KR102140405B1 - 신균주 비피도박테리움 롱검 cacc 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물 - Google Patents

신균주 비피도박테리움 롱검 cacc 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517은 내산성, 내담즙성, 및 장내부착능이 우수하여 프로바이오틱스 균주로 사용하기에 적합하며, 가축 병원균에 대한 우수한 항균 활성을 갖고, 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주에 대한 항균 활성을 나타내며, 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에 우수한 효과가 있다.

Description

신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물{Novel Strain of Bifidobacterium longum CACC 517, and feed composition using thereof}
본 발명은 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 가축 병원균에 대한 항균 활성이 있고, 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레 균주에 항균 활성이 있으며, 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에 우수한 효과가 있는 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517과 이를 이용한 반려동물용 사료 조성물에 관한 것이다.
현재 우리나라는 핵가족화로 인하여 1인 및 2인 가구가 급격하게 증가하고 있다. 이로 인해, 정서적 안정을 찾기 위해 반려동물을 키우고 있는 인구도 증가하고 있다. 반려동물 중에서 가장 큰 부분을 차지하고 있는 것이 반려견으로, 일반적으로 반려견은 평균적으로 11~13년 정도 사는 것으로 알려져 있으나, 최근에는 공중보건 향상 및 의료 수준의 향상으로 15~20년 정도까지도 그 수명이 연장되었다.
그러나, 우리나라의 반려견은 대부분 주택 내에서 생활하기 때문에 운동이 부족하고 스트레스를 많이 받아 손쉽게 소화 및 대사 활성이 낮아지게 되고, 면역력이 낮아지는 경향이 있다. 이로 인해 사람과 유사하게 대사성 질환이나 면역 관련 질환이 발생하고, 향후 더욱 치명적인 내외과적 질환으로 악화되어 반려견과 견주의 삶의 질이 떨어지는 문제가 발생하고 있다.
현재 우리나라 동물 의료 및 복지에 대한 관심이 증가하고 있으나, 현실적인 치료 비용이 높아 의료비 부담이 크므로, 반려견의 운동 부족으로 인한 대사성 질환이나 면역 관련 질환의 발병을 손쉽게 예방할 수 있는 제제의 개발이 시급한 실정이다.
한편, 살아있는 미생물인 프로바이오틱스(probiotics)는 장내에서 미생물의 기능을 활성화하여 동물의 건강을 증진한다(Fuller, 1989). 많은 연구자들이 락토바실러스와 비피도박테리움과 같은 프로바이오틱스(probiotics) 균주가 설사 등과 같은 증상을 감소시키거나, 방어한다는 사실을 보고하였다(Gilliland, 1990).
이들 프로바이오틱스 균주는 장내로 유입된 후 장내 상피세포에 착생하게 되어 유해 미생물의 장 정착을 방지하고 항균 물질을 분비함으로써 유해 미생물의 생육을 억제하고 설사와 변비를 개선할 뿐만 아니라, 면역활성 증진, 항암 작용 등의 효능을 가지고 있다. 프로바이오틱스 균주가 장내에 유입되어 자체적인 대사활동을 통해 분비하는 물질은 숙주에 많은 이로움을 주기 때문에 프로바이오틱스 균주를 이용한 많은 연구가 진행되고 있다. 프로바이오틱스 균주는 대부분 동물의 장내에 정상적으로 존재하며 장내 미생물의 균형을 유지하고 숙주의 건강에 유익한 영향을 끼친다.
따라서 장내 유용한 프로바이오틱스 균주를 선정하기 위해서는 다음의 몇 가지 중요한 성상을 확인하며 선정한다(Fuller, 1989; Garriga et al., 1998; Martin et al., 2006; Mishra and Prasad, 2005). 즉, 프로바이오틱스 균주가 소화관 내에서도 생존해야 하므로, 내산성이나 내담즙성을 가져야 하고, 장에 도달할 때까지 소화관에서 콜로니를 형성해야 한다. 또한, 식품이나 사료 또는 임상적으로 사용 시 안전해야 하며, 동시에 숙주에 유익한 영향을 줄 수 있어야 한다. 최근에는 많은 기능적인 특성이 있는 프로바이오틱스 균주들이 개발되고 있는데, 병원체의 증식을 억제하는 기능을 갖는 프로바이오틱스 균주가 있고, BSH 활성(Begley et al., 2006; Pereira et al., 2003) 또는 전분가수분해 활성(amylolytic activity, Lee et al., 2001; Vizoso Pinto et al., 2006)을 갖는 프로바이오틱스 균주 등이 있다.
그러나, 프로바이오틱스 균주에 대한 연구는 사람의 건강이나 가축의 생산성 향상에 주로 초점을 맞추어 진행되고 있는 측면이 있었으며, 아직까지 반려견의 대사성 질환이나 면역 관련 질환의 발병을 효과적으로 억제할 수 있는 프로바이오틱스 균주의 개발은 부진한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 반려견의 대사성 질환이나 면역 관련 질환에 효과적인 프로바이오틱스 균주를 찾기 위해 예의 연구노력한 결과, 반려견의 분변에서 분리된 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517이 내산성, 내담즙성, 및 장내부착능이 우수하여 프로바이오틱스 균주로 사용하기에 적합한 동시에 가축 병원균에 대한 항균 활성이 있으며, 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레 균주에도 항균 활성이 있고, 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에 우수한 효과가 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 내산성, 내담즙성, 및 장내부착능이 우수한 프로바이오틱스 균주인 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517을 유효성분으로 함유한 반려동물용 사료 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517(수탁번호: KACC 81103BP)을 제공한다.
본 발명의 용어 "비피도박테리움 롱검 CACC 517(Bifidobacterium longum)"은 본 발명자들에 의해 반려견 분변에서 새롭게 분리 동정된 신규한 비피도박테리움 롱검 균주로서, "CACC 517 균주" 또는 "CACC 517"과 혼용하여 사용할 수 있다.
본 발명자들은 반려견에 사용할 수 있는 프로바이오틱스의 개발을 위해 반려견에 유용한 미생물에 대해 수년간 조사 분석하였고, 그 결과 반려견의 분변에서 유래한 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주가 내산성, 내담즙성, 및 장내부착능이 우수하여 프로바이오틱스 균주로 사용하기에 적합한 동시에, 가축 병원균에 대한 항균 활성이 있으며, 특히 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레 균주에 항균 활성을 나타내고, 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에 우수한 효과가 있음을 확인하였고, 저장시 안전성에도 문제가 없음을 확인하였다.
본 발명의 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517(수탁번호: KACC 81103BP)은 서열번호 1의 16s rRNA 서열을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은 상기 유전자 서열을 종래 공지된 균주들의 유전자 서열들과 비교 분석한 결과, 본 발명의 균주가 비피도박테리움 롱검에 속하는 새로운 균주임을 확인하여 비피도박테리움 롱검 CACC 517로 명명하였고, 국립농업과학원 농업유전자원정보센터에 2019년 10월 24일자로 기탁하고, 수탁번호 KACC 81103BP를 부여받았다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517(수탁번호: KACC 81103BP), 또는 그 배양액을 유효성분으로 하는 반려동물용 사료 조성물을 제공한다.
본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 내산성, 내담즙성, 및 장내부착 활성이 우수하여 프로바이오틱 균주로 사용되기에 적합하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 CACC 517 균주가 pH 2.5의 강산성 조건에서 2시간 경과하여도 생존율이 23.2%로 측정되어 내산성을 갖는 것을 확인할 수 있었고, 담즙 0.3% 및 1.0% 조건에서 2시간 경과하여도 각각 91% 및 46% 이상의 생존율을 보여 매우 우수한 내담즙성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명의 CACC 517 균주는 61.04%의 높은 장내부착 활성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다(도 1 참조).
본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 가축 병원균에 대한 항균 활성이 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서, 상기 CACC 517 균주 또는 그 배양액은 그 자체로 항균 활성을 나타내는 것을 특징으로 한다. 상기 CACC 517 균주 또는 그 배양액은 다양한 가축 병원균에 항균 활성이 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명에 따른 CACC 517 균주 배양액이 다양한 가축 병원균에 대해 생장억제 효능이 있는 것을 확인하였다(도 2 참조). 구체적으로는 상기 가축 병원균은 살모넬라 더비(Salmonella Derby), 살모넬라 엔테리티디스(Salmonella Enteritidis), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella Typhimurium), 및 대장균(Escherichia coli)에 대해 항균 활성이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다(도 2 참조).
또한, 본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주에 대한 항균 활성이 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에서는 본 발명의 CACC 517 균주가 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) JCM 1296T 균주에 대해 11-12mm의 clear zone을 형성하는 것으로 확인하였고, 이를 통해 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 병원균에 대해 매우 우수한 항균 활성을 갖는 것을 확인한 바 있다(도 3 참조).
또한, 본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 저장 안정성이 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 CACC 517 균주는 4개월의 저장 기간 동안 생균 수에 크게 변화가 없음이 관찰되었고, 저장 안정성이 우수한 균주임을 확인할 수 있었다(도 4 참조).
또한, 본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 면역증진 활성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 CACC 517 균주를 투여하여 반려견의 백혈구 수치가 정상견과 설사로 내원한 환자견 모두 2.9%와 11.6% 증가하였고, 헤마토크립(정상견 7.4%, 및 환자견 0.9%)과 혈소판(정상견 5.5%, 환자견 8.5%)의 수치도 증가하는 것으로 관찰되었다. 상기와 같은 결과를 통해 CACC 517 균주가 세포성 면역반응에 주요 역할을 담당하는 백혈구를 정상범위에서 증가시켜 면역기능을 증가시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었다(도 5 참조).
또한, 본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 단백뇨 억제 활성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 CACC 517 균주 투여를 통하여 반려견의 뇨 속에 함유된 단백질 함량이 정상견과 환자견을 통틀어 평균 30.7%(정상견 40.3%, 환자견 21.1%) 감소한 것으로 관찰할 수 있었으며, CACC 517 균주가 반려견의 단백뇨를 감소시키는데 매우 효과적임을 확인할 수 있었다(표 5 참조).
또한, 본 발명의 상기 반려동물용 사료 조성물은 반려견에 직접 투여되어 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선 활성을 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 본 발명의 CACC 517 균주를 설사 환자견에 1달간 투여한 결과, 설사로 내원한 환자견에서 급여 전 상당히 높았던 K 이온과 Ca 이온이 CACC 517 균주의 급여 후 정상화되었으며, 급여 전 낮은 Na 이온 수치는 CACC 517 균주의 급여 후 증가하여 정상화됨을 확인하여 CACC 517 균주의 급여에 의해 반려견의 전해질 수치가 효과적으로 정상화 되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 환자견에서 정상범위보다 상당히 높은 수치가 관찰되었던 ALP(alkaline phosphatase), ALT GPT(alanine aminotransferase), ALT(alanine amino-trasferase), GGT(Gamma glutamyl transferase) 등의 간 아미노 전이 효소들의 수치가 본 발명의 CACC 517 균주를 급여한 후에 크게 감소하여 정상화되는 현상이 관찰되었다. 특히, 환자견에 대한 약물투여는 간내 효소 수치 상승의 원인 중 하나인데, 환자견이 내원 후에 항생제 처방을 받고 항생제투여가 이루어졌음에도 불구하고 CACC 517 균주의 급여 후에 간 아미노 전이 효소들의 수치가 더욱 감소하는 결과가 나타난 것은 CACC 517 균주가 갖는 우수한 간 기능 개선 등 장내 환경 개선에 효과에 기인한 것으로 사료된다(표 6 참조).
본 발명의 상기 사료 조성물은 반려견이 먹고, 섭취하며, 소화시키기 위한, 또는 이에 적당한 임의의 천연 또는 인공 규정식, 한끼식, 간식 또는 상기 한끼식의 성분을 의미할 수 있으며, 당업계의 공지된 다양한 형태로 제조할 수 있다.
상기 사료의 종류는 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 사료를 더 추가하여 사용할 수 있으며, 이 경우 본 발명의 사료 조성물은 사료 첨가제로서 역할을 한다. 상기 추가될 수 있는 사료의 비제한적인 예로는, 곡물류, 근과류, 식품 가공 부산물류, 조류, 섬유질류, 제약 부산물류, 유지류, 전분류, 박류 또는 곡물 부산물류 등과 같은 식물성 사료; 단백질류, 무기물류, 유지류, 광물성류, 유지류, 단세포 단백질류, 동물성 플랑크톤류 또는 음식물 등과 같은 동물성 사료를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
다른 일 예로, 상기 사료 조성물은 투여될 반려견의 종류, 나이 및 기타 사료 성분의 종류에 따라 적절하게 사용될 수 있다.
본 발명의 사료 조성물은 영양소 보충 및 체중감소 예방, 사료 내 섬유소의 소화 이용성 증진, 유질 개선, 번식장애 예방 및 수태율 향상, 하절기 고온 스트레스 예방 등 다양한 효과를 나타내는 물질을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어 탄산수소나트륨, 벤토나이트(bentonite), 산화마그네슘, 복합광물질 등의 광물질제제, 아연, 구리, 코발트, 셀레늄 등의 미량 광물질인 미네랄제제, 케로틴, 비타민 E, 비타민 A, D, E, 니코틴산, 비타민 B 복합체 등의 비타민제, 메티오닌, 리이산 등의 보호아미노산제, 지방산 칼슘염 등의 보호지방산제, 효모배양물, 곰팡이 발효물 등의 생균, 효모제 등이 추가로 포함될 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 사료 조성물을 반려견에 투여하는 단계를 포함하는, 반려견의 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선 방법을 제공한다.
상기 투여는 어떠한 적절한 방법으로 동물에 본 발명의 조성물을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있다. 본 발명자들은 본 발명의 사료 조성물을 경구 투여하더라도 급성 독성이 나타나지 않는다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(1) 본 발명은 반려견의 분변에서 유래한 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517 및 이를 유효성분으로 함유하는 반려동물용 사료 조성물을 제공한다.
(2) 본 발명의 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517은 내산성, 내담즙성, 및 장내부착능이 우수하여 프로바이오틱스 균주로 사용하기에 적합하며, 가축 병원균에 대한 우수한 항균 활성을 갖고, 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주에 대한 항균 활성을 나타내며, 면역증진, 단백뇨 억제, 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 내산성, 내담즙성, 및 장부착능에 대한 특성을 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 가축 병원균 4종에 대한 항균 활성을 측정하기 위하여 Disk diffusion method 방법으로 측정하여 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주에 대한 항균 활성을 Disk diffusion method 방법으로 측정하여 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 장기 보관시 생균 수의 변화를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 면역증진 효과를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 비피도박테리움 롱검 CACC 517 균주의 계통도를 모식화하여 나타낸 모식도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1. 반려견 분변 유래 미생물의 내산성, 내담즙성, 및 장내부착 활성 검증
가축 병원균에 대한 항균 및 면역증진 활성을 갖는 프로바이오틱스(probiotics)의 후보군을 선별하기 위해서 반려견의 분변 시료에서 채취된 미생물들의 생균제 특성을 검증하였다.
1-1. 내산성 및 내담즙성
반려견 분변으로부터 분리한 균주의 내산성 및 내담즙 특성 연구를 위해 혐기챔버(Coy Laboratories, Grass Lake, MI)를 이용하여 혐기적 조건(90% N2, 5% CO2, 5% H2)에서 실험을 수행하였다. 반려견 분변 분리 균주들을 MRS broth((BD Difco™, USA)를 이용하여 37℃에서 24시간 배양하여 실험에 사용하였다.
내산성은 1N HCl을 이용하여 pH 2.5로 조정된 MRS broth에서, 내담즙성은 0.3%, 1%(w/v) Oxgall(BD Difco™, USA)이 첨가된 MRS 배지에 접종하여 2시간 동안 배양한 후, 0시간과 2시간 후의 생균수를 측정하여 생존율(%)을 측정하여 하기 [표 1] 나타내었다.
[표 1]
Figure 112019109368977-pat00001
그 결과, 분리된 후보군 중에서 CACC 517 균주가 pH 2.5의 강산성 조건에서도 생존율이 23%로 측정되어 내산성 활성을 갖는 것을 확인할 수 있었고, 담즙 조건에서도 우수한 생존율을 보여 내담즙 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
1-2. 장내부착능
장상피세포 HT-29 세포주는 10% fecal calf serum(Gibdo-BRL, USA)과 1% 페니실린/스트렙토마이신(10,000U/ml, Gibdo-BRL, USA)이 첨가된 DMEM(Gibdo-BRL, USA) 배지를 사용하여 37℃, 5% CO2 조건에서 배양하였다. HT-29 세포 단일층(monolayer)이 형성된 24-well plate에 1.0×108 CFU/mL 이상의 후보 균주들을 접종하였고, 2시간 배양 후, 0.1% triton X 100을 사용하여 HT-29 세포와 상기 균주를 떼어낸 후 생균수를 측정하고, 하기 [표 2]에 나타내었다.
[표 2]
Figure 112019109368977-pat00002
그 결과, 분리된 후보군 중에서 CACC 517 균주의 장내 부착능은 61.04%로 측정되었으며, 대략 2/3 정도의 균주가 장상피세포에 부착하여 장내 부착능이 우수한 것으로 측정되었다.
실시예 2. 가축 병원균에 대한 항균 활성 검증
2-1. 일반 가축 병원균에 대한 항균 활성
가축 병원균에 대한 항균 활성을 검증하기 위하여 Disk diffusion method 방법으로 항균 활성을 검증하였다. 병원균은 Salmonella Derby NCCP 12238, Salmonella Enteritidis NCCP 14546, Salmonella Typhimurium NCCP 10438, 및 Escherichia coli KCTC 2617의 4종 균주를 국가병원체자원은행과 한국생명공학연구원 생물자원센터에서 분양받아 사용하였다. 상기 4종 병원균을 BHI 배지(Becton, Dickinson and Company)를 사용하여 37℃에서 24시간 배양하여 사용하였다.
반려견 분변으로부터 분리한 균주들을 MRS broth에 접종한 후, 37℃에서 24시간 동안 배양하여 0.22㎛ pore size 막 필터로 제균한 배양 상등액 80㎕를 8mm paper disc에 접종하여 clear zone의 지름을 측정하여 항균력을 평가하였다.
[표 3]
Figure 112019109368977-pat00003
그 결과, 분리된 후보군 중에서 CACC 517 균주는 가축 병원균인 Salmonella Derby NCCP 12238 및 Escherichia coli KCTC 2617 균주에 대해 9-10mm의 clear zone을 형성하는 것으로 관찰되었고, Salmonella Typhimurium NCCP 10438, 및 Salmonella Enteritidis NCCP 14546 균주에 대해 9-10mm의 clear zone을 형성하여 매우 우수한 항균 활성을 갖는 것으로 확인되었다(도 2 참조).
2-2. 결장염 및 설사 유발 가축 병원균에 대한 항균 활성
클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주는 장독소(C. difficile toxin A)와 세포독소(C. difficile toxin B)를 분비하여 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균으로 잘 알려진 균주이다.
클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) JCM 1296T 균주를 JCM(Japan Collection of Microorganisms)에서 분양받아 EG 배지(Becton, Dickinson and Company)를 이용하여 혐기조건으로 37℃에서 48시간 동안 배양한 후 실험에 사용하였다.
반려견 분변으로부터 분리한 균주들을 MRS broth에 접종한 후, 37℃에서 24시간 동안 배양하여 0.22㎛ pore size 막 필터로 제균한 배양 상등액 80㎕를 10mm paper disc에 접종하여 clear zone의 지름을 측정하여 항균력을 평가하였다.
그 결과, 분리된 후보군 중에서 CACC 517 균주는 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) JCM 1296T 균주에 대해 11-12mm의 clear zone을 형성하는 것으로 확인되었고, 이를 통해 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 병원균에 대해 매우 우수한 항균 활성을 갖는 것으로 확인되었다(도 3 참조).
실시예 3. 저장 안정성 평가
상기 실시예 1에서 프로바이오틱스 활성 및 가축 병원균에 대한 항균 활성이 검증된 CACC 517 균주를 MRS broth를 이용하여 37℃에서 48시간 배양하고, 13,000rpm에서 5분 동안 원심분리한 후, 균체만을 수집하였다.
수집된 균체는 유산균 생균제 분말 동결건조보호제(10% skim milk, 15% trehalose)를 첨가하여 동결건조하였다. 동결건조된 균체를 분쇄하여 분말화한 후, 1포에 0.2g(5 x 109 CFU/g)씩 소포장을 하여 5℃에서 4개월 저장하였다. 저장 기간 중 생균 수를 측정하여 제형 안정성을 확인하였다.
그 결과, 상기 CACC 517 균주는 저장기간 동안 생균 수에 크게 변화가 없음이 관찰되었고, 저장 안정성이 우수한 균주임을 확인할 수 있었다(도 4 참조).
실시예 4. 면역증진 효과에 대한 임상시험
반려견 10마리(정상견 5, 환자견 5)를 대상으로 하여 보호자 동의하에 실시예 1 및 2를 통해 생균제 활성이 검증된 CACC 517 균주의 면역증진 효과에 대한 임상시험을 실시하였다.
실험은 CACC 517 균주를 실시예 3과 같이 분말 형태로 제제화하여 1달 동안 하루 1회 0.2g(5 x 109 CFU/g)씩 급여한 후, 미생물제제 급여 전후의 혈액을 채취하여 혈액 검사를 실시하였다.
[표 4]
Figure 112019109368977-pat00004
* WBC, white blood cell(백혈구); RBC, red blood cells(적혈구); HGB, hemoglobin(헤모글로빈); HCT, hematocrit(헤마토크립); PLT, platelet(혈소판)
그 결과, CACC 517 균주의 투여를 통하여 반려견의 백혈구 수치가 정상견과 설사로 내원한 환자견 모두 2.9%와 11.6% 증가하였고, 헤마토크립(정상견 7.4%, 및 환자견 0.9%)과 혈소판(정상견 5.5%, 환자견 8.5%)의 수치도 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한, 적혈구와 헤모글로빈 수치는 정상견에서 각각 8.5% 및 6.4%로 증가하는 현상이 관찰되었다.
상기와 같은 결과를 통해 CACC 517 균주가 세포성 면역반응에 주요 역할을 담당하는 백혈구를 정상범위에서 증가시켜 면역기능을 증가시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 5. 단백뇨 억제 효과에 대한 임상시험
반려견 10마리(정상견 5, 환자견 5)를 대상으로 하여 보호자 동의하에 실시예 1 및 2를 통해 생균제 활성이 검증된 CACC 517 균주의 단백뇨 억제 효과에 대한 임상시험을 실시하였다.
실험은 CACC 517 균주를 실시예 3과 같이 분말 형태로 제제화하여 1달 동안 하루 1회 0.2g (3.5×109 CFU)씩 급여한 후, 미생물제제 급여 전후의 반려견 뇨를 채취하여 뇨에 함유된 단백질 함량을 검사하였다.
[표 5]
Figure 112019109368977-pat00005
그 결과, CACC 517 균주의 투여를 통하여 반려견의 뇨 속에 함유된 단백질 함량이 정상견과 환자견을 통틀어 평균 30.7%(정상견 40.3%, 환자견 21.1%) 감소한 것으로 관찰되었다.
상기와 같은 결과를 통해 CACC 517 균주가 반려견의 단백뇨를 매우 효과적으로 감소시키는데 매우 효과적임을 확인할 수 있었다.
실시예 6. 전해질 수치 정상화 및 간 기능 개선 효과
반려견 10마리(정상견 5, 환자견 5)를 대상으로 하여 보호자 동의하에 실시예 1 및 2를 통해 생균제 활성이 검증된 CACC 517 균주의 전해질 수치 정상화 및 간 기능 개선 효과를 평가하기 위해 임상시험을 실시하였다.
실험은 CACC 517 균주를 실시예 3과 같이 분말 형태로 제제화하여 1달 동안 하루 1회 0.2g (3.5×109 CFU)씩 급여한 후, 미생물제제 급여 전후의 혈액을 채취하여 혈액 검사를 실시하였다.
[표 6]
Figure 112019109368977-pat00006
전해질은 체세포 내로 영양소를 옮기고 노폐물은 밖으로 배출하게 하여, 건강하게 체액 균형을 유지하고, 체내 pH 수치를 안정화하도록 하는 역할을 한다. 특히 칼슘 이온은 혈장 내에는 소량이지만, 혈장 칼슘 이온 수치의 작은 변화가 심장 박동과 수축력에 영향을 줄 수 있기 때문에 칼슘 이온의 적은 변화량도 매우 중요하다. 설사로 내원한 환자견에서 급여 전 상당히 높았던 K 이온과 Ca 이온이 CACC 517 균주의 급여 후 정상화되었으며, 급여 전 낮은 Na 이온 수치는 CACC 517 균주의 급여 후 증가하여 정상화하였다. 이러한 결과를 통해 CACC 517 균주의 급여에 의해 반려견의 전해질 수치가 효과적으로 정상화 됨을 확인할 수 있었다.
또한, 간 질환, 자가면역질환 등 다양한 원인으로 간 기능이 저하될 수 있다. 환자견에서 정상범위보다 상당히 높은 수치가 관찰되었던 ALP(alkaline phosphatase), ALT GPT(alanine aminotransferase), ALT(alanine amino-trasferase), GGT(Gamma glutamyl transferase) 등의 간 아미노 전이 효소들의 수치가 CACC 517 균주의 급여 후에 크게 감소함으로써 정상화 되는 현상이 관찰되었다.
특히, 환자견에 대한 약물투여는 간내 효소 수치 상승의 원인 중 하나인데, 환자견이 내원 후에 항생제 처방을 받고 항생제투여가 이루어졌음에도 불구하고 CACC 517 균주의 급여 후에 간 아미노 전이 효소들의 수치가 더욱 감소하는 결과가 나타난 것은 CACC 517 균주가 갖는 우수한 간 기능 개선 등 장내 환경 개선에 효과에 기인한 것으로 사료된다.
상기와 같은 결과를 통해 본 발명의 CACC 517 균주가 반려견의 장내 환경 개선을 통해 반려견 혈장의 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선에도 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
실시예 7. 균주 동정
상기 실시예 1 내지 6에서 우수한 생균제 활성이 검증된 CACC 517 균주를 동정하기 위해 16S rRNA gene sequencing 분석을 실시하였다.
프라이머는 27F 및 1492R 프라이머를 사용하였고, PCR 기기를 이용하여 16S rRNA 유전자를 증폭시킨 후 inter-primer인 785F, 907R 프라이머로 약 1,400bp 이상의 염기서열을 확보하였다.
[표 7]
Figure 112019109368977-pat00007
상기 확보된 염기서열에 대해 Ezbiocloud(https://www.ezbiocloud.net)의 16S-based ID를 통해 16S rRNA 분석한 결과, Bifidobacterium longum JCM 1217T (accession number, AP010888)과 99.79% 상동성을 보이는 신규한 균주로 동정되었다.
계통도(Phylogenetic tree)는 Mega 7 program을 사용하여 neighbor joining method를 기반으로 [도 6]에 나타내었다.
본 발명자들은 우수한 생균제 활성을 갖는 본 발명의 균주를 비피도박테리움 롱검 CACC 517로 명명하고, 2019년 10월 24일 국립농업과학원 농업유전자원정보센터에 기탁번호(KACC 81103BP)로 기탁하였다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
농업생명공학연구원 KACC81103BP 20191004
<110> Center for Industrialization of Agricultural and Livestock Microorganisms <120> Novel Strain of Bifidobacterium longum CACC 517, and feed composition using thereof <130> PN190079AN <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1542 <212> DNA <213> Bifidobacterium longum <400> 1 ccctccctaa gagttttgga atctggctca gggatgaacg ctggcggcgt gcttaacaca 60 tgcaagtcga acgggatcca tcaggctttg cttggtggtg agagtggcga acgggtgagt 120 aatgcgtgac cgacctgccc ccatacaccg gaatagctcc tggaaacggg tggtaatgcc 180 ggatgctcca gttgatcgca tggtcttctg ggaaagcttt cgcggtatgg gatggggtcg 240 cgtcctatca gcttgacggc ggggtaacgg cccaccgtgg cttcgacggg tagccggcct 300 gagagggcga ccggccacat tgggactgag atacggccca gactcctacg ggaggcagca 360 gtggggaata ttgcacaatg ggcgcaagcc tgatgcagcg acgccgcgtg agggatggag 420 gccttcgggt tgtaaacctc ttttatcggg gagcaagcga gagtgagttt acccgttgaa 480 taagcaccgg ctaactacgt gccagcagcc gcggtaatac gtagggtgca agcgttatcc 540 ggaattattg ggcgtaaagg gctcgtaggc ggttcgtcgc gtccggtgtg aaagtccatc 600 gcttaacggt ggatccgcgc cgggtacggg cgggcttgag tgcggtaggg gagactggaa 660 ttcccggtgt aacggtggaa tgtgtagata tcgggaagaa caccaatggc gaaggcaggt 720 ctctgggccg ttactgacgc tgaggagcga aagcgtgggg agcgaacagg attagatacc 780 ctggtagtcc acgccgtaaa cggtggatgc tggatgtggg gcccgttcca cgggttccgt 840 gtcggagcta acgcgttaag catcccgcct ggggagtacg gccgcaaggc taaaactcaa 900 agaaattgac gggggcccgc acaagcggcg gagcatgcgg attaattcga tgcaacgcga 960 agaaccttac ctgggcttga catgttcccg acggtcgtag agatgcggct tcccttcggg 1020 gcgggttcac aggtggtgca tggtcgtcgt cagctcgtgt cgtgagatgt tgggttaagt 1080 cccgcaacga gcgcaaccct cgccccgtgt tgccagcgga ttatgccggg aactcacggg 1140 ggaccgccgg ggttaactcg gaggaaggtg gggatgacgt cagatcatca tgccccttac 1200 gtccagggct tcacgcatgc tacaatggcc ggtacaacgg gatgcgacgc ggcgacgcgg 1260 agcggatccc tgaaaaccgg tctcagttcg gatcgcagtc tgcaactcga ctgcgtgaag 1320 gcggagtcgc tagtaatcgc gaatcagcaa cgtcgcggtg aatgcgttcc cgggccttgt 1380 acacaccgcc cgtcaagtca tgaaagtggg cagcacccga agccggtggc ctaacccctt 1440 gtgggatgga gccgtctaag gtgaggctcg tgattgggac taagtcgtaa caaggtagcc 1500 gtaccggaag gtgcggctgg atcacctccc tttctaacag gg 1542

Claims (10)

  1. 단백뇨 억제 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517(수탁번호: KACC 81103BP).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균주는 서열번호 1의 16s rRNA 서열을 갖는 것을 특징으로 하는 신균주 비피도박테리움 롱검 CACC 517(수탁번호: KACC 81103BP).
  3. 제1항의 균주, 또는 그 배양액을 유효성분으로 하고,
    단백뇨 억제 활성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    반려동물용 사료 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 균주, 또는 그 배양액은 내산성, 내담즙성, 및 장내부착 활성이 있는 것을 특징으로 하는 반려동물용 사료 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 균주, 또는 그 배양액은 가축 병원균인 살모넬라 더비(Salmonella Derby), 살모넬라 엔테리티디스(Salmonella Enteritidis), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella Typhimurium), 및 대장균(Escherichia coli)에 대한 항균 활성이 있는 것을 특징으로 하는 반려동물용 사료 조성물.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 균주, 또는 그 배양액은 반려견에 결장염과 설사를 유발하는 가축 병원균인 클로스트리디오이데스 디피실레(Clostridioides difficile) 균주에 대해 항균 활성이 있는 것을 특징으로 하는 반려동물용 사료 조성물.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 균주, 또는 그 배양액은 반려견에 면역증진 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 반려동물용 사료 조성물.
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    상기 균주, 또는 그 배양액은 반려견의 전해질 수치 개선 및 간 기능 개선 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 반려동물용 사료 조성물.
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