• 식품과학과 산업
• /
• 제40권2호
• /
• pp.46-58
• /
• 2007

제2형 당뇨병은 대사성 질환으로 간, 근육 그리고 지방 조직 세포에서 인슐린 작용의 장애로 나타나는 인슐린 저항성으로 혈당의 이용이 감소하여 혈당이 높아짐에도 불구하고 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비가 충분하지 못할 때 유발된다. 서구에서는 비만 등으로 인해 인슐린 저항성이 증가하면 인슐린 분비가 높은 고인슐린혈증을 나타내어 당뇨병으로의 진전은 늦다. 하지만 우리나라를 비롯한 아시아의 사람들은 인슐린 저항성이 증가할 때 인슐린 분비가 충분치 못해 혈청 인슐린 농도가 정상인과 비슷하거나 더 낮은 상태에서 당뇨병으로 진전된다. 이러한 차이는 우리나라를 비롯한 아시아 사람들에게서 제2형 당뇨병의 발생이 급격하게 증가할 것이라는 보고되었다. 결국 당뇨병은 간, 근육 및 지방조직에서의 인슐린 작용의 장애와 췌장의 베타세포에서 인슐린 분비의 부족의 복합적인 장애에 의해서 나타나고 이것은 공통적으로 각 조직에서의 인슐린/insulin growth factor (IGF)-1 신호전달의 장애와 관련이 있다. 베타세포에서의 인슐린분비 자체는 인슐린/IGF-1 신호전달과 관계가 없지만 간접적으로 관련이 있다. 인슐린 분비능은 베타세포의 증식과 생존에 의한 베타세포의 양과 밀접한 관련이 있는데 인슐린/IGF-1 신호전달은 베타세포의 증식과 생존을 조절한다. 그러므로 혈당 조절에 관여하는 기능성 식품은 인슐린 작용을 향상시키는 인슐린 민감성 특성을 가지거나, 혈당이 높아질 때 인슐린 분비를 촉진시키는 insulinotropic 작용을 하는 성질을 가지고 있어야 하겠다. 전자의 대표적인 약은 1999년에 미국 FDA에서 승인 받은 peroxisome proliferator-activated receptor $(PPAR)-{\gamma}$ agonist 인 thiazolidinedione 계통의 약물인 troglitazone, pioglitazone, rosiglitazone 등이 있고, 후자는 2007년에 승인 받은 Exenatide는 glucagon like peptide (GLP)-1 agonist이다. 이 두 가지 약은 모두 자연계에 존재하는 동식물에서 유래된 것으로 식품에도 많이 다양한 종류의 인슐린 민감성 물질이나 insulinotropic 작용을 하는 물질이 함유되어 있을 것이다. 이러한 기능 이외에 혈당조절 약이나 식품으로 사용되는 것은 탄수화물의 소화를 방해하는 것으로 탄수화물 소화효소인 a-amylase 또는 maltase의 활성을 억제하여 식후 혈당의 급격한 상승을 방지하는 것이 있다. 우리나라 사람들은 탄수화물의 섭취가 너무 많아서 실제로 이러한 식품이나 약의 효능이 높지 않을 것이다. 혈당을 조절하는 기능성 식품은 이 세 가지 효능 중 일부를 가지고 있는 것이 될 수 있다. 이러한 기능을 스크리닝하기 위해서 3가지 단계를 거쳐야 한다. 먼저 시험관에서 또는 세포 실험을 통해서 앞서 언급한 3가지 기능을 가지고 있는 지 여부를 각각 조사한다. 이중에서 효과가 있는 것은 당뇨 동물 모델을 사용하여 in vivo에서 혈당 강하기능과 혈당 강하기전을 조사하는 실험을 한다. 효과가 있는 식품이 우리가 전통적으로 식품으로 섭취해 왔다면 독성 검사를 거쳐야 할 필요가 없지만 한약재이거나 특수 식품의 경우에는 in vivo 실험 전에 GLP 기관에서 반드시 독성 실험을 거쳐 독성 유무를 확인할 필요가 있다. 동물 실험에서 효과적인 것은 인체 실험을 거쳐 혈당 조절 기능성 식품으로 식약청에서 허가를 받을 수 있겠다. 결론적으로 식품에는 항당뇨 특성을 가진 물질들이 함유되어 있는 것들이 상당히 많다. 혈당 조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발할 때 고려해야 할 것은 1) 그 양이 혈당 강하 기능성 식품으로 지정받을 수 있을 정도로 충분히 함유되어 있느냐, 2) 혈당을 강하시키는 기전이 단순히 당의 배설을 촉진시켜서 혈당을 저하시키는 것이 아니라, 인슐린 작용을 촉진시키거나, 포도당 자극에 의한 인슐린 분비를 촉진시키거나 탄수화물의 소화 흡수를 억제시킴으로 혈당을 강하시키는 지 등을 파악하는 것이다. 이러한 조건을 만족시키는 식품은 지속적으로 섭취할 때 당뇨병을 예방하거나 진전을 지연시킬 수 있는 혈당조절기능이 있는 기능성 식품으로 개발 가능성이 있겠다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
• /
• 제64권1호
• /
• pp.89-96
• /
• 2021

이 연구의 목적은 Caulerpa okamurae 에탄올 추출물(COE)이 제2형 당뇨병 치료의 약물 표적 중 하나인 당 대사 및 인슐린 민감성에 미치는 영향을 평가하는 것이다. COE는 in vitro 실험에서 단백질 티로신 포스타제 1B (PTP1B)와 디펩티딜 펩티데이즈-IV (DPP-IV) 효소 활성을 유의하게 억제시켰다. 또한, COE는 3T3-L1 지방세포와 제브라피쉬에서 당 흡수, 인슐린 수용체 기질(IRS-1) 및 당 수송체(GLUT4) 단백의 발현을 대조군에 비해 유의하게 향상시켰다. L6 근육세포의 덱사메타손(dexamethasone)으로 유도된 인슐린 저항성 모델에서도 COE는 인슐린 신호전달 및 당 흡수 단백의 발현을 효과적으로 증가시켰다. 더불어 인슐린 저항성 지표로 알려진 IRS-1 Ser307의 인산화 활성도 COE 첨가에 의해 유의하게 억제되었다. 그러나 COE는 췌장 베타세포의 인슐린 분비에는 아무런 영향을 미치지 않았다. 결론적으로 COE는 인슐린 표적세포와 제브라피쉬에서 인슐린 신호전달과 당 수송체 GLUT4 단백 발현의 조절을 통해 당 대사 및 인슐린 민감성을 개선시키는 것으로 밝혀졌다.

• 한국엔터테인먼트산업학회논문지
• /
• 제14권8호
• /
• pp.447-454
• /
• 2020

본 연구의 목적은 혈류조절 가압운동에 참여한 환자들을 대상으로 헬스케어 증진을 위한 임상적 효과를 알아보고자 문헌들을 분석, 고찰하여 다양한 질환의 재활모델로 모색하는 데 그 목적을 두고 있다. 혈류조절, 혈류제한, 저강도 운동, KAATSU 등의 단어를 사용하여 2010년부터 2019년 10년간 연구된 국내학술 저널에 출간된 것을 바탕으로 문헌 연구를 실시하였다. 혈류조절 가압운동은 1966년 일본의 요사야키 사토 박사가 개발한 운동법으로 혈류조절 밴드를 활용해 운동을 실시하여 성장호르몬 분비를 증가시켜 단시간 내 근육을 발달시키고 혈액순환 및 신진대사를 개선하여 성인병 예방 및 개선, 재활기간 단축 및 심혈관계 기능을 증진 시키는 효율적이고 효과적인 운동법이다. 질환자를 대상으로 한 연구는 총 10편으로 노인 4편, 비만 4편, 뇌졸중 1편, 외상성 수부환자 1명이었다. 본 연구의 결과는 저강도 운동으로 고강도 운동의 효과를 얻을 수 있어 일반적인 운동이 어려운 고령자, 청소년 및 부상환자의 근육 발달 및 재활에 매우 효율적인 운동법이란 근거를 지지할 수 있다. 추후 연구에서는 혈류조절 부위에 따른 효과성 검증과 질환에 따른 고찰 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제16권4호
• /
• pp.507-516
• /
• 1995

근전도 신호(electromyogram)의 시변 비정상(time varying nonstationary) 특성은 신호의 정확한 모델링 및 인식에 제약 조건으로 받아들여 졌다. 특히, 최근 들어 장애자들을 위한 보철제어분야에서 근전도 신호를 이용한 기능적 전기 자극을 위한 FES(funcitonal electrical stimulation) 시스템에 있어 근전도 신호의 파라메터 인식은 중요한 요소로서 작용한다. 그러나, 근전도 신호는 자세의 변화 및 근육 피로도 등의 요인에 의해서 시변 비정상 특성을 띠고 있기 때문에 시간에 따라 변하는 인식 파라메터를 정확하게 인식할 수 있는 새로운 알고리즘의 개발과 실시간 처리가 가능한 컴퓨터 하드웨어의 설계가 요구된다. 따라서, 본 논문에서는 시평면의 근전도 신호를 이산 여현 변환(discrete cosine transform)을 이용하여 변환 평면으로 옮긴 다음 상태 방정식(state space equation)을 써서 변환 평면상에서의 AR(autoregressive) 모델을 세우고 주어진 근전도 신호에 대해 모델 파라메터를 추정하였으며, 제안한 알고리즘은 실시간 처리를 위하여 2개의 독립적인 중앙 연산 처리 장치를 갖춘 INMOS사의 IMS T-805 병렬 처리 컴퓨터를 이용하여 동시 다발적인 연산을 수행함으로서 알고리즘의 연산 효율을 높였다. 제안된 알고리즘의 타당성을 검증하기 위해 모델의 추정 오차에 영향을 미치는 입력 자기상관 행렬(input correlation matrix)의 condition number의 변화 및 평균자승오차(mean square error)를 구하여 기존의 SLS(sequential least square) 알고리즘과 비교하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제15권2호
• /
• pp.112-119
• /
• 2004

인체에 대한 표준데이터를 사용하지 않고 실제 한국인의 의료 영상 데이터를 사용하여 인체 모델을 만들고자 하였다. 먼저 CT와 MRI를 통해 획득한 인체의 의료영상에 대한 특징을 분석하였다. 인체의 해부학적인 구성요소에 대해 CT는 gray level로 MR 영상은 펄스시퀀스 별로 분석하여 특징을 추출하였다. 해부학적 구성요소의 특징을 바탕으로 인체 각 부위별로 영상을 얻기 위해 CT와 MR 영상에 대해 영상분할을 수행하였다. 인체의 부위 중 특히 인체의 네 가지 인체 역학적 구조물인 골조직, 근육, 인대, 건 부위를 CT와 MR 영상을 이용하여 구별하였다. 이미지 분할 방법에는 일반적으로 많이 사용되고 있는 경계선 검출(Edge detection), 영역 선택(Region Growing), 문턱치(Intensity Threshold) 방법 등을 선택하여 인체별로 가장 적합한 알고리듬을 적용시켰다. Head/Neck 부위에 대한 영상 분할 결과를 인체 역학적 구성요소별로 3차원 영상으로 재구성하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제21권1호
• /
• pp.42-51
• /
• 2010

뇌 기능 연구 분야에서는 MRI, PET, MEG 영상 시스템 등을 이용한 인지기능에 대한 정량적 평가 연구가 계속적으로 이루어 지고 있다. 최근에는 컴퓨터 기술을 응용하여 인지 기능의 정량적 분석을 효과적으로 하고자 시도되고 있다. 본 연구에서는 터치 스크린을 이용하여 인지 기능의 정량적 평가를 할 수 있는 소프트웨어 패키지를 구현하였다. 여기서 구현된 내용은 집중력, 숫자 기억력, 조합 기억력, 위상 기억력, 시각 및 근육 반응, 청각 반응 등으로 되어 있다. 우리는 구현된 소프트웨어에 대하여 실험적 검증과정을 거치고자 20~59세까지의 연령 및 성별에 따른 80명을 대상으로 실험을 수행하였다. 남녀 모두 40세 이후의 연령에서 인지기능의 감쇄가 일어나는 결과를 정량적 획득하였다. 본 연구에서는 고가 장비인 영상 시스템뿐만 아니라 상대적으로 간소화된 소프트웨어를 이용하여서도 인지기능의 정량적 평가가 가능함을 보여주고 있다. 이러한 방법을 적용하여 다양한 그룹의 인지 기능의 정량적 평가 및 비교를 수행하는 데 비용과 시간을 줄일 수 있을 것으로 보인다.

• Radiation Oncology Journal
• /
• 제6권2호
• /
• pp.151-154
• /
• 1988

악성종양 치유에 있어서 증식가능한 종양세포의 완전한 세포사 필요성 여부를 확인하기 위하여 C3Hf마우스의 섬유육종을 이용하여 실험을 시행하였다. $10^1$ 내지 $10^5$개의 종양세포를 근육에 이식한 후 3일 경과 후에 방사선조사를 시행하고 120일간 관찰하여 종양치유에 필요한 방사선량을 측정하였다. 평균 $50\%$에서 종양이 치유되는데 필요한 방사선량$(TCD_{50})$은 $10^1,\;10^2,\;10^3,\;10^4\;및\;10^5$개의 종양세포에 대하여 각각 14.8, 27.1, 42.4, 49.9 및 65.5Gy였다. 종양치유에 증식가능 종양세포의 완전한 세포사가 필요한 것으로 가정하여 이론적으로 계산한 수치는 각각 15.65, 28.50, 40.97, 53.41 및 65.85Gy로서 이론적 계산수치는 위의 실험결과와 거의 일치하였다. 따라서 최소한 본 실험에 사용한 종양모델에서는 종양치유를 위하여는 모든 증식 가능한 종양세포의 세포사가 필요함을 확인할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제28권12호
• /
• pp.954-963
• /
• 2017

본 연구에서는 공진형 무선전력전송시스템에 의해 발생되는 자기장과 전기장 강도 및 이에 의한 인체 내부 전자파 비흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 분포를 분석하였다. 연구에서 사용된 동작주파수는 ISM 대역에 해당하는 6.78 MHz이다. 실제 시스템을 제작하고, 시스템의 송신측에 공급되는 가용 전력을 1 W로 제한하여 전기장 및 자기장 분포를 측정하고, 동일한 규격으로 시뮬레이션한 결과와 비교하였다. 피부, 지방, 근육의 순으로 조직층이 구성된 단순인체모델을 이용하여, WPT 시스템으로부터의 거리에 따른 인체 내부의 유도 전류밀도와 SAR 분포를 구하였다. 측정과 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자파 노출 정도를 ICNIRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)의 국제 권고기준과 비교하여 분석하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.310-315
• /
• 2010

Estimation of muscle forces is important in biomechanics, therefore many researchers have tried to build a muscle model. Recently, optimization techniques for adjusting muscle parameters, i.e. EMG-driven model, have been used to estimate muscle forces and predict joint moments. In this study, an EMG-driven model based on the previous studies has been developed and isometric and isokinetic contraction movements were evaluated to validate the developed model. One healthy male participated in this study. The dynamometer tasks were performed for maximum voluntary isometric contractions (MVIC) for ankle dorsi/plantarflexors, isokinetic contraction at both $30^{\circ}/s$ and $60^{\circ}/s$. EMGs were recorded from the tibialis anterior, gastrocnemius medialis, gastrocnemius lateralis and soleus muscles at the sampling rate of 1000 Hz. The MVIC trial was used to customize the EMG-driven model to the specific subject. Once the subject's own model was developed, the model was used to predict the ankle joint moment for the other two dynamic movements. When no optimization was applied to characterize the muscle parameters, weak correlations were observed between the model prediction and the measured joint moment with large RMS error over 100% (r = 0.468 (123%) and r = 0.060 (159%) in $30^{\circ}/s$ and $60^{\circ}/s$ dynamic movements, respectively). However, once optimization was applied to adjust the muscle parameters, the predicted joint moment was highly similar to the measured joint moment with relatively small RMS error below 40% (r = 0.955 (21%) and r = 0.819 (36%) and in $30^{\circ}/s$ and $60^{\circ}/s$ dynamic movements, respectively). We expect that our EMG-driven model will be employed in our future efforts to estimate muscle forces of the elderly.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
• /
• 제6권1호
• /
• pp.31-35
• /
• 2002

생쥐에서 페르몬으로 알려진 소수성의 분자와 결합하는 major urinary proteins(MUPs)는 부분적으로 성장 호르몬(GH)의 조절을 받는다. 본 연구에서는 MT-GRF로 형질전환되어 성장호르몬이 증가된 생쥐에서 MUP의 발현을 조사하였다. 이 MT-GRF로 형질전환된 생쥐의 소변에서 MUP이 대조군보다 심하게 저하되어 나타났고, 암컷보다 수컷에서 더 저하되어 나타났다. 또한 MT-GRF를 근육에 주사한 생쥐에서도 MUP는 저하되어 나타났다. 부가하여, MT-GRF로 형질전환시킨 생쥐의 소변에서 전기영동상에서 albumin과 동일하게 이동하는 고분자의 단백질이 다량으로 관찰되었는데 신장의 사구체 여과가 손상되었음을 암시하고 있다. 이 혈장 단백질의 손실도 암컷보다 수컷에서 심하게 나타났다. 결과적으로 GRF의 과다생성은 성별에 차별화된 영향을 미치면서 GH로 형질전환된 동물모델에서 관찰되는 MUP의 발현과 사구체 기능의 변화를 동일하게 유발하고 있었다.