KR102590051B1 - 건강한 한국인의 장내 핵심 유산균을 이용한 장내 마이크로바이옴 환경 및 장 건강 개선용 프로바이오틱스 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로바이옴과 임상정보를 통합하여 분석한 결과로부터 도출된 건강인 장내 핵심 유산균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 장내 미생물을 포함하는 조성물을 이용하는 경우, 유익균의 장 부착능을 향상시키고, 유해균의 장 부착능을 감소시켜 장내 균총을 개선시킬 수 있다. 또한 장 세포의 밀착 연접(tight junction) 수준을 향상시킬 수 있어 염증성 장질환을 예방 또는 치료할 수 있다.
Description
본 발명은 건강한 사람의 장내 핵심 미생물을 포함한 장내 마이크로바이옴 환경 및 장 건강 개선용 프로바이오틱스 조성물에 관한 것이다.
사람은 출생과 동시에, 미생물이 장내에 서식하기 시작하여 그 집단이 평형에 도달하면 안정된 장내 균총(intestinal microbial flora)를 형성한다. 장내 균총은 숙주의 생리적 조건, 음식물, 약물 및 스트레스 등과 같은 여러가지 요인에 따라 변동한다. 장내 균총을 이루는 균은 유익균과 유해균으로 나눌 수 있으며, 락토바실러스(Lactobacillus), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 스트렙토코커스(Steptocuccus) 등과 같은 유익균이 유해균보다 우세한 경우 건강을 유지할 수 있다.
장내 정상 균총을 구성하는 미생물의 숫자와 활동은 외래성 인자(aloogenic factor)와 내인성 인자(autogenic factor)에 의해서 조절되며, 전자는 숙주의 환경이나 식이 등에서 유발되고, 후자는 균총 내의 미생물들 사이에서 주로 일어나게 된다.
장내 균총을 구성하는 개개의 미생물은 물질생산 또는 분해능에 의해 숙주에게 피해 또는 이익을 주기도 한다. 장내 균총 전체로 보면 비타민 공급, 감염방지 및 장 기능(연동운동 및 흡수)에 관여하고, 이로 인해 장내 균총의 조성은 변비, 장 관련 질환 발생 등과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 노인들과 장이 좋지 않은 사람들은 장내에 비정상 균총이 형성되어 있다. 보통 소장에서의 균수가 현저히 증가하거나 유익균인 비피도박테리움(Bifidobacterium.)이 줄어들거나 없어지는 반면, 클로스트리디움 퍼프린젠스(C. perfringens) 등의 클로스트리디움 (Clostridium)은 현저히 증가한 상태인 경우가 많다.
따라서 건강을 유지하기 위하여 비피도박테리움 속 등의 유익균 비중은 증가시키고, 유해균 비중은 적은 상태로 유지하는 것이 장내 균총 균형에 중요하다.
본 발명자들은 장내 균총 개선용 조성물을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 건강한 사람의 장내 핵심 미생물을 포함한 조성물을 이용하는 경우, 장내 균총을 개선시킬 수 있음을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 장내 균총 개선용 식품용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 포함하는 염증성 장질환의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물을 제공한다.
본 발명자들은 장내 균총 개선용 조성물을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과 건강한 사람의 장내 핵심 미생물을 포함한 조성물을 이용하는 경우, 장내 균총을 개선시킬 수 있음을 규명하였다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 조성물은 유익균을 포함하는 프로바이오틱스 조성물일 수 있다. 본 명세서의 용어 "프로바이오틱스(probiotics)"란 충분한 양을 섭취했을 때 건강에 이로운 효과를 줄 수 있는 살아 있는 미생물을 의미한다. 현재까지 알려진 대부분의 프로바이오틱스는 유산균(lactic acid bactria)로, 장에 도달한 후 장내 음식물을 분해하고, 비타민을 합성하는 등 유익한 작용을 할 수 있다.
본 명세서의 "비피도박테리움(Bifidobacterium)"이란, 인간을 포함한 포유동물의 질과 입에 존재할 수 있는 그람 양성균을 의미한다. "비피더스균"과 상호 교환적으로 사용될 수 있으며, 포유동물의 위장관 미생물 총을 구성하는 주요 박테리아 중 하나이다. "락토바실러스(Lactobacillus)"란, 유제품 등 다양한 식품, 과일 등 식물체, 토양 등 자연환경, 그리고 인체나 동물의 구강, 소화기관 및 질 내부 등에 서식하며, 당류의 발효에 의해 생장하나 산소에 의해 저해되지 않는 통성혐기성(facultative anaerobic) 세균이다. "스트렙토코커스(Streptococus)"는 조건부 혐기성을 갖는 그람양성균으로 포도당 및 다른 탄수화물을 발효 대사하여 젖산(lactic acid)을 최종 대사 산물로 생성한다. 상기 비피도박테리움, 락토바실러스, 스트렙토코커스는 프로바이오틱스에 포함되는 대표적인 균이다.
본 명세서의 용어 장내 균총 개선이란 장내 유해균의 비율은 감소시키고, 유익균의 비율을 증가시키는 것을 의미한다. 상기 유익균은 대사성 질환자 대비 정상인의 장내 균총에서 높은 비율을 차지하는 균일 수 있으며, 유해균은 정상인 대비 대사성 질환자의 장내 균총에서 높은 비율을 차지하는 균일 수 있다. 예를 들어, 상기 유익균은 Akkermansia, Bifidobacterium, Butyricicoccus, Butyricimonas, Butyrivibrio, Lactobacillus, Lactococcus, Pseudobutyrivibrio 또는 Weissella 속의 세균을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않으며, 유해균은 Campylobacter, Clostridium, Escherichia, Shigella, Fusobacterium, Klebsiella, Listeria, Salmonella, Staphylococcus 또는 Vibrio 속의 세균을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 조성물은 분말 형태일 수 있으며, 분말 형태인 경우에는 캡슐 형태로 코팅되어 있거나, 코팅되지 않을 수도 있다. 또한 상기 조성물은 정제, 경질 또는 연질 캅셀제, 액제, 현탁제 등과 같은 경구 투여용 제제의 형태로 이용될 수 있으며, 이들 제제는 허용 가능한 통상의 담체, 예를 들어, 경구 투여용 제제의 경우에는 부형제, 결합제, 붕해제, 활택제, 가용화제, 현탁화제, 보존제 또는 증량제 등을 사용하여 조제할 수 있다.
당업계에 생균 제제를 제공하기 위한 균 처리 방법은 잘 알려져 있으며, 균이 살아있는 형태라면 그 제공 형태가 특별히 제한되지 않는다. 일례로 상기 균들을 배양 후, 세포 펠렛을 회수하여, 이를 그대로 사용하거나 또는 예컨대 농축 또는/및 동결건조함으로써 원하는 수단으로 처리하여, 약제학적 또는 식용 제품의 제조에 추가할 수 있다. 때로는, 생균 제제의 수명을 개선시키기 위해 고정화 또는 캡슐화 공정을 거칠 수 있다. 박테리아의 고정화 또는 캡슐화 기술들이 당해 기술 분야에 공지되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 70 내지 90 중량부의 비피도박테리움(Bifidobacterium)균을 포함하는 것이다. 예를 들면, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 70 내지 90 중량부, 70 내지 87 중량부, 70 내지 84 중량부, 70 내지 81 중량부, 70 내지 78 중량부, 70 내지 75 중량부, 70 내지 72 중량부, 73 내지 90 중량부, 76 내지 90 중량부, 79 내지 90 중량부, 82 내지 90 중량부, 85 내지 90 중량부, 88 내지 90 중량부, 73 내지 87 중량부, 76 내지 84 중량부 또는 79 내지 81 중량부의 비피도박테리움(Bifidobacterium)균을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 5 내지 15 중량부의 락토바실러스(Lactobacillus)균을 포함하는 것이다. 예를 들면 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 5 내지 15 중량부, 5 내지 14 중량부, 5 내지 13 중량부, 5 내지 12 중량부, 5 내지 11 중량부, 5 내지 10 중량부, 5 내지 9 중량부, 5 내지 8 중량부, 5 내지 7 중량부, 5 내지 6 중량부, 6 내지 15 중량부, 7 내지 15 중량부, 8 내지 15 중량부, 9 내지 15 중량부, 10 내지 15 중량부,11 내지 15 중량부, 12 내지 15 중량부, 13 내지 15 중량부, 14 내지 15 중량부, 6 내지 14 중량부 또는 7 내지 14 중량부, 8 내지 14 중량부, 9 내지 14 중량부, 10 내지 14 중량부, 11 내지 13 중량부의 락토바실러스(Lactobacillus)균을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 비피도박테리움 균의 80 중량부 대비 10 내지 15 중량부의 락토바실러스(Lactobacillus)균을 추가적으로 포함하는 것이다. 예를 들면 비피도박테리움 균 80 중량부 대비 5 내지 15 중량부, 5 내지 14 중량부, 5 내지 13 중량부, 5 내지 12 중량부, 5 내지 11 중량부, 5 내지 10 중량부, 5 내지 9 중량부, 5 내지 8 중량부, 5 내지 7 중량부, 5 내지 6 중량부, 6 내지 15 중량부, 7 내지 15 중량부, 8 내지 15 중량부, 9 내지 15 중량부, 10 내지 15 중량부,11 내지 15 중량부, 12 내지 15 중량부, 13 내지 15 중량부, 14 내지 15 중량부, 6 내지 14 중량부 또는 7 내지 14 중량부, 8 내지 14 중량부, 9 내지 14 중량부, 10 내지 14 중량부, 11 내지 13 중량부의 락토바실러스(Lactobacillus)균을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 것이다. 예를 들면 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 대비 5 내지 10 중량부, 5 내지 9 중량부, 5 내지 8 중량부, 5 내지 7 중량부, 5 내지 6 중량부, 6 내지 10 중량부, 7 내지 10 중량부, 8 내지 10 중량부, 9 내지 10 중량부, 6 내지 9 중량부 또는 7 내지 9 중량부의 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 비피도박테리움 균의 80 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 것이다. 예를 들면 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 대비 5 내지 10 중량부, 5 내지 9 중량부, 5 내지 8 중량부, 5 내지 7 중량부, 5 내지 6 중량부, 6 내지 10 중량부, 7 내지 10 중량부, 8 내지 10 중량부, 9 내지 10 중량부, 6 내지 9 중량부 또는 7 내지 9 중량부의 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 다음을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다:
(a) 상기 비피도박테리움 균으로서 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis), 또는 이들의 조합;
(b) 상기 락토바실러스 균으로서 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum), 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum), 또는 이들의 조합;
(c) 상기 스트렙토코커스 균으로서 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus); 또는
(d) (a) 내지 (c)로부터 선택되는 2 이상의 조합인 것이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 8 내지 10 중량부의 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 8 내지 10 중량부, 8 내지 9.8 중량부, 8 내지 9.6 중량부, 8 내지 9.4 중량부, 8 내지 9.2 중량부, 8 내지 9.0 중량부, 8 내지 8.8 중량부, 8 내지 8.6 중량부, 8 내지 8.4 중량부, 8 내지 8.2 중량부, 8.2 내지 10 중량부, 8.4 내지 10 중량부, 8.6 내지 10 중량부, 8.8 내지 10 중량부, 9.0 내지 10 중량부, 9.2 내지 10 중량부, 9.4 내지 10 중량부, 9.6 내지 10 중량부, 9.8 내지 10 중량부, 8.2 내지 9.8 중량부, 8.4 내지 9.6 중량부, 8.6 내지 9.4 중량부 또는는 8.8 내지 9.2 중량부의 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum)균을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 2 내지 4 중량부의 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 2 내지 4 중량부, 2 내지 3.8 중량부, 2 내지 3.6 중량부, 2 내지 3.4 중량부, 2 내지 3.2 중량부, 2 내지 3.0 중량부, 2 내지 2.8 중량부, 2 내지 2.6 중량부, 2 내지 2.4 중량부, 2 내지 2.2 중량부, 2.2 내지 4 중량부, 2.4 내지 4 중량부, 2.6 내지 4 중량부, 2.8 내지 4 중량부, 3.0 내지 4 중량부, 3.2 내지 4 중량부, 3.4 내지 4 중량부, 3.6 내지 4 중량부, 3.8 내지 4 중량부, 2.2 내지 3.8 중량부, 2.4 내지 3.6 중량부, 2.6 내지 3.4 중량부 또는 2.8 내지 3.2 중량부의 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 70 내지 75 중량부의 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 70 내지 75 중량부, 70 내지 74.5 중량부, 70 내지 74 중량부, 70 내지 73.5 중량부, 70 내지 73 중량부, 70 내지 72.5 중량부, 70 내지 72 중량부, 70 내지 71.5 중량부, 70 내지 71 중량부, 70 내지 70.5 중량부, 70.5 내지 75 중량부, 71 내지 75 중량부, 71.5 내지 75 중량부, 72 내지 75 중량부, 72.5 내지 75 중량부, 73 내지 75 중량부, 73.5 내지 75 중량부, 74 내지 75 중량부, 74.5 내지 75 중량부, 70.5 내지 74.5 중량부, 71 내지 74 중량부, 71.5 내지 73.5 중량부 또는 72 내지 73 중량부의 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 3 내지 5 중량부의 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 3 내지 5 중량부, 3 내지 4.9 중량부, 3 내지 4.8 중량부, 3 내지 4.7 중량부, 3 내지 4.6 중량부, 3 내지 4.5 중량부, 3 내지 4.4 중량부, 3 내지 4.3 중량부, 3 내지 4.2 중량부, 3 내지 4.1 중량부, 3 내지 4.0 중량부, 3 내지 3.9 중량부, 3 내지 3.8 중량부, 3 내지 3.7 중량부, 3 내지 3.6 중량부, 3 내지 3.5 중량부, 3 내지 3.4 중량부, 3 내지 3.3 중량부, 3 내지 3.2 중량부, 3 내지 3.1 중량부, 3.1 내지 5 중량부, 3.2 내지 5 중량부, 3.3 내지 5 중량부, 3.4 내지 5 중량부, 3.5 내지 5 중량부, 3.6 내지 5 중량부, 3.7 내지 5 중량부, 3.8 내지 5 중량부, 3.9 내지 5 중량부, 4.0 내지 5 중량부, 4.1 내지 5 중량부, 4.2 내지 5 중량부, 4.3 내지 5 중량부, 4.4 내지 5 중량부, 4.5 내지 5 중량부, 4.6 내지 5 중량부, 4.7 내지 5 중량부, 4.8 내지 5 중량부, 4.9 내지 5 중량부, 3.1 내지 4.9 중량부, 3.2 내지 4.8 중량부, 3.3 내지 4.7 중량부, 3.4 내지 4.6 중량부, 3.5 내지 4.5 중량부, 3.6 내지 4.4 중량부, 3.7 내지 4.3 중량부, 3.8 내지 4.2 중량부 또는는 3.9 내지 4.1 중량부의 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
"비피도박테리움 롱검"이란, 비피도박테리움 (Bifidobacterium) 속의 한 종으로, 인간의 위장관에 존재하는 그람 양성 유산균이다. 유아의 위장관 박테리아 중 최대 90 %를 차지하는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum)은 비피도박테리움 롱검 NBM7-1(Bifidobacterium longum NBM7-1), 비피도박테리움 롱검 CKDB004 (Bifidobacterium longum CKDB004), 비피도박테리움 롱검 BB536 (Bifidobacterium longum BB536) 또는 이들의 조합인 것이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 비피도박테리움 롱검 NBM7-1(Bifidobacterium longum NBM7-1)은 건강한 사람의 장에서 분리된 것이며 수탁번호 KCTC 14325BP 인 것이다. 상기 비피도박테리움 롱검 CKDB004 (Bifidobacterium longum CKDB004)은 수탁번호 KCTC 13671BP인 것이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부의 비피도박테리움 롱검 NBM7-1 (Bifidobacterium longum NBM7-1)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부, 0.05 내지 0.5 중량부, 0.1 내지 0.5 중량부, 0.15 내지 0.5 중량부, 0.2 내지 0.5 중량부, 0.25 내지 0.5 중량부, 0.3 내지 0.5 중량부, 0.35 내지 0.5 중량부, 0.4 내지 0.5 중량부, 0.45 내지 0.5 중량부, 0.01 내지 0.45 중량부, 0.01 내지 0.4 중량부, 0.01 내지 0.35 중량부, 0.01 내지 0.3 중량부, 0.01 내지 0.25 중량부, 0.01 내지 0.2 중량부, 0.01 내지 0.15 중량부, 0.01 내지 0.1 중량부, 0.05 내지 0.45 중량부, 0.1 내지 0.4 중량부, 0.15 내지 0.35 중량부 또는 0.2 내지 0.3 중량부의 비피도박테리움 롱검 NBM7-1(Bifidobacterium longum NBM7-1)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부의 비피도박테리움 롱검 NBM7-1 (Bifidobacterium longum NBM7-1)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부, 0.05 내지 0.5 중량부, 0.1 내지 0.5 중량부, 0.15 내지 0.5 중량부, 0.2 내지 0.5 중량부, 0.25 내지 0.5 중량부, 0.3 내지 0.5 중량부, 0.35 내지 0.5 중량부, 0.4 내지 0.5 중량부, 0.45 내지 0.5 중량부, 0.01 내지 0.45 중량부, 0.01 내지 0.4 중량부, 0.01 내지 0.35 중량부, 0.01 내지 0.3 중량부, 0.01 내지 0.25 중량부, 0.01 내지 0.2 중량부, 0.01 내지 0.15 중량부, 0.01 내지 0.1 중량부, 0.05 내지 0.45 중량부, 0.1 내지 0.4 중량부, 0.15 내지 0.35 중량부 또는 0.2 내지 0.3 중량부의 비피도박테리움 롱검 NBM7-1(Bifidobacterium longum NBM7-1)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부의 비피도박테리움 롱검 CKDB004 (Bifidobacterium longum CKDB004)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 0.01 내지 0.5 중량부, 0.05 내지 0.5 중량부, 0.1 내지 0.5 중량부, 0.15 내지 0.5 중량부, 0.2 내지 0.5 중량부, 0.25 내지 0.5 중량부, 0.3 내지 0.5 중량부, 0.35 내지 0.5 중량부, 0.4 내지 0.5 중량부, 0.45 내지 0.5 중량부, 0.01 내지 0.45 중량부, 0.01 내지 0.4 중량부, 0.01 내지 0.35 중량부, 0.01 내지 0.3 중량부, 0.01 내지 0.25 중량부, 0.01 내지 0.2 중량부, 0.01 내지 0.15 중량부, 0.01 내지 0.1 중량부, 0.05 내지 0.45 중량부, 0.1 내지 0.4 중량부, 0.15 내지 0.35 중량부 또는 0.2 내지 0.3 중량부의 비피도박테리움 롱검 CKDB004 (Bifidobacterium longum CKDB004)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 3 내지 4 중량부의 비피도박테리움 롱검 BB536® (Bifidobacterium longum BB536®)균을 포함하는 것이다. 예를 들어, 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 3 내지 4 중량부, 3 내지 3.9 중량부, 3 내지 3.8 중량부, 3 내지 3.7 중량부, 3 내지 3.6 중량부, 3 내지 3.5 중량부, 3 내지 3.4 중량부, 3 내지 3.3 중량부, 3 내지 3.2 중량부, 3 내지 3.1 중량부, 3.1 내지 4 중량부, 3.2 내지 4 중량부, 3.3 내지 4 중량부, 3.4 내지 4 중량부, 3.5 내지 4 중량부, 3.6 내지 4 중량부, 3.7 내지 4 중량부, 3.8 내지 4 중량부, 3.9 내지 4 중량부, 3.1 내지 3.9 중량부, 3.2 내지 3.8 중량부, 3.3 내지 3.7 중량부, 3.4 내지 3.6 중량부의 비피도박테리움 롱검 BB536® (Bifidobacterium longum BB536®)균을 포함하는 것일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 락토바실러스 플랜타룸 균은 수탁번호 KCTC 13673BP의 락토바실러스 플랜타룸 CKDB008(Lactobacillus plantarum CKDB008) 인 것이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 락토바실러스 퍼멘텀 균은 수탁번호 KCTC 13687BP의 락토바실러스 퍼멘텀 SRK414 Lactobacillus fermentum SRK414)인 것이다.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 스트렙토코커스 써모필러스 균은 수탁번호 KCTC 14471BP의 스트렙토코커스 써모필러스 CKDB027(Streptococcus thermophilus CKDB027)인 것이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 조성물은 단일 유산균을 포함하는 조성물 대비 유산균의 장 부착능 향상, 유해균의 장 부착능 저해, 장 세포 밀착 연접(tight junction) 수준의 향상, 또는 이들의 조합의 효능을 가지는 것이다.
장내 세균은 장내에 정착하여 증식 및 서식할 수 있을 때 그 기능을 할 수 있다. 본 발명의 프로바이오틱스를 포함하는 조성물 사용시, 유산균의 장 부착능이 향상되며, 유해균의 장 부착능이 저해되는 효과를 확인할 수 있었다.
장관세포간 밀착 연접 단백질의 수준 저하는 여러 고분자 물질들의 장관세포 투과성을 증가시켜 장누수증후군(leaky gut syndrome)을 유발할 수 있으며, 이러한 장누수증후군은 장내 세균 전위 및 장관 내 독소혈증 등을 유발하여 장염 및 기타 만성질환을 발생시킬 수 있다. 장관 투과성이 증가되어 있는 것으로 알려진 질환 또는 임상적 상태의 예시로는 비만, 당뇨, 노화, 천식, 류마티스성 관절염, 염증성 대장질환, 과민성 대장증후근 등이 있다. 본 발명의 프로바이오틱스를 포함하는 조성물 사용시, 장 세포 밀착 연접 수준이 향상되는 효과를 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명은 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물을 포함하는 장내 균총 개선용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 식품 조성물을 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함하는 것으로서, 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물에는 건강기능식품이 포함될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 건강기능식품이란 인체에 유용한 기능성을 가진 원료나 성분을 사용하여 정제, 캅셀, 분말, 과립, 액상 및 환 등의 형태로 제조 및 가공한 식품을 의미한다. 여기서 "기능성"이라 함은 인체의 구조 및 기능에 대해 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등과 같은 보건 용도에 유용한 효과를 얻는 것을 의미한다. 본 발명의 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하며, 상기 제조시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다.
또한 상기 건강기능식품의 제형 또한 건강기능식품으로 인정되는 제형이면 제한 없이 제조될 수 있다. 본 발명의 식품용 조성물은 다양한 형태의 제형으로 제조될 수 있으며, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어나 보조제로 섭취가 가능하다.
본 발명의 식품 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제 등을 함유할 수 있다. 첨가제의 비율은 본 식품 조성물 100 중량부 당 0.01 내지 0.3 중량부의 범위에서 선택되는 것이 일반적이나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 식품 조성물은 여러가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상기 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드 및 덱스트린, 사이클로덱스티린과 같은 폴리사카라이드, 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 감미제로서는 타우마틴, 스테비아 추출물과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 본 발명의 조성물 100ml당 일반적으로 약 0.01 내지 0.04g 일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 식품 조성물은 또한 발표식품 형태로 제공되는 것일 수 있다. 본 발명 조성물은 유제품, 요구르트, 커드, 치즈, 발효유, 분유, 우유 기재의 발효 제품, 아이스크림, 발효 곡물 제품, 조제 분유, 음료, 드레싱 및 애완동물 사료와 같은 식용 제품에 함유될 수 있다. 본 명세서에서 '식용 제품'은 본 명세서에서 약제학적 제품 및 수의학적 제품을 제외한, 동물이 섭취할 수 있는 모든 제공 형태의 모든 타입의 제품을 비롯한 가장 광의적인 의미이다. 다른 식용 제품의 예로는 육류 제품(예를 들어, 간 페이스트, 소시지, 살라미 소시지 도는 육류 스프레드), 초콜릿 스프레드, 속 재료(예를 들어, 트뤼플, 크림) 및 프로스팅, 초콜렛, 과자류(예를 들면, 카라멜, 퐁당 또는 토피), 구와낸 제과류(예를 들면, 케익, 패스트리), 소스 및 스프, 과일 주스 및 커피프림이 있다. 또한, 식이보조제(dietary supplement)와 이유식(infant formula)에 함유될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명은 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물을 포함하는 염증성 장질환의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체를 포함할 수 있다. 약제학적으로 허용되는 담체는 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약제학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현탁제, 보존제 등을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 약제학적으로 허용되는 담체 및 제제는 Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995)에 상세히 기재되어 있다.
본 발명의 약제학적 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 예컨대 정맥내 주입, 피하 주입, 근육 주입, 복강 주입, 흉골내 주입, 종양내 주입, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여 및 직장내 투여 등으로 투여할 수 있다.
본 발명의 약제학적 조성물의 적합한 투여량은 제제화 방법, 투여 방식, 환자의 연령, 체중, 성, 병적 상태, 음식, 투여 시간, 투여 경로, 배설 속도 및 반응 감응성과 같은 요인들에 의해 다양하며, 보통으로 숙련된 의사는 소망하는 치료 또는 예방에 효과적인 투여량을 용이하게 결정 및 처방할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 약제학적 조성물의 1일 투여량은 0.0001-100 ㎎/㎏이다.
본 명세서에서 용어 “예방”은 질환 또는 질환 상태의 방지 또는 보호적인 치료를 의미한다. 본 명세서에서 용어 “치료”는 질환 상태의 감소, 억제, 진정 또는 근절을 의미한다.
본 발명의 약제학적 조성물은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화 함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 산제, 좌제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 궤양성 대장염, 낭염(pouchitis), 베체트병(Behcet's disease) 및 크론병(crohn's disease)에서 선택되는 것이다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물을 제공한다.
(b) 본 발명의 상기 조성물은 마이크로바이옴과 임상정보를 통합하여 분석한 결과로부터 도출된 건강인 장내 핵심 유산균을 포함하는 프로바이오틱스 조성물을 제공한다.
(c) 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 장내 균총 개선용 건강 기능성 식품용 조성물을 제공한다.
(d) 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 염증성 장질환의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물을 제공한다.
(e) 본 발명의 장내 미생물을 포함하는 조성물을 이용하는 경우, 유익균의 장 부착능을 향상시키고, 유해균의 장 부착능을 감소시켜 장내 균총을 개선시킬 수 있다. 또한 장 세포의 밀착 연접(tight junction) 수준을 향상시킬 수 있어 염증성 장질환을 예방 또는 치료할 수 있다.
도 1은 건강한 한국인 공여자의 대변 처리 모식도를 나타낸다.
도 2는 건강인 공여자에게서 분리된 유산균의 비율을 나타낸다.
도 3은 차세대 염기서열 분석 프로세스를 나타낸다.
도 4는 건강인 공여자와 대사성 질환자(당뇨 환자)의 장내 마이크로바이옴 PCoA분석 결과를 나타낸다.
도 5는 건강인과 대사성 질환자 장내 Bifidobacterium longum 상대적 분포 비교 결과를 나타낸다.
도 6은 건강인으로부터 도출된 핵심 유산균인 Bifidobacterium longum의 분포와 임상지료 상관성 비교 분석 결과를 나타낸다.
도 7은 프로바이오틱스 조성물의 균 혼합비 결정을 위한 안정성 실험 결과를 나타낸다.
도 8은 유산균 단일 균주 및 프로바이오틱스 조성물 처리 후 장 세포 내 ZO-1 유전자 발현 확인 결과를 나타낸다.
도 2는 건강인 공여자에게서 분리된 유산균의 비율을 나타낸다.
도 3은 차세대 염기서열 분석 프로세스를 나타낸다.
도 4는 건강인 공여자와 대사성 질환자(당뇨 환자)의 장내 마이크로바이옴 PCoA분석 결과를 나타낸다.
도 5는 건강인과 대사성 질환자 장내 Bifidobacterium longum 상대적 분포 비교 결과를 나타낸다.
도 6은 건강인으로부터 도출된 핵심 유산균인 Bifidobacterium longum의 분포와 임상지료 상관성 비교 분석 결과를 나타낸다.
도 7은 프로바이오틱스 조성물의 균 혼합비 결정을 위한 안정성 실험 결과를 나타낸다.
도 8은 유산균 단일 균주 및 프로바이오틱스 조성물 처리 후 장 세포 내 ZO-1 유전자 발현 확인 결과를 나타낸다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
실시예 1: 표본 모집 및 유산균 분리
1-1. 건강한 한국인 공여자 모집
건강한 한국인의 장내 미생물을 분석을 위한 공여자 모집을 실시하였다. 건강인 공여자 모집은 국내 대학병원과 연계하여 IRB심의(IRB No. H-1712-072-905) 완료 후 총 42개의 임상학적 기준을 기반으로 선별하였다. 만 18 ~ 75세의 한국인 남녀로서 서면 동의서 및 인체 유래물 연구에 동의한 대상자로부터 혈액샘플을 채취하여 건강인 기준 지표를 분석하고, 임상 기준을 통과한 공여자로부터 분변 수집을 수행하였다. 건강인 임상학적 기준지표 42가지는 표 1에 나타내었다.
기준 항목 | 내 용 | |
인구학적 정보 | 생년 월일, 성별, 흡연력, 음주력 | |
신체계측치 | 혈압(수축기, 이완기), 체중, 키, BMI | |
병력 자료 | 고혈압, 당뇨, 관상동맥질환, 뇌혈관질환, 종양, 결핵 | |
투약내역 | 투약 현황 (복용 중인 약물 유무) | |
임상 검사 | 혈액 검사 | 백혈구, 헤모글로빈, 혈소판, 콜레스테롤, 단백질, 알부민, 빌리루빈, 알칼리성 인산분해효소, 아스파르테이트 아미노전이효소, 고민감도 C반응성단백 검사, 적혈구 침강속도 검사, 혈액 요소질소, 혈청 크레아틴, 나트륨, 칼륨, A형 간염 바이러스 항체, B형 간염 항원, B형 간염 항체, B형 간염 표면 항체(IgG), B형 간염 표면 항체(IgM), C형 간염 항체, 에이즈 검사, 매독반응 검사 |
대변 검사 | 그람 염색, 소화관 내 병원균 배양 검사, 대변 기생충 검사, Clostridium difficile 독소 검사, 반코마이신 내성 Enterococci 검사, 칼프로텍틴 검사 |
혈액 검사는 공여자의 혈액 15ml을 채혈 후 생화학적 검사 시험관과 혈액학적 검사 시험관에 수집하여 분석하였고, 혈액 검사 내용에 대한 건강인 판별 기준은 하기 표 2에 나타내었다. 대변 검사는 채변통에 공여자의 대변을 1~2g 소량 수집하여 하기 표 2의 지표들을 확인하였다.
검사 항목 | 검사명 | 정상 기준 |
혈액 검사 | 백혈구 수치 | 4000~11000 (X 103/ul) |
헤모글로빈 수치 | 남 : 13~17 g/dL 여 : 12~16 g/dL |
|
혈소판 수치 | 130~400 (X 102/ul) | |
콜레스테롤 수치 | 총 콜레스테롤 200mg/dl 미만 | |
단백질 수치 | 6.0~8.0 g/dL | |
알부민 수치 | 3.3~5.2 g/dL | |
빌리루빈 수치 | 0.2~1.2 mg/dL | |
알칼리성 인산분해효소 수치 | 115~380 IU/L | |
아스파르테이트 아미노전이효소 | 13~34 IU/L | |
알라닌 아미노전이효소 | 5~46 IU/L | |
고민감도 C반응성단백 검사 | 0~0.49 mg/dL | |
적혈구 침강속도 검사 | 1~15 mm/hr | |
혈액 요소질소 | 6~20 mg/dL | |
혈청 크레아틴 | 남 : 0.61~1.04 mg/dL여 : 0.47~0.79 mg/dL | |
나트륨 수치 | 135~145 mmol/L | |
칼륨 수치 | 3.5~5.5 mmol/L | |
A형 간염 바이러스 항체(면역 글로불린M) | 음성(Negative) | |
B형 간염 항원 | 음성(Negative) | |
B형 간염 항체 | 10~1000 mIU/mL | |
B형 간염 표면 항체 (IgG) | 음성(Negative) | |
B형 간염 표면 항체 (IgM) | 음성(Negative) | |
C형 간염 항체 | 음성(Negative) | |
후천성면역결핍 항원, 항체 (에이즈) | 음성(Negative) | |
매독반응 검사 | 비반응(Non-reactive) | |
대변 검사 | 그람 염색 | No, WBC : 백혈구 없음 |
소화관 내 병원균 배양 검사 | Campylobacter antigen, Shigella, Salmonella species, E. coli 0157, shiga-toxin producing strains, Clostridium difficile, Yersinia, Vibrio, Aeromonas, Pleisiomonas species 비검출 | |
대변 기생충 검사 | 음성(No seen) | |
Clostridium difficile 독소 검사 | 음성(No seen) | |
반코마이신 내성 Enterococci 검사 | 음성(No VRE isolated) | |
칼프로텍틴 검사 | < 100 ug/g |
상기 기준을 통과한 건강인 공여자들의 장내 마이크로바이옴 분석 및 유산균을 분리하기 위해 채변된 시료를 운송하고 이후 유산균 분리를 진행하였다.
채변 및 유산균 분리 과정의 개요는 도 1에 나타내었다.
먼저 상세한 수거 방법을 공여자들에게 안내하여 오염되지 않은 시료를 제공받을 수 있도록 하였다. 선별 검사에 통과된 공여자들의 대변 시료를 최대한 신선한 상태에서 혐기화하여, 전처리를 진행하였다. 보다 상세하게는, 먼저 대장 운동이 활발한 오전 9시부터 12시 사이에 선별된 공여자들을 병원으로 모집하여 멸균된 Stool Sampling Kit(QuickSilver Analytics, Inc., USA)에 대변을 50g이상 수거하였다. 이후 수거된 대변을 즉각적으로 혐기팩 (PE 지퍼백, DAIHAN Scientific Co., Ltd., Korea / 혐기 가스팩, BD GasPak EZ anaerobe container system sachets, BD, USA)에 넣고 아이스팩을 포함한 보냉 가방에 넣어 4~10℃를 유지하며 이송하였다. 이송 시 대변 내 절대혐기성 미생물의 사멸을 방지하기 위하여 8시간 이내에 분변 이송을 완료하였다. 이송된 분변 시료에 대한 모든 전처리는 절대 혐기성 미생물의 보존을 위해 혐기 챔버 (Coy Laboratory Products, USA) 내에서 진행하였다. 공여자의 대변 내 유용미생물을 분리하기 위해, 1g~2g의 대변을 따로 소분하였고, 장내 미생물 균총 분석을 위한 분변 시료는 약 3g을 소분하였다.
1-2. 대사성질환 공여자 모집
대사성질환을 가진 환자의 장내 미생물을 분석을 위한 공여자 모집을 실시하였다. 대사성질환 공여자는 제2형 당뇨병 환자로서 39 ~ 78세의 한국인 남녀를 대상으로 총 41명을 모집하였고, 국내 대학병원과 연계하여 IRB심의(IRB No. GCIRB2017-256) 완료 후 건강인과 동일한 42개의 임상학적 기준과 당뇨환자 구분을 위한 기준(공복혈당, 인슐린 수치 등 당대사와 관련된 대사지표 검사와 당뇨병 합병증 여부에 대한 정보)을 추가하여 선별하였다. 건강인 공여자와 동일하게 서면 동의서 및 인체유래물 연구에 동의한 대상자로부터 혈액샘플을 채취하여 임상 지표를 분석하고, 임상 기준을 통과한 공여자로부터 분변 수집을 수행하였다. 당뇨 환자 대상 임상학적 기준지표는 표 3에 나타내었고, 추가 검사된 항목 및 혈액검사와 대변검사 판별 기준은 표 4에 나타내었다.
기준 항목 | 내 용 | |
인구학적 정보 | 생년 월일, 성별, 흡연력, 음주력 | |
신체계측치 | 혈압(수축기, 이완기), 체중, 키, 허리둘레, BMI | |
병력 자료 | 기타 질환, 혈관합병증 유무, 망막증 | |
투약내역 | 투약 현황 (복용 중인 약물 유무) | |
임상 검사 | 혈액 검사 | 백혈구, 헤모글로빈, 혈소판, 콜레스테롤, 단백질, 알부민, 빌리루빈, 알칼리성 인산분해효소, 아스파르테이트 아미노전이효소, 고민감도 C반응성단백 검사, 혈액 요소질소, 혈청 크레아틴, 나트륨, 칼륨, A형 간염 바이러스 항체, B형 간염 항원, B형 간염 항체, B형 간염 표면 항체(IgG), B형 간염 표면 항체(IgM), C형 간염 항체, 에이즈 검사, 매독반응 검사, 림프구 수치, 헤마토크릿 수치, 적혈구 수치, 혈당 수치, 당화혈색소 수치, 인슐린 수치, C 펩타이드 수치, 칼슘 수치, 염소 수치, 감마글루타밀전이효소 수치, 직접 빌리루빈 수치, 저밀도 콜레스테롤 수치, 중성지방, 고밀도 콜레스테롤, 당화알부민, 요중크레아티닌, 요 pH, 마이크로알부민 비율, 알부민/크레아티닌 비율, 프로트롬빈시간 (PT, INR), 활성화부분트롬보플라스틴 시간 |
대변 검사 | 그람 염색, 소화관 내 병원균 배양 검사, 대변 기생충 검사, Clostridium difficile 독소 검사, 반코마이신 내성 Enterococci 검사, 칼프로텍틴 검사, Clostridium difficile 배양 검사 |
검사 항목 | 검사명 | 당뇨 기준 |
병력 자료 | 당뇨 외 기타질환 유무 | - |
혈관합병증 유무 | 동맥경화 및 죽상경화증 등 | |
망막증 유무 | 당뇨망막병증으로 당뇨병 합병증 | |
혈액 검사 | 림프구(%) 수치 | 17.2 ~ 50.5% |
헤마토크릿 수치 | 34.2 ~ 51.5% | |
적혈구 비율 | 3.66 ~ 5.83 mil/uL | |
혈당 수치 | 140 ~ 199 mg/dL or 200 mg/dL 이상 | |
당화혈색소 수치 | 5.8 ~ 6.4% or 6.5% 이상 | |
인슐린 수치 | 3.99 ~ 55.18 uU/mL | |
C-펩타이드 수치 | 1.0~1.2ng/mL 이상 | |
칼슘 수치 | 8.6 ~ 10.1 mg/dL | |
염소 수치 | 97 ~ 111 mmol/L | |
감마글루타밀전이효소 수치 | 5 ~ 1046 iu/l | |
직접 빌리루빈 수치 | 0.1 ~ 0.31 ㎎/㎗ | |
저밀도 콜레스테롤 수치 | 25 ~ 178 ㎎/㎗ | |
중성지방 | 44 ~ 987 ㎎/㎗ | |
고밀도 콜레스테롤 수치 | 26 ~ 74 ㎎/㎗ | |
당화알부민 | 12.1 ~ 32.4% | |
요중크레아티닌 | 14.6 ~ 334.3 ㎎/㎗ | |
요 pH | pH5.5 ~ pH6.5 | |
마이크로알부민 비율 | 1.55 ~ 1103.34 | |
알부민/크레아티닌 비율 | 2.1 ~ 1167.1 | |
프로트롬빈시간 (PT, INR) | PT : 9.8 ~ 15.8 secINR : 0.86 ~ 1.41 sec | |
활성화부분트롬보플라스틴 시간 | 29.9 ~ 42.7 sec | |
대변 검사 | Clostridium difficile 배양 검사 | 음성 (negative) |
상기 기준에 부합하는 당뇨 환자들의 장내 마이크로바이옴 분석 및 유산균을 분리하기 위한 분변 채취 및 운송, 유산균 분리 방법은 건강인과 동일한 과정으로 진행되었다.
1-3. 건강한 공여자의 장내 유산균 분리 배양 방법
공여자의 대변 내 유용 미생물을 순수 분리 및 배양하였다. 보다 자세하게는, 공여자들의 대변 시료를 1~2g 소분하여 멸균된 0.85% NaCl에 10배 단계 희석하여 vancomycin과 0.05% L-cysteine를 첨가한 De Man Rogosa, Sharpe agar (MRS broth; Difco, USA), 항생제를 첨가한 BL agar 배지에 도말하고 37℃의 온도에서 24-48 시간 동안 혐기배양한 후 콜로니(colony)의 형태가 서로 다른 균주를 선발하였다. 또한, 10배 단계 희석액을 MRS, TSA agar 배지 등에 도말하고 37℃의 온도에서 24 시간 동안 호기 배양한 후 콜로니(colony)의 형태가 서로 다른 균주를 선발하였다. 순수 분리 과정을 통해 선발된 균주는 각각의 broth에서 계대배양한 뒤 20% 글리세롤이 함유된 broth에 현탁한 후 -80℃ 동결보관하였다. 이후 각각의 균주를 16S rRNA sequencing을 통해 동정하였다.
결과는 도 2에 나타내었다.
분석 결과 표 5와 같은 균속의 유산균이 분리·동정되었으며, 특히 건강인 공여자에게서 유산균 중 Bifidobacterium속의 Bifidobacterium longum 균종이 가장 많이 분리되었다.
No. | Genus | 16S rRNA 동정 결과 |
1 | Bifidobacterium | Bifidobacterium longum |
2 | Bifidobacterium pseudocatenulatum | |
3 | Bifidobacterium bifidum | |
4 | Bifidobacterium adolescentis | |
5 | Bifidobacterium animalis | |
6 | Bifidobacterium breve | |
7 | Bifidobacterium faecale | |
8 | Bifidobacterium spp. | |
9 | Enterococcus | Enterococcus faecium |
10 | Enterococcus gallinarum | |
11 | Enterococcus casseliflavus | |
12 | Enterococcus avium | |
13 | Enterococcus raffinosus | |
14 | Enterococcus durans | |
15 | Enterococcus faecalis | |
16 | Enterococcus sp. | |
17 | Lactobacillus | Lactobacillus ruminis |
18 | Lactobacillus salivarius | |
19 | Lactobacillus fermentum | |
20 | Lactobacillus plantarum | |
21 | Lactobacillus mucosae | |
22 | Lactobacillus curvatus | |
23 | Lactobacillus paracasei | |
24 | Lactobacillus acidophilus | |
25 | Lactobacillus crispatus | |
26 | Lactobacillus curieae | |
27 | Lactobacillus pentosus | |
28 | Lactobacillus rhamnosus | |
29 | Lactobacillus sakei | |
30 | Lactococcus | Lactococcus lactis |
31 | Leuconostoc | Leuconostoc lactis |
32 | Leuconostoc mesenteroides | |
33 | Pediococcus | Pediococcus pentosaceus |
34 | Pediococcus acidilactici | |
35 | Streptococcus | Streptococcus salivarius |
36 | Streptococcus anginosus | |
37 | Streptococcus lutetiensis | |
38 | Streptococcus tigurinus | |
39 | Streptococcus equinus | |
40 | Streptococcus sp. | |
41 | Streptococcus sanguinis | |
42 | Weissella | Weissella cibaria |
43 | Weissella confusa | |
44 | Weissella viridescens |
실시예 2: 건강인과 대사질환자 간 장내 마이크로바이옴 비교 분석
2-1. DNA 추출
공여자들의 대변 내 미생물 균총 분석을 위하여 Total genomic DNA를 추출하였다. 세부적으로는 수거된 대변 전처리 시 확보된 약 3g의 대변을 각각 0.3g씩 미리 멸균하여 준비한 bead tube (Zirconia bead 0.1mm and 0.7mm Biospec, USA)에 소분하고, 1ml의 ASL buffer (QIAamp DNA Mini Kit 내 포함 Qiagen, USA)를 첨가하였다. Bead beater (Biospec, USA)를 이용하여 4.5 speed에서 3분간 균질 및 미생물 lysis를 진행하였다. 이후 미리 72℃로 데워둔 heat block에 bead tube를 넣어 20분간 열처리를 실시하였다. 열처리가 완료된 시료들을 16000g에서 5분간 원심분리를 실시한 후 400㎕의 상등액을 추출하여 20㎕의 proteinase K와 섞고, 추가적으로 400㎕의 AL buffer(QIAamp DNA Mini Kit 내 포함 Qiagen, USA)를 넣고 15초간 voltexing을 진행하였다. Proteinase K의 효소활성을 위해 72℃의 heat block에 다시 10분간 열처리하였으며, 이후 효소반응의 종결을 위해 400㎕의 에탄올을 첨가하여 15초간 다시 voltexing을 진행하였다. 효소처리까지 완료된 시료들을 각각 600㎕씩 QIAamp DNA Mini Kit 내 포함된 spin column tube에 넣고, 8000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. 이후 column 밑으로 여과된 buffer를 버리고 남은 효소처리 시료들을 각각 600㎕씩 spin column tube에 넣고, 다시 8000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. Filter 밑으로 빠져나온 buffer는 모두 버리고 DNA washing을 위해 Qiagen kit 내 포함된 AW1 buffer를 500㎕ 첨가한 후 8000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. Filter 밑으로 나온 buffer를 버리고 추가 washing buffer인 AW2를 500㎕ 첨가한 후 다시 8000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. 이후 Qiagen kit 내 포함된 새로운 collection tube에 spin column을 꽂아 14000rpm에 1분간 원심분리하여 PCR에 방해가 될 수 있는 잔여 buffer들을 제거하였다. 최종적으로 genomic DNA를 추출하기 위해 Spin column을 멸균된 1.7ml microtube에 넣고 100㎕의 AE buffer를 첨가한 뒤 5분간 incubation하여 8000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. 최종 DNA는 Nanodrop(Thermo scientific)을 이용하여 농도를 측정하였다.
2-2. Library 제작 및 차세대 염기서열 분석 (Next Generation Sequencing)
상기의 추출한 genomic DNA의 농도 및 순도 그리고 분해 정도를 확인하여, 본 차세대 염기서열 분석(NGS) 조건에 부합하는 지 DNA 품질검사 완료 후, 추출한 DNA 시료의 16S rRNA 분석을 수행하였다. DNA 품질은 하기 표 5의 조건에 부합하는 지 확인하였고, NGS 분석 과정은 도 3에 나타내었다. 본 연구의 모든 공여자에게서 추출한 장내 미생물 DNA는 모두 표 6의 조건에 부합하여, Illumina Nextera Library Prep Kit을 이용하여 library를 제작하였고, adaptor 및 barcode sequence를 부착하기 위한 PCR 수행 후, NGS 분석을 진행하였다.
시료 |
Conc.
(nanodrop) |
Volume | A260/280 | A260/230 |
Metagenomic DNA | ≥ 20ng/ul | ≥ 20ul | ≥ 1.8 | ≥ 1.5 |
2-3. 마이크로바이옴 분석
차세대 염기서열 분석 결과를 이용하여 건강인과 대사성 질환자의 장내 마이크로바이옴 분포를 분석하고 차이를 비교하였다. 장내 마이크로바이옴 분석은 Qiime2 (2022.2 version) 파이프라인을 이용하여 분석하였고, taxonomy 분석을 위한 데이터베이스는 Greengenes (13_8 99% full-length sequences)을 사용하였으며, 모든 데이터의 통계 분석은 R program을 이용하여 그룹 간 유의성을 확인하였다.
결과는 도 4에 나타내었다.
먼저 건강인(HC)과 대사성 질환자(T2D)의 모든 장내 미생물 분포에 대한 그룹 간의 차이를 주성분 분석(Principal coordinate analysis, PCoA)을 통해 확인한 결과, 그룹 간 장내 마이크로바이옴이 유의적인 차이를 보이는 것을 확인하였다. 유의성 분석은 Pairwise PERMANOVA 분석을 진행하였고, 그룹간 차이를 나타내는 F값(pseudo-F)은 4.282로 p-value는 0.001 수준으로 확인되었다.
이러한 그룹 간의 차이를 나타내는 세부 균종을 확인하기 위해 선형 판별 분석 효과 크기(Linear discriminant analysis Effect Size, LEfSe)를 확인하였다.
결과는 표 7 및 도 5에 나타내었다.
Phylum 수준에서 인체 장내 우점하는 미생물 균총으로 알려진 Bacteroidetes, Firmicutes 문에서 유의적인 차이를 보였으며, Genus 수준에서는 Faecalibacterium 속이 유의적으로 큰 차이를 보였고, Species 수준에서는 Faecalibacterium prausnitzii, Bifidobacterium longum의 2가지 균종이 유의적으로 큰 차이를 보였다. 도 5에 나타낸 바와 같이 유산균인 Bifidobacterium longum 경우 실제 건강인의 분변에서 가장 많이 분리 배양된 균종으로 마이크로바이옴 분석 결과를 통해, 건강인 장내 마이크로바이옴의 핵심 균종임을 재증명하였다.
Taxon rank | Taxon name | LDA effect size | 건강인 | 대사성 질환자 |
Phylum | Bacteroidetes | 5.28107622066 | 4.51268090916 | 0.0164873849656 |
Firmicutes | 5.50017029287 | 4.44918764547 | 0.010095190913 | |
Genus | Faecalibacterium | 4.6132931058 | 3.86247887897 | 0.0175460373019 |
Species | Faecalibacterium prausnitzii | 4.60898177949 | 3.85221962126 | 0.019886023093 |
Bifidobacterium longum | 3.64601135647 | 3.10544799751 | 0.0482916767929 |
실시예 3: 건강인으로부터 도출된 균종의 임상지표 상관성 비교 분석
상기 마이크로바이옴 분석 결과와 건강인 및 대사성 질환자의 임상 정보를 활용하여 장내 마이크로바이옴과 임상 정보 간의 상관관계를 확인하였다. 보다 상세하게는, 건강인 장내 마이크로바이옴 우점 균종으로 실제 건강인 분변에서 다수 분리 배양된 Bifidobacterium longum이 임상 지표와 어떠한 관계성이 있는지 확인하기 위해, 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient)를 도출하여 변수 간의 선형적 관계를 분석하였다. 건강인과 대사성 질환자의 체질량지수(BMI), 혈중 콜레스테롤(Cholesterol) 수치, 혈중 단백질(Protein), 알부민(Albumin), 나트륨(Na), 칼륨(K) 수치 및 백혈구(WBC) 수치, 혈색소(Hb) 수치, 혈소판(PLT) 수치, 총 빌리루빈(Bilirubin) 수치와 간기능 검사를 위해 측정된 임상 지표인 알칼리인산분해효소(ALP), 알라닌아미노전이효소(GOT), 아스파테이트아미노전이효소(GPT) 수치들과, 고감도C반응단백(hsCRP) 검사 결과, 적혈구침강속도(ESR), 혈액요소질소(BUN), 혈중 크레아티닌 농도, B형간염항체(Anti-HBs) 수치와 Bifidobacterium longum의 상대적 분포 간의 상관성 분석을 진행하였다.
결과는 도 6에 나타내었다.
Bifidobacterium longum의 장내 분포가 높을수록 체질량지수(BMI)가 낮아지는 경향을 확인하였으며, 혈중 헤모글로빈 수치는 유의적으로 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 특히 대사성 질환자에게서 높게 확인되는 BMI가 Bifidobacterium longum 분포와 음의 상관관계를 보였으며, 본 분석결과를 통해, Bifidobacterium longum의 장내 분포가 건강인과 대사성 질환자를 구분하는 하나의 임상학적 지표로 반영될 수 있음을 간접적으로 확인하였다.
실시예 4: 건강한 공여자로부터 분리된 유산균을 이용한 건강기능식품 조성물의 제조
프로바이오틱스 조성물의 배합비를 결정하기 위해 건강인의 마이크로바이옴 분석과 실제 건강인에게서 분리된 유산균 균주의 비율을 통합하여 최적의 비율을 산출하였다. 건강인의 장에서 확인된 총 유산균속(genus)의 비율은 표 8와 같다.
균속(Genus) | Total counts | 비율(%) |
Bifidobacterium | 22574 | 79.6 |
Lactobacillus | 3551 | 12.5 |
Streptococcus | 2053 | 7.2 |
Enterococcus | 128 | 0.5 |
Lactococcus | 39 | 0.1 |
상기 건강인의 장내 유산균 분포 비율을 토대로 프로바이오틱스 조성물을 제조하였고, 상온(25℃)에서의 안정성이 가장 우수한 혼합비를 선별하였다.
균속(Genus) | 혼합비 (%) | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
Bifidobacterium | 50 | 70 | 75 | 80 |
Lactobacillus | 40 | 21 | 17 | 12 |
Streptococcus | 9 | 8 | 7 | 7 |
결과는 도 7에 나타내었다.
상기 비율로 9개월 간 상대습도 60%, 상온에서의 안정성을 확인한 결과, 하기 도면의 결과와 같이, 유산균 혼합 프로바이오틱스 조성물의 균의 총량 100 중량부 대비 Bifidobacterium 80 중량부, Lactobacillus 12 중량부, Streptococcus 7 중량부로 제조한 시료가 가장 우수한 안정성을 보였다. 각 프로바이오틱스 혼합물의 저장안정성은 0개월 대비 각 기간의 생균수(CFU/2g) 생존율로(%)로 나타내었다.
상기 결과를 바탕으로 장내 마이크로바이옴과 공여자들의 임상정보를 분석하여 도출된 건강인의 핵심 장내 유산균인 Bifidobacterium longum 균주를 포함하는 건강기능식품 조성물을 제조하였다. 보다 상세하게는 유산균 혼합 프로바이오틱스 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 Bifidobacterium 80 중량부, Lactobacillus 12 중량부, Streptococcus 7 중량부로 프로바이오틱스 조성물을 제조하였다.프로바이오틱스 조성물에 사용된 각각의 균종은 하기 표 10에 나타내었다. 이하 실시예에서는 본 프로바이오틱스 조성물을 1X PBS에 현탁하여 효능을 검증하였다. 또한 비교예로 Lactobacillus rhamnosus GG(LGG®)와 Bifidobacterium longum의 Type strain인 Bifidobacterium longum KCTC3128을 분양받아 프로바이오틱스 조성물의 Bifidobacterium, Lactobacillus 적용 비율(각각 80%, 12%)과 동일하게 혼합하여 제조 후 하기 실시예에 사용하였다.
균주명 | 혼합비율(%) | 비고 |
Lactobacillus plantarum CKDB008 (수탁번호 : KCTC 13673BP) |
8 - 10 | - |
Lactobacillus fermentum SRK414 (수탁번호 : KCTC13687BP) |
2 - 4 | |
Streptococcus thermophilus CKDB027 (수탁번호 : KCTC 14471BP) |
7 | |
Bifidobacterium lactis CKDB005(수탁번호 : KCTC 13116BP) | 70 - 75 | |
Bifidobacterium longum NBM7-1 (수탁번호 : KCTC 14325BP) | 0.01 - 0.5 | 건강인의 장에서 분리된 유산균 |
Bifidobacterium longum CKDB004 (수탁번호 : KCTC 13671BP) |
0.01 - 0.5 | - |
Bifidobacterium longum BB536® | 3 - 4 |
실시예 5: 건강인 장내 분리 유산균 및 프로바이오틱스 조성물의 장 부착능 확인
건강인 장내 분리 유산균과 이를 포함한 프로바이오틱스 조성물의 장세포 부착능을 확인하였다. 상업용 균주인 Lactobacillus rhamnosus GG(LGG®)와 Bifidobacterium longum의 Type strain인 Bifidobacterium longum KCTC3128을 분양받아 장 부착능을 비교하였다. 장부착능 확인에 사용된 세포는 HCT116(human colorectal carcinoma cell) 세포주로 KCTC에서 분양받아 사용하였다. 세포 배양은 Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM)(Gibco, Carlsbad, CA, USA)에 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco)와 100 U/mL penicillin, 100 ㎍/mL streptomycin (Gibco)이 함유된 배지를 사용하였다. 실험에 사용된 HCT116 세포는 37℃, 5% CO2, 90% humidity의 조건 하에서 배양되었다. 배양된 세포는 2~3일에 한 번씩 배양액을 바꾸어주면서 배양하여 세포분화가 최대에 도달하였을 때 PBS로 세포를 세척한 후 trypsin-EDTA용액으로 부착된 세포를 분리한 뒤 6-well plate에 1 Х 105 cell /well로 분주하였다. 이후, 2일간 배양한 세포에 계대 배양한 분리 균주를 약 1 Х 108 CFU/mL이 되도록 접종하여 90분 동안 37℃, 5% CO2에서 배양하였다. PBS로 2회 세척한 후에 L-cysteine 0.05%를 함유한 MRS배지 또는 BL배지에 도말하여 세포에 부착된 생균수를 측정하였다. 각 균주 및 프로바이오틱스 조성물의 장부착능 결과는 초기값과 비교하여 하기 식 1과 같이 adherence %로 도출하였다.
식 1.
장부착능 확인 결과는 표 11에 나타내었다.
LGG® 및 KCTC3128 단일 처리구, LGG와 KCTC3128 혼합처리구보다 프로바이오틱스 조성물 처리 시, 약 2배정도 높은 장부착능을 보였으며, 프로바이오틱스 조성물에 첨가되는 각각의 단일 균주 처리구보다 프로바이오틱스 조성물 처리 시 높은 장부착능을 보여 균주혼합을 통한 시너지 효과를 확인하였다.
시료 | 장 부착능 (%) |
Lactobacillus rhamnosus GG (LGG®/ ATCC53103) | 5.6 |
Bifidobacterium longum KCTC3128 | 4.1 |
비교예 (LGG® + KCTC3128 혼합) | 4.7 |
Lactobacillus plantarum CKDB008 (수탁번호 : KCTC 13673BP) |
4.4 |
Lactobacillus fermentum SRK414 (수탁번호 : KCTC13687BP) |
4.1 |
Streptococcus thermophilus CKDB027 (수탁번호 : KCTC 14471BP) |
9.5 |
Bifidobacterium lactis CKDB005(수탁번호 : KCTC 13116BP) | 3.4 |
Bifidobacterium longum NBM7-1(수탁번호 : KCTC 14325BP) | 3.3 |
Bifidobacterium longum CKDB004(수탁번호 : KCTC 13671BP) | 4.7 |
Bifidobacterium longum BB536 | 3.5 |
실시예 (프로바이오틱스 조성물) | 10.1 |
실시예 6. 건강인 장내 분리 유산균 및 프로바이오틱스 조성물의 E. coli 경쟁적 억제 효과 확인
건강인 장내 분리 유산균과 이를 포함한 프로바이오틱스 조성물의 병원성 미생물인 Escherichia coli (EIEC) NCCP 15663에 대한 경쟁적 억제 효과를 확인하였다. 비교군으로는 상업용 균주인 Lactobacillus rhamnosus GG(LGG®)와 Bifidobacterium longum의 Type strain인 Bifidobacterium longum KCTC3128을 분양받아 실험을 진행하였다. E. coli 경쟁적 억제 효과 확인 실험은 장부착능 실험방법을 응용하였다. HCT116 세포주의 배양 및 준비는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 진행하였다. 6 well plate에 배양된 HCT116 세포주에 유산균 단일 균주 및 균주 혼합물과 E. coli 균주를 각각 약 1 Х 108 CFU/mL이 되도록 접종하여 90분 간 공배양하였다. 이후, 각각의 균주가 처리된 well을 1X PBS로 2회 세척하고 HCT116 세포를 채취하여 Tryptic Soy Agar (BD™ difco, USA) 배지에 도말한 후, 37℃에서 호기적으로 24시간 배양하여 E. coli의 생균수를 확인하였다. E. coli의 장부착능은 초기 균수 대비 90분 후의 생균수를 비교하여, 실시예 7의 수식 1과 같이 산출하였다.
결과는 표 12에 나타내었다.
HCT116 세포주에 E. coli 단독 처리하였을 때의 장부착능은 7.6%로 확인되었으며, 비교 균주인 LGG®와 KCTC3128과 함께 공배양 시에는 각각 7.6%, 6.8%의 부착능을 보였고, 비교예 처리 시에는 7.5%의 장부착능을 확인하였다. 일부 유산균은 단독 처리 시, E. coli의 장 부착능에 영향을 미치지 못하거나 E. coli와의 경쟁적 상호작용에서 오히려 억제되는 양상을 보였다. 이러한 결과와 비교하여, 프로바이오틱스 조성물 처리 시 E. coli의 장 부착능이 5.5%로 확인되어, 건강인의 장내에서 선별된 유산균을 다른 유산균과 혼합하여 처리할 경우, E. coli를 경쟁적으로 억제하는 시너지 효과를 확인할 수 있었다.
시료 | E. coli 장부착능 (%) |
- | 7.6 |
Lactobacillus rhamnosus GG (LGG®/ ATCC53103) | 7.6 |
Bifidobacterium longum KCTC3128 | 6.8 |
비교예 (LGG® + KCTC3128 혼합) | 7.5 |
Lactobacillus plantarum CKDB008 (수탁번호 : KCTC 13673BP) |
7.2 |
Lactobacillus fermentum SRK414 (수탁번호 : KCTC13687BP) |
5.9 |
Streptococcus thermophilus CKDB027 (수탁번호 : KCTC 14471BP) |
6.9 |
Bifidobacterium lactis CKDB005(수탁번호 : KCTC 13116BP) | 7.1 |
Bifidobacterium longum NBM7-1(수탁번호 : KCTC 14325BP) | 6.4 |
Bifidobacterium longum CKDB004(수탁번호 : KCTC 13671BP) | 8.9 |
Bifidobacterium longum BB536 | 10.9 |
실시예 (프로바이오틱스 조성물) | 5.5 |
실시예 7. 건강인 장내 분리 유산균 및 프로바이오틱스 조성물의 장 세포 내 tight junction 관련 유전자(ZO-1) 증진 효과 확인
건강인 장내 분리 유산균과 이를 포함한 프로바이오틱스 조성물의 장세포 내 tight junction 관련 유전자인 Zonula occludens(ZO-1)의 발현량 조절 효과를 확인하였다. 비교균으로는 상업용 균주인 Lactobacillus rhamnosus GG(LGG®)와 Bifidobacterium longum의 Type strain인 Bifidobacterium longum KCTC3128을 분양받아 비교 평가하였다. 보다 상세하게는, 6 well plate에 HCT116 세포주를 well 당 1Х105 cells가 되도록 분주하여 소혈청과 항생제가 포함된 DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium, Gibco®, USA) 배지에서 37℃, 5% CO2의 조건으로 48시간 배양하였다. HCT116 세포주를 1X PBS로 2회 세척하고 항생제와 소혈청을 제외한 DMEM 배지로 교체한 후, 미리 배양하여 준비한 유산균 균주와 프로바이오틱스 조성물을 각각의 well에 약 5Х107 CFU/ml가 되도록 처리하고 2시간동안 배양하였다. 대조구로는 1X PBS를 동일한 volume으로 처리하였다. 이후, 1X PBS로 다시 세척한 HCT116세포에 Lipopolysaccharide(LPS)를 well당 100ng/ml의 최종농도로 처리하고 24시간 배양 후 세포를 수득하여 RNA를 추출하였다. RNA 추출은 RNeasy Plus Mini kit(Qiagen, Germany)을 이용하였다. 추출한 RNA는 농도 및 순도 확인 후 정량하여, PrimeScriptTM RT reagent Kit (Takara, Japan)를 이용하여 cDNA 합성을 진행하였다. 합성된 cDNA에 대해 실시간 중합효소연쇄반응(qRT-PCR)을 진행하였다. RT-qPCR을 위한 반응액의 제조는 TB Green® Premix Ex Taq™ Ⅱ Kit (Takara, Japan)를 사용하였고, 프라이머(Primer)는 Epithelial tight junctions 관련 인자로 상피 장벽 기능 조절 인자인 ZO-1 유전자와 상대정량을 위한 하우스키핑 유전자(housekeeping gene)로 β-actin을 이용하여 수행하였다(표 13). qRT-PCR은 Applied Biosystems 7500 Fast Real-Time PCR Systems (Thermo Fisher Scientific, USA) 기기를 이용하여 유전자를 증폭한 후 증폭산물을 상대정량 분석하였다.
Gene | Forward primer | Reverse primer |
β-actin | 5'- GGATTCCTATGTGGGCGACGA -3' | 5'- CGCTCGGTGAGGATCTTCATG -3' |
ZO-1 | 5'- AGAGCACAGCAATGGAGGAA -3' | 5'- GACGTTTCCCCACTCTGAAA -3' |
mRNA 상대정량 결과는 도 8에 나타내었다.
Bifidobacterium longum CKDB004 (BLG04) 처리구를 제외한 모든 처리구에서 ZO-1 유전자의 유의적인 변화(p < 0.05)를 확인하였다. 프로바이오틱스 조성물 처리구 외 모든 처리구에서 LPS 단독 처리 시 보다 ZO-1의 발현량이 감소하거나 변화가 없는 것으로 확인되었으나, 프로바이오틱스 조성물 처리 시에는 유의적으로 ZO-1의 발현량이 상대적으로 증가하는 것을 확인하였다.
Claims (11)
- 비피도박테리움(Bifidobacterium)균, 락토바실러스(Lactobacillus)균 및 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 장내 균총 개선용 조성물:
(a) 상기 비피도박테리움 균은 수탁번호 KCTC 14325BP의 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) NBM7-1, 수탁번호 KCTC 13671BP의 비피도박테리움 롱검(Bifidobacterium longum) CKDB004, 비피도박테리움 롱검 BB536 및 수탁번호 KCTC 13116BP의 비피도박테리움 락티스(Bifidobacterium lactis) CKDB005의 조합인 것; 상기 락토바실러스 균은 수탁번호 KCTC 13673BP의 락토바실러스 플랜타룸(Lactobacillus plantarum) CKDB008 및 수탁번호 KCTC 13687BP의 락토바실러스 퍼멘텀(Lactobacillus fermentum) SRK414의 조합인 것; 및 상기 스트렙토코커스 균은 수탁번호 KCTC 14471BP의 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) CKDB027인 것; 및
(b) 상기 조성물은 조성물에 포함되는 균의 총량 100 중량부 대비 75 내지 85 중량부의 비피도박테리움(Bifidobacterium)균을 포함하는 것; 균의 총량 100 중량부 대비 5 내지 15 중량부의 락토바실러스(Lactobacillus)균을 포함하는 것; 및 균의 총량 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 스트렙토코커스(Streptococcus)균을 포함하는 것.
- 제1항에 있어서, 상기 비피도박테리움 롱검 NBM7-1(Bifidobacterium longum NBM7-1)은 건강한 사람의 장에서 분리된 것인, 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 조성물은 단일 유산균을 포함하는 조성물 대비 유산균의 장 부착능 향상, 유해균의 장 부착능 저해, 장 세포 밀착 연접(tight junction) 수준의 향상, 또는 이들의 조합의 효능을 가지는 것인, 조성물.
- 제1항의 조성물을 포함하는 장내 균총 개선용 식품 조성물.
- 제1항의 조성물을 포함하는 염증성 장질환의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 염증성 장질환은 궤양성 대장염, 낭염(pouchitis), 베체트병(Behcet's disease) 및 크론병(crohn's disease)으로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 염증성 장질환의 예방 또는 치료용 약제학적 조성물.
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