KR102531190B1 - 엔테로코커스 페시움 idcc 2102를 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

엔테로코커스 페시움 idcc 2102를 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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배철민
박현민
이혜린
양정우
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Abstract

본 발명은 반려동물의 비만 예방 또는 치료를 위한 조성물에 관한 것으로, 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함한다.

Description

엔테로코커스 페시움 IDCC 2102를 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating obesity of companion animal comprising Enterococcus faecium IDCC 2102}
본 발명은 유산균을 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
최근 저출산, 고령화 추세에 따라 1~2인 가구가 증가하면서 반려동물을 키우는 인구도 늘어나고 있다. 이와 더불어 반려동물 시장 규모도 급격하게 성장하고 있으며, 한국농촌경제연구원에 따르면 2015년 1조 9000억 원이던 국내 시장 규모는 2020년 3조 4000억 원까지 확대되었다.
반려동물 시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 식품 분야이며, 반려동물의 양육비용 중 사료 및 간식비 다음으로 의료비가 큰 비중을 차지한다는 것을 볼 때 반려동물의 건강 유지가 반려동물 양육가구의 최대 관심사인 것을 알 수 있다.
한편, 비만은 운동량 혹은 식습관 문제로 인해 반려동물에게 발생하는 가장 흔한 질병이다. 반려동물의 비만은 당뇨, 심혈관계 질환, 관절 등을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 수명에도 영향을 미친다. 따라서 적정량의 사료 및 간식 공급과 더불어 비만 예방을 위한 반려동물용 제품 개발이 필요하다. 현재 반려동물용 제품은 70% 이상이 수입에 의존하고 있어 가격 경쟁력이 떨어지기 때문에 국내 소비자의 니즈를 맞춘 소재를 개발하려는 노력이 지속되고 있다.
한국특허등록 제10-2010837호 (2019년 10월 21일 공고)
본 발명은 유산균을 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 목적은 반려동물의 비만 예방 또는 치료를 위한 조성물에 있어서, 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 조성물에 의해 달성된다.
상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 모유를 먹인 유아의 대변에서 분리되었으며, 상기 반려동물은 반려견 및 반려묘 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 108CFU/day 내지 1010CFU/day일 수 있다.
상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 염증 관련 인자의 농도를 감소시키고, 상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 장내 미생물 균총 중 피르미쿠테스균은 감소시키며 엔테로코쿠스속 균은 증가시키며, 상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 아디포넥틴(adiponectin)의 발현을 증가시킬 수 있다.
상기 본 발명의 목적은 반려동물의 비만 예방 또는 치료를 위한 사료에 있어서, 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 본 발명의 목적은 반려동물의 비만 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물에 있어서, 유효성분으로 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 반려동물은 반려견 및 반려묘 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 염증 관련 인자의 농도를 감시키고, 상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 장내 미생물 균총 중 피르미쿠테스균은 감소시키며 엔테르코쿠스속 균은 증가시키며, 상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 아디포넥틴(adiponectin)의 발현을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 유산균을 포함하는 반려동물의 비만 예방 또는 치료용 조성물이 제공된다.
도 1은 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 섭취에 따른 비글의 체중 감소 효과를 나타낸 결과로써, (a)는 9주 동안의 체중 변화를 군별로 나타낸 그래프이고, (b)는 0주차와 9주차의 체중 증가량을 비교한 그래프이고, (c)는 군별 사료 섭취량의 차이를 비교한 그래프이며,
도 2는 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 섭취에 따른 비글의 체형 변화를 나타낸 사진이며,
도 3은 효소면역측정(ELISA) 방법을 이용하여 비글의 혈액 내 비만 및 염증 관련 바이오마커 수준을 측정한 그래프이며,
도 4는 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 섭취에 따른 비글의 분변 내 균총 변화를 나타낸 결과로써, (a)는 문(phylum) 수준에서 균총의 분포 변화를 나타낸 그래프이고, (b)는 firmicutes와 bacteroidetes의 비율을 비교한 그래프이고, (c)는 속(genus) 수준에서 균총의 분포 변화를 나타낸 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.
본 명세서에서의 "반려동물"은 반려견 또는 반려묘를 포함할 수 있다.
프로바이오틱스는 해로운 박테리아로부터 동물을 보호하고 미생물 군집을 변화시켜 장을 건강하게 유지해 주는 살아있는 미생물이다. 척추동물의 장에는 미생물 중에서도 주로 박테로이데테스균(bacteroidetes)와 피르미쿠테스균(firmicutes)가 분포되어 있는데, 비만의 경우 firmicutes/bacteroidetes 비율이 증가한다. 본 발명에 따른 조성물은 장내 유익균의 성장을 증가시켜 피르미쿠테스균의 수를 줄이고 장내 미생물 분포를 건강한 상태로 유지시켜 준다.
본 발명은 반려동물의 체지방 감소, 체지방 분해, 체지방 조절, 비만 예방 또는 비만 치료 효과를 갖는 조성물에 관한 것이다. 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 [기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함한다.
조성물은, 이에 한정되지 않으나, 반려동물용 사료, 사료첨가제, 간식 및 약학적 조성물을 포함한다.
엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 모유를 먹인 유아의 대변에서 분리되었다.
엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 tumor necrosis factor-α(TNF-α), interleukin-1β(IL-1β), interleukin-6(IL-6), C-reactive protein(CRP), leptin, malondialdehyde(MDA)중 적어도 하나의 발현을 감소시킬 수 있다.
엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 아디포넥틴(adiponectin)의 발현을 증가시킬 수 있다.
조성물은 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102를 108CFU/day 내지 109CFU/day, 109CFU/day 내지 1010CFU/day 또는 108CFU/day 내지 1010CFU/day의 함량으로 포함할 수 있다.
조성물에서 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 생균 혹은 유효성분이 포함된 발효산물(supernatants) 형태일 수 있다.
본 발명의 조성물은 약학적 조성물로 제조될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 경구 또는 비경구 투여할 수 있으며, 바람직하게는 경구 투여 방식으로 적용된다. 본 발명의 약학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 반려동물의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 사료, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하게 처방될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물의 일반적인 투여량은 0.001-100 ㎎/kg 범위 또는 0.001-1000 ㎎/kg 범위내이다.
경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 칼슘카보네이트(calcium carbonate), 수크로스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제될 수 있다. 또한 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스티레이트, 탈크 같은 윤활제들도 사용된다. 경구를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는 데 흔히 사용되는 단순희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성 용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제, 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔(witepsol), 마크로골, 트윈 61(tween 61), 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 약학적 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 본 발명의 용어 "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효용량 수준은 반려동물의 건강상태, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여, 부작용없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물의 투여량은 사용목적, 질환의 중독도, 반려동물의 연령, 체중, 성별, 기왕력, 또는 유효성분으로 사용되는 물질의 종류 등을 고려하여 당업자가 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약학적 조성물은 약 0.1 ng 내지 약 1000 mg/kg, 구체적으로 1 ng 내지 약 100 mg/kg 또는 1 ng 내지 약 10 mg/kg로 투여할 수 있고, 본 발명의 조성물의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다.
그러나, 투여 경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 달라질 수 있으므로, 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 조성물은 사료, 사료첨가제 또는 반려동물용 간식 등의 형태로 제공될 수 있다. 사료, 사료첨가제 또는 반려동물용 간식은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다. 사료, 사료첨가제 또는 반려동물용 간식의 구체적인 종류는 공지된 종류를 사용할 수 있으며, 본 발명의 조성물은 공지의 사료, 사료첨가제 또는 반려동물용 간식에 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102가 추가로 함유된 형태일 수 있다.
사료 첨가제의 형태는 고형 및 액형 모두 가능하며, 고형인 경우 그래뉼 및 가루 등 다양한 형태일 수 있다. 반려동물용 간식은 고형, 젤리형 및 음료 형태 등 다양한 형태일 수 있다.
사료, 사료첨가제 또는 반려동물용 간식의 제조시에 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 사용량은 0.01 내지 50중량%, 0.1 내지 20중량% 또는 0.1 내지 10중량% 포함될 수 있다.
이하 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
[실험 1] 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102 제조
모유를 먹인 유아의 대변에서 분리한 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 일동바이오사이언스(주) 생산배지에서 본 배양하여 회수하였고, 동결건조 부형제와 혼합하여 동결건조 후 4℃에 보관하며 실험에 이용하였다.
[실험 2] 비글 모델에서의 체중 감소 효능 확인
1) 실험 설계
실험 진행을 위하여 2-4살 연령, 체중 9.0 ± 2.14 kg의 암컷 및 수컷 비글 12마리를 ㈜오리엔트바이오(경기도, 대한민국)에서 공급받아 2주간의 순화 기간을 거쳐 사육실 환경에 적응할 수 있도록 하였다. 총 9주간의 실험 기간 동안 각 실험동물은 개체 식별카드가 부착된 반려견용 케이지에 사육되었으며 사육실은 항온(21 ± 2℃), 항습(50 ± 20%)과 12시간 간격(08:00~20:00)의 광주기로 일정한 조건을 유지하였다.
2주간의 순화 기간 동안 모든 개체는 Medium adult dry dog food(ROYAL CANIN, Gard, France; ME=357.0 kcal/100g)를 정상 사료(Normal Diet; ND)로 사용하여 자유 섭취시켰으며 순화 종료 후, 체중을 기준으로 암컷과 수컷이 적절하게 분포되도록 군을 분리하였다(9.4 ± 2.17 kg; n=3). 실험군은 정상 사료를 급여한 정상군(Cont), 22% fat 조성의 고지방사료(천하제일사료, 서울, 대한민국)를 급여한 비만 유도군(High Fat Diet; HFD), 고지방사료에 프로바이오틱스를 혼합하여 급여한 HFD+IDCC 2102군으로써 총 3개의 군으로 나누었으며 식이와 식수는 자유 급여하되 IDCC 2102는 109CFU/day의 농도로 투여하였다.
Group Treatment
Control
(Cont)
ND (12 kcal % fat)
High fat diet
(HFD)
HFD (22 kcal % fat)
HFD+Enterococcus faecium
IDCC 2102
(HFD+IDCC 2102)
HFD+Enterococcus faecium
IDCC 2102 109 CFU/day
2) 체중 측정
실험 기간 동안 체중 변화를 관찰하기 위해 시험 시작 후 매주 1회 일정 시각에 체중을 측정하였으며 시험 개체 별로 초기 체중과(0W) 시험 종료 시 체중(9W)의 변화를 관찰하여 체중 증가량을 측정하였다. 사료 섭취량은 시험 시작 후 매주 1회 일정 시각에 급여량을 측정하고 24시간 경과 후 잔량을 측정하였고, 급여량에서 잔량을 감하여 계산하였다. 체중 증가량 및 사료 섭취량은 각 시험 그룹 간 평균값을 산출하였으며 측정 결과는 도 1에 나타내었다.
도 1의 (a)에 나타난 바와 같이, 고지방식이를 섭취한 HFD군은 6주차부터 비만이 유의적으로 유도되었으며, HFD+IDCC 2102군은 8주차부터 고지방식이 섭취로 인한 체중증가를 유의적으로 억제하였다. 초기 체중과 시험 종료 시 체중을 비교한 도 1의 (b)의 결과에서도 HFD+IDCC 2102군은 HFD군에 비해 체중 증가량이 유의적으로 감소하였다. 도 1의 (c)에 따르면 사료 섭취량은 군 간에 차이를 보이지 않으므로 사료 섭취량은 체중 변화에 영향을 주지 않았다.
3) 체형 변화
고지방식이와 프로바이오틱스 급여로 인한 비글 동물 모델의 체형 변화를 관찰하기 위하여 상면에서 전신을 촬영하였고, 상기 촬영 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, HFD군은 Cont군에 비해 흉부 대비 복부팽만 형태를 보였지만 HFD+IDCC 2102군은 흉부 대비 복부가 홀쭉해진 형태를 보여 고지방식이 섭취로 인한 비만 정도를 감소시켰다.
[실험 3] 혈청 내 염증 인자 및 에너지 대사 평가
혈청 샘플을 이용하여 다양한 생리학적 변화를 평가하기 위해 9주 사육 후 모든 개체를 14시간 동안 절식시켰고, 혈액을 채취하여 원심분리 한 뒤(4℃, 3000 rpm, 20분) 혈청을 분리하였다. 분리된 혈청은 -70℃에 보관하며 Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay(ELISA) 분석법을 통해 실험을 진행하였다. 염증 관련 사이토카인의 변화를 확인 해 보기 위해 혈중 TNF-α, IL-1β, IL-6(R&D Systems, MN, United States), CRP(Cusabio Technology LLC, TX, USA)의 농도를 측정하였고 에너지 대사 조절 인자의 분석을 위해 혈중 leptin(Millipore, USA), adiponectin(ABclonal Technology, MA, USA), MDA(Biocompare, CA, USA)의 농도를 제조사 제공 매뉴얼에 따라 측정하였으며, 측정 결과는 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, 염증 관련 인자인 TNF-α, IL-1β, IL-6, CRP 모두 Cont군과 비교하였을 때 HFD군에서 유의적으로 증가하였다. 반면, HFD+IDCC 2102군은 HFD군과 비교 시 상기 인자의 농도를 유의적으로 감소시켜 비만으로 인한 염증 유발을 억제하였다. 에너지 대사 조절 인자 중 식욕 조절 및 지질과산화와 관련되어 비만일 때 증가하는 leptin, MDA의 발현은 HFD군에 비해 HFD+IDCC 2102군에서 유의적으로 감소하였으며, 혈당조절 및 지방산 분해에 관여하는 adiponectin 수치도 유의적으로 개선되었다.
[실험 4] 장내 미생물 군집 분석
식이에 따라 변화하는 장내 미생물 군집 분석을 위하여 실험 종료 후 각 개체의 분변 샘플을 채취하여 -70℃에 보관 후 실험에 사용하였다. 먼저 각 샘플의 DNA는 DNeasy PowerSoil Pro Kit(Qiagen, Hilden, Germany)의 제조사 제공 매뉴얼에 따라 추출하였고 추출된 DNA 샘플을 이용하여 16s ribosomal RNA 유전자의 V4 구간을 증폭한 후 Illuminaㄾ iSeq 100(Illumina, Inc. CA, USA)을 이용하여 next generation sequencing을 진행하였다. V4 구간 합성을 위한 프라이머 서열은 다음과 같다:
515F,TCGTCGGCAGCGTCAGATGTGTATAAGAGACAGGTGCCAGCMGCCGCGGTAA;806R,GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAGGGACTACHVGGGTWTCTAAT(Kazantseva et al., 2021). 측정 결과는 도 4에 나타내었다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 문(phylum) 수준에서 군별로 균총의 차이가 보였으며 그 중 비만과 관련된 firmicutes균은 HFD군에서 증가하였지만 HFD+IDCC 2102군에서는 감소하였다. 대표적인 균총 중 firmicutes/bacteroidetes의 비율도 HFD+IDCC 2102군에서 감소하였으므로 장내 균총이 건강한 상태로 개선된 것을 볼 수 있다. 속(genus) 수준에서 균총의 변화를 나타낸 도 4의 (c)를 보면, 비만에서 증가한다고 알려진 coprococcus와 collinsella 속은 HFD군에서 특이적으로 높게 나타났지만 HFD+IDCC 2102군에서는 다소 줄어들었고, 비만과 반비례 경향을 보이는 엔테로코쿠스(enterococcus) 속은 HFD+IDCC 2102군에서 증가하였다.
결과적으로, 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 고지방식이 섭취 비글 모델에서 체중 감소, 염증 및 에너지 대사 관련 인자의 조절, 장내 균총 개선 등에 효과가 있으므로 항비만 기능성을 가지는 것으로 판단된다.

Claims (7)

  1. 반려동물의 비만 예방을 위한 조성물에 있어서,
    엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 모유를 먹인 유아의 대변에서 분리되었으며,
    상기 반려동물은 반려견 및 반려묘 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성물.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 108CFU/day 내지 1010CFU/day인 조성물.
  4. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 염증 관련 인자의 농도를 감소시키고,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 장내 미생물 균총 중 피르미쿠테스균은 감소시키며 엔테로코쿠스속 균은 증가시키며,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 아디포넥틴(adiponectin)의 발현을 증가시키는 조성물.
  5. 반려동물의 비만 예방을 위한 사료에 있어서,
    엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 사료.
  6. 반려동물의 비만 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물에 있어서,
    유효성분으로 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102[기탁번호: ATCC BAA-3146]을 포함하는 약학적 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반려동물은 반려견 및 반려묘 중 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 염증 관련 인자의 농도를 감시키고,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 장내 미생물 균총 중 피르미쿠테스균은 감소시키며 엔테르코쿠스속 균은 증가시키며,
    상기 엔테로코커스 페시움 IDCC 2102는 혈액 내에서 아디포넥틴(adiponectin)의 발현을 증가시키는 약학적 조성물.
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