1. 연구목적과 배경
1-1. 연구목적
본 연구의 목적은 식이중재를 통해 카로티노이드 섭취량에 따른 체내 카로티노이드 수준 및 대사지표의 변화를 확인하고, 개발한 항산화 센서의 타당도를 검증하는 것이다.
1-2. 연구배경
한국 성인의 비만, 고혈압, 고콜레스테롤혈증 유병률이 증가하고 있으며, 국내 주요 사망원인 중 암, 뇌혈관질환, 심장질환 같은 만성질환이 상위를 차지하였다.
이러한 만성질환은 체내 활성산소 생성에 따른 산화스트레스 수준 증가와 밀접한 관련이 있다. 산화스트레스는 세포 내 단백질 및 지질 대사 저해, DNA 돌연변이, 조직 손상 등을 유발시켜 결과적으로 만성질환 발생을 야기할 수 있다.
항산화물은 활성산소와의 반응성이 높아 체내 산화스트레스를 조절할수 있는 물질로, 채소와 과일에 포함된 카로티노이드는 다양한 항산화물 중 하나이다. 선행연구를 통해 카로티노이드 섭취가 대사증후군, 암, 당뇨병과 같은 만성질환의 위험을 낮추는 것으로 확인된 바 있으나, 한국인을 대상으로 수행된 카로티노이드 섭취 중재연구는 매우 부족한 실정이다.
광학 센서를 이용하여 측정한 피부 카로티노이드 수준은 장기간의 체내 카로티노이드 상태를 모니터링할 수 있는 지표로, 측정 시간이 짧고 방법이 단순하며 비침습적이어서 대상자의 부담이 적다는 장점이 있어, 카로티노이드 섭취량을 추정할 수 있는 유망한 방법으로 평가받고 있다.
그러나 한국인을 대상으로 피부 카로티노이드 측정 센서를 이용하여 카로티노이드 섭취량과 피부 카로티노이드 수준의 상관관계를 분석한 중재연구는 매우 부족하다. 따라서, 한국인을 대상으로 식사중재연구를 수행하여, 카로티노이드 섭취의 증가가 혈액 및 피부 카로티노이드 수준의 변화에 미치는 영향을 확인하고, 피부 카로티노이드 측정 센서의 타당도를 검증할 필요가 있다.

2. 연구 개요 (포함된 대상자와 진행될 중재, 측정할 결과변수)
6주의 식사중재기간 동안 모집된 연구참여자의 절반(중재군)에게 고 카로티노이드 실험식을 제공하고, 나머지 절반(대조군)에게는 한국 성인이 일상적으로 섭취하는 수준의 카로티노이드가 포함된 실험식을 제공할 것이다. 실험식 섭취 시작 전 2주간 기저기간을 두어 연구참여자의 일상적인 피부와 혈액의 카로티노이드 수준 및 카로티노이드 섭취 수준을 확인하고, 6주간의 실험식 섭취 후 4주간 추적기간을 두어 실험식 섭취 종료 이후 피부와 혈액의 카로티노이드 수준 및 혈액 대사지표의 변화를 추적할 것이다. 총 12주의 연구 기간 동안 6회의 신체계측(신장, 체중, 허리둘레, 혈압)을 실시하고, 11회의 비침습적 피부 카로티노이드 수준을 측정한다. 최대 6회에 걸쳐 연구대상자의 혈액, 소변, 대변을 수집하여, 지질대사 지표, 혈당대사 지표, 카로티노이드 농도, 장내미생물, 유전체를 분석할 것이다.

3. 연구 가설
고 카로티노이드 식사를 섭취한 중재군은 일상 카로티노이드 식사를 섭취한 대조군보다 체내 카로티노이드 수준이 더 많이 증가하고 대사지표가 더 개선될 것이다.

6주의 식사중재기간 동안 중재군은 고 카로티노이드 식단을, 대조군은 한국 성인이 평균적으로 섭취하는 수준의 카로티노이드를 포함한 식단을 매 끼니 섭취한다.
식사중재기간 동안 연구참여자에게 실험식 이외의 다른 음식의 섭취를 금한다. 
6주의 식사중재기간 동안 중재군은 고 카로티노이드 식단을, 대조군은 한국 성인이 평균적으로 섭취하는 수준의 카로티노이드를 포함한 식단을 매 끼니 섭취한다. 식사중재기간 동안 연구참여자에게 실험식 이외의 다른 음식의 섭취를 금한다. 
1일 식사는 아침, 점심, 저녁, 간식으로 구성하며 1주일 (식단제공주기) 단위로 식단을 개발한다. 일상 카로티노이드 식단의 카로티노이드 함량은 한국 성인의 카로티노이드 섭취량의 중간값과 평균값을 고려하여 설정한다. 고 카로티노이드 식단의 카로티노이드 함량은 한국 성인의 카로티노이드 섭취량 상위 2.5~5%에 해당하는 수준으로 설정하되, 프로비타민 A (레티놀, 베타카로틴, 알파카로틴, 베타크립토잔틴)의 활성을 고려하여 비타민 A 상한섭취량 (3,000 ug RAE/일)을 넘어서지 않도록 설정한다. 일상 카로티노이드 식단과 고 카로티노이드 식단은 카로티노이드 함량 이외에 에너지, 탄수화물, 단백질, 지질의 비율은 유의한 차이가 없도록 설계한다.

상세내용

중재군은 6주의 식사중재기간 동안 고 카로티노이드 식단을 섭취함. 섭취하는 식단 이외의 모든 연구 내용은 대조군과 동일함.

상세내용

대조군은 6주의 식사중재기간 동안 일상 카로티노이드 식단을 섭취함. 섭취하는 식단 이외의 모든 연구 내용은 중재군과 동일함.

공복혈당 ≥ 100 mg/dL
체질량지수 ≥ 23 kg/m2

다음의 모든 조건을 만족하는 사람은 연구에 지원할 수 있다. 
① 한국인 비만 기준 과체중 이상 (체질량지수≥ 23 kg/m2) 또는 기저질환 없이 공복혈당 수치가 100 mg/dL 이상이며, 
② 혈당, 콜레스테롤, 혈압 조절약을 복용하지 않는 
③ 만 18세 이상의 한국 성인

다음 기준 중 하나라도 해당되는 사람은 연구참여자에서 제외한다. 
① 기저질환이 있는 사람
② 지난 3개월간 식이보충제, 프로바이오틱스를 섭취한 경험이 있는 사람. 
③ 채식 등 이례적인 식습관을 가진 사람이나 특정 식품에 대해 알러지가 있는 사람. 
④ 지난 1년간 흡연 경험이 있는 사람. 
⑤ 임신부 혹은 수유부.

체질량지수의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 8주, 10주

허리둘레의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 8주, 10주

혈압의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 8주, 10주

피부 카로티노이드 수준의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 1주, 2주, 3주, 4주, 5주, 6주, 7주, 8주, 9주, 10주

혈액 카로티노이드 농도의 변화

베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 8주, 10주

총 콜레스테롤의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

LDL 콜레스테롤의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

HDL 콜레스테롤의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

중성지방의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

혈당의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

인슐린의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

헤모글로빈의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

당화혈색소의 변화

사전조사, 베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 10주

장내 세균총의 알파, 베타 다양성 및 구성: 1)  장내 미생물 특성 2) 식이 중재에 따른 장내 세균총의 차이

베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 4주, 6주

유전체 분석 결과(exome, epigenome, transcriptome)와 바이오마커간의 상관도 분석

베이스라인 (식사 중재 전), 식사 중재 시작 후 2주, 4주, 6주, 8주, 10주; 데이터 생산 이후

설문조사 (대상자의 일반적 특성)

베이스라인

설문조사 (생활양식)

베이스라인 1회, 추적기간 2회

식사조사 (3일치 식사기록지)

베이스라인 1회, 추적기간 2회