KR101920219B1

KR101920219B1 - 비피더스균을 포함하는 비만 예방 또는 개선용 조성물

Info

Publication number: KR101920219B1
Application number: KR1020170029673A
Authority: KR
Inventors: 지근억; 이지붕
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-11-20
Also published as: KR20180102923A

Abstract

본 발명의 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물 등은, 비피도박테리움 비피덤 BGN4(KCTC 3202)를 유효성분으로 포함하여 TNF-a와 IL-1b의 억제 효과를 갖고 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄여 고지방 식이에 의한 비만을 억제한다.

Description

비피더스균을 포함하는 비만 예방 또는 개선용 조성물{COMPOSITION COMPRISING BIFIDOBACTERIA FOR PREVENTING OR TREATING OF OBESITY}

본 발명은 비피더스균을 포함하는 비만 질환의 예방 또는 개선용 약학 조성물 또는 식품 조성물에 관한 것이다.

비만(Obesity)은 세계적으로 손꼽히는 예방 가능한 사망 원인 중 하나이며, 특히 제2형 당뇨병이나 심혈관계 질환과 같은 다양한 질병들의 발병 위험을 높이는 원인이기도 하다. 장내 미생물(Gut microbiota)은 대사항상성(metabolic homeostasis) 및 비만과 관련된 것으로 보고되고 있다(N.M. Delzenne, A.M. Neyrinck, F. Backhed F P.D. Cani, Targeting gut microbiota in obesity: effects of prebiotics and probiotics, Nat. Rev. Endocrinol. 7 (2011) 639 - 646).

장내 세균(Intestinal bacteria)은 식이 탄수화물을 소화하여 아세테이트(acetate), 프로피오네이트(propionate), 부티레이트(butyrate), 락테이트(lactate)와 같은 짧은 사슬 지방산(short chain fatty acids, SCFA)를 생산할 수 있고, 숙주의 에너지 대사 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 이러한 SCFA는 장에서 숙주 유전자의 발현을 유도할 수 있는 대사 조절의 역할을 할 수 있고, 영양분의 흡수와 지방 조직의 분화를 돕는다. 고 열량 식이(high fat diet, HFD) 마우스의 장 내에서, 그람 음성 박테리아 유래 리포폴리당류(lipopolysaccharides, LPS)가 카이로마이크론(chylomicrons)내로 편입되며, 숙주에 흡수된다. 나아가, LPS와 일부 병원체(pathogen)은 밀착 연접(tight junctions)을 파괴할 수 있고, 장의 투과성을 증가시킬 수 있다.

내독소혈증(endotoxemia)이라 불리는 혈청 내 높은 LPS 수준은, 비만 연관 염증을 가져오며, 이는 인슐린 저항성, 죽상동맥경화증(atherosclerosis)과 같은 대사 증후군과 연관된다.

비피도박테리엄 비피덤 BGN4 (Bifidobacterium bifidum BGN4)과 비피도박테리움 롱검 BORI(Bifidobacterium longum BORI)은 새로운 프로바이오틱스 활성을 보인다. B. bifidum BGN4은 다량의 S-아데노실-L-메티오닌(S-adenosyl-L-methionine)와 항암성 다당류를 생산한다고 보고되었다. 또한, 알러지 반응을 억제할 수 있고, 장세포 유사 Caco-2 세포(enterocyte-like Caco-2 cells)에 부착되며, 염증성 장 질환을 억제한다. B . longum BORI(AR81)는 항 로타바이러스 단백질을 생산할 수 있으며, 로타바이러스 감염 어린이의 임상 증상 심각도를 완화시킨다.

국내특허공개공보 제10-2010-0090885호, 2010년08월18일 공개, 피틴산을 포함하는 비피도박테리움 비피둠 ＢＧＮ4 배양용 배지 및 이를 이용한 비피도박테리움 비피둠 ＢＧＮ4 다당체의 대량 생산 방법 국내특허공개공보 제 10-2005-0030827호, 2005년03월31일 공개, 로바타바이러스 억제활성을 갖는 신균주 비피도 박테리움 롱검 에이알81 및 이로부터 분리된 활성단백질

J Microbiol Biotechnol. 2008 Aug;18(8):1393-400. Kim JY et al., Effect of oral probiotics (Bifidobacterium lactis AD011 and Lactobacillus acidophilus AD031) administration on ovalbumin-induced food allergy mouse model.

본 발명의 목적은 비피더스균을 포함하는 비만 예방 또는 개선용 약학 조성물 또는 식품 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물은, 비피도박테리움 비피덤 BGN4(KCTC 3202)를 유효성분으로 포함하여 TNF-a와 IL-1b의 억제 효과를 갖고 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄여 고지방 식이에 의한 비만을 억제한다.

상기 유효성분은 동결건조된 형태로 적용될 수 있다.

삭제

상기 유효성분은 지방조직 내의 대식세포와 TNF-a과 IL-1b를 포함하는 염증성 사이토카인의 증가를 억제할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비만의 예방 또는 증상완화용 식품 조성물은, 비피도박테리움 비피덤 BGN4(KCTC 3202)를 유효성분으로 포함하여 TNF-a와 IL-1b의 억제 효과를 갖고 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄여 고지방 식이에 의한 비만을 억제한다.

상기 식품 조성물은 식품첨가제, 또는 건강기능식품일 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로", "상대적으로", "비교적"등의 표현과 함께 또는 이러한 표현 없이 적용되는 수치는 언급된 의미에 고유한 특성에 의하여 허용되는 오차를 포함하는 그 수치에 근접한 범위를 포함하는 의미로 사용된다.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비만의 예방 또는 치료(증상완화)용 조성물은 비피도박테리움 비피덤 BGN4, 비피도박테리움 롱검 BORI(AR81), 락토바실러스 아시도필루스 AD031 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 유산균을 유효성분으로 포함한다.

비피도박테리움 비피덤 BGN4 (Bifidobacterium bifidum BGN4)은 논문(Journal of Food Protection, Vol. 63, (2000) 1133-1136/ International Journal of Food Microbiology Vol. 46 (1999) 231-241/ FEMS Microbiology Letters 240 (2004) 131-136 등)에 의해 이미 균주 자체는 알려진 것으로, 판매처(주식회사 비피도, 강원도 홍천군 홍천읍 상오안리 688-1)로부터 용이 입수 가능하고, 한국생명공학연구원 미생물자원센터에 수탁번호 KCTC 3202로 일반기탁된 미생물이기도 하다.

비피도박테리움 롱검 BORI(Bifidobacterium longum BORI, Bifidobacterium longum AR81)은 논문(Appl Environ Microbiol. 2007 Sep;73(17):5598-606) 등에 의하여 균주 자체는 알려진 것으로, 판매처(주식회사 비피도, 강원도 홍천군 홍천읍 상오안리 688-1)로부터 용이 입수 가능하고, 한국미생물보존센타에 수탁번호 KCCM-10492로 기탁된 미생물이기도 하다.

락토바실러스 아시도필루스 AD031(Lactobacillus acidophilus AD031)은 논문(J Microbiol Biotechnol. 2008 Aug;18(8):1393-400.) 등에 의해 알려진 균주로, 판매처(주식회사 비피도, 강원도 홍천군 홍천읍 상오안리 688-1)로부터 용이 입수 가능하다.

본 발명의 발명자들은, 위에서 설명한 미생물(유산균)을 경구 섭취하는 경우, 고지방 식이 마우스의 비만과 관련된 증상과 수치들을 통계적으로 유의미하게 억제한다는 점을 실험적으로 확인하였다.

본 명세서에서 비만의 예방 또는 치료의 의미는, 체중 감소(→체중증가억제), 혈중 지질 농도 감소, 체지방 감소, 혈장 내 글루코스 농도 감소, 및 지방에 의한 만성 염증 증상 완화 중 적어도 하나 이상의 효과를 나타내는 조성물을 말하며, 상기 비만은 비만 자체만이 아니라 비만으로부터 파생되는 당뇨병 등 대사질환 증상을 개선, 또는 예방하는 것을 포함한다.

본 명세서에서 예방은 상기 조성물의 투여로 상기 비만 관련 질환의 발병을 억제 또는 지연시키는 행위를 말한다. 또한, 치료는 상기 조성물의 투여로 상기 비만 관련 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 것을 의미한다.

본 발명의 조성물에 포함되는 유효성분인 상기 유산균은 유산균 자체가 적용될 수 있고, 상기 유산균이 생산하는 단백질, 다당류 등이 함유되는 유산균 유래물질이 상기 유산균과 함께 또는 별도로 포함되어 적용될 수 있다. 구체적으로 상기 유산균은 동결 건조된 형태로 적용될 수 있으며, 이러한 형태로 적용시 보관과 섭취에 편리하다는 장점을 갖는다. 상기 동결건조된 유효성분의 제조는 상기 유산균, 상기 유산균의 배양액, 또는 이들의 혼합물은 동결건조하는 방법이라면 그 방법으로 제조가 가능하다.

상기 유효성분은 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄일 수 있다.

또한, 상기 유효성분은 전신성 만성 염증과 대사증후군에 도움을 줄 수 있다.

상기 유효성분은 비피도박테리움 비피덤 BGN4 또는 비피도박테리움 롱검 BORI(AR81)를 포함할 수 있다.

비피도박테리움 비피덤 BGN4의 경우 대식세포와 TNF-a과 IL-1b를 포함하는 염증성 사이토카인의 증가 억제 효과가 특히 뛰어나며, 비피도박테리움 롱검 BORI(AR81)는 식이량에 무관하게 마우스의 체중량 증가를 유의미하게 억제할 수 있다.

상기 조성물은 약학 조성물일 수 있다.

상기 약학 조성물은 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함할 수 있다. 상기 담체는 경구투여 시에는 결합제, 활택제, 붕해제, 부형제, 가용화제, 분산제, 안정화제, 현탁화제, 색소, 향료 등을 사용할 수 있으며, 주사제의 경우에는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장화제, 안정화제 등을 혼합하여 사용할 수 있으며, 국소투여용의 경우에는 기제, 부형제, 윤활제, 보존제 등을 사용할 수 있다.

상기 약학 조성물의 제형은 위에서 설명한 담체와 혼합하여 다양하게 제조될 수 있다. 예를 들어, 경구 투여 시에는 분말, 정제, 트로키, 캡슐, 엘릭서, 서스펜션, 시럽, 웨이퍼 등의 형태로 제조할 수 있으며, 주사제의 경우에는 단위 투약 앰플 또는 다수회 투약 형태로 제조할 수 있다. 기타, 용액, 현탁액, 정제, 환약, 캡슐, 코팅정, 서방형 제제 등으로 제형화 할 수 있다.

상기 제제화에 적합한 담체, 부형제 및 희석제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨, 말티톨, 전분, 아카시아, 알지네이트, 젤라틴, 칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈, 미정질 셀룰로즈, 폴리비닐피롤리돈, 물, 메틸하이드록시벤조에이트, 프로필하이드록시벤조에이트, 탈크, 마그네슘 스테아레이트 또는 광물유 등이 사용될 수 있다. 또한, 충진제, 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 조성물은, 비만의 예방 또는 치료에 특히 유용한 바, 이를 포함하는 약학 조성물을 투여함으로써, 상기 질환의 치료를 도모할 수 있다.

이때, "투여"는, 적절한 방법으로 투여대상에게 소정의 물질을 도입하는 것을 의미하며, 상기 조성물이 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다. 복강 내 투여, 정맥 내 투여, 근육 내 투여, 피하 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비강 내 투여, 폐(기관지) 내 투여, 직장 내 투여 등이 될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 구체적으로, 경구 투여 또는 직장 내 투여가 적용될 수 있고, 경구 투여 시에는 상기 조성물이 위에서의 분해되거나 활성이 사라지는 것을 억제하기 위한 제형화가 진행될 수도 있다.

상기 약학 조성물은 치료할 질환, 투여 경로, 환자의 연령, 성별, 체중, 질환의 중등도 등의 여러 관련 인자와 생체 내 지속성 등을 고려하여 적절한 양이 투여될 수 있으며, 구체적으로 상기 약학적 조성물에는 상기 유효성분이 0.1 내지 99.9 중량% 포함될 수 있으며, 상기 약학적 조성물은 1x10⁷ 내지 1x10¹² CFU/day로 투여될 수 있다. 또한, 상기 약학적 조성물은 비만 질환의 예방 또는 치료를 위하여 단독으로, 또는 수술, 호르몬 치료, 약물 치료 및 생물학적 반응 조절제를 사용하는 방법들과 병용하여 적용될 수도 있다.

상기 조성물은 식품조성물일 수 있다. 본 발명의 식품조성물은 비만의 예방 또는 증상완화용으로 식품 조성물의 형태로 제공될 수 있다. 상기 식품조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 또는 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다.

상기 식품조성물은 이 분야에서 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 예를 들면, 상기 식품조성물은 차, 또는 드링크의 형태로 제조하여 음용하도록 하거나, 과립화, 캡슐화 및 분말화하여 섭취할 수 있다. 또한, 비만 또는 비만관련 질환의 개선효과가 있다고 알려진 공지의 물질 또는 활성 성분과 함께 혼합하여 조성물의 형태로 제조할 수 있다.

상기 식품으로는 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예: 과일통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예: 햄, 소시지콘비이프 등), 빵류 및 면류(예: 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예: 요구르트, 버터, 치이즈 등), 식용식물유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예: 된장, 간장, 소스 등) 등이 적용될 수 있다.

상기 식품조성물을 식품 첨가제 등의 형태로 사용하기 위해서는 분말화(동결 건조를 포함한다) 또는 농축액 형태로 제조하여 적용할 수 있으며 상기 식품 전체를 기준으로 0.01 내지 99 중량%로 함유될 수 있다.

또한, 상기 식품조성물은 전체 열량 중 지방 유래 열량이 60% 이상인 고지방 식품에 비만 예방 또는 증상 완화용 기능성 첨가제의 형태로 적용될 수 있으며, 이때, 상기 고지방 식품 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 20 중량부로 적용될 수 있다.

본 발명의 비만 예방 또는 치료(증상완화)용 조성물은 특정 프로바이오틱스를 포함하여 비만을 효과적으로 예방 또는 치료하고, 비만으로 인하여 발생하는 만성염증 또는 대사증후군 증상 완화에 도움을 줄 수 있다. 또한, 상기 조성물의 유효성분은 유산균의 일종으로 섭취에 따른 인체 부작용이 없거나 미미하며 안전성이 우수한 약학 조성물 또는 식품 조성물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 시간에 따른 각 그룹당 식이섭취 양에 대한 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에서 시간에 따른 각 군의 체중량 변화를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에서 프로바이오틱스 공급이 지방조직에 미치는 영향을 평가한 결과(지방세포의 크기 분석 결과, n = 5, 그래프에서 a, b, c는 각 군 간의 통계적 유의성을 의미함. p < 0.05).
도 4는 본 발명의 실시예에서 프로바이오틱스 공급이 지방조직에 미치는 영향을 평가한 결과(지방 조직의 H&E 염색 결과).
도 5는 본 발명의 실시예에서 프로바이오틱스 공급이 지방조직에 미치는 영향을 평가한 결과(지방조직 내 CD68 발현 정도 분석 결과, n = 5).
도 6은 본 발명의 실시예에서 프로바이오틱스 공급이 지방조직에 미치는 영향을 평가한 결과(지방조직 내 TNF-a 발현 정도 분석 결과, n = 5).
도 7은 본 본 발명의 실시예에서 프로바이오틱스 공급이 지방조직에 미치는 영향을 평가한 결과(지방조직 내 IL-1b 발현 정도 분석 결과, n = 5).

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명에서 문맥상 중량%인지 부피%인지 불명확한 경우에는 중량%를 의미한다.

<실험방법>

1. 프로바이오틱 박테리아

동결건조 파우더 형태로, L. casei IBS041(이하, LC로 약칭), L. acidophilus AD031(이하, LA로 약칭), B. bifidum BGN4(이하, BGN4로 약칭) 및 B. longum BORI(이하, BORI로 약칭)을 각각 주식회사 비피도(Bifido Co., Ltd, 대한민국 홍천)에서 제공받아 이하 실험에 적용했다.

2. 실험동물 및 식이

7주령 ICR 마우스를 중앙실험동물 주식회사(Central Lab. Animal, Seoul, Korea)에서 구입하여, 50 ± 10% 습도, 23 ± 3 ℃의 온도 및 명암주기 12 시간 조건에서 1 주일 동안 적응시킨 후, 6개의 군(n=9)으로 나누어 각각 저지방 식이(전체 열량 중 10%가 지방 유래)와 고지방 식이(전체 열량 중 60%가 지방 유래)를 제공하였다(표 1 참조).

LFD (10% calorie from fat)		HFD (60% calorie from fat)
조성	g/Kg	조성	g/Kg
카제인(Casein)	210.0	카제인(Casein)	265.0
L-시스틴(L-Cystine)	3.0	L-시스틴(L-Cystine)	4.0
옥수수전분(Corn Starch)	280.0	말토덱스트린(Maltodextrin)	160.0
말토덱스트린(Maltodextrin)	50.0	자당(Sucrose)	90.0
자당(Sucrose)	325.0	라드(Lard)	310.0
라드(Lard)	20.0	대두유(Soybean Oil)	30.0
대두유(Soybean Oil)	20.0	섬유소(Cellulose)	65.5
섬유소(Cellulose)	37.2	미네랄 믹스, AIN-93G-MX (94046)	48.0
미네랄 믹스, AIN-93G-MX (94046)	35.0	제2인산칼슘(Calcium Phosphate, dibasic)	3.4
제2인산칼슘(Calcium Phosphate, dibasic)	2.0	비타민 믹스, AIN-93-VX (94047)	21.0
비타민 믹스, AIN-93-VX (94047)	15.0	타타르산수소콜린(Choline Bitartrate)	3.0
타타르산수소콜린(Choline Bitartrate)	2.8	Blue Food Color	0.1
Yellow Food Color	0.1	-	-

각 군의 마우스에게는 LFD, HFD, (HFD+LC), (HFD+LA), (HFD+BGN4), 또는 (HFD+BORI) 식이를 8주 동안 공급했다(각각, LFD 군, HFD 군, LC 군, LA 군, BGN4 군, BORI 군으로 약칭함). 이때, LC 군, LA 군, BGN4 군, 및 BORI 군에는 각각 프로바이오틱스 분말을 물에 5 x 10⁸ CFU/mL로 혼합하여 제공했으며, 프로바이오틱스 혼합액은 이틀에 한번씩 교체하며 실험을 진행하였다. 마우스의 체중과 식이 섭취량을 이틀 간격으로 측정하였으며, 이러한 동물실험은 서울대학교 실험동물운영위원회(Institutional Animal Care and Use Committee)의 승인 하에 진행되었다.

3. 조직병리학적 평가

각 군의 마우스는, 8주 동안의 LFD 또는 HFD 등 섭취 후 12시간 동안의 금식 시기를 거친 후에 Zoletil 50 (Virbac, Carros, France)로 마취된 후 희생되었다. 혈액 샘플을 얻고, 부고환 지방패드(epididymal fat pads)을 적출하여 일부분을 활용해 10% 파라포름알데히드로 고정하고 H&E 염색을 실시하였으며, 나머지 부분은 영하 80 ℃에서 보관했다.

4. 혈청분석(Serological analyses)

혈청 TAG(triacylglycerol), 총 콜레스테롤(total cholesterol, TC), HDL 콜레스테롤(high density lipoprotein cholesterol, HDL-C) 수준, 그리고 AST(aspartate transaminase)와 ALT(alanine transaminase) 활성 수준을 아산제약(Asanpharm, Seoul, Korea)에서 판매하는 테스트 키트를 이용하여 측정했다. LDL 콜레스테롤(Low density lipoprotein cholesterol, LDL-C) 수준은 아래 식 1을 이용해 계산했다.

[식 1]

6. 실시간 PCR 분석(Real-time polymerase chain reaction)

총 RNA를 지방 조직으로부터 추출했고, 타카라 바이오 사(Takara Bio, Kusatsu, Japan)의 RNA 추출 키트를 이용하였다. 각 샘플로부터 총 RNA 0.5 mg씩을 취하고 Takara Bio사의 cDNA 합성 키트를 이용하여 cDNA로 역전사 하였다. Applied Biosystems 7500 system 상에서 Takara Bio사로부터 구입한 SYBR premix을 이용해 TNF-a, IL-1b, 및 CD68 각각에 대한 핵산이 정량화(Relative quantifications)되었다. 적용된 프라이머의 서열은 아래와 같다.

GAPDH의 프라이머 서열	forward 5'-ACC ACA GTC CAT GCC ATC AC-3' reverse 5'-TCC ACC ACC CTG TTG CTG TA-3'
TNF-a의 프라이머 서열	forward 5'-TCT TCT CAT TCC TGC TTG TGG-3' reverse 5'-GGT CTG GGG CAT AGA ACT GA-3'
IL-1b의 프라이머 서열	forward 5'-GCC CAT CCT CTG TGA CTC AT-3' reverse 5'-AGG CCA CAG GTA TTT TGT CG-3'
CD68의 프라이머 서열	forward 5'-TTC AGG GTG GAA GAA AGG TAA-3' reverse 5'-CAA TGA TGA GAG GCA GCA AGA-3'

mRNA 수준은 GAPDH 수준을 기준으로 평준화하여 나타냈고, HFD 군의 GAPDH 수준을 기준으로 상대량으로 나타냈다.

6. 통계 분석(Statistical analysis)

결과는 (mean ± standard error)으로 나타냈고, Differences는 Duncan's multiple range tests에 따라서 one-way ANOVA를 사용하여 계산했다. 통계분석은 SPSS statistical package (Chicago, IL, USA)을 이용했다. 실험 결과의 유의수준은 p < 0.05로 설정했다.

<실험 결과>

1. 식이섭취에 대한 프로바이틱스 공급의 영향과 체중변화

LFD 식이를 한 마우스가 HFD 식이를 한 마우스보다 더 많이 사료를 섭취했고, 이는 LFD의 낮은 에너지 밀도 때문인 것으로 생각된다. 4 개의 실험군(LC 군, LA 군, BGN4 군, 및 BORI 군) 각각은 대략 비슷한 양의 사료를 섭취했으며, 이는 HFD 군과 유사한 양이었다. 이는, 프로바이오틱스 공급이 식이섭취 량에는 큰 영향을 주지 않는다는 점을 의미한다(도 1 및 표 3 참조). 그러나, 4개의 실험군 모두가 HFD 군과 비교하여 낮은 체중량 증가를 보였다(도 2 참고). 특히나, BORI 군에서 마우스 체중 증가가 현저하게 억제되는 결과를 얻었다(표 3 참고)

	LFD 군	HFD 군	LC 군	LA 군	BGN4 군	BORI 군
최초체중 Original BW (g)	37.2±3.5	37.2±2.6	37.2±2.4	37.2±2.8	37.2±2.2	37.2±2.2
최종체중 Final BW (g)	56.4±7.8	69.8±8.2	68.2±10.9	63.0±9.4	65.5±8.5	62.3±9.7
증체량 Weight gain (g)	19.2±5.1b	32.6±6.7a	31.0±9.0a	25.8±9.0ab	27.8±7.6a	25.1±8.7b
식이섭취 Food Intake (g)	2535	2218	2210	2286	2207	2203
FER (mg/g)	67±9c	132±10a	126±29ab	101±21b	112±15ab	102±12b
부고환 지방 Epididymal fat (g)	2.5±0.8	3.2±0.8	3.4±0.9	3.0±1.0	3.2±0.5	2.9±1.0
FER (food effect ratio) = 증체량(weight gain, mg)/식이섭취량(food intake, g). abc는 각각 다른 그룹과의 유의차를 의미함(p < 0.05, n = 9).

FER(food effect ratio) 값에서는, 모든 실험군에서의 FER 값이 HFD 군의 FER 값보다 낮게 나타났다. LA 군과 BORI 군에서의 FER값은 HFD 군과 비교해서 유의미하게 낮은 값이 나타났다. 증체량 값, FER 값 등의 면에서 BGN4 군에 유의미하게 개선된 결과를 보여주었다. 그러나, 부고환 지방 패드 중량과 관련해선 4 가지 프로바이오틱스가 모두 영향을 미치지 못했다.

2. 혈청학적 매개변수에 대한 프로바이오틱스 공급의 효과

혈청 내 지방 수준은 HFD 군과 LFD 군 사이에 유의미한 차이를 보이지 않았다. 식이공급 8 주 후, 염증지표인 혈청 ALT 수준과 혈청 AST 수준이 LFD 군보다 HFD 군에서 더 높게 나타났고, LA군과 BGN4군에서 유의미하게 개선된 결과를 보였다 (표 4 참고).

	LFD 군	HFD 군	LC 군	LA 군	BGN4 군	BORI 군
TAG (mg/dL)	110.9 ± 20.0	75.1 ± 11.7	83.8 ± 13.2	79.7 ± 17.3	72.2 ± 16.4	73.2 ± 20.4
TC (mg/dL)	134.7 ± 34.4	115.8 ± 30.2	107.7 ± 33.2	99.2 ± 28.3	107.1 ± 36.2	101.7 ± 35.3
LDL-c(mg/dL)	30.9 ± 17.5	17.5 ± 20.4	18.7 ± 36.4	32.8 ± 15.0	37.2 ± 28.7	16.8 ± 14.5
HDL-c(mg/dL)	88.5 ± 20.8	86.9 ± 14.0	64.9 ± 16.1	67.8 ± 20.7	74.7 ± 18.4	75.5 ± 25.5
ALT (IU/L)	5.1 ± 5.3b	11.8 ± 6.5a	5.5 ± 5.8b	3.9 ± 3.4b	5.8 ± 6.8b	8.4 ± 3.9ab
AST (IU/L)	13.1 ± 7.0b	30.3 ± 12.1a	19.9 ± 11.7ab	17.1 ± 10.9b	14.7 ± 6.9b	22.3 ± 8.2ab
abc는 각각 다른 그룹과의 유의차를 의미함(p < 0.05, n = 7).

3. 지방 조직과 염증에 대한 프로바이오틱스 공급의 효과

도 3을 참고하면, 프로바이오틱스를 공급한 모든 그룹에서 HFD 식이군과 비교하여 통계적으로 유의미하게 지방세포의 크기가 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 도 4의 지방조직 염색사진 중 HFD 군에서, 많은 수의 "유사 왕관(crown-like)" 구조를 확인할 수 있었으며, 이는 많은 수의 대식세포(macrophage)가 지방 조직에 침투하여 있음을 의미한다. 대식세포 침투는 프로바이오틱스를 공급한 모든 군에서 억제되었고, LA 군, BORI 군, 및 BGN4 군에서 특히 잘 억제되는 것으로 관찰되었다. 도 5를 참고하면, 대식세포 마커인 CD68 발현은 4 가지 프로바이오틱스 공급군에서 모두 다소 억제되는 것으로 나타났다. 또한, 도 6과 도 7을 참조하면, 사이토카인(TNF-a, IL-1b)의 발현 역시 4 개의 프로바이오틱스 공급군에서 감소되는 것으로 나타났고, 특히 BGN4 군에서 감소가 분명하게 나타났다.

4. 검토

위의 결과로부터, B. longum BORI는 식이량에 무관하게 마우스의 체중량 증가를 유의미하게 억제하는 것으로 나타났다(도 1, 표 3 참고).

이전 연구에서는 프로바이오틱 박테리아는 고지방 식이로 유도된 혈장 TAG와 콜레스테롤 증가를 억제한다는 점을 보인 바 있다[E. Esposito, A. Iacono, G. Bianco, G. Autore, S. Cuzzocrea, P. Vajro, R.B. Canani, A. Calignano, G.M. Raso, R. Meli, Probiotics reduce the inflammatory response induced by a high-fat diet in the liver of young rats, J. Nutr. 139 (2009) 905-911.] 그러나, 이번 실험에서 이러한 효과는 관찰되지 않았다(도 3 참고). 지방간 특허로 분리한 데이터를 보면 TAG와 TC의 개선을 볼 수 있음.

고지방 식이 마우스 모델에서 지방세포의 크기를 줄이는 효과는 본 실험에서 관찰되었다(도 3 참고). 위의 실험에 활용된 4 가지 프로바이오틱 박테리아(L. casei IBS041, L. acidophilus AD031, B. bifidum BGN4 및 B. longum BORI) 모두가 고지방 식이 마우스의 지방세포 크기를 유의미하게 감소시켰다.

고지방 식이 시, 많은 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)가 유미지립(chylomicrons) 내로 유입되어 순환계 내로 흡수될 수 있고, 이는 만성적인 염증(low-grade inflammation)을 유발한다. 비만에서 괴사 유사(necrosis-like) 지방세포사가 증가하는 것은 지방세포의 비대화(adipocyte hypertrophy)의 악영향과 지방 조직의 대식세포 recruitment의 결과로 생각된다. 사멸된 지방세포는 종종 대식세포들에 둘러싸인 형태로 관찰되는데, 소위 "유사 왕관(crown-like)" 구조라 불리며, 세포 잔해와 자유 지방립들에 의해 형성되는 것으로 생각된다. 도 4의 H&E 염색 사진을 참고하면, HFD 군에서 "crown-like" 구조가 더 많이 나타났으며, 상대적으로 LA 군, BGN4 군 및 BORI 군에서는 덜 나타났다.

프로바이오틱 공급 군에서 CD68 발현 수준은 HFD 군과 비교하여 낮게 나타났으나, 그 차이는 통계적으로 유의한 수준은 아니었다(도 5 참고). 또한, 프로바이오틱스 공급 군들은 TNF-a 와 IL-1b 사이토카인들의 mRNA 수준이 억제되는 패턴을 보였는데, 특히 BGN4 군에서 분명하게 나타났다(도 6 및 도 7 참고).

몇몇 종류의 프로바이오틱스는 장관 내에서 증식하는 과정에서 장 점막에 단단히 부착하며, 소화관 내에서 장병원체와 같은 다른 박테리아와 경쟁한다. 프로바이오틱스 박테리아는, 밀착연접을 유지하는데 관여하는 오클루딘(occludin)과 ZO-1(Tight junction protein 1)의 발현을 증가시키는 것으로 보고되고 있다. 이러한 활성을 통해, 내독소혈증(endotoxemia)이 줄어들 수 있고, 전신성 만성 염증과 대사증후군에 도움을 줄 수 있는 것으로 생각된다.

B. longum BORI, L. acidophilus AD031, 및 B. bifidum BGN4는 마우스에서 체중 증가를 효과적으로 억제할 수 있다. 그리고 이들 유산균의 공급은 혈중 염증지표의 개선 및 macrophage recruitment와 cytokine release를 억제하는 경향성을 보이는 것으로 나타났다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

비피도박테리움 비피덤 BGN4(KCTC 3202)를 유효성분으로 포함하여 TNF-a와 IL-1b의 억제 효과를 갖고 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄여 고지방 식이에 의한 비만을 억제하는, 비만의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
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제1항에 있어서
상기 유효성분은 동결건조된 형태로 적용되는, 약학 조성물.
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비피도박테리움 비피덤 BGN4(KCTC 3202)를 유효성분으로 포함하여 TNF-a와 IL-1b의 억제 효과를 갖고 지방조직 내의 지방세포의 크기를 줄여 고지방 식이에 의한 비만을 억제하는, 비만의 예방 또는 증상완화용 식품 조성물.
제8항에 있어서,
상기 식품 조성물은 식품첨가제, 또는 건강기능식품인, 식품 조성물.