B. 구조와 분류 a. 단순지방질 (Simple lipids) b. 복합지방질 (Complex lipids)

Presentation on theme: "B. 구조와 분류 a. 단순지방질 (Simple lipids) b. 복합지방질 (Complex lipids)"— Presentation transcript:

1 B. 구조와 분류 a. 단순지방질 (Simple lipids) b. 복합지방질 (Complex lipids)
1. 지방의 정의 및 구조와 분류 B. 구조와 분류 a. 단순지방질 (Simple lipids) 지방산 : C:4 - C:24 TG : 지방산과 글리세롤의 에스터 Wax : 지방산과 alcohol의 에스터 b. 복합지방질 (Complex lipids) 인지질 (Phospholipids) 당지질 (Glycolipids) Other complex lipids c. 전구체와 유도지방질 (Derived lipids) Sterol, ketone body, 지용성 비타민 등

2 TG PL Cholesterol P phosphatidyl choline = lecithin

3 중성지방 식이로 섭취하는 지방은 주로(>95%) TG로 구성 되어 있음 (1g의 TG는 9kcal 공급)
TG: glycerol 1 분자와 3 분자의 지방산으로 구성 체내의 지방축척은 TG로 구성됨

4 지방산 (Fatty acid)

5 지방산 (Fatty acid) a. 이중결합의 유무 오메가 지방산 Saturated Palmitic acid (C16:0)
Stearic acid (C18:0) Unsaturated Monounsaturated FA (MUFA) · Palmitoleic acid (C16:1, n-9) · Oleic acid (C18:1, n-9) Polyunsaturated FA (PUFA) Linoleic acid (C18:2, n-6) - 항 피부병 인자, 성장인자 Linolenic acid (C18:3, n-3) - 성장인자 Arachidonic acid (C20:4, n-6) - 항 피부병 인자 EPA (eicosapentaenoic acid, C20:5, n-3) DHA (docosahexaenoic acid, C22:6, n-3) 오메가 지방산 N (Omega = first) : - CH3를 그리스 문자로 오메가 표기하여 - CH3기로부터 최초 이중결합의 위치에 따라 명명 : - COOH기의 끝에서부터 최초 이중결합 위치에 따라 명명

6 지방산 (Fatty acid) b. 사슬길이 (Chain length)
Short chain (C2 - C4) : Solubility 증가 흡수율 증가 (소화효소에 sensitivity 증가) Medium chain (C6 - C10) : 우유지방, 코코넛 오일, 팜 유에 존재 수용성, 흡수 용이 소화불량, 고지혈증의 치료식으로 사용 Long chain (C12 이상) : 옥수수기름, 참기름, 등

7 Trans and Cis Form

8 지방의 수소화 [Hydrogenation]

9 지방함유식품의 지방산 유형

10 C. 기능 1. 열량급원 → 높은 에너지원 9 kcal/g, 지방조직에 저장
1. 지방의 정의 및 구조와 분류 C. 기능 1. 열량급원 → 높은 에너지원 9 kcal/g, 지방조직에 저장 2. 체구성 요소 → 인지질, 콜레스테롤, 당지질 등 세포막의 주요구성 성분, 뇌, 신경, 간장 등 주요기관을 구성 3. 장기보호 및 체온조절 → 절연체로써 체온조절 4. 신체기능 조절 5. 지용성 비타민 흡수 도움 6. Vit. B1의 절약작용 → 당질산화에 필요한 Vit. B1을 절약 7. Sterol → Vit. D, 콜레스테롤 합성 8. 향미성분의 공급 9. 포만감

11 인지질 [Phospholipid]

12 세포막 [Cell Membrane]

13 세포막

14 2. 지방의 소화와 흡수 A. 소화와 흡수 위 내에서 정체시간이 길다.
지방산 가수분해효소인 lipase는 담즙산과 공동으로 작용한다. 췌장액은 폴리펩티드인 colipase를 분비한다. Colipase는 lipase를 담즙산 - 지방의 기질에 결합시키는 것을 촉진시켜서 TG의 가수분해를 용이하게 한다. 췌장의 지방산 가수분해 효소인 pancreatic lipase는 Sn-1과 Sn-3의 가수분해에 특이성이 있으며 2-MG은 TG 소화의 최종산물이고 섭취한 TG의 ¼ 이하만이 글리세롤과 지방산으로 완전히 분해된다.

15 위에서의 소화 Lingual lipase [Mouth] pH 3-5 Gastric lipase [Stomach]
TG의 Sn-3 position에 특이적으로 작용하여 가수분해 한다. MG, DG, FFA 등의 부산물이 생성 lingual lipase, gastric lipase TG > DG + MG + free FA Gastric lipase [Stomach] 식후 2-4 시간 후 TG 의 30~40%가 분해되며, 특히 SCFA가 Glycerol과 FA로 분해되나 LCFA는 특이적이지 못하다.

16 장에서의 소화 십이지장 [Duodenum] 췌장 [Pancreas]
Secretin : NaHCO3와 H2O 분비를 촉진하여 십이지장 pH 중성화 (6.5) Cholecystokinin (CCK) : 췌장효소의 합성 및 분비 촉진 췌장 [Pancreas] Pancreatic lipase : TG의 Sn-1, Sn-3 특이적인 위치의 FA를 가수분해. Sn-2 위치의 FA는 Sn-1 position으로 전환시킨 후 가수분해 Phospholipase A1 : Sn-1 위치 가수분해 Phospholipase A2 : Sn-2 위치 가수분해 Cholesterol esterase : Esterified cholesterol의 분리 Pro-colipase : * Pancreatic lipase와 1:1 비율로 작용 * Sn-2 position가수분해의 저항성을 완화 * lipase가 TG droplet에 접근 가능하게 함.

17 지방의 유화 [Emulsification & emulsifiers]

18 지방의 소화

19 지방의 흡수

20 3. 지방 대사 A. 영양 상태에 따른 지질 대사 식후 [well fed state] : 포만상태
외인성 지방 (dietary fat) → CM → FA → adipose tissue 내인성 지방 (liver) for lipogenesis → VLDL Glucose Lactate → VLDL → FA → adipose tissue (TG droplet) Pyruvate a.a 포도당 [간] → glycolysis, glycogenesis → lipogenesis 포도당 [근육] → cori cycle에 의한 lactate, pyruvate는 glucose source가 아니고 fat의 합성 source로 쓰임

21 The early postprandial
포만 상태 The early postprandial state

22 3. 지방의 대사 A. 영양 상태에 따른 지질 대사 Early fasting : 초기 공복상태 Fasting : 공복상태
Gluconeogenesis (간에서의 당신생) 근육의 lactate(cori cycle), alanine cycle 아미노산, 지방 Fasting : 공복상태 ┌ 근육 : alanine, glutamine ├ 간 : ketone bodies └ 체지방 : glycerol (당신생 원료) & FA (에너지원) Lipolysis Adipocyte → ↓insulin/glucagon ratio : hormone sensitive lipase 활성 Heart muscle → inhibit glycolysis (β-oxidation으로 energy 충족) Brain → ketone body 이용은 근육의 단백질 분해를 막는다. Liver → β-oxidation (Acetyl-Co A는 ketone bodies 생성에 관여)

23 공복 상태 The early postabsorptive state

24 3. 지방의 대사 B. 조직 내의 지질 대사 간 : Gluconeogenesis에 의해 포도당 생성, 근육에서 온 lactate, 체지방에서 온 glycerol → glucose 생성 Malonyl-Co A의 수준은 fatty acyl-Co A의 운명을 결정 연료가 풍부하면 malonyl-Co A는↑, carnitine acyltransferase는 저하 β-산화와 ketogenesis를 위해 미토콘드리아로 fatty acyl-CoA 이동을 막음 근육 : 다양한 에너지원을 이용 - 포도당, 지방산, 케톤체 Resting muscle에서 지방산은 주요 에너지원 Exercise 동안은 포도당이 일차적 급원 그 다음으로 glycogen 이용 근육으로 들어온 지방산은 acetyl-Co A로 전환 심장 : 심장근의 지속적인 주된 에너지원은 지방산 (지방산은 β-oxidation에 의해 TCA cycle로 감)

25 3. 지방의 대사 B. 조직 내의 지질 대사 뇌 : 신경자극 전달 시 세포막 전압 에너지 유지를 위해 ATP 요구 포도당만을 이용 (포도당 소모의 60% 차지) Fasting 동안은 에너지원으로 포도당 대신 케톤체 이용 체지방 : TG의 저장 형태 (85% fat + 15% water) 혈액으로 나올 때는 지방산-알부민 형태 Lipogenesis 간 acetyl-CoA로부터 지방산 합성 → TG 합성 → VLDL Fatty acid transport FFA는 endothelium을 통과하여 fat cell의 membrane에 결합한다. * lipoprotein lipase : 식후 high activity * 인슐린 : 지방합성 촉진

26 열량영양소의 대사

27 4. 콜레스테롤 대사 콜레스테롤의 구조

28 장간순환 고 섬유식이 혈중 콜레스테롤 담즙생성 간문맥 총담관 담낭 소장 재흡수 배설 * 고 섬유식이
고 섬유식이 혈중 콜레스테롤 담즙생성 (인지질, 콜레스테롤, 빌리루빈) 간문맥 총담관 담낭 소장 재흡수 배설 * 고 섬유식이

29 4. 콜레스테롤 대사 A. 콜레스테롤 소화, 흡수, 배설 소화와 흡수 식이로부터 0.3∼0.5 g/일 흡수. 동물성식품의 콜레스테롤은 유리형과 에스테르형 소장에서 에스테르형은 유리형으로 가수분해 되어 회장(ileum)에서 흡수 췌장 콜레스테롤 에스테르 가수분해효소 유리형 콜테스테롤은 담즙과 micelle을 만들어 점막으로 들어감 장점막에서 흡수된 유리형은 다시 ester화 되고, 킬로미크론 형태로 림프관, 흉관을 거쳐서 혈액으로 들어감 배설 체내의 콜레스테롤은 1일에 약 1 g이 배설되고 약 50%는 담즙산으로 바뀜 담즙으로 배설된 콜레스테롤의 상당량은 장간순환을 통해 재흡수

30 B. 콜레스테롤의 생합성과 조절 콜레스테롤의 생합성 인체는 약 500 mg/일 합성하고 나머지는 음식물로부터 공급됨
4. 콜레스테롤 대사 B. 콜레스테롤의 생합성과 조절 콜레스테롤의 생합성 인체는 약 500 mg/일 합성하고 나머지는 음식물로부터 공급됨 간에서 약 50%, 장에서 15% 나머지는 피부 등의 조직 적혈구를 제외한 거의 모든 조직의 microsome과 cytosol에서 합성됨 콜레스테롤(C27)의 모든 탄소원자는 아세틸-CoA(C2)로부터 공급됨 아세틸 Co A → 메발론산 → 이소프렌단위 → 스쿠알렌 → 라노스테롤 → 콜레스테롤 C C C C C C27

31 B. 콜레스테롤의 생합성과 조절 콜레스테롤 생합성의 조절 호르몬 조절 : 4. 콜레스테롤 대사
인슐린, 갑상선 호르몬에 의해서 HMG-CoA 환원 효소 활성 증가 글루카곤, 코르티졸에 의해서 활성 감소 일내변동 : 콜레스테롤 합성은 밤 12시에 가장 왕성하고 낮 12시에 가장 낮음 HMG-CoA reductase 활성과 관련 : 콜레스테롤 생합성 단체의 조절효소 공유결합성 변형 : HMG-CoA 환원효소는 인산화 되면 불활성화 됨 Feedback inhibition : 간에서의 콜레스테롤 합성은 음식물로부터 흡수된 콜레스테롤의 양에 대해서 민감하게 반응한다. 식이성 콜레스테롤을 100 mg 낮추면 혈중 농도는 5 mg/dL 낮아진다.

32 LDL-수용체 활성도 : Goldstein & Brown (1985 노벨의학상)
콜레스테롤 대사 LDL-수용체 활성도 : Goldstein & Brown (1985 노벨의학상)

33 C. 담즙산 대사 장으로 배설된 담즙산의 대부분은 장간순환에 의해 재흡수
4. 콜레스테롤 대사 C. 담즙산 대사 장으로 배설된 담즙산의 대부분은 장간순환에 의해 재흡수 콜레스테롤로부터 생성된 담즙산은 콜레스테롤의 유일한 배설 수단임 간에서 0.2∼0.6 g/일의 담즙산이 합성됨 장간순환은 4∼12회/일 순환. 체내 pool-size가 약 3 g이면 12∼36 g/day의 담즙산이 십이지장으로 배설됨 소장에서 흡수되지 않은 담즙산은 변으로 배설(0.2∼0.6 g/day) 극히 일부의 담즙산은 요 중으로 배설(0.5 mg이하/day)

34 5. 혈청 내 지방의 운반 및 대사 A. 지단백질 대사 지단백질 [lipoprotein]

35 지단백질 [lipoprotein]

36 지단백질의 특성

37 지단백질의 Interactions

38 5. 혈청 내 지방의 운반 및 대사 LPL (Lipoprotein lipase)
B. 지단백질대사 관련효소 LPL (Lipoprotein lipase) - LPL는 CM이나 VLDL에 있는 TG를 가수분해 - 모세혈관 벽 (심, 지방조직, 신, 폐, 유선, 골격근 등)의 내피세포 표면에 존재 - LPL의 활성과 LP 중의 TG - 지방산이 조직으로 들어가는 능력은 밀접 LCAT (Lecithin cholesterol acyltrasferase) - 콜레스테롤 역수송에서 가장 중요한 효소 - Lecithin의 2 번에 붙어있는 지방산(불포화)을 free-C에 옮겨 CE 만듦 - LCAT는 HDL에서 들어온 free-C에 FA를 붙여 CE로 만듦 ACAT (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) - Free acyl CoA와 콜레스테롤을 에스텔화시켜 CE저장형을 만드는 효소

39 6. 지방섭취 관련 질환 A. 대사 증후군 IDF ATPⅢ Modified WHO Central obesity
IDF : International Diabetes Federation ATPⅢ : NCEP (National Cholesterol Education Program)-Adult Treatment Panel Ⅲ FPG : fasting plasma glucose IDF ATPⅢ Modified WHO Central obesity : defined as Waist Cir DM / IGT (PP2 : ≥ 140 mg/dl) > 2 items > 3 items TG : ≥ 150 mg/dL HDL-C : < 40 mg/dL (male) < 50 mg/dL (female) > BP : systolic BP ≥ 130 mmHg diastolic BP ≥ 85 mmHg > FPG* : ≥ 100 mg/dL Central obesity defined as Wcir. > 102 cm (men) > 88 cm (women) < 40 mg/dL(male) > FPG : ≥ 110 mg/dL Obesity : BMI > 30 kg/m2 or WHR > 0.9 (male) WHR > (female) Dyslipidemia : TG > 150 mg/dl or HDL-C < 35 mg/dL (male) HDL-C < 39 mg/dL (female) > BP : systolic BP ≥ 140 mmHg or diastolic BP ≥ 90 mmH

40 6. 지방섭취 관련 질환 B. 심혈관 질환 심혈관계 질환의 위험인자 - 지방과 탄수화물의 섭취 비율 및 지방 종류에 따라 혈청 지질농도에 영향을 줌. 이것은 심혈관 질환 발생에 영향을 미침 동맥경화증 (동맥 내벽에 지질, 결합조직, 대식세포 등이 침착되면서 혈관벽이 굳어지고, 탄력성이 없어짐)의 합병증으로 생김 : 고 지방 섭취 → 혈청 콜레스테롤 농도 ↑ → 동맥경화 악화 - 고지혈증 : LDL-콜레스테롤 상승, TG 증가, 지단백질(a) 증가, HDL-콜레스테롤 감소 - 고혈압, 흡연, 비만, 당뇨병, 운동부족, 가족력, 스트레스, 연령 등 비만, 당뇨병 : 혈청 TG 상승으로 심혈관계 질환의 위험인자로 나타남

41 지방과 관련된 질환

42 7. 지방산 섭취의 불균형 A. 오메가 지방산 n-6계열 지방산 급원

43 7. 지방산 섭취의 불균형 A. 오메가 지방산 n-3계열 지방산 급원

44 오메가 지방산의 대사 α-linolenic acid linoleic acid AA EPA DHA PGs, PGI3, TXA3
상호 경쟁적 제어기능 linoleic acid C 18:3, ω C 18:2, ω-6 C 18:4, ω C 18:3, ω-6 C 20:4, ω C 20:3, ω-6 C 20:5, ω C 20:4, ω-6 C 22:5, ω C 22:4, ω-6 C 22:6, ω C 22:5, ω-6 γ-linolenic acid AA EPA DHA Δ6-desaturase Δ4-desaturase 3계열 PGs, PGI3, TXA3 2계열 PGs, TXA2 PGI2 LOX COX 5계열 LTs 4계열 LTs 혈소판응집 ↓ 혈관확장 혈소판응집 ↑ 혈관수축

45 질병과 오메가지방산 심장혈관계 질환과 n-3 지방산 n-3 와 항암효과
n-3 중에서 EPA는 항혈소판 응집원임. 다른 n-3 인 linolenic acid(LNA)와 DHA의 항혈전 효과는 아직 인정되지 않고 있음 혈중 콜레스테롤 감소 효과는 DHA > EPA > LNA 순임 혈중 TG 감소 효과는 n-3계 모두가 탁월한 효과를 가짐 n-3 와 항암효과 N-6에서 PGE2는 과다생성시 면역능 상실로 암세포 증식 촉진 N-3는 PGE2 생성 억제효과로 암 발생을 줄일 수 있음

46 질병과 오메가지방산 n-3와 면역기능.뇌기능 n-6는 lipoxygenase에 의해 leukotrienes(LTB4)를 형성하는데, 이는 피부질환의 원인임 n-3는 LTB4를 낮추고 LTB6를 증가시켜 LTB4의 활성을 저하시킴. (n-6의 LTB4의 경쟁적 억제) 만성천식환자 EPA 투여 시 다핵 백혈구에서 LTB5의 생성이 증가하여 항염증 작용이 활발함. 뇌의 synapse와 mitochondria에 DHA가 다량 분포하여 막의 유동성을 향상시킴 300명을 대상으로 모유와 우유로 키운 후 모유아동의 뇌기능이 높았음 임산부의 n-3 지방산 섭취 시 EPA로부터 DHA가 합성되어 태반을 통해 태아의 뇌에 들어가 신경세포의 생체막 구성 치매환자의 뇌 인지질 조성을 비교하면 n-3지방산 감소가 현저하지만 n-3와 치매증의 기전은 알려지지 않았음

47 B. 트랜스 지방산과 질환 관계 LDL-콜레스테롤을 높이고, HDL-콜레스테롤을 낮춤
7. 지방산 섭취의 불균형 B. 트랜스 지방산과 질환 관계 LDL-콜레스테롤을 높이고, HDL-콜레스테롤을 낮춤 LDL-콜레스테롤 상승 : 심혈관 질환의 발생 위험성 증가 하루에 4 작은 술 이상의 마가린을 먹는 여성이 그렇지 않은 여성에 비해 심장 혈관 질환 발생률이 70% 더 많다는 연구 보고

48 7. 지방산 섭취의 불균형 * 한국인의 트랜스지방 섭취량 조사, 식약청, 2010

49 7. 지방산 섭취의 불균형 B. 트랜스 지방산 - 섭취량 - WHO 권고수준 : 하루 섭취 열량의 1% 미만 (성인 2000 kcal 기준 : 2.0 g) 한국의 트랜스지방 1일 섭취량 평균 성인 청소년 어린이 0.37 g 0.18 g 0.48 g 0.36 g 트랜스지방 평균 섭취량 미국 캐나다 영국 스페인 5.3 g 8.4 g 2.8 g 2.1 g * 한국인의 트랜스지방 섭취량 조사, 국립암센터, 식약청, 2006

50 7. 지방산 섭취의 불균형 트랜스 지방, 식품나라 식품안전정보서비스, 2010

51 8. 한국인의 지방 섭취 실태 A. 한국인의 지방 섭취 상태 국민건강영양조사

52 B. 한국인을 위한 지방 섭취 기준 에너지 적정 비율 1~2세 3~19세 20세 이상 총 지방 n-6 다중불포화지방산
8. 한국인의 지방 섭취 실태 B. 한국인을 위한 지방 섭취 기준 에너지 적정 비율 1~2세 3~19세 20세 이상 총 지방 20~35 % 15~30 % 15~25 % n-6 다중불포화지방산 4~8 % n-3 다중불포화지방산 1.0 % 내외 한국인 영양섭취기준, 한국영양학회, 2010