KR20180008018A - 락토바실러스 사케이 k040706을 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물 또는 식품용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 방법의 락토바실러스 사케이 K040706은 장내의 NO 생성능을 증가시키는 등의 면역 증강 기능이 있고, 장 조직의 손상을 감소시키는 기능이 있기 때문에, 이를 이용하여 대장염을 개선하고 치료하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

락토바실러스 사케이 K040706을 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 또는 치료용 조성물{Composition for preventing or treating of colitis disease comprising Lactobacillus sakei K040706 as an active ingredient}
본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물 또는 식품용 조성물에 관한 것이다.
대장염은 대장에 염증이 발생하는 질환으로, 다양한 원인에 의해 발생하고, 테네스무스(tenesmus, 시원치 않음), 복부팽만감, 하복부통증, 설사 등이 주요 증상으로 나타나고, 분변 중에 점액, 고름이나 혈액이 섞이는 경우도 있다. 대장염은 원인에 따라 크게 감염성 대장염과 비감염성 대장염으로 구분될 수도 있고, 발병 기간에 따라 급성 대장염과 만성 대장염으로 구분될 수도 있다. 급성 대장염에는 아메바성 이질, 세균성 이질, 살모넬라나 항생물질에 의한 위막성 대장염(pseudomembranous enteritis) 등이 있고, 만성 대장염에는 궤양성 대장염, 크론병, 결핵, 매독, X선 등에 의한 것이 있다. 또한, 대장염은 염증성 대장 질환(Inflammatory bowel disease, IBD) 뿐만 아니라 과민성 대장염 증후군(irritable bowel syndrome, IBS)등을 포함한다.
염증성 대장 질환(Inflammatory bowel disease; IBD) 중 대표적인 질환인 궤양성 대장염(ulcerative colitis, UC)과 크론병(Crohn's disease, CD)은 아직 원인이 명확히 밝혀져 있지 않고 있으며, 복통과 더불어 심한 만성 설사와 혈성 설사를 일으킬 수 있으며, 완치가 힘들고 호전과 악화를 반복하는 특성이 있다. 궤양성 대장염은 대장의 점막에 짓무름(미란)이나 궤양이 연속적으로 형성되는 질환으로, 혈변, 점혈변, 설사, 복통이 일어나고, 중증인 경우에는 발열, 체중감소, 빈혈 등의 전신성의 증상이 나타난다. 또한, 궤양성 대장염은 위장관 어느 부위에서도 발생할 수 있다. 크론병은 입에서 항문에 이르는 소화관의 임의의 부위에 궤양 등의 병변이 비연속적으로 발생하는 질환으로서, 복통, 설사, 혈변과 더불어, 중증의 경우에는 발열, 하혈, 체중감소, 전신권태감, 빈혈 등의 증상이 나타난다. 궤양성 대장염과 크론병은 병변과 염증 증상에 있어서 차이가 있지만 여러 면에서 유사한 양상을 보이기 때문에 두 질환의 구분이 서로 명확하지 않은 경우가 흔하다.
한편, 프로바이오틱스(Probiotics)는 동물의 장내 미생물의 균형을 개선시킴으로써 유익한 효과를 주는 살아있는 미생물 제제로 주로 유산균이 많이 사용되고 있으며 그 외 Saccharomyces cerevisiae와 같은 효모 및 Aspergilllus oryzae와 같은 사상균이 사용되고 있다. 프로바이오틱스의 효능으로는 항생제 관련 설사, 병원성 균에 의한 장의 감염, 과민성 대장증후군 같은 위장관 질환 개선, 아토피 피부염 감소, 고혈압 개선, 혈중 콜레스테롤 수준 감소 및 혈중 지질상태 개선, 항비만 효과, 대장암과 위암에 대한 항암 효과 등 다양한 기능성에 대한 연구가 진행되고 있다. 최근 김치, 젓갈 및 장류와 같은 전통발효식품에서 프로바이오틱스 기능을 가지는 유산균주의 분리에 대한 연구가 이루어지고 있다. 이와 같이 전통식품에서 건강 기능성 유산균주들이 발굴되고 있다.
본 연구진은 김치에서 내산성, 내염성 및 항균력이 우수한 유산균을 분리, 동정한 락토바실러스 사케이(Lactobacillus sakei) 및 이의 용도에 대하여 특허 등록을 받은 바 있다(공개번호: 10-2007-0071911). 또한 면역증강 기능과 식품의 관능 및 품질향상의 다기능을 갖는 락토바실러스 사케이의 배양방법에 대하여 특허 등록을 받은 바 있다(공개번호: 10-2015-0146461). 하지만 본 균주인 락토바실러스 사케이가 건강에 미치는 효과에 대하여 추가적으로 연구할 필요가 있다.
이에 본 발명자들은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)의 건강 기능성 효과에 대하여 연구하던 중, 락토바실러스 사균체가 대장염의 치료 효과가 있는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 개선용 식품용 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 개선용 식품용 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에서 ‘락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)’의 균체는 배양 배지로부터 수득된 생균 그 자체뿐만 아니라, 당업자에게 알려진 유산균에 대한 임의의 가공형태를 포함하는 것으로 예를 들어 균체 파쇄물, 건조물, 동결물, 배양물, 발효물 등을 포함하며 이에 제한되지 않는다. 또한 액체배지에서 배양한 배양액 자체, 상기 배양액을 여과 또는 원심분리 하여 균주를 제거한 여액(원심분리한 상등액) 등의 배양액 자체로부터 파생되는 가공물을 포함한다.
본 발명에서 락토바실러스 사케이 K040706의 사균체 또는 배양물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 용어 ‘사균체’란 가열, 가압, 약물처리 등으로 살균 처리된 균체를 가리킨다. 또한, 균체 성분은, 효소 처리, 균질화(Homogenize), 초음파 처리 등으로 세포를 파괴한 파쇄물, 또는 세포벽 분획을 분취한 것을 가리킨다. 본 발명의 실시예에서는, 락토바실러스 사케이를 80℃에서 30분간 가열 살균한 후 건조시킴으로써 락토바실러스 사케이 K040706의 사균체 분말을 얻었다. 상기 건조방법은 동결건조, 분무건조 및 감압건조일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 ‘대장염’은 대장에 염증이 발생한 상태로 다양한 원인에 의해 염증이 발생할 수 있다. 이는 원인에 따라 크게 감염성 장염과 비감염성 장염으로 분류한다. 급성 감염성 대장염은 전 세계적으로 많이 발생되며 발열, 오심, 구토, 점액성 또는 혈성 설사와 복통이 주 증상이다. 비감염성 장염인 염증성 장질환은 만성적으로 설사, 복통, 혈변, 체중 감소가 발생하고 재발이 흔하며, 내과적 치료에 반응하지 않거나 출혈, 천공 등의 합병증이 발생하면 수술이 필요하므로 정확한 진단과 치료가 중요하다.
바람직하게는 그 종류가 특별히 제한되지 않으나 예를 들어, 급성 장염, 세균성 대장염, 세균성 이질, 콜레라, 장티푸스, 여행자 설사, 바이러스성 대장염, 위막성 대장염, 아메바성 대장염, 염증성 장질환, 크론병, 궤양성 대장염, 허혈성 대장염, 베체트 대장염, 약제 유발 대장염, 현미경적 대장염, 교원성 대장염, 림프구성 대장염, 방사선 대장염으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 약학적 조성물은 락토바실러스 사케이 K040706을 단독으로 함유하거나 약학적으로 허용되는 담체와 함께 적합한 형태로 제형화 될 수 있으며, 부형제 또는 희석제를 추가로 함유할 수 있다. 상기에서 '약학적으로 허용되는'이란 생리학적으로 허용되고 인간에게 투여될 때, 통상적으로 위장 장애, 현기증 등과 같은 알레르기 반응 또는 이와 유사한 반응을 일으키지 않는 비독성의 조성물을 말한다.
약학적으로 허용되는 담체로는 예컨대, 경구 투여용 담체 또는 비경구 투여용 담체를 추가로 포함할 수 있다. 경구 투여용 담체는 락토스, 전분, 셀룰로스 유도체, 마그네슘 스테아레이트, 스테아르산 등을 포함할 수 있다. 아울러, 펩티드 제제에 대한 경구투여용으로 사용되는 다양한 약물전달물질을 포함할 수 있다. 또한, 비경구 투여용 담체는 물, 적합한 오일, 식염수, 수성 글루코오스 및 글리콜 등을 포함할 수 있으며, 안정화제 및 보존제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 안정화제로는 아황산수소나트륨, 아황산나트륨 또는 아스코르브산과 같은 항산화제가 있다. 적합한 보존제로는 벤즈알코늄 클로라이드, 메틸-또는 프로필-파라벤 및 클로로부탄올이 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 상기 성분들 이외에 윤활제, 습윤제, 감미제, 향미제, 유화제, 현택제 등을 추가로 포함할 수 있다. 그 밖의 약학적으로 허용되는 담체 및 제제는 다음의 문헌에 기재되어 있는 것을 참고로 할 수 있다(Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA, 1995).
본 발명의 조성물은 인간을 비롯한 포유동물에 어떠한 방법으로도 투여할 수 있다. 예를 들면, 경구 또는 비경구적으로 투여할 수 있다. 비경구적인 투여방법으로는 이에 한정되지는 않으나, 정맥내, 근육내, 동맥내, 골수내, 경막내, 심장내, 경피, 피하, 복강내, 비강내, 장관, 국소, 설하 또는 직장내 투여일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 상술한 바와 같은 투여 경로에 따라 경구 투여용 또는 비경구 투여용 제제로 제형화 할 수 있다.
경구 투여용 제제의 경우에 본 발명의 조성물은 분말, 과립, 정제, 환제, 당의정제, 캡슐제, 액제, 겔제, 시럽제, 슬러리제, 현탁액 등으로 당업계에 공지된 방법을 이용하여 제형화될 수 있다. 예를 들어, 경구용 제제는 활성성분을 고체 부형제와 배합한 다음 이를 분쇄하고 적합한 보조제를 첨가한 후 과립 혼합물로 가공함으로써 정제 또는 당의정제를 수득할 수 있다. 적합한 부형제의 예로는 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 솔비톨, 만니톨, 자일리톨, 에리스리톨 및 말티톨 등을 포함하는 당류와 옥수수 전분, 밀 전분, 쌀 전분 및 감자 전분 등을 포함하는 전분류, 셀룰로즈,메틸 셀룰로즈, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오즈 및 하이드록시프로필메틸-셀룰로즈 등을 포함하는 셀룰로즈류, 젤라틴, 폴리비닐피롤리돈 등과 같은 충전제가 포함될 수 있다. 또한, 경우에 따라 가교결합 폴리비닐피롤리돈, 한천, 알긴산 또는 나트륨 알기네이트 등을 붕해제로 첨가할 수 있다. 나아가, 본 발명의 약학적 조성물은 항응집제, 윤활제, 습윤제, 향료, 유화제 및 방부제 등을 추가로 포함할 수 있다.
비경구 투여용 제제의 경우에는 주사제, 크림제, 로션제, 외용연고제, 오일제, 보습제, 겔제, 에어로졸 및 비강 흡입제의 형태로 당업계에 공지된 방법으로 제형화할 수 있다. 이들 제형은 모든 제약 화학에 일반적으로 공지된 처방서인 문헌(Remington's Pharmaceutical Science, 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA,1995)에 기재되어 있다.
본 발명의 조성물의 총 유효량은 단일 투여량(single dose)으로 환자에게 투여될 수 있으며, 다중 투여량(multiple dose)으로 장기간 투여되는 분할 치료 방법(fractionated treatment protocol)에 의해 투여될 수 있다. 본 발명의 약학적 조성물은 질환의 정도에 따라 유효성분의 함량을 달리할 수 있다. 바람직하게 본 발명의 약학적 조성물의 바람직한 전체 용량은 1일당 환자 체중 1㎏ 당 약 0.01㎍ 내지 10,000mg, 가장 바람직하게는 0.1㎍ 내지 500mg일 수 있다. 그러나 상기 약학적 조성물의 용량은 제제화 방법, 투여 경로 및 치료 횟수뿐만 아니라 환자의 연령, 체중, 건강 상태, 성별, 질환의 중증도, 식이 및 배설율등 다양한 요인들을 고려하여 환자에 대한 유효 투여량이 결정되는 것이므로, 이러한 점을 고려할 때 당 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 조성물의 적절한 유효 투여량을 결정할 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 약학적 조성물은 본 발명의 효과를 보이는 한 그 제형, 투여 경로 및 투여 방법에 특별히 제한되지 아니한다.
본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 개선용 식품용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 락토바실러스 사케이 K040706을 이용한 식품용 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양보조제(nutritional supplement), 건강식품(health food) 및 식품첨가제(food additives) 등의 모든 형태를 포함한다. 상기 유형들은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
예를 들면, 건강식품으로는 본 발명의 식품용 조성물 자체를 차, 쥬스 및 드링크의 형태로 제조하여 음용하도록 하거나, 과립화, 캡슐화 및 분말화하여 섭취할 수 있다. 또한 본 발명의 식품용 조성물은 모발 성장 촉진 및 항염증의 효과가 있다고 알려진 공지의 물질 또는 활성 성분과 함께 혼합하여 조성물의 형태로 제조할 수 있다.
또한 기능성 식품으로는 음료(알콜성 음료 포함), 과실 및 그의 가공식품(예를 들어 과일 통조림, 병조림, 잼, 마아말레이드 등), 어류, 육류 및 그 가공식품(예를 들어 햄, 소시지콘비이프 등), 빵류 및 면류(예를 들어 우동, 메밀국수, 라면, 스파게티, 마카로니 등), 과즙, 각종 드링크, 쿠키, 엿, 유제품(예를 들어 버터, 치이즈 등), 식용식물유지, 마아가린, 식물성 단백질, 레토르트 식품, 냉동식품, 각종 조미료(예를 들어 된장, 간장, 소스 등) 등에 본 발명의 식품용 조성물을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 식품용 조성물의 바람직한 함유량으로는 이에 한정되지 않지만 바람직하게는 최종적으로 제조된 식품 총 중량 중 0.01 내지 50중량% 이다. 본 발명의 식품용 조성물을 식품첨가제의 형태로 사용하기 위해서는 분말 또는 농축액 형태로 제조하여 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 마우스에 열사시킨 락토바실러스 사케이 K040706(L. sakei K040706)을 투여하였고, DSS(Dextran Sulfate Sodium Salt)를 투여하여 대장염을 유발한 뒤, 장을 적출하여 길이를 측정하고, 비장의 무게를 측정한 결과 L. sakei K040706를 투여한 군에서 장의 길이가 감소하였고, 비장의 무게가 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 1 참조).
또한 대장염 마우스 모델에서 체중의 감소, 배설물의 경도, 배설물에서의 출혈 정도를 점수로 환산한 DAI(disease activity index)를 측정하였고, MPO 활성을 측정한 결과, L. sakei K040706를 투여한 군에서 DAI가 감소하였으며, MPO 활성이 억제되는 것을 확인할 수 있었다(표 1 및 도 2 참조).
한편 대장염 마우스 모델에서 적출한 장 조직을 H&E 염색법으로 관찰한 결과, L. sakei K040706를 투여한 군에서 융모의 손상 및 세포 투과가 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 3 참조).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 대장염 마우스 모델에서 추출한 장 조직을 분쇄하여 원심분리한 후 획득한 상등액을 이용하여, griess test를 실시하였고, iNOS 단백질 발현량을 측정한 결과, L. sakei K040706를 투여한 군에서 NO의 생성이 감소하였고, iNOS 단백질의 발현량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 4 참조). 또한 IL-6 및 IL-1β의 양을 측정한 결과, L. sakei K040706를 투여한 군에서 IL-6와 IL-1β의 생성이 감소하는 것을 확인할 수 있었다(도 5 참조).
본 발명의 또 다른 실시예에서는 대장염 마우스 모델의 장 조직에서 추출한 total RNA로 RT-PCR을 실시하여 TNF-α, IL-6, TLR4의 mRNA 발현량을 확인한 결과, L. sakei K040706을 투여한 군에서 TNF-α, IL-6, TLR4의 mRNA 발현량이 감소하는 것으로 나타났다(도 6 참조).
한편, 대장염 마우스 모델의 장 조직에서 추출한 단백질을 이용하여 NF-κB(p-p65) 및 STAT3(p-STAT3)의 발현량을 측정한 결과, L. sakei K040706을 투여한 군에서 NF-κB(p-p65) 및 STAT3(p-STAT3)의 발현량이 감소하는 것으로 나타났으며(도 7참조), L. sakei K040706가 염증성 사이토카인의 발현을 억제시키며, NF-κB 및 STAT3의 인산화를 억제하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)을 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물 및 식품 조성물을 제공한다. 본 발명의 방법의 락토바실러스 사케이 K040706은 장내의 NO 생성능을 증가시키는 등의 면역 증강 기능이 있고, 장 조직의 손상을 감소시키는 기능이 있기 때문에, 이를 이용하여 대장염을 개선하고 치료하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 대장염 마우스 모델에 L. sakei K040706 사균체를 투여하고 13일 째에 대장의 길이를 측정한 것(A)과 비장(spleen)의 무게를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 대장염 마우스 모델에 L. sakei K040706 사균체를 투여한 뒤 12일 동안 관찰 지표(disease activity index, DAI)의 변화를 측정한 것(A)과 장 조직의 MPO(myeloperoxidase) 활성을 나타낸 것이다(means ± SD; *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001 vs. DSS(대장염 유도 약물) 단독 투여군).
도 3은 대장염 마우스 모델에 L. sakei K040706 사균체를 투여한 군의 장조직에서 융모 손상 및 세포 투과 복원 정도를 H&E 염색법을 통해 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 L. sakei K040706 사균체를 투여한 대장염 마우스 모델의 장 조직 중에서 NO 생성의 양을 측정한 것(A)과 iNOS 단백질 발현량을 측정한 결과(B)를 나타낸 것이다.
도 5는 L. sakei K040706 사균체를 투여한 대장염 마우스 모델에서 염증성 사이토카인인 IL-6(A) 및 IL-1β(B)의 농도를 나타낸 것이다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001 vs. DSS(대장염 유도 약물) 단독 투여군)
도 6은 L. sakei K040706 사균체를 투여한 대장염 마우스 모델에서 전염증성 조절제인 TNF-α(A), IL-6(B) 및 TLR4(C)의 mRNA 발현량을 나타낸 것이다(*p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001 vs. DSS(대장염 유도 약물) 단독 투여군).
도 7은 L. sakei K040706 사균체를 투여한 대장염 마우스 모델에서 염증 반응 전사인자인 STAT3(p-STAT3) 및 NF-κB(p-p65)의 단백질 발현량을 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실험방법>
1. 사균체 제조
본 발명에서 사용한 Lactobacillus sakei K040706은 한국미생물보존센터에서 기탁받은 균(기탁번호 : KCCM11472P)으로 선행출원 ‘다기능 신규 균주 락토바실러스 사케이 K040706 및 이의 배양 방법(출원번호: 10-2015-0088702)’에서 사용한 균을 이용하였다.
-80℃의 deep freezer에 보관된 Lactobacillus sakei K040706 stock(1ml)을 급속 해동시켜 평판배지에 배양한 뒤, 5 ml MRS 액체 배지에 접종하여 30℃ 항온기에서 24시간 동안 배양하였다. 배양한 균체를 4℃에서 15분 동안 5,000 rpm으로 원심분리하여 상등액과 침전물을 분리하였다. 침전물을 생리 식염수로 3회 세척한 후 균체를 획득하였다. 획득한 균체를 85℃에서 15분간 가열하여 사균체를 형성하였다. 만들어진 사균체를 동결건조하여 효능평가에 사용하였다.
2. 대장염 마우스 모델
몸무게 28 내지 30g의 ICR계 수컷 흰색 마우스들을 Orient Bio Co.(Sungnam, KyungKiDo, Republic of Korea)로부터 구입하였고, 동물사의 일정한 조건(온도 : 20±2℃, 습도 : 40~60%, 명암 : 12시간 light/dark cycle)하에서 충분하게 적응시킨 후에 본 연구에 이용하였다.
대장염을 유도하기 위하여 마우스에 3% DSS(Dextran Sulfate Sodium Salt)를 함유한 물을 15일 동안 음용수에 섞어 제공하였다. 대조약물로는 항염증제인 5-amino salicylic acid(5-ASA. 50, 100 mg/kg p.o.)를 사용하였으며, 각 그룹은 6마리씩 진행하였다. 마우스에 장염을 유도하기 7일 전부터 약물 및 사균체 시료를 경구투여하였고, 마지막 날 절식 및 DSS를 제거 한 뒤 실험을 진행하였다. 실험을 진행하는 5일 동안 매일 마우스의 상태를 검사하였고, 표 1의 기준으로 대장염 질병 점수를 매겨 계산하였다.
대장염 질병 점수 측정 기준
Score Weight loss( % ) Stool consistency Occult / gross bleeding
0
1
2
3
4
None
1-5
5-10
10-20
> 20
Normal

Loose stools

Diarrhea
Normal

Hemoccult positive

Gross bleeding
3. MPO(Myeloperoxidase) 측정
대장염 유도된 마우스 모델에서 적출한 장의 일부분을 lysis buffer(200mM NaCl, 5mM EDTA, 10mM tris, 10% glycerol, 1mM PMSF, 1μg/ml leupeptide, 28μg/ml aprotonine(pH 7.4))에 넣고 분쇄한 뒤, 15분 동안 1,500g로 원심분리 하여 상등액을 수득하였다. 같은 과정을 3번 반복하여 상등액을 획득하였다. 획득한 상등액을 제조사의 지침에 따라 EIA kits(Hycult biotechnology, Netherlands)를 이용하여 MPO의 생성 정도를 측정하였다.
4. H&E 염색법(hematoxylin and eosin staining)
대장염 유도된 마우스 모델에서 적출한 장 조직의 일정부분을 4% 파라포름알데하이드(para formaldehyde)를 이용하여 24시간 동안 고정시킨 뒤 PBS로 3번 세척한다. 그 후 OCT(Optica coherence tomography) compound에 심었다. OCT compound 블록을 8 μm의 절편으로 만든 뒤 헤마톡실린(hematoxylin)과 이오신(eosin)으로 염색을 하였고, 광학현미경으로 관찰하였다.
또한 8 μm의 절편을 PBS를 이용하여 탈 OCT화 한 수 면역조직화학 염색을 실시하였다. H2O2를 15분 동안 처리하여 endogenous peroxidase를 제거한 후 10% 표준 염소 혈청(normal goat serum, NGS)로 1시간 동안 반응시켰다. 그 후 1차 항체를 4℃의 습도 챔버에서 12시간 동안 반응시킨 뒤, 충분히 헹군 다음 2차 항체(biotinylated-goat anti-rabbit IgG, 1:1000, vector, USA)를 실온에서 1시간 30분 동안 반응시켰다. 그 다음 충분히 헹군 다음 아비딘(avidin)을 1시간 동안 반응시켰다. DAB(diaminobenzidine)로 발색처리한 후 hematoxyllin으로 대조염색하여 광학현미경으로 관찰하였다.
5. NO 생성능 측정
배양액에서의 산화질소 생성은 산화질소(NO)의 산화물인 아질산(NO₂-)의 측정을 통해 평가하였다. 대장염 마우스에서 추출한 장 조직을 lysis buffer(200mM NaCl, 5mM EDTA, 10mM tris, 10% glycerol, 1mM PMSF, 1μg/ml leupeptide, 28μg/ml aprotonine(pH 7.4))에 넣고 분쇄한 뒤, 15분 동안 1,500g로 원심분리 하여 상등액을 수득하였다. 같은 과정을 3번 반복하여 상등액을 획득하였다. 획득한 상등액 100 μL를 96-well plate에 분주한 뒤, griess 시약(1%(w/v) sulfanilamide in 5%(v/v) phosphoric acid 와 0.1%(w/v) naphtylethylenediamine-HCl)을 100 μl씩 혼합하여 넣고 shaker에서 10분 동안 반응시킨 후 microplate reader를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
6. 조직 내 면역지표 분석
대장염 마우스 모델에서 추출한 대장 가로주름부(mid-colon)를 2% FBS, penicillin, streptomycin sulfate가 포함된 DMEM 배지에서 씻은 후, 0.5 cm 크기로 자른 조각을 0.2% FBS를 포함하는 1 ml DMEM 배지와 함께 24 웰 플레이트에 넣고, 5% CO2, 37℃에서 24시간 동안 배양하였다. 그 다음 세포를 수득하여 원심분리를 실시하여 세포를 제거하여 배양 상등액을 획득하였다. 제조사의 지침에 따라 EIA kit(R&D system, USA)를 이용하여 TNF-α, IL-1β, IL-6 및 IL-4 사이토카인 농도를 분석하였다.
7. RT-PCR
제조사의 지침에 따라 Easy Blue®kits(IntronBiotechnology)를 이용하여 대장염 마우스 모델에서 분리한 대장조직 세포에서 total RNA를 추출하였다. 각각의 시료에서 MuLV reverse transcriptas, 1mM dNTP 및 oligo dT(0.5μg/μl)를 이용하여 1μg의 RNA를 역전사 하여 cDNA를 합성하였다. 합성한 cDNA에 Tag DNA polymerase 1unit, 0.2mM dNTP, X10 reaction buffer 및 primer 100pmol을 혼합하여 전체 부피가 25μl가 되도록 만들었다. 혼합한 시료를 Thermal cycler(Perkin Elmer Cetus, USA)를 이용하여 PCR을 실시하였다.
프라이머 염기서열
염기서열 서열번호
iNOS Sense 5′-AATGGCAACATCAGGTCGGCCATCACT-3′ 1
Anti-sense 5′-GCTGTGTGTCACAGAAGTCTCGAACTC-3′ 2
COX-2 Sense 5′-GGAGAGACTATCAAGATAGT-3′ 3
Anti-sense 5′-ATGGTCAGTAGACTTTTACA-3′ 4
β-actin Sense 5′-TCATGAAGTGTGACGTTGACATCCGT-3′ 5
Anti-sense 5′-CCTAGAAGCATTTGCGGTGCACGATG-3′ 6
8. 웨스턴 블랏
대장염 마우스 모델에서 채취한 장 조직에 PRO-PREP(Intron Biotechnology)으로 단백질을 추출 한 후 원심분리하여 상등액을 수득하였다. Bradford 시약을 이용하여 상등액에서 단백질 농도를 정량하였다. 단백질은 10% SDS 겔에 전기영동 시킨 후, 겔 내 단백질을 PVDF membrane으로 이동시켰다. 그 후 5% 스킴 밀크(skim milk)로 1시간 동안 블로킹하였다. 1차 항체로 anti-iNOS, ant-p65, anti-pIκB, anti-IκB, anti-COX2를 각각 처리하여 밤새 반응시켰다. 그 후 TBST를 이용하여 10분 간격으로 3번 세척한 뒤 2차 항체인 anti-rabbit, anti-mouse를 각각 처리하여 2시간 동안 상온에서 반응시켰다. 그 후 TBST를 이용하여 10분 간격으로 3회 세척 한 후 ECL 발색법을 실시하였다. chemiluminescence를 이용하여 발현량을 관찰하였다.
9. 통계학적 분석
실험치의 값은 mean±S.D.로 나타냈으며, 분석은 Student's t-test로 유의성을 나타냈다.
<실시예 1>
대장염 마우스 모델에서의 L. sakei K040706의 항대장염 효과
L. sakei K040706이 대장염에 효과가 있는지 확인하기 위하여, 인위적으로 장벽을 손상시켜 급성대장염을 유발시키는 물질인 DSS(Dextran Sulfate Sodium Salt)로 대장염을 유도한 마우스 모델을 이용하였다.
상기 실험방법에 기재된 바와 같이 3% DSS를 물병에 담에 12일간 투여하여 급성 대장염을 유발하였고, 동시에 L. sakei K040706를 투여하여 항염증 효과를 확인하였다. 대장염 마우스 모델을 희생시켜 장을 적출하여 길이를 측정하였고, 비장을 적출하여 무게를 측정하였다. 또한 표 1에 기재된 바와 같이, 체중의 감소, 배설물의 경도, 배설물에서의 출혈 정도를 점수로 환산한 DAI(disease activity index)를 측정하였으며, MPO 활성에 대한 L. sakei K040706의 효과를 측정하였다.
또한 대장염 마우스 모델에서 장 조직의 형태학적 관찰을 위해 마우스에서 장 조직을 적출하여 4% 포름알데히드 용액에 24시간 고정한 뒤, 흐르는 물로 충분히 세척하였다. 그 후, 78%, 80%, 90% 및 100% 에탄올로 이용하여 단계적으로 탈수시킨 다음 파라핀 투과과정을 거쳐 포매하였다. 포매된 조직은 박절편기로 약 8 μm 두께로 박절하여 H&E(hematoxin and eosin) 염색을 실시하였고, 장 조직의 변화를 광학 현미경으로 관찰하였다.
그 결과 도 1에서 보이는 바와 같이, DSS 대장염 유도군의 장 길이는 감소하였으며, L. sakei K040706를 투여한 군에서 증가하는 것(도 1A 참조)으로 나타났다. 또한, 대장염 마우스 모델에서 비장의 무게는 증가하였으나. L. sakei K040706를 투여한 군에서는 비장의 무게가 감소하는 것(도 1B 참조)으로 나타났다.
한편 도 2에서 보이는 바와 같이, DSS 대장염 유도군에서는 DAPI가 증가하였으나, L. sakei K040706를 투여한 경우 DAI가 감소하는 것(도 2A 참조)으로 나타났으며, 마우스 모델에서 MPO 활성이 증가하였으나, L. sakei K040706를 투여한 경우 MPO 활성이 억제되는 것을 확인할 수 있었다.
또한 도 3에서 보이는 바와 같이, DSS 대장염 유도군에서는 융모의 손상 및 세포 투과가 증가하는 것으로 나타났으나, L. sakei K040706를 투여한 군에서는 융모의 손상 및 세포 투과를 감소하는 것으로 나타났다.
이를 통해, L. sakei K040706는 장 조직의 손상을 억제하고, 대장염을 억제하는 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 2>
대장염 마우스 모델에서 L. sakei K040706가 iNOS 발현에 미치는 영향
L. sakei K040706가 DSS로 대장염이 유도된 마우스 모델에서 iNOS 발현에 미치는 영향을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다.
상기 기재된 실험방법과 같이 대장염 마우스 모델에서 장 조직을 채취하여 분쇄한 뒤 원심분리하여 상등액을 획득하였다. 상등액을 griess 시약과 1:1로 혼합하여 96-well plate에 넣고 shaker에서 10분 동안 반응시킨 후 microplate reader를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 또한 추출한 상등액으로 웨스턴 블랏을 실히사여 iNOS 단백질 발현량을 측정하였다.
그 결과 도 4에서 보이는 바와 같이, DSS에 대장염 유도된 군에서는 NO의 생성이 증가하였으나, L. sakei K040706를 투여한 군에서는 NO의 생성이 감소하는 것으로 나타났다(도 4A 참조). 또한, DSS에 대장염 유도된 군에서는 iNOS 단백질의 발현량이 증가하였으나, L. sakei K040706를 투여한 군에서 iNOS 단백질의 발현량이 감소하는 것으로 나타났다(도 4B 참조).
이를 통해, L. sakei K040706는 iNOS 단백질의 발현을 억제하여 장내 NO 생성을 억제하는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 3>
대장염 마우스 모델에서 L. sakei K040706가 염증 인자 생성에 미치는 영향
L. sakei K040706가 DSS로 대장염이 유도된 마우스 모델에서 염증 인자 생성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다.
상기 기재된 실험방법에 따라 DSS로 대장염을 유도한 마우스 모델에서 장 조직을 채취한 뒤, 세포 배양 배지에 넣고, 조직을 분쇄하였다. 그 다음 원심분리하여 상등액을 추출하였다. 추출한 상등액에서 IL-6 및 IL-1β의 양을 측정하였다.
그 결과 도 5에서 보이는 바와 같이, DSS로 대장염 유도된 군에서는 IL-6와 IL-1β의 생성이 증가하였으나, L. sakei K040706를 투여한 군에서는 IL-6와 IL-1β의 생성이 감소하는 것으로 나타났다.
이를 통해, L. sakei K040706는 염증 인자인 IL-6 및 IL-1β의 생성을 억제하여 대장염에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 4>
대장염 마우스 모델에서 L. sakei K040706가 염증 사이토카인 mRNA 발현에 미치는 영향
L. sakei K040706가 DSS로 대장염을 유도한 마우스 모델에서 염증 사이토카인 mRNA 발현에 미치는 영향을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다.
상기 기재된 실험방법에 따라 대장염 마우스 모델에서 장 조직을 채취하여 분쇄한 뒤 원심분리 하여 침전물로부터 total RNA를 추출하였다. 추출한 RNA로 cDNA를 합성한 뒤 RT-PCR을 실시하여 TNF-α, IL-6, TLR4의 mRNA 발현량을 확인하였다.
그 결과 도 6에서 보이는 바와 같이, DSS로 대장염 유도된 군의 장 조직에서는 염증 사이토카인인 TNF-α(도 6A 참조) 및 IL-6(도 6B 참조)의 mRNA 발현량이 증가하는 것으로 나타났으나. L. sakei K040706을 투여한 군에서 TNF-α 및 IL-6 mRNA의 발현량이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 DSS로 대장염 유도된 군에서 내독소 수용체인 TLR4(도 6C 참조)의 mRNA 발현량이 증가하였으나, L. sakei K040706을 투여한 군에서 TLR4 mRNA의 발현량이 감소하는 것으로 나타났다.
이를 통해, L. sakei K040706은 염증성 사이토카인의 발현을 억제시키며, 내독소 수용체의 발현을 감소시킴으로서 유해균에 의한 세포 내 염증 반응을 억제하는 것을 확인할 수 있었다.
<실시예 5>
대장염 마우스 모델에서 L. sakei K040706가 NF - κB 및 STAT 3 활성화에 미치는 영향
다양한 염증 관련 지표들의 발현을 조절하는 대표적 전사인자인 NF-κB와 STAT 3(Signal transducer and activator of transcription 3)의 활성화에 L. sakei K040706이 미치는 영향을 확인하기 위하여 다음과 같이 실험을 실시하였다.
상기 기재되어 있는 실험방법에 따라 대장염 마우스 모델에서 채취한 장 조직에서 단백질을 추출한 후 농도를 정량한 뒤 SDS-PAGE를 실시하였다. 이후 PVDF membrane으로 단백질을 이동한 뒤 1차 항체로 밤새 반응시킨 후 2차 항체를 2시간 동안 반응시켰다. ECL 발색법을 실시하여 단백질 발현량을 관찰하였다.
그 결과 도 7에서 보이는 바와 같이, DSS로 대장염이 유도된 군에서는 NF-κB(p-p65) 및 STAT3(p-STAT3)의 인산화가 증가하는 것으로 나타났으나. L. sakei K040706를 처리한 군에서는 NF-κB(p-p65) 및 STAT3(p-STAT3)의 인산화가 감소하는 것으로 나타났다.
이를 통해, L. sakei K040706가 NF-κB 및 STAT3의 인산화를 억제하여 활성화를 억제하여 염증 관련 지표들의 발현을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물 및 식품 조성물을 제공한다. 본 발명의 방법의 락토바실러스 사케이 K040706은 장내의 NO 생성능을 증가시키는 등의 면역 증강 기능이 있고, 장 조직의 손상을 감소시키는 기능이 있기 때문에, 이를 이용하여 대장염을 개선하고 치료하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
<110> KOREA FOOD RESEARCH INSTITUTE <120> Composition for preventing or treating of colitis disease comprising Lactobacillus sakei K040706 as an active ingredient <130> NP16-0028 <160> 6 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> iNOS sense <400> 1 aatggcaaca tcaggtcggc catcact 27 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> iNOS anti sense <400> 2 gctgtgtgtc acagaagtct cgaactc 27 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> COX-2 sense <400> 3 ggagagacta tcaagatagt 20 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> COX-2 anti sense <400> 4 atggtcagta gacttttaca 20 <210> 5 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> beta actin sense <400> 5 tcatgaagtg tgacgttgac atccgt 26 <210> 6 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> beta actin anti sense <400> 6 cctagaagca tttgcggtgc acgatg 26

Claims (4)

  1. 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)(기탁번호 : KCCM11472P)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 치료용 약학적 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 락토바실러스 사케이 K040706의 사균체 또는 배양물인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  3. 락토바실러스 사케이 K040706(Lactobacillus sakei K040706)를 유효성분으로 포함하는 대장염 예방 및 개선용 식품용 조성물.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 대장염은 급성 장염, 세균성 대장염, 세균성 이질, 콜레라, 장티푸스, 여행자 설사, 바이러스성 대장염, 위막성 대장염, 아메바성 대장염, 염증성 장질환, 크론병, 궤양성 대장염, 허혈성 대장염, 베체트 대장염, 약제 유발 대장염, 현미경적 대장염, 교원성 대장염, 림프구성 대장염, 방사선 대장염으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
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