Influence of plasma fatty acid profiles and dietary medium-chain diacylglycerol on cardiometabolic risk : 4 year's follow-up and crossover designed studies

국문 초록 (Abstract)

심혈관계 질환의 위험도를 상승시키는 비만은 한국인의 주요 건강
문제로 인식되고 있으며, 혈중 지방산 및 중성지방의 지질변화와 밀접
한 상관관계가 있다. 지방산 대사의 이상, 증가된 혈중 지방산 및 중성
지방 수치는 비만인 사람들에게서 발견된다. 혈중 지방산 프로파일은
식이지방 섭취를 통한 지방산 구성성분과 체내 지방산 대사와 관련 있
는 내인성 지방산 합성을 반영한다. 또한 혈중 중성지방의 수준은 식이
섭취를 통한 지방의 영향을 주로 받으며, 증가된 식후 중성지방의 수치
는 비만의 발생과 관련이 있다. 흥미롭게도 과체중/비만인 사람들 중에
서 정상범위의 대사적 프로파일을 나타내는 사람들이 있으며, 이들을
“대사적으로 건강한 과체중/비만”으로 일컫는다. 더 나아가, 과체중/
비만인 사람들의 대사적인 건강상태의 변화는 심혈관계 질환 위험도 상
승에도 영향을 미친다. 이처럼 과체중/비만은 심혈관계 질환의 위험도
를 상승시키는 요인으로 작용할 수 있기 때문에, 비만을 예방하기 위한
식이 소재에 대한 연구가 필요하다. 특히, 앞서 언급한 식후 중성지방
및 혈중 지방산의 수준은 비만 발생과 관련이 있기 때문에, 이들을 억
제하기 위한 식이 소재의 연구가 요구된다. 따라서 본 논문은 (1) 대사
적으로 건강한 과체중 대상자의 4년간의 추적연구를 통해서 대사적 건
강상태의 변화와 혈액 내 지방산 및 혈관경직도의 변화와의 상관관계를
연구하고, (2) medium-chain diacylglycerol(MCDG)를 함유한 기능성 유
지의 식후 중성지방 및 지방산 상승 억제 효과를 평가하고자 하였다.
4년간의 추적연구에서는, 대사적으로 건강한 과체중 대상자의 4년
후 대사적 건강 상태의 변화와 혈액 내 지방산 및 혈관경직도의 변화와
의 상관관계를 연구하였다. 대사적으로 건강한 과체중 대상자 92명을
추적 연구하여 두 집단으로 구분하였다. 4년 후에도 대사적으로 건강한
과체중 대상자는 MHO군으로 명명하였으며 총 58명이였다. 반면, 대사적
으로 건강한 과체중에서 4년 후에 대사적으로 건강하지 않은 과체중으
로 발전한 대상자는 모두 34명이였으며 MUO군으로 명명하였다. 상환 발
목 맥파속도(ba-PWV)와 혈액 내 지방산은 4년 전후로 모두 측정되었다.
MUO군은 MHO군에 비해서 몸무게, 허리둘레, 혈당, 인슐린, 중성지방,
상환 발목 맥파속도가 유의적으로 증가하였으나, HDL 콜레스테롤은 유
의적으로 감소한 결과를 나타내었다. 또한 MUO군에서 총 14개의 지방산
이 MHO군에 비해서 증가하였다. MHO군은 MUO군에 비해서 △5-
desaturase이 증가한 반면 MUO군은 C16 △9-desaturase가 증가하였다.
다중선형회귀분석을 통해, 상환 발목 맥파속도의 변화량이 수축기 혈압
의 변화량, C16:1n-7 (palmitoleic acid)과 C18:1n-9 (oleic acid)의
변화량, C16 △9-desaturase의 변화량과의 상관관계가 있음을 분석할
수 있었다. 결론적으로 4년간의 추적연구를 통해서 대사적인 건강상태
의 변화가 혈액 내 지방산 및 혈관 경직도의 변화와 밀접한 상관관계가
있음을 밝힐 수 있었다.
교차설계연구에서는, MCDG를 함유한 기능성 유지의 식후 중성지방
및 지방산 상승 억제 효과를 평가하기 위하여 이중눈가림, 무작위배정,
교차시험으로 연구가 진행되었으며 long-chain triacylglycerols (LCT)
을 함유한 유지와 비교하여 그 효과를 평가하였다. 건강한 정상체중의
대상자 28명은 본 연구를 위해 총 2번 방문하였으며, MCDG와 LCT가 15g
포함된 머핀을 각각의 방문에서 한번씩 모두 섭취하였다. 매 방문에서
공복 (0시간)과 머핀 섭취 2, 3, 4, 6시간 후에 혈액을 채취하였다.
MCDG가 함유된 머핀은 LCT가 함유된 머핀에 비해 섭취 3시간과 4시간
후의 중성지방 수치가 유의적으로 감소하였다. 유사하게도 MCDG가 함유
된 머핀은 LCT가 함유된 머핀에 비해 섭취 4시간 후의 킬로미크론 중성
지방의 수치가 유의적으로 감소하였다. 식후 중성지방과 킬로미크론 중
성지방의 그래프 아래의 면적 (area under the curve; AUC)은 LCT가 함
유된 머핀 섭취에 비해 MCDG가 함유된 머핀 섭취에서 13% 더 낮게 측정
되었다. 식후 혈액 내 지방산 (palmitic acid, stearic acid, linoleic
acid)의 상승은 LCT가 함유된 머핀 섭취에 비해 MCDG가 함유된 머핀 섭
취에서 그 수치가 낮게 측정되었다. 본 연구를 통해서 MCDG의 섭취가
LCT의 섭취에 비해서 식후 중성지방혈증을 감소시키는 결과를 밝힐 수
있었다.
결론적으로, “대사적으로 건강한 과체중/비만”인 사람들은
생활방식(특히, 체중증가와 식이지방의 섭취 증가와 관련된
생활방식)에 따라서 심혈관계 질환의 위험도를 상승시키는
“대사적으로 건강하지 않은 과체중/비만”의 표현형으로 발전될 수
있다. 따라서 대사적인 표현형의 개선 및 잠재적인 질병의 부담을
줄이기 위해서 에너지 소비의 증가와 식이지방 섭취의 감소는 필요하다.
또한 “대사적으로 건강한 과체중/비만”표현형은 몸무게와 허리둘레를
관리함으로써 그 표현형을 유지할 수 있다. 식이지방의 섭취를 줄이는
것 외에도, MCDG 를 함유한 기능성유지 (식이지방 대체 소재)의 섭취는
혈중 지질 프로파일을 개선시키는데 도움이 되며, MCDG 의 지방산 구성
성분과 소화기관에서의 대사적 특징 덕분에 중성지방 대사와 관련 있는
인슐린 저항성과 대사증후군의 예방에 긍정적인 효과를 나타낼 것으로
기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Obesity, which increases the risks of cardiovascular diseases (CVD), is one of the major health issues among Korean. The prevalence of obesity is associated with blood lipid alterations such as fatty acid and triglycerides (TG). In obese individuals, there are several abnormalities of free fatty acid metabolism and increased levels of blood fatty acids and TG. Plasma fatty acid profiles reflect the fatty acid composition of dietary fat and the endogenous fatty acid synthesis. Increased postprandial TG levels, which are mainly influenced by dietary fat, are involved in the development of obesity. Interestingly, there is a subgroup of overweight/obese individuals with normal metabolic features, described as “metabolically healthy overweight/obesity”. Further, changes in metabolic health status in metabolically healthy overweight/obese individuals influence an increased risk of CVD, hence there is a need for the study of dietary fat substitutes to prevent obesity. Especially, increased postprandial triglyceride and plasma fatty acid levels as described above are associated with the development of obesity. Therefore, the study of dietary fat substitutes lowering postprandial TG and fatty acid levels is needed. Accordingly, the objectives of this study were conducted in two parts: (1) to examine the relationships between the changes in metabolic health status and the changes in plasma fatty acids and arterial stiffness in metabolically healthy overweight (MHO) participants over a 4-year period; and (2) to assess the ability of a novel lipid structure including medium-chain diacylglycerol (MCDG) oil to lower postprandial TG and plasma fatty acid levels under a crossover design.
In the first part, the 92 MHO participants recruited in the cohort study were divided into 2 groups: the MHO-maintained group (n=58) and the metabolically unhealthy overweight (MUO)-developed group (MHO at baseline but developed incident MUO during the 4-year follow-up; n=34). Brachial-ankle pulse wave velocity (ba-PWV), which is an index of arterial stiffness, and plasma fatty acids were measured at baseline and after 4 years. Compared with the MHO-maintained group, the MUO-developed group showed a trend toward an increase in fat intake. The MUO-developed group showed greater increases in body weight, waist circumference, glucose, insulin, TG and ba-PWV as well as a greater reduction in HDL cholesterol than the MHO-maintained group. Compared to the MHO-maintained group, the MUO-developed group showed greater increases in 14 plasma fatty acids. In addition, the MHO-maintained group showed a greater increase in △5-desaturase than the MUO-developed group, whereas the MUO-developed group showed a greater increase in C16 △9-desaturase. Multiple linear regression revealed that changes in ba-PWV were correlated with changes in systolic blood pressure, C16:1n-7 (palmitoleic acid), C18:1n-9 (oleic acid), and C16 △9-desaturase (standardized β=0.914, p<0.001). Consequently, this study found a close relationship between changes in metabolic health status and those in plasma fatty acids and arterial stiffness over the 4-year study period.
In the second part, the double-blind, randomized, crossover trial evaluated the effects of an oral fat load containing MCDG compared with equivalent intakes of longchain triacylglycerols (LCT) on the postprandial metabolic responses of healthy men and women with normal weight (n=28). During two visits, each subject consumed a single oral fat load on each test day. The fat loads were delivered in muffins that contained 15 g of one of the two test oils. Blood samples were collected in a fasting state (0 hr) and at 2, 3, 4, and 6 hrs after ingestion of the muffin. Mean TG levels were lower at 3 (P=0.019) and 4 hr (P=0.023) after the consumption of MCDG muffin, compared to LCT muffin. Similarly, the mean chylomicron-TG levels were lower at 4 hrs (P=0.033) after the consumption of MCDG muffin, compared to LCT muffin. Both the postprandial TG and chylomicron-TG incremental areas under the curve after the consumption of MCDG muffin were 13% lower, compared with the response after the consumption of LCT muffin. Postprandial elevations in plasma levels of palmitic acid, stearic acid and linoleic acid were much smaller at the MCDG muffin consumption than the LCT muffin consumption. This study verified that dietary MCDG decreased postprandial triglyceridemia compared with LCT.
In conclusion, the MHO can develop into MUO phenotype associated with accelerated arterial stiffness, depending on one’s lifestyle (especially with regard to weight gain and increased dietary fat intake). Thus, there must be an increase in energy expenditure and a reduction in dietary fat intake, to improve metabolic phenotype and reduce potential disease burden. Further, the MHO phenotype can be sustained by maintaining healthy body weight and waist circumference. In addition to reducing dietary fat intake, the intake of MCDG, a dietary fat substitute, can improve lipid profiles. The intake of MCDG can be a potential method for preventing TG metabolism related to the insulin resistance/metabolic syndrome, due to its metabolic characteristics in the digestive tract and/or different fatty acid composition.