한국 건강기능식품의 면역기능평가 가이드라인 한국 건강기능식품의 면역기능평가 가이드라인 손 동 화 한국식품연구원 소개말씀 대단히 감사합니다. 안녕하십니까? 저는 한국식품연구원에서 근무하고 있는 손동화 라고 합니다. 일본의 식품총합연구소와 비슷한 국가 레벨에서 식품연구를 행하는 기관입니다. 이번에 이런 훌륭한 세미나에 초청받아 발표하게 된 것은 저로서 영광(고우에이)이라고 생각합니다. 가끔 서툰 일본어가 튀어나오더라도 너그롭게 이해해주시면 감사하겠습니다.

발표내용 서 론 식품의 면역조절작용 평가기준 맺는 말 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 서 론 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 식품의 면역조절작용 평가기준 1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 - 시험대상자 - 시험설계 - 바이오마커 2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 맺는 말

개 요 건강기능식품과 면역기능 면역증진 식품: 노령, 스트레스, 영양불균형  면역저하 개 요 건강기능식품과 면역기능 면역증진 식품: 노령, 스트레스, 영양불균형  면역저하 질병(암, 당뇨병, 골수이식, 감염증)  면역저하 알레르기개선 식품: 아토피피부염, 알레르기성비염, 기관지천식, 식품알레르기 면역기능평가의 인체적용시험 In vivo, Ex vivo, In vitro 검토요망: 대상자 선정, 시험설계, 바이오마커 선택, 평가기준 등 (2008) 식약청, 영양기능식품기준과 : 사람을 대상으로 하는 “식품의 면역기능 평가 가이드라인”을 제시함 (예시) : 무작위배정(Randomized controlled trial)시험에서 사용하는 대상자의 특성, 널리 사용하는 바이오마커 등을 정리

개 요 관련자료 및 작업  ① 유럽/일본의 연구 -“면역관련 기능성평가 가이드라인”을 기초로 개 요 관련자료 및 작업  ① 유럽/일본의 연구 -“면역관련 기능성평가 가이드라인”을 기초로 ② 2004년 식약청 -“건강기능식품의 기능성시험 가이드”를 참고 ③「건강기능식품 면역기능평가 자문위원회」의 검토를 거침. 강경선           서울대학교 수의학과 강창률           서울대학교 약학대학 김규언           연세대학교 의과대학 노재열           성균관대학교 의과대학 박해심           아주대학교 의과대학 성승용           서울대학교 의과대학 권오란           이화여자대학교 식품영양학과 손동화           한국식품연구원

개 요 본 가이드라인에서 식품 섭취에 의하여 기대되는 면역기능을 둘로 나누어 정리함. 개 요 본 가이드라인에서 식품 섭취에 의하여 기대되는 면역기능을 둘로 나누어 정리함. (1) 저하된 면역의 증강을 목적으로 하는 것 (2) 민감해진 면역반응(알레르기)을 조절해주는 것 참고문헌 British Journal of Nutrition 94:452-481 (2005) European Journal of Nutrition 43(Suppl 2):II/118-II/173 (2004) 식품의 면역조절 작용의 평가 기준서, 일본 식품면역학회 (2007) 건강기능식품 기능성 시험 가이드, 식품의약품안전청 (2004)

면역기능에 영향을 미치는 요인

면역기능에 영향을 미치는 요인 ① 유전적 요인 및 환경적 요인 사전노출경험, 예방접종 ② 나이 성인: 항원특이적 세포성/체액성 면역 유아: 선천적 면역 노인: 면역기능 저하(일반적), 면역기능조절 장애 ③ 성별 Estrogen, Progesterone / 생리, 임신  면역계에 영향 감염, 외상, 패혈증 등의 영향이 남녀간 차이 큼. 여성: 바이러스 감염저항성 큼 / 자가면역질환 위험 큼 Estrogen: 면역기능 증진 / Progesterone: 면역기능 억제

면역기능에 영향을 미치는 요인 ④ 심리적 스트레스 자율신경계, 스트레스 호르몬  영향 Catecholamine, glucorticoids  면역기능 잠재적 조절 만성적 정신 스트레스: 타액의 IgA 분비 감소 고강도 운동  스트레스 호르몬 상승 격심한 운동  일시적 면역기능 저하 ⑤ 영양상태 비만, 과영양 상태  염증 유발 영양결핍상태  선천성 후천성 면역 약화

면역기능에 영향을 미치는 요인 ⑥ 식이습관 영양섭취, 음주, 결핍 등 미량 영양소 섭취부족  영양소 보충  면역 회복 저영양상태 주의요망  신생아, 식습관장애, 습관성음주 ⑦ 질병 식품과 관련성 높은 질병: 천식, 동맥경과, 암, 크론병, 류마티즘, 식품알레르기 등 면역체계 한번 손상되면  자신조직까지 손상   만성적 염증, 자가면역질환으로 악화 : 이 경우에는 오히려 면역활성을 낮춤이 바람직 따라서, 건강기능식품의 (섭취에 의한) 면역기능을 평가할 때 이들에 대한 충분한 고려가 있어야 함.

발표내용 서 론 식품의 면역조절작용 평가기준 맺는 말 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 서 론 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 식품의 면역조절작용 평가기준 1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 - 시험대상자 - 시험설계 - 바이오마커 2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 맺는 말

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 가. 시험대상자 (1) 건강한 성인의 면역체계 TH1  세포성 면역 / IFN-γ, IL-2  탐식세포 등 활성화 TH2  체액성 면역 / IL-4, IL-13  B세포 항체생산 유도 알레르기반응 IL-5  호산구 활성화 T세포 CD28 APC(항원제시세포) CD80  TH1 분화 T세포 CD28 APC(항원제시세포) CD86  TH2 분화 IFN-γ TH1증식 촉진, TH2증식 방해 IL-4  TH2증식 유도, TH1증식 방해 Cytokine 환경  TH1/TH2 Balance 결정 IL-12: (TH1유도), 활성화된 APC가 주요급원 IL-4: NK cell, mast cell, 호산구 등에서 분비유도

TH1/TH2 Balance Cytokine IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 IL-13 TNF-α CM-CSF IL-13 Environment surrounded by microbial components is effective only during early childhood. = 체액성면역 IL-2 IFN-γ TNF-α TNF-β CM-CSF IL-3 IL-12 = 세포성면역

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 지표 하나의 약간 변화  임상적 의미 별로 NK cell 활성 증가: 감염방어와 상관성 높음 감염 증상에 관한 지표 확인되면  작용기전으로 인정가능. (2) 노인의 면역체계 노화  호르몬변화, 항원노출축적  면역반응변화, 다양함 TH1 cell, IgG, IgA, 세포성면역  감소 PGE2, TH2 계열  증가 Lymphocyte, Cytotoxic T cell, IL-2 합성  감소 CD4+ cell: 정상시는 그대로 유지 비특이적 면역은 변화 적음 / 염증반응  증가: 중요 저영양 노인  감염증 위험

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 (3) 영유아의 면역체계 어른과 차이점: 면역체계의 미성숙 / 외부항원에 노출 낮음  후천성 면역의 불완전 (4) 운동선수의 면역체계 격심한 운동  감염에 민감해 짐 과격한 운동 스트레스  면역세포 수/ 능력의 감소 극심한 운동 직후  백혈구 수/ 염증성 사이토카인의 증가 (TNF-a, IL-1b, IL-6, IL-10, IL-1R antagonist, CRP 등) IL-6 증가지속  T세포의 IL-2, IFN-γ 분비감소  TH1/TH2균형변화: TH2우위로  세포내 방어기능 감소 심한 운동  대식세포의 MHC class II 발현 감소  항원제시능 감소 오랜기간 고강도 운동 지속  선천성/후천성 면역, 모두 저하

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 나. 시험설계 좋은 결과얻기 위하여 중요함 나이, 영양상태, 성별, BMI도 중요한 요인 Background diet의 중요성 영양상태 ~ 면역상태 미량영양소 결핍시 – 비타민 복용  면역기능개선 효과 큼 음주, 유산균섭취, 운동, 흡연  면역기능에 영향 측정할 지표의 차이없는 사람/ 감염성 질병없는 사람을 대상으로, 적절한 대상자 선정, 대조군의 설정, 무작위 배정. 혈액 채취시간, 채취이전의 공복시간, 계절영향 조절, 적절한 기간 식품섭취에 의하여 다음의 면역기능관련 바이오마커(생화학지표) 유의한 증가되어야  면역기능 인정가능

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 다. 바이오마커 면역기능 측정: 조직수준, 세포수준, 작용기전 등 다양함 In vivo  백신/ 미생물 사용한 시험 Ex vivo: 바이오마커  임상적의미 명확도(~), 민감도 높음, 작용기전 관련 정보제공 혈액의 변화 직접관찰  생체내 진행반응을 반영 Circulating factor: 총 Ig, 보체, acute-phase 단백질, 사이토카인, 사이토카인 수용체 면역세포: 백혈구, 임파구 등 (1) 생체내 반응의 확인 - 백신에 대한 반응 백신에 대한 특이항체 측정 DTH반응, 백혈구증식, 사이토카인 측정  세포성면역 확인

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 - DTH반응 (지연형 과민반응) 항원의 피하접종  국소적 세포성 면역반응 관찰함 면역반응의 기억을 최소화 가능 가령에 따라 감소 / 수술환자의 생존율과 밀접한 관련 (2) Ex vivo 면역반응 선천성 면역 후천성 면역

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 ○ 선천성 면역기능   ○ 선천성 면역기능        ① Phagocyte activity: 외부 침입병원균의 제거에 매우 중요.        ② NK cell activity: 바이러스, 세포내의 병원균의 방어에 중요. 식품을 이용한 면역기능시험에서 가장 민감한 지표.        ③ Monocyte-derived mediators: 감염 발생시 활성화됨. PBMC의 상등액이나 전체 혈액세포를 LPS 등으로 자극시 생성됨. IFN-γ 등을 ELISA로 측정함.        ④ 항원제시기능 (APC, Antigen presenting cell function): Monocyte, macrophage, dendritic cell은 APC로 작용  후천성 면역에서도 중요한 역할을 함. Macrophage의 TLR(Toll Like Receptor)가 특정probe를 탐지  co-stimulatory molecule(CD80/86)과 MHC class II 단백질을 발현  사이토카인 생산 증가.        

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 ○ 후천성 면역기능  ○ 후천성 면역기능        ① Lymphocyte proliferation: 임파구의 활성화/증식은 ex vivo에서 con A나 PHA로 자극한 후 측정함. 임파구의 증식은 면역기능 확인에 종종 사용되는 방법.        ② Lymphocyte activation: 임파구의 활성화는 표지 단백질을 측정하여 확인가능. 혈액을 채취하여 측정할 수도 있으나, 위의 경우처럼 자극원을 사용하여 ex vivo에서 측정가능.      ③ Lymphocyte-derived mediators: 사이토카인의 농도가 세포의 활성을 의미. TH1은 일반적으로 IL-2, IFN-γ를 생산하고, TH2는 IL-4, IL-5, IL-13을 생산함. 또한 regulatory T세포는 IL-10과 TGF-β를 생산함.

1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 T세포의 기능 확인하기 위해 임파구를 배양하고  자극 후 배양액 중 사이토카인의 함량을 측정. TH1, TH2, regulatory T cell의 기능을 모두 확인위하여  사이토카인 클러스터가 분석되어야 함.        ④ Antibody production: B세포의 기능 확인  ex vivo에서 항체의 생산을 측정함. 혈액에서 측정할 수 있으나, ex vivo에서 세포를 배양하여 LPS(mitogen)로 자극 후 측정  많은 정보 획득가능.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 가. 시험대상자 알레르기 (allergy) = ‘이물질에 대한 신체의 잘못 변화된 능력’  ‘다양한 무해 항원에 대한 면역계의 반응으로 발생하는 질병’ 알레르기는 I형부터 IV형까지의 네 가지 유형으로 분류. 대표적 : 아토피피부염, 꽃가루 알레르기, 알레르기성 비염  혈중 IgE농도 상승, 염증성 사이토카인의 함량 증가, 알레르기 증상관련 세포표면항원이나 케모카인의 발현 증가.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 (1) 알레르기성 비염 꽃가루와 같은 항원  비강점막 하 비만세포들을 활성화   (1) 알레르기성 비염       꽃가루와 같은 항원  비강점막 하 비만세포들을 활성화   단백 함유물질을 분비  화분이 비강통로의 점막을 통과 하여 확산해 들어감 증상: 심한 가려움과 재채기, 국소적 부종, 전형적으로 호산구가 풍부한 비분비물 (콧물), 히스타민 분비에 의한 비자극 등  (2) 기관지 천식     하부기도 점막 아래 비만세포의 알레르겐에 의한 활성화에 의함.  수초 내에 기관지를 수축시키고 수분과 점액의 분비를 증가  폐내에 흡입공기를 잡아 가두어 심하게 진행되면 호흡 곤란. TH2 임파구, 호산구, 호중구 그리고 다른 백혈구 수 많이 증가  기관지의 만성염증으로 이어짐.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 (3) 아토피피부염 표피나 진피로의 알레르겐 침입  피부 비만세포의 활성화       표피나 진피로의 알레르겐 침입  피부 비만세포의 활성화  히스타민 등 분비  즉시 혈관투과성 국소적 증가  수분의 혈관외 이동, 부종유발  국소적인 알레르기 반응유발.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 비만세포 활성화  신경축삭반사에 의해 국소신경말단으로 부터 화학물질의 분비자극  결체조직의 혈관확장  주변피부 붉게. 오래 지속되는 염증반응은 주로 아토피가 있는 소아에서 발생함. 습진 (eczema) 혹은 아토피피부염 = 만성염증반응 TH2 세포들과 IgE가 관여함.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 (4) 식품 알레르기 알레르겐을 섭취하면 주로 두 가지 형의 알레르기 반응 유발됨.  (4) 식품 알레르기      알레르겐을 섭취하면 주로 두 가지 형의 알레르기 반응 유발됨. - 위장관 점막 비만세포의 활성화  상피세포를 통한 수분소실 과 평활근의 수축  설사와 구토가 유발됨. - 혈류 내로 이동한 알레르겐  진피와 피하조직내에 있는 결체조직 비만세포의 활성화  두드러기 발생. 나. 시험설계     알레르기의 종류에 따라 시험방법, 판단기준 등을 다르게 사용. 또한, 관여하는 신체 내의 기관에 따라 다른 지표를 사용함. 알레르기 관련한 인체적용시험에서는 임상적 지표에서 1가지 이상과 생화학적 지표에서 1가지 이상이 유의하게 개선되는 것이 바람직함.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 다. 바이오마커 (1) 임상지표 다음 임상평가지표가 활용되고 있음.    다음 임상평가지표가 활용되고 있음. 섭취후 임상증상의 개선이 따르지 않으면 의미가 적음. 알레르기 종류 임상지표 평가기준 아토피피부염 SCORAD 점수 식품X를 섭취시 SCORAD score가 저하한다. 알레르기성 비염 비염 증상 점수, 항원 비내 유발 검사 식품X를 섭취시 비염증상 score (/항원 비내 유발 검사 반응)가 저하한다. 기관지 천식 기관지 천식 증상 점수 식품X를 섭취시 기관지천식증상 score가 저하한다. 식품 알레르기 식품 경구 부하 시험 식품X를 섭취시 음식 부하 시험 반응의 역치가 상승한다.

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 (2) 혈액검사 ○ 혈청 총 IgE 항체: 일반적으로 총 IgE치가 높아져 있음.      ○ 항원-특이매체유리(Antigen-specific mediator release) 검사        : 알레르겐(특이항원)에 의한 비만세포의 활성화  히스타민, prostaglandin(PG), leukotrien(LK) 등 유리  직접 증상을 유발/ 혹은 호산구 등 염증세포의 유입을 유도  활성화된 이들 세포가 물질 방출  염증반응의 지속.        ① 호염기구 히스타민 유리능 검사: 어떤 allergen에 대한 감작 여부를 in vitro에서 검사하는 방법.        ② CAST(Cellualr allergen stimulation test)-ELISA: 알레르기성 염증반응에서 방출되는 히스타민 이외에 leukotriene(LT)도 중요한 역할을 함.

알레르겐 IgE LTB4 LTC4 PAF PGD2 Histamine, Tryptase

Pathogenesis of Allergy APC Allergen Allergy Eosinophil Naive CD4+ T cell Th2 IL-5 Mast cell IL-4,13 B cell IgE antibody

2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 ○ 염증의 표지자      ○ 염증의 표지자        ① 호산구 수 (eosinophil count) : 일반적으로 말초혈내 호산 구 수가 증가할수록 염증반응이 심함. 호산구 증가가 반드시 IgE가 개입된 알레르기를 의미하지는 않음.        ② 혈청내 유리된 매체 검사 : 호산구의 과립내에 존재하는 ECP(eosinophil cationic protein)는 호산구가 활성화되면 분비됨. 알레르기 염증반응에서 가장 중요한 마커임.      ○ 혈액 내 사이토카인 검사         IgE를 포함한 모든 알레르기성 면역반응은 알레르겐에 특이적 인 T세포 때문임. 혈액내 사이토카인을 분석함로써 T세포의 상태를 알 수 있음. 즉, INF-γ, TGF-β, IL-10 등이 증가, IL-4가 감소  알레르기 조절기능이 인정됨.

발표내용 서 론 식품의 면역조절작용 평가기준 맺는 말 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 서 론 - 개 요 - 면역기능에 영향을 미치는 요인 식품의 면역조절작용 평가기준 1. 저하된 면역의 증강기능 평가기준 - 시험대상자 - 시험설계 - 바이오마커 2. 알레르기 관련 면역조절 평가기준 맺는 말

맺는 말 건강기능식품을 섭취한 사람에게서 면역조절기능이 발현되는지를 평가하는 것은 과학적인 근거에 기초하여야 한다. 본 가이드라인에서 면역기능개선 대상자를 크게 둘로 나누었으며 [“면역활성이 저하된 사람” & “알레르기 환자”], 인체적용시험에 대하여 정리하였다. 구체적인 인체적용시험을 위하여는 면역기능식품의 개발목적에 부합되는 적절한 시험설계가 요망된다. 즉, 시험대상자, 시험기간, 시험자 수, 바이오마커, 평가기준을 사전에 결정하여 무작위배정(RCT) 시험방식으로 행하여야 한다. 본 가이드라인에서 제시한 점들은 예시이며, 향후 평가기준의 구체화 (정량화, 객관화), 그리고 (시험결과와 실제활성 간의) 높은 상관성 근거제시 등이 요망된다. 이를 위하여, 최신 연구동향의 검토 및 전문가 합의에 근거한 추가적 보완이 뒤따라야 한다.