Effects of Modified Nutritional Formulas for Diabetes on Postprandial Glycemic and Inflammatory Responses in Healthy Young Adults

Abstract

The aim of this study was to identify the effects of liquid formulas for diabetic patients in a single administration on the postprandial glucose response, insulin profile and on biomarkers of inflammation and oxidative stress in healthy, young subjects. This study was designed as a single-blinded, crossover trial. The study protocol was approved by the Institutional Review Board (IRB) of Seoul St. Mary’s hospital, Catholic University, Korea. The enrolled subjects took 6 liquid test formulas in a crossover design, on 6 different days, with washout periods of 7 days between each study day. This study comprised two experiments. Experiment 1 was designed to administer one of the 4 liquid test formulas, which were reference (glucose drink), two test formulas (NDM-E, existing product and NDM-M, modified product) and positive control, Glucerna^(□). The intakes of test formulas were determined according to their amounts of 50g available carbohydrates. Experiment 2 was designed to administer NDM-E and NDM-M according their serving sizes. On each study day in experiment 1, capillary finger-prick blood glucose was measured. Serum glucose and insulin level was measured and incremental area under the curve (IAUC), (adjusted) peak height, peak time was calculated. Postprandial changes of plasma triglycerides were measured. To evaluate the postprandial responses of inflammation and oxidative stress, NFκB expression in mononuclear cells, plasma free fatty acids, sICAM-1 and nitrotyrosine level was measured. In experiment 2, venous serum glucose and insulin level was measured and IAUC, (adjusted) peak height, peak time was calculated. The IAUC of glucose was significantly lower after NDM-E, NDM-M and positive control compared after reference administration and there were no significant differences among these three test formulas, but that of NDM-M was slightly lower than after NDM-E. The adjusted peak height of glucose concentration was lowest after positive control administration, but there was no significant difference between NDM-M and positive control. The IAUC of insulin was not significantly different among test formulas. Instead, the peak time of insulin profile was significantly high after positive control administration. The net changes of plasma TG concentration were most high in positive control. Postprandial level of plasma free fatty acids decreased after consuming each test formula and rose most rapidly in positive control. The net change of sICAM-1 was most high after consuming reference. Postprandial plasma nitrotyrosine level decreased after consuming every test formula and the magnitude of decrease was most high in NDM-M. In conclusion, single administration of modified product, NDM-M in healthy individuals decreased postprandial glucose concentrations as effective as positive control. The findings suggest that modification of carbohydrate sources and dietary fiber contents can moderate postprandial glucose and insulin responses. Single administration of a liquid formula for diabetes did not influence to the plasma level of inflammatory responses. Therefore, the results of this study would make NDM-M a potentially better choice for nutritional formula to the diabetic patients.;본 연구는 당뇨환자용 식사대용식품이 정상 혈당을 가진 건강한 성인남녀의 식후 혈당 및 인슐린, 염증 수준에 미치는 영향을 비교하기 위해 수행되었다. 본 연구는 단일맹검, 교차시험으로 서울성모병원과 공동으로 진행되었으며, 모든 과정은 서울성모병원 IRB에 따라 진행되었다. 피험자는 정상 혈당을 가진 20대의 건강한 성인 남녀 8명으로, 서울 소재 대학의 게시판을 통해 모집되었다. 연구 참여 기준에 의해 적합하다고 판정된 피험자는 1주일의 간격으로 총 6번의 방문을 통해, 시험 물질의 투여 후 3시간 동안 연구에 참여하였다. 본 연구는 두 가지 실험으로 구성되었다. 실험 1에서는 2개의 당뇨환자용식품 (NDM-E, 기존 제품 및 NDM-M, 개선된 제품) 및 표준 물질 (포도당 용액), positive control (글루서나)이 각각 탄수화물 50g을 함유하도록 투여량을 조절하여 시험 물질의 투여가 식후 혈당 및 인슐린, 염증 지표 수준에 미치는 영향을 알아보았다. 실험 2에서는 NDM-E와 NDM-M을 각각 1회 분량 (2캔)을 기준으로 투여량을 조절하여, 시험 물질의 투여가 식후 혈당 및 인슐린 수준에 미치는 영향을 알아보았다. 실험 1에서는 공복 시와 각각의 시험 물질 투여 후 시간대별로 손끝 채혈을 통해 모세혈관의 혈당을 측정하였다. 또한 정맥혈을 채취하여 혈당 및 인슐린, TG를 측정하였다. 시간대별 포도당과 인슐린 농도를 통해 농도곡선하면적 (IAUC), 최고 혈당 및 최고 시간을 계산하였다. 식후 염증 및 산화 스트레스 수준의 평가를 위해 정맥혈 단핵 세포 내의 NFκB를 측정하였으며, 혈중 유리지방산 및 sICAM-1, nitrotyrosine 농도를 측정하였다. 실험 2에서는 공복 시와 각각의 시험 물질 투여 후 시간대별로 정맥혈을 채취하여 혈당 및 인슐린 농도를 측정하였으며, 실험 1과 마찬가지로 IAUC, 최고 혈당 및 최고 시간을 계산하였다. 식후 혈당 반응의 IAUC는 표준 물질 투여 후와 비교하여 NDM-E, NDM-M 및 positive control 투여 후 유의적으로 작았다. 공복 시 혈당 수준을 0으로 하였을 때의 식후 최고 혈당은 positive control 투여 후가 가장 낮았으나 NDM-M과 positive control 사이에 통계적으로 유의적인 차이는 없었다. 인슐린 반응 곡선의 IAUC에는 시험 물질간 유의적인 차이가 없었고, 최고 인슐린 수준은 NDM-E에 비해 개선된 제품인 NDM-M가 다소 낮게 나타났다. 시험 물질 투여 후 혈중 TG 농도는 positive control 투여 후 가장 높았다. 혈중 유리지방산 농도는 각각의 시험 물질 투여 후 감소하였으며, 그 후 상승하는 속도는 positive control 투여 후가 가장 빨랐다. 한편, sICAM-1의 식후 변화량은 표준 식품 후가 가장 높았다. 혈중 nitrotyrosine 농도는 각각의 시험 물질 투여 후 감소하였으며, 이때의 감소폭은 NDM-M 투여 후 가장 컸다. 결론적으로 개선된 당뇨환자용식품은 기존의 제품과 비교했을 때 식후 혈당 수준을 다소 개선시켰으나 유의적인 개선 효과는 없는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구를 통해 탄수화물 급원 및 식이 섬유 함량의 조절은 식후 혈당 반응을 개선시킬 수 있음을 확인할 수 있었다. 한편 당뇨환자용 식사대용식품의 투여는 혈장 수준의 염증 반응에 유의적인 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 따라서 개선된 당뇨환자용식품은 당뇨 환자들의 식사 대용 식품으로 추천될만한 제품이라 할 수 있다.