Lec 8. 장 건강 개선

Lec 8. 장 건강 개선

1. 정의 및 개요

건강한 장을 유지하려면 바람직한 식생활과 식이섬유 등의 섭취로 배변활동을 원활하게 하는 것이 도움이 됨

1) 염증성 장질환의 문제점 및 특성

- 장에 발생하는 원인 불명의 만성적인 염증을 말함 - 염증을 가라앉히기 위한 여러 가지의 약이 개발됨

- 우리나라의 염증성 장질환의 빈도가 급격하게 증가하는 추세임

- 이는 서구화되어 가는 생활습관과 진단 기술의 발달에 의한 것이라고 추측함 2) 현재 염증성 장질환 치료법의 한계

- 장염의 병리기전은 염증반응이 촉발되는 초기단계와 염증 반응의 증폭 및 지 속단계로 나뉨

- 현재의 지식수준으로는 초기 단계에서 일어나는 일에 대해서는 알려진 바가 많지 않음

1. 정의 및 개요

건강한 장을 유지하려면 바람직한 식생활과 식이섬유 등의 섭취로 배변활동을 원활하게 하는 것이 도움이 됨

1) 염증성 장질환의 문제점 및 특성

- 장에 발생하는 원인 불명의 만성적인 염증을 말함 - 염증을 가라앉히기 위한 여러 가지의 약이 개발됨

- 우리나라의 염증성 장질환의 빈도가 급격하게 증가하는 추세임

- 이는 서구화되어 가는 생활습관과 진단 기술의 발달에 의한 것이라고 추측함 2) 현재 염증성 장질환 치료법의 한계

- 장염의 병리기전은 염증반응이 촉발되는 초기단계와 염증 반응의 증폭 및 지 속단계로 나뉨

- 현재의 지식수준으로는 초기 단계에서 일어나는 일에 대해서는 알려진 바가 많지 않음

• The small intestines is where digestion and absorption of nutrients primarily occurs. The surface area of the intestinal mucosa is increased by transverse folds called plicae circulares. The intestines is about 6 m (about 20 ft in length) and is divided into three regions:

• Duodenum This initial segment is the shortest (about 25 cm or 10 inches long) and the widest segment. Except for a small segment where it is attached to the pylorus of the stomach, it is secondarily retroperitoneal. It receives chyme from the stomach and digestive secretions from the pancreas and the liver.

• The submucosa of the duodenum contains duodenal glands that produce copious mucus containing bicarbonate ion that rapidly changes the pH of the chyme coming from the stomach and protects the lining of the duodenum from its initial acidity.

• Jejunum The jejunum begins where the duodenum abruptly bends and becomes intraperitoneal.

The jejunum is about 2.5 m (8 ft) long. The bulk of chemical digestion and nutrient absorption occurs here. Isolated lymphoid nodules are present in the lamina propria.

• Ileum The last segment of the small intestines is about 3.5 m (12 ft) long and ends where it joins the cecum at the sphincter called the ileocecal valve. Both the jejunum and ileum are supported by a mesentery called the mesentery proper. Lymphoid nodules are more numerous in the lamina propria of the ileum and may form aggregated lymphoid nodules (Peyer’s patches).

Histology of the Small Intestines

Large Intestines

• The large intestines is about 1.5 m (5 ft) long and frames the small intestines. Its major functions include:

1. Reabsorption of water, electrolytes and compaction of feces.

2. Absorption of vitamins.

3. Storage of fecal material.

Histology of Colon

• Distinctive histological features of the colon include:

1. Absence of villi.

2. Goblet cells are abundant

3. Intestinal glands are deep and contain numerous goblet cells 4. Presence of large, numerous lymphoid nodules

5. Longitudinal layer of muscularis externa have three thickened bands corresponding to the taeniae coli.

IBD ( 염증성 장 질환 )

THE ABC’s

만성 염증성 장질환으로

크게 궤장성 대장염(ulcerative colitis)와 크 론병(Crohn's disease)로 나누지만

동양권에서는 Behchet's disease도 포함

colitis, 즉 colon에만 침범

• 궤양성 대장염

1. rectum에서부터 시작하여 상부로 확산 2. continuous involvement

3. symmetrical involvement

4. 염증은 mucosa에 국한

1. 설사

2. 직장 출혈

3. 후증 (tenesmus)

4. 점액변 (mucoid stool) 5. 경련성 복통

6. 갑자기 혈변을 볼 수 있으나 대부분은 설사 가 선행하고 나중에 혈변

7. 직장염 8. 변비

9. 전신증상

GI tract 전체 침범 (terminal ileum에 주로 침범한다)

ulcerative colitis보다 Crohn's disease가 더 치유가 힘들고

젊은 사람들에게 많이 걸림.

• 크론병

1. 구강에서 항문까지 전체 침범. 주로 right side, terminal ileum에서 호발

2. skip lesion

3. asymmetrial involvement

4. transmural involvement (mucosa, muscle,

serosaRk지 전층을 다 침범)

1. 설사, 복통, 체중 감소가 가장 흔한 증상

2. 3가지 양상으로 침범 : 회장 및 막창자 > 소장 > 대 3. 3가지 형태로 나타남 : luminal type, penetrating- 장

fistulous type, fibrostenotic-obstructing type 4. ileocolitis

5. jujunoileitis

6. small bowel을 involvegkaus 흡수가 잘 안 됨 7. perianal disease

8. gastroduodenal disease

9. 그 외 체중감소, 염증성 종괴, 장폐쇄, 장천공, 누관

등

크론병 궤양성 대장염

소화기까지 포함한다 대장전체와 직장부근에 제한된다

염증부위는 직쇄상의 부위이다 염증이 직장에 근접해 있다 염증은 가파른 곳에서 생긴다 염증은 오직 점막에만 있다 항문 근처의 염증이 일반적으로 생긴

다

항문근처의 염증이 거의 없다

협착증과 누관이 일어난다 협착증과 누관이 거의 없다

염증이 절제술 뒤 재발한다 결장 절제술 후 염증이 재발하지 않는 다

GENETIC SUSCEPTIBILITY

Shows the importance of

environmental inputs

Impact of Race and Ethnicity

Basu, D; Am J Gastroenterology 100:2254-2261, 2005

Whites had stronger family history of IBD and colorectal cancer. A

African Americans with CD had higher incidence of arthritis.

Disease severity similar across all groups.

P-anca served as a sensitive maker for Mexican Americans as 100% with

UC were positive compared with 40% in whites

Genetics of IBD

• Familial occurrence (15-20% patients have affected relative)

• Genetic influence is lower in ulcerative colitis than in Crohn’s disease

• Human gene testing is looking for markers

– Genes coded by chromosomes (1,5,6,10,12,16, and 19)

• Nucleotide-binding oligomerization domain

– Nod2 (CARD15) mutations on chromosome 16 – Nod1 (CARD4)

• Cytokine cluster region on chromosome 5 – IBD5 locus on chromosome 5q31

» OCTN1 and 2 – carnitine/organic ion transporter thought to be IBD5 susceptibility genes

• DLG5 – on chromosome 10q23, encodes epithelial scaffolding protein

• Correlates between genotype and disease phenotype (e.g Nod2 and fibrostentic

small intestinal disease)

ETIOLOGIC HYPOTHESES

Nod2 and Innate Immunity

• Transduces signals activating NF and initiating apoptosis

• CARD15/NOD2 function and NF activation indicate that an inflammatory reaction of the intestinal mucosa as a response of the innate immune system may be necessary for the

maintenance of gut homeostasis.

Nod2 Functions in Mucosal Defense

• Nod2 expressed in cytosol of Paneth cells

• Mutations in Nod2 may confer reduced ability to kill gut bacteria.

Nod1 and Innate Immunity

• Nod-1 acts as a

cytoplasmic sensor for bacteria and their

products

• Important in defense against H. pylori and Shigella flexneri

• Associated with asthma

McGovern D., Human Mol Genetics. March, 14:1245-1250, 2005

Basu AND Fenton, Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 286: L887-L892, 2004

Toll Receptors and Their Ligands

Basu AND Fenton, Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 286: L887-L892, 2004 Rakoff-Nahoum et al., Cell, 118: 229-241, 2004.

Innate To Adaptive Immunity

PROBIOTICS

• A preparation of, or a product containing, viable, defined microorganisms in sufficient numbers to alter the microflora by implantation or colonization in a compartment of the host, and exert beneficial effects on host health.

– Lactobacillus

•

Lactobacillus rhamnosus GG

– Bifidobacterium

• Immunobiotics – therapeutic manipulation of microflora

– Oral LGG adheres and colonizes the human intestine

Stimulate gut antigen presenting cells to promote protection

and switch regulatory mechanisms

Gene-Environment Interaction

2. 기능성 평가 방법

장 기능 조절에 관련해서 크게 세 가지 영역으로 나누어 기능성 평가함

- 장내 균총 개선 - 장 손상의 개선 - 배변활동 개선

장내세균의 기능

• 1. 면역력과 자연치유력의 향상

2. 5,000종류 이상의 체내효소 생산 건강한 인체영위 3. 외부에서 침투한 세균이나 독소 및 중금속을 배출한다.

4. 화학 물질이나 발암성 물질을 분해한다.

5. 소화 흡수 배설 등 대사에 관여한다.

6. 각종 비타민 등 유기미네랄을 합성 한다.

7. 항생물질에 의한 부작용을 억제하고, 암세포증식을 억제하고 혈압을 내리게 하고 간과 장에서 지질대사를 활성화시킨다.

8. 유해물질을 해독함으로서 젊음과 피부가 좋아지게 한다.

9. 체내에 산성도를 유지함으로서 장의 연동운동을 도우고 인체 각 부위를 유해세균으로 부터 보호한다.

Pictures of laparotomy (upper part) and resected colon (lower part).

World J Gastroenterol. 2008 October 14; 14(38): 5851-5856.

Histological analyses for FR167653

effects on DSS colitis

RT-PCR analysis of mucosal

cytokine expression in DSS colitis

3. 장 건강기능성식품 및 효능

1) 고시형 건강기능식품

- 알로에 전잎(페놀류) : 알로인 성분은 배변활동 원활에 도움을 줌

- 식이섬유(당 및 탄수화물) : 배변활동 개선으로 기능을 인정받은 원료

① 구아검/구아검가수분해물

② 글루코만난(곤약,곤약만난)

③ 난소화성 말토덱스트린

④ 대두식이섬유

⑤ 목이버섯

⑥ 밀식이섬유

⑦ 보리식이섬유

⑧ 아라비아검(아카시아검)

⑨ 이눌린/치커리추출물

⑩ 차전자피

⑪ 폴리덱스트로스

- 알로에 겔(당 및 탄수화물) : 배변활동 개선에 도움이 됨

- 프럭토올리고당 : 정장작용, 장 기능 개선, 칼슘 흡수의 증진에 도움이 됨 - 프로바이오틱스(발효미생물류) : 장내 환경에 유익한 작용을 하는 균주

프락토 올리고당

극히 소량이 위산에 의해 가수분해되어 과당과 포도당으 로 흡수되며 거의 대부분은 소화효소에 의해 분해되지 않고 대장에서 장내 균에 의해 발효됨

발효의 결과로 생성된 단쇄지방산은 장내 환경을 산성화 하여,장내균이 사용할 수 있는 손쉬운 에너지원으로 작 용함.

따라서 유해균은 감소되고 유익한 비피더스균 등이 현저 히 증가되어 장내 균총이 면하게 됨.

프락토올리고당은 식이섬유와 달리 builking agent가 아 니므로 직접적으로 연동운동을 촉진시키지는 못하지만, 비피더스균의 성장 촉진과 더불어 osmotic laxative agent의 기능이 있으므로 간접적으로 장의 연동운동을 촉진시킬 수 있음.

Definition

Live microbial feed supplements that have beneficial

effects on the host by improving its

intestinal microbial balance.

Probiotics

HISTORY

Elie Metchnikoff

• At the start of the 20

century, Russian noble prize winner and father of modern immunology, Elie Metchnikoff, a

scientist at the Pasteur institute, was the first conceptualize

“probiotics”.

• In 1907 Metchnokoff proposed that the acid producing

bacteria in fermented milk products could prevent “fouling” in

the large intestine and if consumed regularly, lead to a longer,

healthier life

• In early 1930’s, in Japan, Minoru shirota developed a

fermented milk product called Yakult (probiotic yogurt like product made by fermenting a mixture of skimmed milk with a special strain of Lactobacillus casei shirota).

• Probiotic term coined in 1965 by Lilly and Stillwell.

Newborn Microbiota

Initially depends on

• Mother’s microbiota maternal vaginal and intestinal flora constitutes the source of bacteria, which colonizes the intestine of new born.

• Mode of deliver

• Birth environment

• Rarely genetic factors

• After infantry probiotics supplied from raw foods; such as lactic acid

fermented foods such as yogurt, cheese and probiotic supplements.

Factors affecting the intestinal micro ecosystem

• Antibiotics and other drug intake

• Microbial infections

• Diet (highly processed, low fiber foods)

• Chronic diarrhea

• Stress

• Chlorinated water

• Radiation and chemotherapy

• Colonic therapies for detoxification

Characteristics of Effective Probiotics

• Able to survive the passage through the digestive system.

• Able to attach to the intestinal epithelia and colonise.

• Able to maintain good viability.

• Able to utilise the nutrients and substrates in a normal diet.

• non pathogenic and non toxic.

• Capable of exerting a benificial effect on the host.

• Stability of desired characteristics during processing, storage and transportation.

• Anti-inflammatory, antimutagenic,

immunostimulatory.

Advantages

• Produce lactic acid- lowers the pH of intestines and

inhibiting bacterial villains such as Clostridium, Salmonella, Shigella , E. coli, etc.

• Decreases the production of a variety of toxic or carcinogenic metabolites.

• Aid absorption of minerals, especially calcium, due to increased intestinal acidity.

• Production of β- D- galactosidase enzymes that break down lactose.

• Produce a wide range of antimicrobial substances -acidophilin and bacteriocin etc. help to control pathogenic bacteria .

• Produce vitamins (especially Vitamin B and vitamin K)

• Act as barriers to prevent harmful bacteria from colonizing

the intestines

2) 개별인정형 건강기능식품

- 아이소말토올리고당 : 배변활동, 장내 유익균의 증식과 유해균의 억제를 도움 - 대두올리고당 : 기능성분으로는 스타키오스(stachyose), 라피노스(raffinose)임 배변활동, 장내 유익균의 증식과 유해균의 억제를 도움

- 라피노스 : 배변활동, 장내 유익균의 증식과 유해균의 억제를 도움 - 분말한천 : 배변활동에 도움을 줌

reference

• Funtional food 이형주 외 수학사

• http://www.foodnara.go.kr/hfoodi/