites were unknown. Table 2 shows the 10 PBMC metabolites (VIP> 1.0) at baseline and after 12 weeks. There was no significant difference in baseline metabolites between the control and all groups. After 12 weeks, the control group showed a significant change in the following PBMC metabolite levels: three metabolites (cyclopentanone dimethylhydrazone, lysoPC (C16: 0) and lysoPC (C18: 0) increased (Table 2) and the three metabolites (L-pyroglutamic acid, dihydrobiopterin and ribothymidine) decreased. After 12 weeks, the whole-ginkgo group showed significant changes at the following PBMC levels: six metabolites (L-leucine, dihydrobiopterin, palmitic amide, oleamide, lysoPC C16: 0) and lysoPC (C18: 0)] decreased and one type of metabolite (cyclopentanone dimethyl hydrazone) increased.

대조군과 전곡섭취군 사이의 PBMC 대사체의 변화(기준시점으로부터의 변화)를 비교하였다. 전곡섭취군은 L-류신(q=0.031), 올레아미드(q=0.032), lysoPC (16:0)(q=0.003) 및 lysoPC (18:0)(q=0.003)에 있어 보다 큰 감소를 나타내었다(표 2). 12주 후, 전곡섭취군은 대조군에 비하여 피롤리돈카복실산과 리보티미딘의 보다 높은 피크 강도와, 팔미틱 아미드, 올레아미드 및 lysoPC (C16:0 및 C18:0)의 보다 낮은 피크 강도를 나타내었다(표 2).The change in PBMC metabolism (change from baseline) was compared between the control and whole-meal groups. A greater reduction in (q = 0.003) whole grain intake group L- leucine (q = 0.031), oleamide (q = 0.032), lysoPC ( 16:: 0) (q = 0.003) and lysoPC (0 18) (Table 2). After 12 weeks, the whole-intakes group showed a higher peak intensity of pyrrolidonecarboxylic acid and ribothymidine and a lower peak intensity of palmitic amide, oleamide and lysoPC (C16: 0 and C18: 0) compared to the control group (Table 2).

Figure 112014093693638-pat00002
Figure 112014093693638-pat00002

각 값들은 평균±표준오차로 나타내었다.Each value is expressed as mean ± standard error.

* q<0.05, ** q<0.01, *** q<0.001은 대응표본 t-테스트로부터 도출하였다. * q <0.05, ** q <0.01, *** q <0.001 were derived from the corresponding sample t-test.

q<0.05, †† q<0.01, ††† q<0.001은 12주 후 독립 t-테스트로부터 도출하였다. q <0.05, †† q <0.01, ††† q <0.001 was derived from independent t-test after 12 weeks.

q<0.05, ‡‡ q<0.01, ‡‡‡ q<0.001은 대조군과 전곡섭취군 사이의 변화된 값으로부터 도출하였다.
‡ q <0.05, ‡‡ q < 0.01, ‡‡‡ q <0.001 was derived from the changed values of the control and whole-grain intake group.

혈장 대사체의 동정Identification of plasma metabolites

4,121종의 혈장 대사체 중에서 VIP 값 >1.0으로 각 군의 구분에 중요한 역할을 하는 대사체를 선별하였다. 122종의 혈장 대사체가 선별되었고, 이중에서 20종은 이전에 동정된 것이고, 102종은 알려지지 않은 대사체이었다(표 3). 대조군과 전곡섭취군 사이에 기준시점 대사체는 유의성 있는 차이가 없었다. 12주 후, C17 스핑가닌(sphinganine)은 대조군에서 유의성 있게 증가하였다. 12주 후, 대조군과 전곡섭취군 사이에는 혈장 대사체에 있어 유의성 있는 차이를 나타내지 않았고, 기준시점에 대한 혈장 대사체의 변화에 있어서도 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다(표 3).Of the 4,121 plasma metabolites, the metabolites that play an important role in distinguishing each group were selected with a VIP value> 1.0. 122 species of plasma metabolites were selected, of which 20 were previously identified and 102 were unknown metabolites (Table 3). There was no significant difference in baseline metabolic rate between control and whole meal intake group. After 12 weeks, C17 sphinganine was significantly increased in the control group. After 12 weeks, there was no significant difference in plasma metabolism between the control and whole-meal groups, and there was no significant difference in plasma metabolism changes at baseline (Table 3).

Figure 112014093693638-pat00003
Figure 112014093693638-pat00003

각 값들은 평균±표준오차로 나타내었다.Each value is expressed as mean ± standard error.

* q<0.05, ** q<0.01, *** q<0.001은 대응표본 t-테스트로부터 도출하였다. * q <0.05, ** q <0.01, *** q <0.001 were derived from the corresponding sample t-test.

q<0.05, †† q<0.01, ††† q<0.001은 12주 후 독립 t-테스트로부터 도출하였다. q <0.05, †† q <0.01, ††† q <0.001 was derived from independent t-test after 12 weeks.

q<0.05, ‡‡ q<0.01, ‡‡‡ q<0.001은 대조군과 전곡섭취군 사이의 변화된 값으로부터 도출하였다. ‡ q <0.05, ‡‡ q < 0.01, ‡‡‡ q <0.001 was derived from the changed values of the control and whole-grain intake group.

1PC는 오비트랩 MS로 검출하였으므로, 모든 검출된 PC 값은 조합되었다. Since 1 PC was detected with Obitrap MS, all detected PC values were combined.

SM: sphingomyelin
SM: sphingomyelin

공복 혈당, 혈장과 PBMC Lp-PLAFasting blood glucose, plasma and PBMC Lp-PLA 22 활성, 생화학적 파라미터 및 주요 PBMC 대사체의 상관관계 Activity, biochemical parameters and correlation of major PBMC metabolites

공복 혈당, 혈장과 PBMC 내 Lp-PLA2 활성, 생화학적 파라미터 및 PBMC 주요 대사체의 상관관계 행렬을 계산하였다(도 2). 모든 대상체(n=80)를 포함한 대사체 변화의 분석으로 다음의 상관관계를 확인하였다: 나이, 성별, BMI, 흡연 및 알코올 소비로 보정한 후, 공복 혈당은 인슐린, HOMA-IR, 혈장 Lp-PLA2 활성(r=0.454, P<0.001), MDA, 혈장 ox-LDL, PBMC 상청액 Lp-PLA2(r=0.511, P<0.001), OGTT 곡선, C-펩타이드, HbA1c, PBMC lysoPC (16:0) 및 PBMC lysoPC (18:0)와 양의 상관관계를 나타내었다. 혼재변수로 보정한 후, 혈장 Lp-PLA2 활성은 공복 혈당, HOMA-IR, 혈장 ox-LDL, PBMC 상청액 내 Lp-PLA2 활성(r=0.516, P<0.001), OGTT 곡선, PBMC 팔미틱 아미드 및 PBMC 올레아미드와 양의 상관관계를 나타내었다. 혼재변수로 보정한 후, PBMC Lp-PLA2 활성은 공복 혈당, HOMA-IR, 혈장 Lp-PLA2 활성, 혈장 ox-LDL, PBMC L-류신, PBMC 올레아미드, PBMC lysoPC (16:0) 및 PBMC lysoPC (18:0)과 양의 상관관계를 나타내었고, LDL 입자 크기와는 음의 상관관계를 나타내었다(도 2).
The correlation matrix of fasting plasma glucose, Lp-PLA 2 activity in plasma and PBMC, biochemical parameters, and PBMC major metabolites were calculated (FIG. 2). Analysis of metabolic changes including all subjects ( n = 80) confirmed the following correlations: After adjusting for age, sex, BMI, smoking and alcohol consumption, fasting glucose levels were measured using insulin, HOMA-IR, plasma Lp- PLA 2 activity (r = 0.454, P <0.001 ), MDA, plasma ox-LDL, PBMC supernatants Lp-PLA 2 (r = 0.511 , P <0.001), OGTT curve, C- peptide, HbA1c, PBMC lysoPC (16: 0) and PBMC lysoPC (18: 0), respectively. Plasma Lp-PLA 2 activity was significantly correlated with Lp-PLA 2 activity ( r = 0.516, P <0.001), OGTT curve, HOMA-IR, plasma ox-LDL, PBMC supernatant Amide and PBMC oleamide. PBMC Lp-PLA 2 activity was assessed by the fasting glucose, HOMA-IR, plasma Lp-PLA 2 activity, plasma ox-LDL, PBMC L-leucine, PBMC oleamide, PBMC lysoPC (16: Showed a positive correlation with PBMC lysoPC (18: 0) and a negative correlation with LDL particle size (Fig. 2).

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (5)

다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨(prediabetes) 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성 진단 또는 예후 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법:
(a) 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제를 투여받은 상기 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포(PBMC) 내의 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)으로 구성되는 군으로부터 선택된 대사체 수준을 측정하는 단계; 및
(b) 상기 측정된 대사체의 수준이 대조군 시료의 것보다 감소하면 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성이 높은 것으로 판단하는 단계.
A method for providing information necessary for diagnosing or predicting the sensitivity of a subject diagnosed with prediabetes or diabetes for the prevention, amelioration or treatment of diabetes comprising the steps of:
(16: 0) and lyso-phosphatidylcholine (18: 0) in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) isolated from the subject receiving diabetes prevention, Measuring the metabolite level selected from the group consisting of; And
(b) determining that the measured level of the metabolite is lower than that of the control sample, that the sensitivity to the prevention, improvement, or treatment of diabetes is high.
제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 대사체 수준과 함께 Lp-PLA2(Lipoprotein-associated phospholipase A2)의 활성을 추가적으로 측정하고,
상기 (b) 단계는 상기 측정된 대사체의 수준 및 Lp-PLA2 의 활성이 대조군 시료의 것보다 감소하면 투여된 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 민감성이 높은 것으로 판단하는 것임을 특징으로 하는, 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제에 대한 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체의 민감성 진단 또는 예후 예측에 필요한 정보를 제공하는 방법.
The method of claim 1, wherein the step (a) further comprises measuring the activity of Lp-PLA 2 (Lipoprotein-associated phospholipase A 2 )
Wherein the step (b) determines that the level of the metabolite and the activity of Lp-PLA 2 are lower than that of the control sample, and that the diabetic patient is susceptible to diabetes prevention, improvement, A method for providing information necessary for the diagnosis of a sensitivity or prediction of prognosis of a subject diagnosed with pre-diabetes or diabetes for prevention, improvement or treatment.
다음의 단계를 포함하는 당뇨병 예방, 개선 또는 치료제의 스크리닝 방법:
(a) 후보물질을 투여받은 전당뇨 또는 당뇨병으로 진단받은 대상체로부터 분리된 말초혈액 단핵세포 내의 L-류신, 올레아미드, 라이소-포스파티딜콜린(16:0) 및 라이소-포스파티딜콜린(18:0)으로 구성되는 군으로부터 선택된 대사체 수준을 측정하는 단계; 및
(b) 상기 측정된 대사체의 수준이 대조군 시료의 것보다 감소하면, 상기 후보물질을 당뇨병 개선 또는 치료제 후보물질로 판단하는 단계.
A screening method for preventing, ameliorating or treating a diabetes comprising the steps of:
oleamide, lyso-phosphatidylcholine (16: 0) and lyso-phosphatidylcholine (18: 0) in peripheral blood mononuclear cells isolated from subjects diagnosed with diabetes or diabetes mellitus receiving the candidate substance, Measuring the level of the metabolite selected from the group consisting of; And
(b) determining the candidate substance as a candidate for diabetes mellitus improvement or therapeutic agent if the measured level of the metabolite is lower than that of the control sample.
제 3 항에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 대사체 수준과 함께 Lp-PLA2(Lipoprotein-associated phospholipase A2)의 활성을 추가적으로 측정하고,
상기 (b) 단계는 상기 측정된 대사체의 수준 및 Lp-PLA2 의 활성이 대조군 시료의 것보다 감소하면 상기 후보물질을 당뇨병 개선 또는 치료제 후보물질로 판단하는 것임을 특징으로 하는, 당뇨병 예방, 개선, 또는 치료제의 스크리닝 방법.
The method of claim 3, wherein the step (a) additionally measure the Lp-PLA 2 (Lipoprotein-associated phospholipase A 2) with the activity of the metabolite level,
Wherein the candidate substance is judged to be a candidate for diabetes mellitus improvement or treatment when the level of the metabolite and the activity of Lp-PLA 2 are lower than that of the control sample. , Or a method for screening a therapeutic agent.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전당뇨로 진단받은 대상체는 공복혈당장애(impaired fasting glucose) 또는 내당력 장애(impaired glucose tolerance)를 나타내며, 상기 당뇨병은 제2형 당뇨병인 것을 특징으로 하는 방법.The method of any one of claims 1 to 4, wherein the subject diagnosed with the pre-diabetes represents impaired fasting glucose or impaired glucose tolerance, wherein the diabetes is type 2 diabetes &Lt; / RTI &gt;
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