KR20040019112A - 근육세포내 지질 레벨을 증가시키기 위해 고안된, 올레지방산 및 오메가-6 지방산을 함유하는 지질 배합물 및음식물 - Google Patents

근육세포내 지질 레벨을 증가시키기 위해 고안된, 올레지방산 및 오메가-6 지방산을 함유하는 지질 배합물 및음식물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고농도 또는 저농도로 근육 조직 중 근육세포내 지질의 레벨에 특별히 영향을 미치는 위해 적응된 식이성 지질의 특정 배합물을 함유하는 영양 조성물에 관한 것이다.

Description

근육세포내 지질 레벨을 증가시키기 위해 고안된, 올레 지방산 및 오메가-6 지방산을 함유하는 지질 배합물 및 음식물 {LIPID BLENDS AND FOOD PRODUCTS CONTAINING OLEIC FATTY ACID AND OMEGA-6 FATTY ACIDS, DESIGNED TO INCREASE THE INTRAMYOCELLULAR LIPID LEVEL}
본 발명은 고농도 또는 저농도로 근육 조직 중 근육세포내 지질의 레벨에 특별히 영향을 미치기 위해 적응된 식이성 지질의 특정 배합물을 함유하는 영양 조성물에 관한 것이다.
포유동물 근육 세포의 주된 에너지원은 탄수화물, 특히 글리코겐, 및 지방이다.
120,000 이하의 글루코스 단량체로 이루어진 거대분자인 글리코겐은 근육 및 간 세포의 세포질내에 별개의 미립에 저장되고, 이 미립은 또한 상기 중합체의 합성 또는 분해에 필요한 효소를 함유한다. 근육 및 간 세포 중 글리코겐의 분해는 외부 신호, 예컨대 근육 세포에 의한 고에너지 필요 또는 낮은 혈액 글루코스 레벨에 대해 영향을 받는다.
신체에서 글리코겐이 기본적으로 에너지를 빨리 제공하기 위해 사용되는 것은, 글루코스가 또한 산소없이 분해될 수 있기 때문이다. 더욱이, 혈액 중 일정한 글루코스 레벨을 제공하는 것은 별 문제로 하고, 근육 중 글리코겐의 농도는 지구력을 위한 주된 결정소 중의 하나일 것으로 보여졌었다. 결과적으로, 운동 선수에 대해, 지구력을 증가시키기 위해 스포츠 활동 전에 적당한 양의 탄수화물을 섭취하는 것이 중요하다.
필수 지방산 및 비타민용 용매계를 제공하는 것을 별개로 하고, 지방은 또한 포유동물의 1일 신체 활동을 위한 주된 연료를 대표한다. 지방은 지질 순환에 의해 대표되는 근육외 공급원 및 근육내 공급원 모두로부터 근육 세포에서의 산화에 이용될 수 있다.
근육내 공급원은 본질적으로 2개의 뚜렷한 지질 구획으로 구성된다. 하나의 공급원은 근육 섬유와 지정 근육세포외 지질 (EMCL) 사이에 존재하는 지방세포로 구성된다. 지질 저장용의 또 다른 구획은 근육 미토콘드리아와 접촉한 별개의 지질 소적으로 대표되고, 이 지질 공급원을 근육세포내 지질 (IMCL) 이라 한다.
작업부하에 따라, 근육 에너지 신진대사는 상이한 비의 탄수화물 및 지질을 사용한다. 최근에, 지구력 운동 동안의 예상치 못한 고비율의 지질 에너지는 근육 트리글리세리드로부터 유래한다는 것을 연구를 통해 알 수 있었다.
상기 목적을 위해, 오랜 운동은 지방산 흡인 및 산화 (Turcotte 등, Am. J. Physiol. 262 (1992), E791-E799) 뿐만 아니라 근육 트리글리세리드 저장량 (Morgan 등, Am. J. Physiol. 216 (1969), 82-86) 을 확대시킨다는 것을 관찰할 수 있었고, 이러한 사실은 운동의 아(亞)최대 기간 동안에 글리코겐을 예비로 두고 궁극적으로 신체 성능을 증가시키는 이유 중의 하나일 것으로 생각된다.
한편, 활동 전에 글리코겐 부하에 최적인 것으로 공지된 높은 탄수화물 음식재의 공급으로 근육 지방 저장량이 감소된다. 또한, IMCL 이 본질적으로 오랜 운동으로 소모될 것으로 생각된다 (Oberholzer 등, Schweiz Z. Sportmed 24 (1976), 71-98). 따라서, 현재, 국소적으로 저장된 지질의 감소된 이용성으로 인해 단지 운동 능력을 제한하는 운동 조건이 존재할 수 있을 것으로 보인다.
결과적으로, 에너지 저장원으로서 글리코겐과 IMCL 사이의 최적의 균형을 제공하기 위해 근육 세포 중 근육세포내 지질 레벨에 영향을 주는 수단에 대한 필요가 선행기술에 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 그와 같은 수단을 제공하는 것에 관한 것이다.
이러한 문제점은 각 개인의 근육 세포 중 근육세포내 지질의 레벨이 영향을 받을 정도의 양으로 특정 지질을 함유하는 지질 배합물에 의해 해결되었다.
도 1 은 실험 결과를 나타내고 있는데, 여기서 근육 세포는 각종 지방산에 노출되었다.
IMCL 저장을 증진하기 위해 고안된 본 발명의 지질 배합물은 올레산 50 - 70 %, n-6 리놀레산 2O - 35 %, n-6 리놀렌산 또는 n-6류의 장쇄 지방산 15 - 25%, 스테아르산 및 팔미트산 모두 0 - 15%, 및 n-3류의 다(多)불포화 지방산 1 - 10% 을 함유하며, 각각은 글리세리드 형태이고 모두는 영양 생성물의 최종 지방 함량을 기준으로 한다.
이용될 다불포화 지방산의 예는 n-3 리놀레산, n-3 리놀렌산, 에이코사트리엔산 (C20:2 n-6 시스), 디호모-감마-리놀레산, 아라키돈산, 에이코사펜타엔산 (C20:5 n-3 시스) 및 도코사헥사엔산 (C22:6 n-3 시스) 이다.
본 배합물 중의 스테아르산 및 팔미트산의 주된 임무는 주로 제조자를 위해 배합물의 혼합을 편하게 하는 것이다.
지질 배합물은 자체로 예를 들어 식용 오일으로 사용될 수 있지만, 마찬가지로 지방으로서 에너지의 30% 이상, 바람직하게는 30 - 70% 를 갖는 탄수화물 함유 음식물에 포함될 수 있다. 인슐린 생성 단백질, 예컨대 에너지의 0 - 20% 를 제공할 유청 분획 또는 가수분해물, 및 추가적인 아미노산, 예컨대 류신 (에너지의 0 - 5%) 및/또는 아르기닌 (에너지의 0 - 5%) 은 또한 조성물에 포함될 수 있다.
대안적인 구현예에 따라, 본 발명은 또한 개인의 IMCL 축적을 감소시키기 위해 고안된 지질 배합물을 제공하는 것이다. 주된 배합물은 중쇄 트리글리세리드 (C6-C12지방산) 를 40 - 65% 로, 및 글리세롤 분자의 1 및/또는 3 위치에서 바람직하게 에스테르화된 장쇄 (≥C14사슬 길이) 포화 지방산을 갖는 트리글리세리드를 20 - 50% 로, 및 동일 글리세롤 분자의 2 위치에서 바람직하게 에스테르화된 단일불포화 또는 다불포화 지방산 (여기서 장쇄 지방산들은 결합됨) 을 0 - 30% 로 함유한다.
C6-C12지방산의 예는 헥산산, 옥탄산, 데칸산 및 도데칸산이고, 장쇄 지방산의 예는 팔미트산, 팔미톨산, 스테아르산 및 올레산이고, 한편, 본 배합물에 사용될 다불포화 지방산의 예는 리놀레산, 리놀렌산, 에이코사트리엔산 (C20:2 n-6 시스), 디호모-감마-리놀렌산, 아라키돈산 및 에이코사펜타엔산 (C20:5 n-3 시스) 이다.
단일 불포화 또는 다불화 지방산의 역할은 주로 분자가 소화관에서 더욱 가수분해하기 쉽게 하는 것이다.
지질 배합물은 자체로 사용될 수 있다. 그러나, 상기의 지질 혼합물을 포함하는 조성물은 또한 (중쇄 트리글리세리드 분획의 성분으로서) 코코아 버터 및/또는 야자수 핵 오일, 트리글리세리드뿐만 아니라 모노글리세리드 및 디글리세리드, 및 트리아세틴 (지방의 0 - 10%) 을 함유할 수 있다.
최종 조성물은 또한 염으로서 광물, 특히 칼슘 또는 마그네슘 (0.5 - 2.0 중량%) 을 포함할 수 있다. 이러한 특징으로 인해 지방의 일부는 소화되지 않고, 따라서 신체에 이용할 수 없다.
다른 성분, 예를 들어 예컨대 카르니틴 및 크레아틴은 IMCL 침전을 향상 또는 억제시키기 위해, 또는 예를 들어 비타민 또는 다른 필수 지방산은 영양가를 향상시키기 위해, 또는 예를 들어 음식물 등급 산화방지제는 적당한 저장 수명을 보장하기 위해 조성물에 첨가될 수 있다.
최종 영양 제형은 고형 음식물 형태일뿐만 아니라 액체 음식물 형태일 수 있다. 원칙적으로, 본 발명의 지질 배합물은 자체로 사용될 수 있거나 어떤 음식재에 포함되어, 원하는 목적, 즉 증가 또는 감소된 IMCL 레벨을 제공할 수 있는데, 단, 개인의 지방은 주로 본 발명의 지질 배합물에 의해 섭취된다. 그와 같은 음식재의 예는 우유, 요구르트, 굳어진 우유, 치즈, 발효된 우유, 우유 기재 발효 제품, 아이스크림, 발효된 곡물 식품 기재 제품, 우유 기재 분말, 유아식, 활력 바 (energy bar), 액체 음식, 임상 장(腸) 영양을 위한 제형, 활력 드링크제 및 애완동물용 음식이다.
본 발명의 특정 지질 배합 대상물은 식용 오일, 성분 (예컨대, 샐러드 드레싱에서 또는 케익 굽기 용으로) 또는 튀김 오일과 같은 방식으로 사용될 수 있다.
2개의 지질 배합물의 혼합물은 본 발명으로 구성되는 것으로 이해될 것이고, 결과적으로 IMCL 레벨은 약간 증가 또는 감소 또는 일정하게 유지된다. 생활양식 인자, 예컨대 예비 운동, 통상적인 신체 활동, 칼로리 제한 또는 꼼꼼한 칼로리 과식은 원하는 효과를 얻기 위해 지질 배합물과 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 기능을 조절하기 위한 목적으로 식이성 지질 및 임의의 기타 성분의 특정 배합물을 함유하는 영양 또는 음식 조성물을 사용하여 고농도 또는 저농도로 근육세포내 지질 (IMCL) 의 축적에 영향을 줄 수 있다. 더 많은 IMCL 축적은 궁극적으로 신체 성능을 향상시키기 위한, 지구력이 필요한 운동선수에 대해 국소 지질 에너지의 여분의 공급원을 제공할 것이다. 감소된 축적으로 좌상(坐像)의 개인 및 글루코스 과민증 및 인슐린 내성을 갖는 개인의 신진대사 조절을 향상시키고, 따라서 건강을 더 좋게 증진시킬 것이다.
일상 음식의 분획으로서 소화될 때, 적합하게 지정된 지질 혼합물을 갖는 본 발명의 음식 조성물은 IMCL 저장을 증진할 것이다. IMCL 을 증대시키기 위해 고안된 처리에서, 본 발명은 지구력이 필요한 운동선수의 IMCL 저장은 예상한 대로 증가하여 성능을 최대화할 수 있는 이점을 제공한다. 따라서, 본 발명에 의해 제공된 이점은 지구력이 필요한 운동선수가, IMCL 로서 근육 에너지를 최대화하기를 바랄 때, 경기용 다이어트 제조 동안 또는 경기 후에 조절된 방식으로 IMCL 레벨을 증가 또는 감소시킬 수 있다는 것에 관한 것이다.
본 발명의 기본 개념은 성능에 중요한 것은 임상 신진대사 적응을 야기하지 않고 특정 지질 연료 탱크를 충전하는 것이고, 훨씬 짧은 기간의 지방 공급을 허용한다는 것을 이해하는데 있다. 이점이 유익한 것은 계속된 트레이닝 동안에 공급된 고지방이 특히 힘들고 피곤한 것으로 운동선수에게 인식되기 때문이다. 본 발명은 다이어트 전략에 추가하여 근육 글리코겐 저장을 증진하기 위해 사용되고, 그 결과, 성능에 필수적인 근육내 에너지 연료, IMCL 및 글리코겐의 회복 또는 충전 (심지어 과보충) 은 최적화된다. 본 발명의 조성물에 함유된 탄수화물 성분은 식이성 지질을 산화보다는 저장 방향으로 돌리는데 도움이 된다.
IMCL 축적을 방지하기 위해 고안된 처리에서, 본 발명은 좌상의 개인의 IMCL 저장은 예상한 대로 감소되어 인슐린 민감성을 향상시켜서 전반적인 건강을 이롭게 한다는 이점을 제공한다. 본 발명의 하나의 이점은 인슐인 내성은 비운동 개인의 IMCL 과 긍정적이고 독립적으로 관련된다는 것을 보여주는 단면적 관찰로부터 생긴다. IMCL 을 방지하기 위해 사용된 특정 지질 배합물의 이점은 상이한 지방산이 생체 외에서 근육 세포에 변화하는 정도로 축적되는 관찰을 지지하고 포화 지방산의 증가된 이용성과 골격 근육에서의 인슐인 내성의 확립 사이의 분자 연결의 증거를 기초로 한다. 중쇄 글리세리드의 사용은 이들 지질이 빨리 산화되고 장쇄 글리세리드보다 더 낮은 인체내에서 덜 효율적으로 저장된다는 관찰에 의해 지지된다. 조성물 중 광물의 포함은 광물의 일부는 혈액에 도달하지 못하는 효과와 함께 포화 장쇄 지방산 (특히 글리세롤 분자 상의 위치 1 또는 3 에 있을 때)이 비누화되고 배설물 중 소화되지 않은 칼슘 (또는 마그네슘) 염으로서 배설되는 관찰에 의해 지지된다.
이제, 하기의 비제한적인 예로 본 발명을 설명한다.
실시예 1
IMCL 저장의 증가 또는 감소를 위한 영양 조성물의 제조
인간의 골격 근육 세포는 (전구체로서) 상이한 지방산이 근육 트리글리세리드 저장의 범위에 대해 가질 수 있는 효과를 테스트하기 위한 모델로서 사용되었다.
제1 배양을 근육 질병이 없는 환자로부터 얻은 근육 생체검사의 위성 세포의 은행으로부터 시작하였다. 신경 근육 배양은 단일층으로 확립되고, 이어서, 10% 송아지 혈청, 10 ㎍/ml 의 인슐린, 2 mM 의 글루타민, 25 ng/ml 의 섬유아세포 성장 인자, 및 10 ng/ml 의 상피 성장 인자로 보충된 DMEM-M-199 배지, 3:1 로 성장되었다. 신경아세포 융합 직후, Hank 균형 염 용액에서 세포를 헹구고, FGF, EGF, 및 글루타민이 없는 배지를 첨가했다. 근육 배양을 4주 이하 동안 상기 배지에서 유지했다.
(각 FFA 에 대해 독립적인 실험으로) 알부민에 결합된 0.5 mM FFA 염 + DMEM + 글루코스 (25 mM) 로 세포를 24시간 동안 37 ℃ 에서 배양했다. (IMCL 저장을 촉진하는) 배합물 1 에 사용된 지방산의 예는 올레에이트 (C 18:1 시스), 리놀레에이트 (C 18:2 cis/cis), n-6 리놀레에이트 및 n-3 리놀레에이트이다.
(IMCL 저장을 억제하는) 배합물 2 에 사용된 지방산의 예는 옥타노에이트(C8:0), 팔미테이트 (C16:0) 및 스테아레이트(C18:0) 이다.
배양 후에, 세포 지질을 Bligh 및 Dyer (Can. J. Biochem Physiol 37: 911-917, 1959) 의 방법에 따라 추출했다. IMCL 함량을 측정하기 위해, 50 mM 의 Tris, 100 mM 의 KCl, 20 mM 의 KF, 0.5 mM 의 EDTA 및 0.05% 의 Lubrol PX, pH 7.9 로 이루어진 완충액에서 세포 단일층을 분쇄하여 추출물을 제조하였고, 5초 동안 3회 초음파 처리했다. 균질 현탁액을 15분 동안 11,000 g 에서 원심분리하고 수득한 상청액을 수집했다. 총 트리아실글리세롤 (즉, IMCL) 을 GPO-Trinder 키트가 구비된 Cobas-Bio 자동분석기로 측정했는데, 트리올레인은 표준으로서 추출 완충액에 재현탁되었다. 트리글리세리드의 근육세포내 본성은 70% 에탄올 중 Sudan Ⅲ 으로 오염된 조직화학물에 의해 증명되었다.
도 1 에서 보시는 바와 같이, (FA 산 없는 대조 배지와 비교하여) 중쇄 FA 옥타노에이트에 노출된 세포에서는 IMCL 의 축적은 관찰되지 않았지만, 장쇄 FA 에 의한 배양한 후에는 상당히 축적되었다. 포화 FA 팔미테이트 및 스테아레이트는 완만한 합성을 일으키는데, 이들 사이에는 상당한 차이는 없다. 반대로, 현저히 많은 합성은 포화 FA 와 비교하여 불포화 FA, 올레에이트 및 리놀레에이트로부터 관찰되었다 (2.5 ∼ 4배 높음).
이 실시예는 상이한 지방산에 노출된 근육 세포는 다양한 범위로 축적되어 높거나 낮은 IMCL 레벨을 얻는다는 것을 실증한다.
실시예 2
다이어트에 의한 인간의 IMCL 을 조절하는 능력
양성자 NMR 분광측정법을 사용하여, 인간의 IMCL 저장에 대한 다이어트의 효과를 조사했다. 6명의 지구력 훈련된 대상은 2시간 동안 (근육 중 IMCL 저장을 증가시키기 위해 고안된) 운동하고, 그 후, 1.5일 동안 지방 (지질로서 에너지의 15 %) 이 낮은 다이어트를 수행했다.
또 다른 경우에, 운동 후에 지방이 풍부한 (지질로서 에너지의 55%) 다이어트를 수행했다. 고지방 중 50 % 초과의 지방산에 IMCL 저장을 촉진하기 위해 선택된 지방산 프로파일을 음식물로서 제공하였다: 이 경우에, 올레산 59%, 리놀레산 26%, 팔미트산 5% 및 스테아르산 3%. 다이어트는 칼로리가 같았다.
IMCL 레벨을 다이어트 전과 후에 Boesch 등, Magn. Reson. Med (1997) 27: 484-493 에 따라 오른쪽 다리의 전경골근 (tibialis anterior) 근육에서 측정하였다.
IMCL 함량(mmol/kg 습식 근육) 저지방 다이어트 고지방 다이어트
다이어트 전 2.53 ±1.13 2.53 ±1.55
다이어트 후 2.73 ±1.15 4.25 ±1.99
저지방 다이어트 후의 IMCL 레벨의 변화는 0 과 상이하지 않았다. 고지방 다이어트 후에, IMCL 레벨은 68 % 증가했다 (P < 0.001).
본 실시예는 저장을 촉진하기 위해 선택된 지방산을 지질에 제공하는 제품에 노출된 사람은 IMCL 을 축적한다는 것을 실증한다.

Claims (10)

  1. 개인의 근육세포내 지질 레벨을 증가시키기 위해 고안된 지질 배합물로서, 하기를 함유하는 지질 배합물:
    올레산 50 - 70 %,
    n-6 리놀레산 2O - 35 %,
    n-6 리놀렌산 또는 n-6류의 장쇄 지방산 15 - 25%,
    스테아르산 및 팔미트산 모두 0 - 15%, 및
    n-3류의 다불포화 지방산 1 - 10%.
  2. 개인의 근육세포내 지질의 축적을 감소시키기 위해 고안된 지질 배합물로서, 하기를 함유하는 것을 특징으로 하는 지질 배합물:
    중쇄 지방산 40 - 65 %;
    장쇄 포화 지방산을 갖는 글리세리드 20 - 50 %; 및
    단일불포화 또는 다불포화 지방산 0 - 30 %.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 지질 배합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 음식물.
  4. 제 3 항에 있어서, 탄수화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 음식물.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 인슐린 생성 단백질 및 임의의 추가적인 아미노산을 추가로 포함하는 음식물.
  6. 제 5 항에 기재된 지질 배합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 음식물.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 하기로부터 선택되는 음식물:
    우유, 요구르트, 굳어진 우유, 치즈, 발효된 우유, 우유 기재 발효 제품, 아이스크림, 발효된 곡물 식품 기재 제품, 우유 기재 분말, 유아식, 활력 바 (energy bar), 액체 음식, 임상 장(腸) 영양을 위한 제형, 활력 드링크제 및 애완동물용 음식.
  8. 음식물을 제조하기 위한, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 지질 배합물의 용도.
  9. 제 8 항에 있어서, 음식물이 하기인 용도:
    우유, 요구르트, 굳어진 우유, 치즈, 발효된 우유, 우유 기재 발효 제품, 아이스크림, 발효된 곡물 식품 기재 제품, 우유 기재 분말, 유아식, 활력 바 (energy bar), 액체 음식, 임상 장(腸) 영양을 위한 제형, 활력 드링크제 및 애완동물용 음식.
  10. 개인의 근육세포내 지질 레벨을 증가 또는 감소시키기 위해 고안된 음식물의 제조 방법으로서, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 지질 배합물을 소화성 담체와 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
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