KR101333339B1 - 바이오필름 억제용 조성물 및 억제방법 - Google Patents
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Abstract
본원발명은 바이오필름 억제용 조성물 및 바이오필름 형성의 억제방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물 및 바이오필름 형성의 억제방법에 관한 것이다. 상기 바이오필름 억제용 조성물은 병원성 미생물의 표면 부착을 억제하여 바이오필름 형성을 억제하는 것으로, 다양한 병원성 미생물에 의해 야기되는 질병의 예방 및 치료에 효과적이므로, 건강식품, 의약, 화장품 등 다양한 분야에서 활용가능할 것이다.
Description
본 발명은 병원성 미생물의 바이오필름을 억제하며, 병원성 미생물의 약물저항성을 유도하지 않는 바이오필름 억제용 조성물 및 억제방법에 관한 것이다.
현재 사용된 항생제 및 살충제 (biocide) 처리는 빈번히 미생물에 의한 다약제 (multipledrug) 저항성을 유발하기에 만족스럽지 못하였다 (Levy and Marshall 2004; Cegelski et al. 2008).
현재, 미생물로 하여금 약제 저항성을 나타내지 않는 신규한 항독성 (anti-virulence) 약제의 개발이 요구되고 있다. 세포성장을 저해하는 것을 목적으로 하는 대부분의 항미생물 화합물 (antimicrobial compounds)과는 달리, 항독소 (antivirulence) 화합물은 세포성장에는 영향을 미치지 않기 때문에 약제 저항성을 발달할 기회를 약화시킬 수 있다.
항독소 (anti-virulence) 접근 중 하나는 박테리아의 퀘럼센싱 (quorum sensing)의 저해이다. 예를 들면, 퀘럼센싱 키나아제 저해제는 E. coli O157:H7 의 성장에 영향을 미치지 않고 이의 독성을 감소시킨다고 보고되었다. 천연 브롬화된 푸라논 (Natural brominated furanones; produced by the red macroalga Delisea pulchra)은 그들의 퀘럼 센싱을 방해함으로, Pseudomonas aeruginosa 독성 (Hentzer et al. 2003)과 Vibrio harveyi 독성 (Defoirdt et al. 2008)을 약화시켰다.
다른 항독소 접근은 바이오필름 형성의 저해이다. 바이오필름 세포는 부유세포보다 항생제에 대한 저향성이 1000배 이상 높으며, 바이오필름형성이 발병 (pathogenesis)에 중요한 역할을 한다 (Rasmussen and Givskov 2006).
한편, 장 출혈성 병원성 대장균은 식품의 오염이나 출혈성 대장염 즉, 용혈성 요독증후군를 이끌 수 있는 혈변으로 인해 장관 내에 침투하는 인체 병원균이다. 최근 들어, 이들 병원균이 일반 부유상태가 아닌 표면에 부착하여 생존할 수 있다는 것이 알려지게 되었다. 따라서 잠재적인 병원균에 의해 생성되는 바이오필름 (biofilm)은 고질적이고 재발되는 감염의 중요한 원인으로 생각되며, 특히 의료 장비의 표면이나 인체 내부의 유치 장치에서도 바이오필름을 형성하고 견디는 능력 때문이라고 생각된다. 최근에 바이오필름에 관련된 조사가 엄청나게 늘어나고 있는 가운데, 대부분은 근본적인 바이오필름의 예방, 조절, 근절 등을 목적으로 하고 있다. 그동안 아주 소수의 연구만이 병원성 대장균 계통을 포함하여 E. coli 등에 의해 형성되는 바이오필름을 억제하는, 천연물질을 밝히고 특성을 기술하였다. 해조류 Delisea pulchra 로부터 생성된 (5Z)-4-bromo-5-(bromomethylene)-3-butyl-2(5H)-furanone과, 가봉의 흑단나무인 Dios pyros dendo로부터 생성되는 우르솔릭산 (ursolic acid, 3베타-hydroxy-urs-12-en-28-oic acid), 비병원성 대장균군에 의해 생성되는 그룹 캡슐모양의 다당류 등의 화합물이, 바이오필름의 형성을 유의적으로 억제하였다. 그러나 이 화합물들의 독성과, 물에 잘 녹지 않는 특성 때문에 식품 및 약학산업에의 이용에 한계가 있다.
따라서, 인체에 독성이 없이 안정하고 세포의 성장을 저해하여 약제저항성을 나타내지 않으면서, 바이오필름 억제 효과가 뛰어난 새로운 천연물질의 개발이 시급하다.
본원발명은 병원성 미생물의 약물저항성을 유도하지 않는, 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물 및 바이오필름 형성의 억제방법을 제공한다.
본 발명은 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물을 제공한다.
상기 바이오필름은 병원성 미생물의 바이오필름일 수 있다.
상기 병원성 미생물은 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 (enteropathogenic Escherichia coli), 엔테로헤모라직 에스세리키아 콜리 (enterohaemorrhagic Escherichia coli), 슈도모나스 에어루기노사 (Pseudomonas aeruginosa), 또는 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus)일 수 있다.
상기 병원성 미생물에 의해 야기되는 질환으로 대장염, 크론병 및 염증성 장질환으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 질환을 포함할 수 있다.
상기 조성물 총 100% (v/v)에 대하여, 상기 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 0.1 내지 10% (v/v)를 포함할 수 있다.
상기 물질은 병원성 미생물의 표면 부착력을 저해함으로 바이오필름의 형성을 억제할 수 있다.
상기 표면은 생물체 유래의 조직, 기관 또는 의료용 물건의 표면일 수 있다.
본 발명은 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계;를 포함하는 바이오필름 형성의 억제방법을 제공한다.
본 발명의 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물은 오랜 시간 동안 식용되어온 안정성이 입증된 화합물로 인체에 부작용이 없고 무해할 뿐 아니라, 병원성 미생물의 바이오필름을 억제할 수 있고, 병원성 미생물의 약물저항성을 유도하지 않아 다양한 질환의 예방 또는 치료에 유용할 수 있기에, 이를 약학류, 식품류, 화장품류 등 다양한 분야에 활용가능할 것이다.
도 1A은 96-well plates상의 LB 배지에서 37℃, 24시간 배양시 E. coli O157:H7 바이오필름 형성 (OD570)에 대한 벌꿀 (acacia, clover, and polyfloral)의 효과를 확인한 것이고, 도 1B는 벌꿀의 농도에 따른 세포성장 (OD620)을 확인한 것이다.
도 2A 및 2B는 0.5% (v/v)의 아카시아 꿀 (도 2A) 및 0.5% (v/v)의 세가지 당 (도 2B) 첨가시 E. coli O157:H7 바이오필름 세포의 바이오필름 유전자 발현의 전사 프로파일에 관한 것이고, 도 2C는 0.5% (v/v)의 아카시아 꿀 첨가시 E. coli K.12 MG1655 바이오필름 세포의 바이오필름 유전자 발현의 전사 프로파일에 관한 것이다. 상대적인 fold 발현은 어떠한 처리 없을 때 얻어진 데이터와 비교한 전사의 변화 (n-fold)를 나타낸 것이다.
도 3은 96-well plates상의 LB배지에서 37℃, 24시간 배양 후의 E. coli O157:H7 (도 3A) 및 E. coli K-12 MG1655 (도 3B)의 바이오필름 형성에 대한 벌꿀과 다양한 당의 저해효과에 관한 것으로, 0.5%의 벌꿀 (Honey, Ho), 글루코오스 (Glucose, Glu), 프럭토오스 (fructose, Fru), 수크로오스 (sucrose, Suc), 락토오스 (lactose, Lac), 및 갈락토오스 (galactose, Gal)를 사용하였고, 0.001%의 메틸글리옥살 (Methylglyoxal, MGO) 및 0.0005%의 하이드로겐 페옥사이드 (hydrogen peroxide, H2O2)가 각각 사용되었다.
도 4은 SEM에 의해 관찰된 E. coli O157:H7 바이오필름 세포에서의 컬리 (curli)에 대한 벌꿀 및 다수의 당의 효과에 관한 것으로, 첨가물이 없을 경우 (대조군) 및 0.5%의 아카시아 벌꿀, 글루코오스 벌꿀 및 프럭토오스 각각을 첨가하였을 때의 세포성장을 관찰한 것이다. Scale bar = 3㎛
도 5는 E. coli O157:H7에서 세포외 인돌의 축적에 대한 벌꿀 및 다수의 당의 효과를 나타낸 것이다. 0.5%의 벌꿀 (Honey, Ho), 글루코오스 (Glucose, Glu) 및 프럭토오스 (fructose, Fru)를 사용하였고, 0.001%의 메틸글리옥살 (Methylglyoxal, MGO) 및 0.0005%의 하이드로겐 페옥사이드 (hydrogen peroxide, H2O2)가 각각 사용되었다.
도 6은 HT-29 인간 결장상피세포 (human colonic epithelial cells)로의 E. coli O157:H7 부착에 대한 벌꿀, 글루코오스, 프럭토오스의 저해효과에 관한 것으로, HT-29 세포는 GFP가 테그된 E. coli O157:H7/pCM18 세포와 공동배양된 것으로, 0.5% 아카시아 벌꿀 (acacia honey), 글루코오스 (glucose), 및 프럭토오스 (fructose)를 첨가하거나 무첨가시 HT-29 세포에 부착되어 있는, E. coli O157:H7 세포를 형광현미경 (Fluorescence microscopy)(도 6A)으로 측정하고 형광량 (quantitative fluorescence)(도 6B)을 측정한 것이다. Scale bar= 50㎛. *p 〈 0.05, compared to the control group (no treatment).
도 7은 E. coli O157:H7의 세포적 표현형에 대한 벌꿀의 영향을 나타낸 개념적 모델에 관한 것이다.
도 2A 및 2B는 0.5% (v/v)의 아카시아 꿀 (도 2A) 및 0.5% (v/v)의 세가지 당 (도 2B) 첨가시 E. coli O157:H7 바이오필름 세포의 바이오필름 유전자 발현의 전사 프로파일에 관한 것이고, 도 2C는 0.5% (v/v)의 아카시아 꿀 첨가시 E. coli K.12 MG1655 바이오필름 세포의 바이오필름 유전자 발현의 전사 프로파일에 관한 것이다. 상대적인 fold 발현은 어떠한 처리 없을 때 얻어진 데이터와 비교한 전사의 변화 (n-fold)를 나타낸 것이다.
도 3은 96-well plates상의 LB배지에서 37℃, 24시간 배양 후의 E. coli O157:H7 (도 3A) 및 E. coli K-12 MG1655 (도 3B)의 바이오필름 형성에 대한 벌꿀과 다양한 당의 저해효과에 관한 것으로, 0.5%의 벌꿀 (Honey, Ho), 글루코오스 (Glucose, Glu), 프럭토오스 (fructose, Fru), 수크로오스 (sucrose, Suc), 락토오스 (lactose, Lac), 및 갈락토오스 (galactose, Gal)를 사용하였고, 0.001%의 메틸글리옥살 (Methylglyoxal, MGO) 및 0.0005%의 하이드로겐 페옥사이드 (hydrogen peroxide, H2O2)가 각각 사용되었다.
도 4은 SEM에 의해 관찰된 E. coli O157:H7 바이오필름 세포에서의 컬리 (curli)에 대한 벌꿀 및 다수의 당의 효과에 관한 것으로, 첨가물이 없을 경우 (대조군) 및 0.5%의 아카시아 벌꿀, 글루코오스 벌꿀 및 프럭토오스 각각을 첨가하였을 때의 세포성장을 관찰한 것이다. Scale bar = 3㎛
도 5는 E. coli O157:H7에서 세포외 인돌의 축적에 대한 벌꿀 및 다수의 당의 효과를 나타낸 것이다. 0.5%의 벌꿀 (Honey, Ho), 글루코오스 (Glucose, Glu) 및 프럭토오스 (fructose, Fru)를 사용하였고, 0.001%의 메틸글리옥살 (Methylglyoxal, MGO) 및 0.0005%의 하이드로겐 페옥사이드 (hydrogen peroxide, H2O2)가 각각 사용되었다.
도 6은 HT-29 인간 결장상피세포 (human colonic epithelial cells)로의 E. coli O157:H7 부착에 대한 벌꿀, 글루코오스, 프럭토오스의 저해효과에 관한 것으로, HT-29 세포는 GFP가 테그된 E. coli O157:H7/pCM18 세포와 공동배양된 것으로, 0.5% 아카시아 벌꿀 (acacia honey), 글루코오스 (glucose), 및 프럭토오스 (fructose)를 첨가하거나 무첨가시 HT-29 세포에 부착되어 있는, E. coli O157:H7 세포를 형광현미경 (Fluorescence microscopy)(도 6A)으로 측정하고 형광량 (quantitative fluorescence)(도 6B)을 측정한 것이다. Scale bar= 50㎛. *p 〈 0.05, compared to the control group (no treatment).
도 7은 E. coli O157:H7의 세포적 표현형에 대한 벌꿀의 영향을 나타낸 개념적 모델에 관한 것이다.
본 발명은 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물 및 바이오필름 형성의 억제방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
종래부터 사용된 항생제 및 살충제 (biocide) 처리는 인체에 유해하며 빈번히 미생물에 의한 다약제 (multipledrug)저항성을 유발하는 문제점이 있었다. 이에 본 발명에서는 다약제 저항성을 유발하지 않고 병원성 미생물을 저해할 수 있는 치료전략을 개발하고자 노력하던 중, 본 발명의 물질에 의해 상기 문제점을 해결할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 글루코오스 (glucose), 프록토오스 (fructose) 및 벌꿀 (honey)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제용 조성물을 제공한다.
상기 벌꿀의 종류는 특별히 한정된 것은 아니며, 아카시아, 클로버, 폴리플로랄 벌꿀 등을 모두 포함할 수 있다.
미생물들은 일반적으로 유체를 따라 이동하다가 고체 매체 표면에 단단하게 부착되는 특성을 지닌다. 본 발명의 바이오필름은 고체 매체의 표면에 부착된 미생물과 미생물이 분비하는 세포외 중합체 (EPS; extracellular polymeric substance)가 결합하여 형성된 층으로, 생체조직뿐 아니라 무생물체의 표면 등 거의 모든 종류의 고체표면에 형성될 수 있다.
상기 바이오필름은 주위에서 흔히 접할 수 있는 생체, 의학 및 산업 환경에서 흔히 발견된다. 생체에서 서식할 수 있는 병원성 미생물의 경우 숙주의 상피세포, 뼈, 치아, 및 혈관 내벽 등을 포함하는 각종 조직/기관 및 각종 인공 삽입 보형물 (catheter, implant), 각종 의학기구/장비/설비 등에 바이오필름을 형성할 수 있다. 바이오필름이 형성되면 미생물은 가혹한 환경에서도 잘 견디는 것은 물론, 항생제 및 면역세포에 대하여 강한 저항력을 가지기 때문에 제거가 매우 어려우며, 만성 염증 질환의 원인이 되기도 하며, 물체의 경우 부식 (microbiologically induced corrosion)을 유발한다. 최근 보고에 의하면, 전체 감염성 질환의 65% 정도가 바이오필름 형성이 주요인으로 알려져 있다 (Ymele-Leki and Ross, 2007, Applied and Environmental Microbiology 73(6):1834-41). 따라서 본 발명의 상기 물질에 의한 바이오필름 억제는 미생물에 의한 부식 방지 또는 병원성 미생물에 의한 감염의 방지/치료에 있어 매우 중요할 수 있다.
본 발명의 물질인 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀은 종래부터 장기간 식용으로 사용되어온 안정성이 입증된 물질로 인체에 부작용이 없으며, 바이오필름 억제효과가 뛰어나고 약제저항성을 유도하지 않으므로 병원성 미생물의 감염을 예방 또는 치료에 이용될 수 있다.
본 발명의 바이오필름 억제용 조성물은 선택적으로 병원성 미생물의 바이오필름만을 억제할 수 있다.
즉, 본 발명의 바이오필름 억제제는 숙주 미생물과 공생하는 유용한 미생물의 바이오필름 형성에는 영향을 미치지 않고, 특이적으로 병원성 미생물의 바이오필름만을 억제할 수 있으며, 일례로 본 발명의 바이오필름 억제용 조성물은 숙주 미생물과 공생하는 E. coli 균주인 K-12 MG1655에는 영향을 미치지 않고, 병원성 미생물인 E. coli O157:H7만을 억제할 수 있다.
본 발명에서 바이오필름의 형성이 억제되는 병원성 미생물의 종류는 특별히 한정된 것은 아니며, 바실러스 시리우스 (Bacillus cereus), 아그로박테리움 투메파시엔스 (Agrobacterium tumefaciens), 비브리오 벌니피커스 (Vibrio vulnificus), 비브리오 콜레라 (Vibrio cholerae), 비브리오 파라헤몰리티커스 (Vibrio parahaemolyticus), 비브리오 하베아이 (Vibrio harveyi), 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 (enteropathogenic Escherichia coli), 엔테로헤모라직 에스세리키아 콜리 (enterohaemorrhagic Escherichia coli), 엔테로톡시제닉 에스세리키아 콜리 (enterotoxigenic Escherichia coli), 엔테로인베시브 에스세리키아 콜리 (enteroinvasive Escherichia coli), 엔테로어그리게티브 에스세리키아 콜리 (enteroaggregative Escherichia coli ), 살모넬라 엔테리카(Salmonella enterica), 살모넬라 엔테리티디스 (Salmonella enteritidis), 살모넬라 티피머리움 (Salmonella Typhimurium), 클렙시엘라 뉴모니아 (Klebsiella pneumoniae), 쉬겔라 플렉스네리 (Shigella flexneri), 슈도모나스 에어루기노사 (Pseudomonas aeruginosa), 스트렙토코커스 뮤탄스 (Streptococcus mutans), 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus), 캔디다 알비칸스 (Candidad albicans), 예시니아 엔테로콜리티카 (Yersinia enterocolitica), 및 리스테라아 모노사이토진 (Listeria monocytogenes)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 (enteropathogenic Escherichia coli), 엔테로헤모라직 에스세리키아 콜리 (enterohaemorrhagic Escherichia coli), 슈도모나스 에어루기노사 (Pseudomonas aeruginosa), 또는 스타필로코커스 아우레우스 (Staphylococcus aureus)일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 엔테로헤모라직 에스세리키아 콜리 (enterohaemorrhagic Escherichia coli)일 수 있다. 일례로, 병원성 대장균은 E. coli O157:H7일 수 있다.
상기 병원성 미생물에 의해 야기되는 질환은 특별히 한정된 것은 아니나, 염증성 질환을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 대장염, 크론병 및 염증성 장질환으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 질환을 포함할 수 있다.
본 발명의 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀은 병원성 미생물의 바이오필름 형성 억제에 효과적일 수 있으며, 이때의 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀의 농도는 특별히 한정된 것은 아니나, 바이오필름 억제용 조성물 총 100% (v/v)에 대하여 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 0.1 내지 10% (v/v) 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.4 내지 5% (v/v) 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3에 나타난 바와 같이, 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀은 바이오필름 형성을 억제하며, 바이오필름 억제용 조성물 총 100% (v/v)에 대하여 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀 0.1 내지 10% (v/v)는 병원성 미생물의 생육이 완전히 억제되지 않으면서 바이오필름 형성을 억제하는 농도일 수 있다.
상기 바이오필름 억제용 조성물 총 100% (v/v)에 대하여, 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질 0.4 내지 5% (v/v)는 바이오필름 형성이 억제되면서 병원성 미생물 생육의 억제가 이루어지지 않아 병원성 미생물로 하여금 다약제 저항성을 유도하는 것을 막을 수 있는 농도일 수 있다.
상기 농도보다 낮을 경우 병원성 미생물의 바이오필름 형성을 억제하기에 불충분할 수 있으며, 상기 농도보다 높을 경우 병원성 미생물의 생존이 저해되어 미생물로 하여금 이에 살아남기 위한 다약제 저항성을 유도할 수 있다.
본 발명의 일례로, 0.5% (v/v)의 꿀은 세포 성장을 저해하지 않고 98%에 이르는 병원성 E. coli O157:H7의 바이오필름 형성을 감소시켰다.
상기 농도는 부유성 병원성 미생물의 생육이 저해되지 않는 농도로 이의 성장에 영향을 미치지 않기 때문에 병원성 미생물로 하여금 다약제 저항성을 유도하지 않으면서도, 생체내 조직 또는 기관에의 부착을 저해하여 질환에 감염되는 것을 예방 또는 치료할 수 있다.
상기 범위의 조성물은 병원성 미생물의 약물 저항성을 이끄는 독성을 나타내지 않았는데, 이는 실시예 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 부유성 E. coli O157:H7 세포의 특이적 성장률은 벌꿀이 존재하지 않을 때 1.32 ± 0.01 h-1이었고, 0.5% 농도의 아카시아, 클로버 및 폴리플로랄 벌꿀 첨가시 각각 1.66 ± 0.01 h-1, 1.45 ± 0.07 h-1, 및 1.34 ± 0.01 h-1의 성장률을 나타내어 세포독성을 보이지 않음을 확인할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 물질인 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀의 첨가는 독성을 나타내지 않아 부유성 병원성 미생물의 성장을 저해시키지 않았을 뿐더러, 첨가된 부가적인 탄소원으로 인해 E. coli O157:H7 세포의 수율을 약 25% 증가시킬 수 있다.
상기 글루코오스, 프록토오스 또는 벌꿀은 컬리 유전자 (curli genes), 퀘럼센싱 유전자 (quorumsensing genes) 또는 독성유전자 (virulence genes)의 발현을 조절할 수 있다.
이때, 상기 글루코오스, 프록토오스 또는 벌꿀은 병원성 미생물의 독성 유전자 (virulence genes), 컬린 유전자 (curli gene) 및 AI-2 gene의 발현을 억제할 수 있으나, 인체에 유익한 공생 미생물의 상기 유전자 발현은 억제하지 않을 수 있다.
본 발명의 일례로, 글루코오스, 프록토오스 또는 벌꿀의 처리는 E. coli O157:H7에서 16 LEE 독성유전자 (LEE virulence genes; including espBDA, the intimin gene eae, and the LEE regulator gene ler), 3 컬리 유전자 (curli genes; csgBAC), 7 퀘럼 센싱 유전자 (quorum-sensing genes; AI-2 import operon lsrA and lsrDBFG and the indole biosynthesis gene tnaA and the indole import gene mtr)를 억제하였다.
본 발명의 일례로, 글루코오스, 프록토오스 또는 벌꿀은 병원성 미생물인 E. coli O157:H7의 AI-2 인포터 유전자 lsrA 및 lsrDBFG, 그리고 인돌 생합성 유전자 tnaA 와 같은 퀘럼센싱 시그널 유전자의 발현을 억제하였다.
따라서, E. coli O157:H7 바이오필름의 형성에 긍정적인 역할을 하는 AI-2 발현 억제는, E. coli O157:H7 바이오필름 형성의 감소에 기여할 것이다.
또한, 종래의 인돌 (indole)이 E. coli O157:H7 바이오필름 형성을 감소시킨다는 보고와는 달리, 본 발명에서는 세포외 낮은 수준의 인돌에 의해 바이오필름이 강화되지 못하였다. 즉 E. coli O157:H7 바이오필름에 대한 벌꿀 또는 글루코오스의 영향은 인돌 신호는 독립적일 수 있다.
대장균에 있어서, 상기 csg 유전자군은 대장균 염색체로부터 이들 컬리, 타입 I 필리 및 콜라닌산의 형성에 관여하는데, 컬리 (curli)와 타입 I 필리 (type I pili)는 바이오필름 형성에 필수적인 물질들로서, 물질의 표면에 부착되거나 미생물들 간의 연결에 관계될 수 있다.
상기 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질은 병원성 미생물의 표면 부착력을 저해함으로 바이오필름의 형성을 억제할 수 있다.
상기 표면은 미생물이 바이오필름을 형성할 수 있는 생물체 또는 비생물체의 표면을 모두 포함할 수 있으며, 바람직하게는 생물체 유래의 조직, 기관 또는 의료용 물건일 수 있다.
일례로, 각종 의학기구, 의학장비, 의학 시설/설비와 같은 물건은 물론 상피세포, 뼈, 치아, 및 혈관 내벽 등을 포함하는 각종 생체 조직/기관과 같은 생체조직 및 생체에 적용되는 각종 인공 삽입 보형물에 사용될 수 있다.
본 발명의 물질은 병원성 미생물의 바이오필름 형성을 억제하는 효과가 뛰어날 뿐만 아니라, 천연 유래 물질로 미생물에게 약물 저항성을 이끄는 독성을 나타내지 않기 때문에 생체에 안정하며, 병원성 미생물에 의한 바이오필름 형성의 제어가 필요한 곳이면, 가정, 환경, 의료 및 산업 분야에 걸쳐 폭넓게 사용될 수 있다.
본 발명의 바이오필름 억제용 조성물는 가정, 산업, 의학, 및 환경분야에서의 구체적인 목적에 맞추어 액체형태, 분무형태 또는 고체형태로 다양하게 제조될 수 있다.
본 발명의 일례로, 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 바이오필름 억제활성을 갖는 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질은, 전체 식품 조성물 중량의 0.001 내지 60중량%로 가할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 식품 조성물에는 상기 물질 이외에 감미제, 풍미제, 생리활성 성분, 미네랄 등이 포함될 수 있으며, 필요에 따라 보존제, 유화제, 산미료, 점증제 등을 포함할 수 있다.
상기 식품 조성물은 각종 식품류, 음료, 껌, 차, 비타민 복합제, 건강 기능성 식품류 등의 형태로 제조될 수 있다. 일례로, 껌이나 차와 같은 형태로 제조되어 구강내 바이오필름 형성을 억제하여, 치아의 부식 예방, 치석형성 예방, 잇몸 질환 예방 및 개선, 및 입 냄새 개선의 용도로 사용될 수 있다.
본 발명의 일례로, 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는, 병원성 대장균의 바이오필름 억제활성을 나타내는 약학 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질은 약학 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 99중량%로 포함될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 약학 조성물은 병원성 미생물에 의해 야기되는 질환으로 그 종류에 있어서 특별히 한정된 것은 아니며, 병원성 미생물에 의해 야기되는 염증성 질환을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 대장염, 크론병 및 염증성 장질환으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 질환을 포함할 수 있다.
본 발명의 일례로, 실시예 6에 나타난 바와 같이 0.5% (v/v)의 아카시아 벌꿀, 글루코오스 및/또는 프록토오스로 처리시 HT-29 인간 결장 상피세로에의 E. coli O157:H7세포의 부착을 감소시켜 대장염 치료에 효과적임을 확인할 수 있었다.
상기 약학 조성물은 당업계에 공지의 방법에 의해 제조될 수 있으며 (예: 문헌 [Remington's Pharmaceutical Science, 최신판; Mack Publishing Company, Easton PA), 그 자체 또는 약학적으로 허용되는 담체, 부형제, 희석제 등과 혼합하여 분말, 과립, 정제, 캡슐제, 또는 주사제 등의 제형으로 제조되어 사용될 수 있다. 또한 이들은 경구용 제형(정제, 현탁액, 과립, 에멀젼, 캡슐, 시럽 등), 비경구형 제형(멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액), 국소형 제형(용액, 크림, 연고, 겔, 로션, 패치) 등으로 제조될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물의 유효성분인 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질은 성인기준으로 0.1 내지 10000mg/kg/일일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 1000mg/kg/일로 투여할 수 있으나, 상기 투여량은 질병의 심각정도, 연령 등에 따라 증감할 수 있는 것으로 본 발명의 범위에 상기 투여량에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하는 단계;를 포함하는 바이오필름 형성의 억제방법을 제공한다.
본 발명의 억제방법은 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질을 병원성 미생물과 접촉시키거나 또는 병원성 미생물이 증식할 수 있는 또는 증식하고 있는 생물체 유래의 조직, 기관 또는 의료용 물건의 표면에 처리하여, 바이오필름의 형성을 미리 예방하거나, 또는 억제할 수 있다.
상기 글루코오스, 프록토오스, 벌꿀의 농도는 특별히 한정된 것은 아니나, 0.1 내지 10% (v/v)의 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있으며, 바람직하게는 0.4 내지 5% (v/v)의 글루코오스, 프록토오스 및 벌꿀로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다.
상기 표면은 생체 유래의 표면은 물론, 가정, 산업, 환경, 의료 분야에서 사용되는 물건의 표면을 포함할 수 있는데, 이는 미생물이 바이오필름을 형성할 수 있는 생물체 또는 비생물체의 표면을 의미할 수 있으며, 바람직하게는 생물체 유래의 조직, 기관 또는 의료용 물건의 표면일 수 있다.
일례로, 피부, 치아와 같은 생물체 유래 조직 또는 기관의 표면일 수 있으며, 각종 의료용 설비, 장비, 기구, 임시 또는 영구용 인공삽입 보형물인 렌즈, 인공판막, 페이스메이커, 수술용 핀, 삽입도관, 카테터 등 의료용 물건의 표면을 일컫을 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시 예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
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실시예
1> 시료의 준비
두가지 한국 벌꿀 (아카시아벌꿀 및 폴리프로랄 벌꿀)이 Dongsuh Foods Corp. (Seoul, Korea)로부터 구입되었고, 클로버 벌꿀 (clover honey)이 Golden Heritage Food LLC (Kansas, USA)로부터 구입되었다. 벌꿀을 고압멸균하고 사용전에 clostridal 포자를 제거하기 위해 여과하였다. Sodium phosphate, amyl alcohol, formaldehyde, glutaraldehyde, ethyl alcohol, hydrochloric acid, OsO4, pdimethylamino-benzaldehyde, crystal violet, congored, coomasie brilliant blue, 및 methyl glyoxal (MGO)을 Sigma-Aldrich Co. (Missouri, USA)로부터 구입되었다. Ethanol, glucose, fructose, lactose, sucrose, hydrogen peroxide, 및 dimethyl sulfoxide (DMSO)를 Duksan Pure Chemical Co. (Ansan, Korea)로부터 구입되었다.
혈청형 장출혈성 E. coli O157:H7 (ATCC43895, EDL933 균주 (Strockbine et al. 1986)) 및 공생 E. coli K-12 MG1655 (Blattner et al. 1997)을 사용하였다. 모든 균주들이 Luria. Bertani (LB) 배지 (Sambrook et al. 1989)에서 배양하였다.
박테리아 균주는 초기에 LB 플레이트 상에 -80℃ 글리세롤 스톡으로부터 도말 (streak)되었고, 신선한 콜로니 하나를 250-ml 플라스크에 LB 배지 (25 ml) 내로 접종하고 37℃, 250 rpm에서 배양하였다.
밤새 배양된 배양물을 1:100 비율로 LB 배지로 희석하였다. 분광광도계 (UV-160, Shimadzu, Japan)를 이용하여 600 nm에서 흡광도를 측정함으로 세포성장을 확인하였다.
<
실시예
2> 바이오필름 분석 및 독성 측정
고정된 바이오필름 형성 (Static biofilm formation)을 Pratt 및 Kolter (1998)에 의해 보고된 바를 따라, 96-well 폴리스티렌 플레이트 (SPL life sciences, Korea)에서 측정하였다. 밤새 LB에서 배양된 E. coli 배양물을 흡광도 600nm에서 0.05가 되도록 희석하고, 0, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10, 또는 15% (v/v)의 벌꿀 또는 다른 성분을 함유하는 LB 배지 (300 ㎕)에서 쉐이킹없이 26℃ 또는 37℃에서, 24시간 동안 배양하였다.
세포 밀도 (620 nm에서의 탁도)를 측정한 다음, 플레이트상의 모든 부유세포 (planktonic cells)를 제거하기 위해 물로 3회 헹구고, 이후 크리스탈 바이올렛 (0.1% (v/v), 300 ㎕)을 각 웰 (well)에 첨가하였다. 실온에서 20분간 방치 후, 마이크로플레이트를 비운 다음, 물로 3회 헹구었다. 염색된 바이오필름 세포를 해상 (resolve)하기 위해 에탄올 (95%, 300 ㎕)을 첨가한 다음, 총 바이오필름 세포를 570 nm 흡광도에서 측정하였다.
또한, 벌꿀의 독성은 37℃, LB 배지에서 부유성 E. coli O157:H7 세포의 특이적 성장률을 측정함으로 조사되었다.
도 1에서 나타난 바와 같이, 아카시아, 클로버 및 폴리플로랄 벌꿀은 E. coli O157:H7 바이오필름 형성을 상당히 감소시켰다. 0.5% (v/v)의 각 벌꿀은 E. coli O157:H7 바이오필름 형성을 >95% (도1)가량 저해시킨데 반해, 15% (v/v) 의 벌꿀은 E. coli O157:H7 성장을 완전히 저해시켰다. 게다가, 고압멸균 및 여과를 거치지 않은 세 가지 천연 벌꿀은, 고압멸균 및 여과를 거친 벌꿀과 동일한 바이오필름 감소를 나타내었다.
도 3에서 나타난 바와 같이, 37℃에서 다섯 가지 탄소소스 (glucose, fructose, sucrose, lactose, and galactose, each at 0.5% v/v) 및 두 가지 항미생물 화합물 (methyglyoxal and hydrogen peroxide)에 대한 바이오필름 감소를 테스트한 결과, 글루코오스와 플록토오스는 벌꿀과 유사하게 E. coli O157:H7 바이오필름 형성을 감소시켰다. 수크로오스, 락토오스 및 갈락토오스는 부분적으로 바이오필름 형성에 영향을 미치는 반면, methylglyoxal 및 hydrogen peroxide 은 영향을 미치지 않았다.
도 3B에 나타난 바와 같이, E. coli O157:H7와는 달리, 공생 E. coli K-12 MG1655 균주에서 벌꿀 및 당의 성분에 의해 바이오필름 저해효과가 나타나지 않았다. 대부분의 벌꿀 성분은 E. coli K-12 MG1655에 의한 바이오필름 형성을 증가시켰다 (약 2배까지).
또한, 부유성 E. coli O157:H7 세포의 특이적 성장률은 벌꿀이 존재하지 않을 때 1.32 ± 0.01 h- 1이였고, 0.5% 농도의 아카시아, 클로버 및 폴리플로랄 벌꿀 첨가시 각각 1.66 ± 0.01 h-1, 1.45 ± 0.07 h-1, 및 1.34 ± 0.01 h-1의 성장률을 나타내었다. 게다가 상기 벌꿀의 첨가는 E. coli O157:H7 세포의 수율을 약 25% 증가시켰다.
<
실시예
3>
전사체
분석
3-1. 총
RNA
분리 (
Total
RNA
isolation
)
마이크로어레이 및 qRT-PCR 실험동안, E. coli O157:H7 및 E. coli K-12 MG1655을 37℃, 250 ml LB배지에 E. coli O157:H7 및 E. coli K-12 MG1655를 접종하고, 밤새 배양물 (1:100 dilution)을 쉐이킹하였다. 바이오필름을 형성하기 위해, 10g의 글라스 울 (glass wool, Corning Glass Works, Corning, NY)이 사용되었고, 세포들을 100 rpm에서 쉐이킹하면서 7시간 배양하였다.
벌꿀 (0.5%) 또는 물 (0.5%)을 첨가하였다. 표면지역을 증가시키기 위해 글라스 울 (Glass wool)을 사용하였고, 마이크로어레이를 위해 충분한 RNA를 얻었다. 샘플 수집 전에, RNAse 저해제 (RNAlater, Ambion, TX,USA)를 첨가하고 바이오필름 세포를 드라이아이스로 30초간 즉각적으로 차갑게 한 다음, 95% 에탄올로 RNA 분해를 방지하였다.
상기 세포를 2분간 13,000 g에서 원심분리한 다음, 세포 필렛을 드라이아이스로 즉각적으로 얼린 다음, -80℃에 저장하였다. Qiagen RNeasy mini Kit (Valencia, CA, USA)를 사용하여 총 RNA를 분리하였다. 모든 DNA를 제거하기 위해, 정제된 RNA를 30 Units의 DNase I으로 15분간 처리하였다.
RNA quality는 Agilent 2100 bioanalyser 및 RNA 6000 NanoChip (Agilent Technologies, Amstelveen, Netherlands)을 사용하여 측정하였다. RNA quantity는 ND-1000 Spectrophotometer (NanoDrop Technologies,Inc., DE, USA)를 사용하여 결정하였다.
3-2.
DNA
마이크로어레이
분석 (
DNA
microarray
analysis
)
아카시아 벌꿀 (0.5% v/v)로 처리한 다음, E. coli O157:H7 세포의 분화된 유전자 발현을 연구하기 위해, GeneChip Genome 2.0 Array (Affymetrix, P/N 900551, Santa Clara, USA)를 사용하였다. DNA 마이크로 어레이 분석은 Lee et al. (2011)에 기술된 바에 따라 Affymetrix system을 사용하여 수행되었다.
3-3. 정량적 실시간
역전사
중합효소연쇄반응
(
Quantitative
real
-
time
reverse
transcription
polymerase
chain
reaction
(
qRT
-
PCR
)
DNA 마이크로어레이 데이터 및 표현형 분석 (curli and indole assays)을 확인하기 위해, E. coli O157:H7 및 E. coli K-12 MG1655에서 벌꿀을 처리하거나 처리하지 않고 qRT-PCR을 사용하여 csgA (encoding curlin major subunit), eae (encoding intimin adherence protein), espA (encoding secreted protein), espD (encoding secreted protein), ler (encoding transcriptional regulator of LEE operon), lsrA (encoding AI-2 importer), lsrB (encoding AI-2 binding importer), 및 lsrF (encoding AI-2 importer)의 전사 정도를 확인하였다.
상기 유전자 및 rrsG (housekeeping control)를 위해 유전자 특이적 프라이머가 사용되었다 (표 1). 하우스키핑 유전자의 발현정도를 관심있는 유전자의 발현데이터를 표준화하기 위해 사용되었다.
본 발명에서 이용된 qRT-PCR 방법은 Lee et al. (2008)로부터 채택되었다. qRT-PCR은 두가지 독립적 배양물을 가지고 SYBR Green master mix (Applied Biosystems, Foster City, USA) 및 ABI StepOne Real-Time PCR system (Applied Biosystems)을 사용하여 수행하였다.
Gene | Primer |
csgA | Forward 5'-AGA TGT TGG TCA GGG CTC AG-3' |
Reverse 5'-CGT TGT TAC CAA AGC CAA CC-3' | |
csgB | Forward 5'-CGT TGT TAC CAA AGC CAA CC-3 |
Reverse 5'-CCA TAA GCA CCT TGC GAA AT-3 | |
stx2A | Forward 5'-GTT CCG GAA TGC AAA TCA GT-3' |
Reverse 5'-CGG CGT CAT CGT ATA CAC AG-3' | |
lsrA | Forward 5'-AAC ATC CTG TTT GGG CTG GCA A-3' |
Reverse 5'-AAA CAA GCG TTC GGT TTC CGC A-3' | |
lsrB | Forward 5'-AGC ATC CTG GCT GGG AAA TTG T -3' |
Reverse 5'-AAA TTC TTT CAC CGT GCC GCG T -3' | |
hlyE | Forward 5'-AAC CGC AGA TGG AGC ATT AG-3' |
Reverse 5'-CAC TGT TTG GGT TGC TTC AA-3' | |
mtr | Forward 5'-ACC AGC AGC AGA TCC AGA CT-3' |
Reverse 5'-AAG ATC CGA AAA CCA TCG TG-3' | |
rrsG | Forward 5'-TAT TGC ACA ATG GGC GCA AG-3' |
Reverse 5'-ACT TAA CAA ACC GCC TGC GT-3' |
DNA 마이크로어레이를 사용하여 E. coli O157:H7 바이오필름 세포에서 분화된 유전자 발현을 확인한 결과, 285가지 유전자가 상당히 변화되었는데 (〉5-fold); 이중 189 유전자가 억제되었고 96 유전자가 벌꿀에 의해 유도되었다. 억제된 대부분 (5- to 101-fold)은 16 LEE 독성유전자 (LEE virulence genes; including espBDA, the intimin gene eae, and the LEE regulator gene ler), 3 컬리 유전자 (curli genes; csgBAC), 7 퀘럼 센싱 유전자 (quorum-sensing genes; AI-2 import operon lsrA and lsrDBFG and the indole biosynthesis gene tnaA and the indole import gene mtr), 및 21 TCA 사이클 관련 유전자였다. 또한, 세가지 글리세로포스포리피디관련 유전자 (glpABC) 및 나이트로젠-조절 유전자가 대부분 유도되었다 (5- to 44-fold).
또한, qRT-PCR을 사용하여 유전자 발현을 확인한 결과, 컬린 주서브유닛 (curlin major subunit ; csgA), LEE 독성 유전자 (LEE virulence genes; eae, espA, espD, and ler,) 및 오토인듀서-2인포터 유전자 (autoinducer-2 importer genes; lsrA, lsrB and lsrF)가 억제되었다.
도 2B에서 나타난 바와 같이, E. coli O157:H7 바이오필름 세포에서 독성 유전자 (espA and espD)발현에 대한 당의 효과를 조사한 결과, 아카시아꿀과 유사하게, 글루코오스 및 플록토오스는 독성 유전자 (virulence genes; espA and espD), 컬린 유전자 (curli gene; csgA) 및 AI-2 gene (lsrF)의 발현을 억제하였다. 또한 수크로오스도 또한 다소 덜하지만, 이러한 유전자의 발현을 억제하였다.
도 2C에서 나타난 바와 같이, E. coli O157:H7 바이오필름 세포와 달리, csgA, lsrB, 및 lsrF의 발현이 E. coli K-12 MG1655 바이오필름 세포에서 벌꿀에 의해 억제되지 않았다.
<
실시예
4>
SEM
에 의한
컬리
(
Curli
) 분석
컬리 (curli) 생산을 조사하기 위해 SEM기술이 사용되었다. 바이오필름 세포를 형성시키기 위해, 나일론 필터 (0.5 × 0.5 mm square)상에 E. coli O157:H7세포를 성장시켰다. 초기의 탁도는 300 ㎕ 세포 이용시 600 nm에서 0.05를 나타내었다.
바이오필름 형성을 위해, 벌꿀 (0.5%), 클루코오스 (0.5%), 또는 플럭토오스 (0.5%)를 첨가하거나 첨가없이 세포와 나일론 필터를 37℃에서 24시간 동안 쉐이킹 없이 배양하였다. 상기 세포들을 배양한 후, 2.5% 글루타르알데히드 (glutaraldehyde) 및 2% 포름알데히드 (formaldehyde)를 첨가하여 이들을 선고정 (pre-fix)한 다음 4℃에서 밤새 배양하였다.
상기 샘플들을 15 kV에서 SEM S-4100 (Hitachi, Japan) scanning electron microscope을 사용하여 조사하고 ×2000에서 ×25,000까지 확대하였다.
도 4에서 나타난 바와 같이, 컬리 유전잔 생산을 SEM으로 조사한 결과, 아카시아 벌꿀, 글루코오스 및 프록토오스는 각각 실질적으로 바이오필름세포에서 컬리 유전자를 감소시켰다. 또한, 벌꿀, 글루코오스의 첨가는 세포의 길이를 각각 2.5 ± 0.4 및 2.2 ± 0.3-배 증가시켰다 (도 4).
<
실시예
5> 인돌 분석 (
Indole
assays)
세포외 인돌의 농도를 측정하기 위해, 600 nm 흡광도에서 5.0에 달할 때까지 37℃, 250 rpm에서 8시간 LB 배지에서 벌꿀 또는 다른 화합물을 첨가 또는 첨가없이 E. coli를 성장시켰는데, 이는 E. coli가 정지기 (stationary phase)에 도달할 때의 시점임을 나타낸다.
세포외 인돌 농도를 100 × 4.6 mm Chromolith Performance RP-18e 컬럼 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) (Lee et al. 2007) 및 0.5 ml min-1 흐름율하에 50/50 H2O.0.1% trifluoroacetic acid (TFA)/acetonitrile mobile phase을 지닌 elution을 사용하여 reverse-phase HPLC로 측정하였다.
상기 조건에서, 각각 인돌에 대한 보유시간 (retention time)과 최대 흡광도는 5.1 min 및 271 nm였다.
도 5에서 나타난 바와 같이, 벌꿀, 글루코오스 및 플록토오스 (0.5% v/v)는 세포외 인돌의 축적을 감소시켰다. 그러나, 세포외 인돌의 낮은 수준은 바이오필름의 강화를 이끌지 못하였다.
<
실시예
6> 인간
결장상피세포로의
E.
coli
O157
:
H7
의 부착력 분석
6-1.
인간세포주
배양 (
Human
cell
line
culture
)
HT-29 인간 결장상피세포주를 American Type Culture Collection (Rockville, MA, USA)에서 구입하였고 이 세포를 10% 소태아혈청 (FBS), 1% 페닐실린/스트렙토마이신, 1 mM 소디엄 피루베이트 및 2 mM 글루타민이 공급된 RPMI 1640 (Invitrogen Life Technologies, Carlsbad, CA, USA)에서 성장시키고 HT-29 세포를 5% CO2하의 37℃에서 배양하였다. 상기 배양배지를 이틀에 한번씩 교체하였다.
6-2. 인간
결장상피세포로의
E.
coli
O157
:
H7
의 부착력 분석
HT-29 인간 결장 상피세포로의 E. coli O157:H7의 부착은 공배양 시스템 (Kobayashi et al. 2006)을 사용하여 측정되었다. 0.5% 아카시아 벌꿀을 첨가하거나 첨가하지 않고 녹색형광단백질로 인코딩된 플라스미드 pCM18를 보유시키기 위해 300 ㎍ml-1 에리쓰로마이신이 첨가된 LB배지에서, 37℃에서 6시간 E.coli O157:H7/ pCM18 세포를 배양하였다. E. coli 세포를 4℃에서 5분간 3000rm에서 원심분리하여 수거하고, phosphate buffered saline (PBS)에 재현탁시켰다. E. coli O157:H7/pCM18 세포 (1 × 108 CFU)를 5% CO2 하에서 37℃, 6시간 동안 HT-29 세포와 공배양한 다음, 부착되지 않은 E. coli 세포를 제거하기 위해 PBS로 두 번 세척하였다. 세포들을 형광현미경 (fluorescence microscope; BMG Labtech GmbH, Offenburg, Germany)으로 이미지화하였다. 200×배에서 위상차 및 blue filter (B-2E/C, FITC)하에 디지털 카메라 (TE2000-U, Nikon, Japan)로 녹색 형광 이미지로 찍었다. E. coli O157:H7/pCM18와 HT-29 세포의 공배양시의 녹색 형광량을 측량하기 위해, 혼합물을 0.1% Triton X-100이 용해된 0.1 M Tris로 용균시키고, 녹색 형광을 485 nm (excitation)와 520 nm (emission)에서 분석하였다.
도 6에 나타난 바와 같이, 0.5% (v/v)의 아카시아 벌꿀, 글루코오스 및 프록토오스로 처리시 HT-29 인간 결장 상피세로에의 E. coli O157:H7세포의 부착을 감소시켰다 (도 6A). E. coli O157:H7/pCM18 세포의 녹색 형광량 분석은 또한 벌꿀, 글루코오스 및 프록토오스에 의한 HT-29 상피세포로의 E. coli O157:H7 부착을 저해함을 확인하였다 (도 6B).
Claims (8)
- 글루코오스 또는 프록토오스에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 O157:H7(enteropathogenic Escherichia coli O157:H7)의 바이오필름 억제용 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물은 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 O157:H7(enteropathogenic Escherichia coli O157:H7)에 의해 야기되는 질환인 대장염, 크론병 및 염증성 장질환으로 이루어진 군에서 선택된 질환을 예방하거나 치료하는, 바이오필름 억제용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물 총 100% (v/v)에 대하여, 상기 글루코오스 또는 프록토오스에서 선택된 하나 이상의 물질을 0.1 내지 10% (v/v)를 포함하는, 바이오필름 억제용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 물질은 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 O157:H7(enteropathogenic Escherichia coli O157:H7)의 표면 부착력을 저해함으로 바이오필름의 형성을 억제하는, 바이오필름 억제용 조성물.
- 삭제
- 글루코오스 또는 프록토오스에서 선택된 하나 이상의 물질을 생물체 또는 비생물체의 표면에 처리하여 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 O157:H7(enteropathogenic Escherichia coli O157:H7)의 표면 부착력을 저해하는 단계;를 포함하는 엔테로페쏘제닉 에스세리키아 콜리 O157:H7(enteropathogenic Escherichia coli O157:H7)의 바이오필름 형성의 억제방법.
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Publications (2)
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Citations (1)
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Non-Patent Citations (2)
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Journal of ApiProduct and ApiMedical Science, Vol. 1, No. 1, pp. 6-10 (2009) * |
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