KR20200139412A - An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient - Google Patents

An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient Download PDF

Info

Publication number
KR20200139412A
KR20200139412A KR1020190065901A KR20190065901A KR20200139412A KR 20200139412 A KR20200139412 A KR 20200139412A KR 1020190065901 A KR1020190065901 A KR 1020190065901A KR 20190065901 A KR20190065901 A KR 20190065901A KR 20200139412 A KR20200139412 A KR 20200139412A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bacteroides fragilis
biofilm
zerumbone
etbf
present
Prior art date
Application number
KR1020190065901A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
엄용빈
Original Assignee
순천향대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천향대학교 산학협력단 filed Critical 순천향대학교 산학협력단
Priority to KR1020190065901A priority Critical patent/KR20200139412A/en
Publication of KR20200139412A publication Critical patent/KR20200139412A/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/12Ketones
    • A61K31/122Ketones having the oxygen directly attached to a ring, e.g. quinones, vitamin K1, anthralin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K36/00Medicinal preparations of undetermined constitution containing material from algae, lichens, fungi or plants, or derivatives thereof, e.g. traditional herbal medicines
    • A61K36/18Magnoliophyta (angiosperms)
    • A61K36/88Liliopsida (monocotyledons)
    • A61K36/906Zingiberaceae (Ginger family)
    • A61K36/9068Zingiber, e.g. garden ginger
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P29/00Non-central analgesic, antipyretic or antiinflammatory agents, e.g. antirheumatic agents; Non-steroidal antiinflammatory drugs [NSAID]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04Antibacterial agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents

Abstract

The present invention relates to an antibacterial composition comprising zerumbone as an active component. Zerumbone, which is an active component of a composition of the present invention exhibits excellent antibacterial activity on Bacteroides fragilis, and inhibits and eliminates the formation of a Bacteroides fragilis biofilm. Therefore, the composition of the present invention can be used for treating, preventing or alleviating intestinal diseases such as acute diarrhea, inflammatory bowel diseases, and colon cancer caused by Bacteroides fragilis.

Description

제룸본을 유효성분으로 포함하는 항균 조성물{An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient} An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient}

본 발명은 항균 효과를 나타내는 제룸본(zerumbone)에 관한 것으로서, 상세하게는 제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 항균 조성물에 대한 것이다. The present invention relates to a jerumbone (zerumbone) exhibiting an antibacterial effect, and in detail, to an antibacterial composition against Bacteroides fragilis comprising a jerumbone (zerumbone) as an active ingredient.

박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)는 정상 장내 세균이나, 궤양성대장염 또는 염증성 장질환 등에서는 기회감염 병원균(opportunistic pathogen)이다. 많은 연구들은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 독소, Bft가 질병을 유발하는 원인으로 확인하였다(Boleij et al, Clin. Infect. Dis. 60(2015) 208-215). 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)는 bft(fragilysin)라는 독소를 생산하고, 이는 급성 설사, 염증성 장질환, 대장암 등과 관련이 있다. 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)는 장 점막에 바이오필름(biofilm)을 형성하는데 바이오필름은 미생물에서 분비된 고분자물 복합체(extracellular polymeric substance) 막이다, 고분자물 복합체는 단백질, 다당류, 및 핵산 등의 물질로 이루어져 있다. 바이오필름을 매개로 인접한 세균이 응집하고, 영양분을 부착시키거나 미생물이 떨어져나가지 않게 한다. 바이오필름은 숙주의 방어 시스템과 항생제로부터 세균을 보호하는 역할을 한다. 따라서, 바이오필름을 형성하는 세균은 생존력이 강하고 항생제에 저항성이 있다. 염증성 장질환 환자에서 바이오필름 밀도는 정상인보다 약 2배 이상 높다고 보고되고 있고, 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)가 형성하는 바이오필름은 염증성 장질환 환자에서 바이오필름 밀도의 60% 이상을 차지한다고 알려져 있다. 또한, 장 점막의 바이오필름을 확인하여 대장암 발병의 위험성을 예측할 수도 있다. 따라서, 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 바이오필름 억제 또는 제거는 염증성 장질환 뿐만 아니라 대장암의 위험성을 낮출 수 있다. 하지만, 기존의 연구들은 현재 일반적으로 사용되는 항생제 치료만으로 바이오필름 감염을 치료하기 어렵다는 것을 보여주었고, 바이오필름 감염을 극복하기 위한 다양한 시도가 절실한 상황이다(Hong et al, Int J Oral Sci. 2015 Mar; 7(1): 1-7). Bacteroides fragilis is a normal intestinal bacterium, but is an opportunistic pathogen in ulcerative colitis or inflammatory bowel disease. Many studies have confirmed that Bft, a toxin of Bacteroides fragilis , causes disease (Boleij et al, Clin. Infect. Dis. 60(2015) 208-215). Enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) produces a toxin called bft (fragilysin), which is associated with acute diarrhea, inflammatory bowel disease, and colon cancer. Bacteroides fragilis forms a biofilm on the intestinal mucosa. The biofilm is an extracellular polymeric substance secreted by microorganisms. The polymer complex is a protein, polysaccharide, and nucleic acid. It is made of such materials. Adjacent bacteria aggregate through the biofilm, attach nutrients or prevent microorganisms from falling off. Biofilm serves to protect the host's defense system and bacteria from antibiotics. Thus, the bacteria forming the biofilm have strong viability and are resistant to antibiotics. It is reported that the biofilm density in patients with inflammatory bowel disease is more than twice that of normal people, and the biofilm formed by Bacteroides fragilis accounts for more than 60% of the biofilm density in patients with inflammatory bowel disease. It is known to do. In addition, it is possible to predict the risk of colon cancer by checking the biofilm of the intestinal mucosa. Therefore, inhibition or removal of the biofilm of Bacteroides fragilis may lower the risk of colon cancer as well as inflammatory bowel disease. However, existing studies have shown that it is difficult to cure biofilm infections with only the currently used antibiotic treatment, and various attempts to overcome biofilm infection are urgently needed (Hong et al, Int J Oral Sci. 2015 Mar. ; 7(1): 1-7).

제룸본(zerumbone)은 생강과의 Zingiber zerumbet(L.) Smith의 추출물이며, 피부 화이트닝, 항균효과, 항염증 효과가 있다고 알려져 있어(Vishwanatha et al, IJABPT. 2012; Vol 3, Issue4, Kim et al J. Med. Food 22(2019) 62-73), 암과 같은 만성 질환의 치료제로서 사용가능성이 대두되고 있다. 하지만, 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 효과는 아직까지 알려진 바 없다. Zerumbone is an extract of Zingiber zerumbet (L.) Smith of the ginger family, and is known to have skin whitening, antibacterial and anti-inflammatory effects (Vishwanatha et al, IJABPT. 2012; Vol 3, Issue4, Kim et al. J. Med. Food 22 (2019) 62-73), the potential for use as a treatment for chronic diseases such as cancer is emerging. However, the effect on Bacteroides fragilis is still unknown.

Boleij et al, Clin. Infect. Dis. 60(2015) 208-215 Boleij et al, Clin. Infect. Dis. 60(2015) 208-215 Hong et al, Int J Oral Sci. 2015 Mar; 7(1): 1-7 Hong et al, Int J Oral Sci. 2015 Mar; 7(1): 1-7 Vishwanatha et al, IJABPT. 2012;Vol 3, Issue4 Vishwanatha et al, IJABPT. 2012;Vol 3, Issue 4 Kim et al J. Med. Food 22(2019) 62-73 Kim et al J. Med. Food 22(2019) 62-73

상기와 같은 문제를 해결하고자 본 발명의 목적은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 뛰어난 항균 작용을 나타내는 제룸본 조성물을 제공하는 것으로서, 본 발명의 조성물은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 바이오필름 형성을 억제하고 제거하는 효과를 나타내어 장 관련 질환 치료제로 사용될 수 있다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a jerumbon composition exhibiting excellent antibacterial activity against Bacteroides fragilis , and the composition of the present invention is Bacteroides fragilis. ) Can be used as a therapeutic agent for intestinal-related diseases because it has the effect of inhibiting and removing biofilm formation.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 항균 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an antimicrobial composition against Bacteroides fragilis containing zerumbone as an active ingredient.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 항바이오필름(biofilm) 조성물을 제공한다. In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a Bacteroides fragilis anti-biofilm composition comprising a zerumbone as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제룸본(zerumbone) 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환의 치료 또는 예방용 약학 조성물을 제공한다. In order to achieve another object of the present invention, the present invention is made by Bacteroides fragilis comprising a zerumbone or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier. It provides a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of intestinal diseases.

본 발명의 따른 제룸본을 유효성분으로 포함하는 조성물은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 바이오필름 형성을 억제하며 이미 형성된 바이오필름을 제거하는 효과를 나타내고, 특히, 장 질환과 직접적인 관련이 있는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)에 뛰어난 효과를 나타내어 관련 장 질환을 치료 또는 예방할 수 있다. The composition comprising jerumbon according to the present invention as an active ingredient inhibits the formation of a biofilm of Bacteroides fragilis and exhibits an effect of removing the already formed biofilm, and in particular, is directly related to intestinal diseases. It has excellent effect on enterotoxigenic Bacteroides fragilis ( ETBF), which can treat or prevent related intestinal diseases.

도 1은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 형성을 억제하는 제룸본의 효과를 보여주는 그래프이다(*P < 0.05).
도 2는 이미 형성된 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 제거하는 제룸본의 효과를 보여주는 그래프와 사진이다(*P < 0.05). 도 2B의 경우, 세 균주의 MBEC90이 64 ug/mL로 동일한데, 해당 농도에서 균은 성장하지 못했다.
도 3은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름의 대사 활성을 억제하는 제룸본의 효과를 보여주는 그래프이다(*P < 0.05).
도 4는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 형성을 억제하는 제룸본의 효과를 보여주는 CLSM 이미지이다. 도 4A는 WT-ETBF(bft-2), 도 4B는 rETBF(bft-2), 도 4C는 WT-NTBF의 바이오필름 이미지이다. 16 ug/mL 제룸본을 처리한 군에서 세 균주 모두 바이오필름 형성이 확연히 억제된 것을 보여준다.
도 5는 ETBF/AOM/DSS 마우스에 대한 제룸본의 항암 효과를 보여주는 사진과 그래프이다. 도 5A는 대장의 사진이고, 5B는 폴립수, 5C는 폴립 크기, 5D는 대장 길이(mm), 5E는 대장 무게(mg)/대장 길이(mm)비율이다. S는 대조군; Z는 제룸본 처리군, *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001.
1 is a graph showing the effect of Jerumbon inhibiting the formation of Bacteroides fragilis biofilm (*P<0.05).
2 is a graph and photograph showing the effect of Jerumbon removing the already formed Bacteroides fragilis biofilm (*P<0.05). In the case of FIG. 2B, MBEC 90 of the three strains was the same as 64 ug/mL, but the bacteria did not grow at the corresponding concentration.
3 is a graph showing the effect of Jerumbon on inhibiting the metabolic activity of Bacteroides fragilis biofilm (*P <0.05).
Figure 4 is a CLSM image showing the effect of Jerumbon inhibiting the formation of Bacteroides fragilis biofilm. FIG. 4A is a WT-ETBF ( bft -2), FIG. 4B is a rETBF ( bft -2), and FIG. 4C is a biofilm image of WT- NTBF . In the group treated with 16 ug/mL gerumbone, all three strains showed marked inhibition of biofilm formation.
5 is a photograph and graph showing the anticancer effect of Jerumbon on ETBF/AOM/DSS mice. Figure 5A is a picture of the large intestine, 5B is the number of polyps, 5C is the polyp size, 5D is the large intestine length (mm), 5E is the large intestine weight (mg) / large intestine length (mm) ratio. S is the control group; Z is the zerumbone treatment group, *P <0.05, **P <0.01, ***P <0.001.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 항균 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an antimicrobial composition against Bacteroides fragilis containing zerumbone as an active ingredient.

제룸본(zerumbone, CAS Number 471-05-6)은 생강과의 Zingiber zerumbet(L.) Smith로부터 추출한 화합물이며, 하기 화학식 1의 구조를 갖는다. Jerumbone (Zerumbone, CAS Number 471-05-6) is a compound extracted from Zingiber zerumbet (L.) Smith of the ginger family , and has the structure of the following formula (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

제룸본의 항염증 효과나, 대장균(Escherichia coli), 아스퍼질러스 오리자(Aspergillus oryza) 등에 대한 항균 효과를 확인한 연구들은 있지만, 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 제룸본의 항균 효과는 아직까지 알려진 바 없다. The rumbon of the anti-inflammatory effect and, E. coli (Escherichia coli), Aspergillus duck chair (Aspergillus oryza) The antibacterial effect of rumbon for studies confirm the antibacterial effects, foil teroyi des plastic Gillis (Bacteroides fragilis), but for such Is still unknown.

본 발명에서 제공하는 제룸본은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대해 항균 활성을 나타내며, 특히, 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)에 대해서는 더욱 우수한 항균 활성을 나타낸다. 이러한 제룸본의 항균 활성은 바이오필름에 붙어있는 않은 부유상태의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 성장 억제 효과(minimum inhibitory concentration, MIC), 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)가 생성하는 바이오필름의 형성 억제 효과(biofilm inhibitory concentration, BIC), 이미 형성된 바이오필름의 제거 효과(biofilm eradication concentration, BEC) 및 바이오필름 제거 후 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 성장 억제 효과(minimum biofilm eradication concentration, MBEC)로 확인할 수 있었다(표 1). Jerumbon provided by the present invention exhibits antibacterial activity against Bacteroides fragilis , and in particular, exhibits more excellent antibacterial activity against enterotoxigenic Bacteroides fragilis ( ETBF). Show. The antibacterial activity of Jerumbon is the growth inhibitory effect of Bacteroides fragilis in the suspended state (minimum inhibitory concentration, MIC), which is not attached to the biofilm, and is produced by Bacteroides fragilis . Biofilm inhibitory concentration (BIC), biofilm eradication concentration (BEC), and Bacteroides fragilis growth inhibitory effect after biofilm removal (minimum biofilm eradication) concentration, MBEC) (Table 1).

따라서, 상기 제룸본은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 항균 조성물로 사용될 수 있다. Therefore, the jerumbon can be used as an antibacterial composition of Bacteroides fragilis .

본 발명에 따른 '유효성분으로 포함하는'은 제룸본이 효능 또는 활성을 달성하는 데 충분한 양을 포함하는 것을 의미한다. 'Containing as an active ingredient' according to the present invention means that the zerumbone contains an amount sufficient to achieve efficacy or activity.

본 발명에 따른 '항균'은 미생물을 사멸시키거나 성장을 억제하는 것, 또는 독성을 감소시키는 것을 의미한다. 'Antibacterial' according to the present invention means killing microorganisms or inhibiting growth, or reducing toxicity.

하나의 구체적인 실시 형태에서, 본 발명은 제룸본을 유효성분으로 포함하는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)에 대한 항균 조성물을 제공한다.In one specific embodiment, the present invention provides an antimicrobial composition against enterotoxigenic Bacteroides fragilis ( ETBF) comprising jerumbon as an active ingredient.

장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)는 bft(fragilysin)라는 독소를 생산하는 발암성(pro-carcinogenic) 세균으로 대장암의 발병과 진행에 관여하는 것으로 알려져 있다. 또한, 급성 설사나 염증성 장질환과도 관련이 있다. ETBF는 독성이 없는 박테로이데스 프라길리스(non-toxigenic Bacteroides fragilis, NTBF) 대비 10배 이상 높은 밀도를 갖는 바이오필름을 형성한다고 알려져 있다. 이는 본 발명의 실시예 6에서도 확인되었다. Enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) is a pro-carcinogenic bacterium that produces a toxin called bft (fragilysin) and is known to be involved in the onset and progression of colon cancer. It is also associated with acute diarrhea and inflammatory bowel disease. ETBF is known to form a biofilm having a density that is more than 10 times higher than that of non-toxigenic Bacteroides fragilis (NTBF). This was also confirmed in Example 6 of the present invention.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서 제룸본은 NTBF와 ETBF 양 균주의 바이오필름 형성을 모두 억제하였고(도 1), 이들이 형성한 바이오필름을 모두 제거하는 효과를 보였다(도 2). 보다 구체적으로 보면, NTBF가 형성하는 바이오필름 보다 ETBF가 형성하는 바이오필름의 밀도가 훨씬 높은데(도 4), NTBF 균주에서 바이오필름 제거 효과를 나타낸 동일한 농도의 제룸본은 ETBF 균주에서도 동일한 바이오필름 제거 효과를 보였다(NTBF와 ETBF의 MBEC90은 64 μg/ml로 동일, 표 1). 두 균주의 바이오필름 밀도의 차를 고려하면, 제룸본이 ETBF 균주의 바이오필름 제거에 더욱 뛰어난 효과를 보인다는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 제룸본을 포함하는 항균 조성물은 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)에 더욱 우수한 항균 효과를 나타낸다. In a specific embodiment of the present invention, Jerumbon inhibited the formation of biofilms of both NTBF and ETBF strains (FIG. 1), and showed an effect of removing all biofilms formed by them (FIG. 2). More specifically, the density of the biofilm formed by ETBF is much higher than that of the biofilm formed by NTBF (Fig. 4), and the same concentration of Jerumbon showing the biofilm removal effect in the NTBF strain also removed the same biofilm in the ETBF strain. It showed the effect (MBEC 90 of NTBF and ETBF is the same as 64 μg/ml, Table 1). Considering the difference in the biofilm density of the two strains, it can be seen that jerumbon exhibits a more excellent effect on removing the biofilm of the ETBF strain, and the antibacterial composition containing the gerumbone of the present invention is an enterotoxin producing Bacteroides It shows a more excellent antibacterial effect on enterotoxigenic Bacteroides fragilis ( ETBF).

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 항바이오필름 조성물을 제공한다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a Bacteroides fragilis anti-biofilm composition comprising a zerumbone as an active ingredient.

본 발명에 따른 '항바이오필름'은 미생물이 생성하는 바이오필름의 형성을 억제하거나, 이미 형성된 바이오필름을 제거하는 것을 의미한다. The'anti-biofilm' according to the present invention means to suppress the formation of a biofilm generated by microorganisms or to remove a biofilm that has already been formed.

하나의 구체적인 실시 형태에서, 본 발명은 제룸본을 유효성분으로 포함하는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF) 항바이오필름 조성물을 제공한다. In one specific embodiment, the present invention provides an enterotoxigenic Bacteroides fragilis ( ETBF) anti-biofilm composition comprising jerumbon as an active ingredient.

본 발명의 또 다른 관점에서, 본 발명은 제룸본(zerumbone) 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환의 치료 또는 예방용 약학 조성물을 제공한다.In another aspect of the present invention, the present invention relates to a bowel disease caused by Bacteroides fragilis comprising a zerumbone or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and a pharmaceutically acceptable carrier. It provides a pharmaceutical composition for treatment or prevention.

본 발명에 따른 '박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환'은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의해 발생되는 장 질환으로서, 급성 설사(acute diarrheal disease), 궤양성대장염(ulcerative colitis), 크론병(Crohn's disease), 염증성 장질환(inflammatory bowel disease, IBD), 대장암(colorectal cancer) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The'intestinal disease caused by Bacteroides fragilis ' according to the present invention is an intestinal disease caused by Bacteroides fragilis , acute diarrheal disease, ulcerative colitis (ulcerative colitis), Crohn's disease, inflammatory bowel disease (IBD), colorectal cancer, and the like, but are not limited thereto.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 제룸본은 NTBF 및 ETBF 균주의 바이오필름 형성을 억제하고, 이미 형성된 바이오필름을 효과적으로 제거하였다. 추가로, ETBF 종양발생 마우스(ETBF/AOM/DSS 마우스) 모델에서 제룸본의 항암 효과도 확인하였다(실시예 7). 따라서, 본 발명의 조성물은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환을 치료 또는 예방할 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, Jerumbon inhibits the formation of biofilms of NTBF and ETBF strains, and effectively removes biofilms already formed. In addition, the anticancer effect of Jerumbon was also confirmed in an ETBF tumorigenic mouse (ETBF/AOM/DSS mouse) model (Example 7). Therefore, the composition of the present invention can treat or prevent intestinal diseases caused by Bacteroides fragilis .

본 발명에 따른 '치료'는 본 발명의 조성물의 투여에 의해 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환 증상이 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.'Treatment' according to the present invention refers to any action in which symptoms of bowel disease caused by Bacteroides fragilis are improved or beneficially changed by administration of the composition of the present invention.

본 발명에 따른 '예방'은 본 발명의 조성물의 투여에 의해 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환 발병을 억제시키거나 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.'Prevention' according to the present invention means any action of inhibiting or delaying the onset of bowel disease caused by Bacteroides fragilis by administration of the composition of the present invention.

본 발명에 따른 '약제학적으로 허용되는 담체'는 제제 시에 통상적으로 이용되는 것으로서, 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세 결정성셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 약학 조성물은 상기성분들 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. The'pharmaceutically acceptable carrier' according to the present invention is commonly used in formulation, and includes lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, gum acacia, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, Microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup, methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate, mineral oil, and the like, but are not limited thereto. . The pharmaceutical composition of the present invention may further include lubricants, wetting agents, sweetening agents, flavoring agents, emulsifying agents, suspending agents, preservatives, and the like in addition to the above components. Suitable pharmaceutically acceptable carriers and formulations are described in detail in Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995).

본 발명의 약학 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 다양하게 처방될 수 있다. 한편, 본 발명의 약학적 조성물의 경구 투여량은 바람직하게는 1일 당 0.001-100mg/kg(체중) 이다. 본 발명의 약학 조성물은 경구 또는 비경구로 투여할 수 있고, 비경구로 투여되는 경우, 정맥내 주입, 피하 주입, 근육주입, 복강 주입, 경피 투여 등으로 투여할 수 있다. 본 발명의 약학 조성물은 적용되는 질환의 종류에 따라, 투여 경로가 결정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 약학 조성물에서 유효성분의 농도는 치료 목적, 환자의 상태, 필요기간 등을 고려하여 결정할 수 있으며 특정 범위의 농도로 한정되지 않는다. A suitable dosage of the pharmaceutical composition of the present invention can be variously prescribed depending on factors such as the method of formulation, mode of administration, age, weight, sex, pathological condition, food, administration time, route of administration, excretion rate and response sensitivity of the patient. I can. Meanwhile, the oral dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is preferably 0.001-100mg/kg (body weight) per day. The pharmaceutical composition of the present invention may be administered orally or parenterally, and when administered parenterally, it may be administered by intravenous injection, subcutaneous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, transdermal administration, or the like. It is preferable that the route of administration of the pharmaceutical composition of the present invention is determined according to the type of disease to be applied. The concentration of the active ingredient in the pharmaceutical composition of the present invention can be determined in consideration of the purpose of treatment, the condition of the patient, and the required period, and is not limited to a specific range of concentration.

본 발명의 약학 조성물은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 방법에 따라, 약제학적으로 허용되는 담체 및/또는 부형제를 이용하여 제제화함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 또는 다용량 용기내에 내입시켜 제조될 수 있다. 이때 제형은 오일 또는 수성 매질중의 용액, 현탁액 또는 유화액 형태이거나 엑스제, 분말제, 과립제, 정제 또는 캅셀제 형태일 수도 있으며, 분산제 또는 안정화제를 추가적으로 포함할 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention is prepared in a unit dosage form by formulating using a pharmaceutically acceptable carrier and/or excipient according to a method that can be easily carried out by a person having ordinary knowledge in the art. Alternatively, it may be manufactured by placing it in a multi-volume container. At this time, the formulation may be in the form of a solution, suspension, or emulsion in an oil or aqueous medium, or may be in the form of an extract, powder, granule, tablet or capsule, and may additionally include a dispersant or a stabilizer.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

균주, 성장조건 및 시약 Strains, growth conditions and reagents

본 실험은 wild-type enterotoxigenic B. fragilis 86-5443-2-2(WT-ETBF( bft-2)), wild-type non-enterotoxigenic B. fragilis NCTC 93439(WT-NTBF) 및 recombinant strain overexpressing bft in WT-NTBF(rETBF(bft-2)) 3종을 균주로 사용하였다. 이들 균주는 Johns Hopkins University, USA로부터 분양받았다. Brain heart infusion(BHI; Difco, Becton-Dickinson and Company, USA)에 1% 글루코스, 헤민(hemin), 효모 추출물과 L-시스테인이 보충된 BHIS를 배지로 사용하였다. 세균의 성장은 Multiskan GO plate reader(Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여 600 nm에서 흡광도로 측정하였다. 본 실험에서 사용한 제룸본은 Sigma-Aldrich(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였고, DMSO(dimethylsulfoxide)에 녹여 사용하였다. 실험을 위해 10 mg/ml 농도의 제룸본을 stock solution으로 사용하였고, 모든 분석에서 DMSO 농도는 1%를 넘지 않았다.In this experiment, wild-type enterotoxigenic B. fragilis 86-5443-2-2 (WT-ETBF ( bft- 2)), wild-type non-enterotoxigenic B. fragilis NCTC 93439 (WT-NTBF) and recombinant strain overexpressing bft in Three types of WT-NTBF (rETBF( bft -2)) were used as strains. These strains were purchased from Johns Hopkins University, USA. BHIS supplemented with 1% glucose, hemin, yeast extract and L-cysteine in brain heart infusion (BHI; Difco, Becton-Dickinson and Company, USA) was used as a medium. Bacterial growth was measured by absorbance at 600 nm using a Multiskan GO plate reader (Thermo Fisher Scientific, USA). Jerumbon used in this experiment was purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA), and was dissolved in dimethylsulfoxide (DMSO) and used. For the experiment, a zerumbon concentration of 10 mg/ml was used as a stock solution, and the DMSO concentration did not exceed 1% in all assays.

제룸본의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 항균 효과(IC90) 확인 Confirmation of antimicrobial effect (IC 90 ) against Bacteroides fragilis of Jerumbon

박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 MIC(minimum inhibitory concentration, IC90)을 측정하기 위해서, 배지미량희석법을 사용하였다. BHIS 배지에서 균의 최종 농도를 1x106 CFU/ml로 맞추고, 96웰 플레이트에 옮겨, 제룸본 4~64 ug/mL 농도로 처리하여 최종 200μl로 맞추었다. 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. 배양 후, 부유 세포(planktonic cell, 바이오필름에 붙어있지 않은 B. fragilis) 성장 억제를 Dultiskan GO plate reader(Thermo Fisher Scientific, USA)를 사용하여 600nm에서 흡광도로 측정하고 분석하였다. MIC(minimum inhibitory concentration, IC90)는 대조군(제룸본 비처리군)에 비교하여 최대 90%까지 세균 성장을 억제하는 제룸본의 최저 농도로 정의하였다.In order to measure the MIC (minimum inhibitory concentration, IC 90 ) of Bacteroides fragilis , a medium microdilution method was used. The final concentration of bacteria in BHIS medium was adjusted to 1×10 6 CFU/ml, transferred to a 96-well plate, treated at a concentration of 4 to 64 ug/mL of Jerumbon, and adjusted to a final 200 μl. Incubated at 37° C. for 24 hours in an anoxic state. After cultivation, the growth inhibition of planktonic cells ( B. fragilis not attached to the biofilm) was measured and analyzed by absorbance at 600 nm using a Dultiskan GO plate reader (Thermo Fisher Scientific, USA). MIC (minimum inhibitory concentration, IC 90 ) was defined as the lowest concentration of gerumbone that inhibited bacterial growth by up to 90% compared to the control group (non-gerumbone treatment group).

세포 성장 후에 흡광도를 측정하였고, 그 결과 제룸본은 농도 의존적으로 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 균주들의 성장을 억제하였다. 구체적으로, WT-NTBF 보다 독소를 지닌 WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2)에서 제룸본의 IC90값이 더 높았지만, IC90 값 이상의 농도에서는 제롬본은 이들 균주의 성장을 완벽히 억제하였다(표 1). Absorbance was measured after cell growth, and as a result, Jerumbon inhibited the growth of Bacteroides fragilis strains in a concentration-dependent manner. Specifically, in WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft- 2), which have toxins than WT-NTBF, the IC 90 value of Jerumbon was higher, but at concentrations above the IC 90 value, Jeromebon was the growth of these strains. Was completely suppressed (Table 1).

제룸본의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 형성 억제 효과(BIC90) 확인Confirmation of Jerumbon's Bacteroides fragilis inhibitory effect on biofilm formation (BIC 90 )

크리스탈-바이올렛 바이오필름 분석은 96웰 폴리스티렌 플레이트(BD, Falcon)에서 수행하였다. 4~64 ug/mL의 제룸본을 처리한 BHIS 8ml 배지에 균주를 접종한 후, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. 배양 후, 상층액을 제거하고, 웰을 PBS 200μl로 3회 세척하여 부착되지 않은 세포를 제거하였다. 각 웰에 있는 바이오필름은 1% 크리스탈-바이올렛 100μl로 5분간 염색하고 멸균 증류수 350μl로 3회 세척한 후 60℃에서 1시간 건조시켰다. 1 시간 건조한 후, 33% 아세트산 150μl를 웰에 20 분간 추가하여 바이오필름에 붙어있는 염료를 용해시켰다. 새로운 96웰 플레이트에 옮긴 후, Multiskan GO plate reader를 사용하여 570nm에서 흡광도를 측정하고 분석하였다. 제룸본을 처리하는 않은 샘플을 대조군으로 하였다. BIC90(biofilm inhibitory concentration)은 대조군(제룸본 비처리군)에 비교하여 최대 90%까지 바이오필름 형성을 억제하는 제룸본의 최저 농도로 정의하였다.Crystal-violet biofilm analysis was performed in a 96-well polystyrene plate (BD, Falcon). After inoculating the strain in 8 ml of BHIS medium treated with 4 to 64 ug/mL of zerumbon, the strain was incubated at 37°C for 24 hours in an anoxic state. After incubation, the supernatant was removed, and the wells were washed three times with 200 μl of PBS to remove non-adherent cells. The biofilm in each well was stained with 100 μl of 1% crystal-violet for 5 minutes, washed three times with 350 μl of sterile distilled water, and dried at 60° C. for 1 hour. After drying for 1 hour, 150 μl of 33% acetic acid was added to the well for 20 minutes to dissolve the dye attached to the biofilm. After transferring to a new 96-well plate, absorbance was measured and analyzed at 570 nm using a Multiskan GO plate reader. A sample not treated with gerumbone was used as a control. BIC 90 (biofilm inhibitory concentration) was defined as the lowest concentration of gerumbone that inhibits biofilm formation by up to 90% compared to the control group (non-zerumbone treatment group).

결과는 제룸본은 농도 의존적으로 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 바이오필름 형성을 억제하였다(도 1). 구체적으로, WT-NTBF에 대한 BIC90 값은 32ug/mL이었고, WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2)에 대한 BIC90 값은 48ug/mL이었다(표 1). As a result, Jerumbon suppressed the biofilm formation of Bacteroides fragilis in a concentration-dependent manner (FIG. 1). Specifically, BIC 90 values for WT-NTBF was 32ug / mL, WT-ETBF ( bft- 2) and the BIC 90 values for rETBF (bft -2) is 48ug / mL was (Table 1).

제룸본의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 제거 효과(BEC90, MBEC90) 확인Jerumbon's Bacteroides fragilis biofilm removal effect (BEC 90 , MBEC 90 ) confirmed

바이오필름 제거에 필요한 제룸본의 농도 평가는 96웰 폴리스티렌 플레이트(BD, Falcon)에서 수행하였다. BHIS 8ml 배지에 균주를 1x106 CFU/mL농도로 접종한 후, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. 바이오필름 형성 후, 배지를 제거하고 PBS 200μl 3회 세척하여 부착되지 않은 세포를 제거하였다. 8~48 ug/mL의 제룸본을 처리한 BHIS 배지를 각 웰에 옮기고, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. 배양 후, 상층액을 제거하고, 웰을 PBS 200μl로 3회 세척하여 부착되지 않은 세포를 제거하였다. 실시예 3과 같이 크리스탈-바이올렛 바이오필름 분석을 진행하였다. BEC90은 대조군(제룸본 비처리군)에 비교하여 최대 90%까지 이미 형성된 바이오필름을 제거하는 제룸본의 최저 농도로 정의하였다. The evaluation of the concentration of zerumbone required for biofilm removal was performed in a 96-well polystyrene plate (BD, Falcon). The strain was inoculated at a concentration of 1×10 6 CFU/mL in BHIS 8ml medium, and then cultured at 37° C. for 24 hours in an anoxic state. After formation of the biofilm, the medium was removed and washed three times with 200 μl of PBS to remove non-adherent cells. BHIS medium treated with 8-48 ug/mL zerumbon was transferred to each well, and cultured at 37° C. for 24 hours in an anoxic state. After incubation, the supernatant was removed, and the wells were washed three times with 200 μl of PBS to remove non-adherent cells. Crystal-violet biofilm analysis was performed as in Example 3. BEC 90 was defined as the lowest concentration of zerumbon that removes up to 90% of the already formed biofilm compared to the control group (non-gerumbone treatment group).

MBEC 분석도 유사하게 진행하였다. 바이오필름 형성 후, PBS로 세척하고 96웰 플레이트를 제룸본이 없는 신선한 배지에서 배양시켜 바이오필름에서 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)를 성장시켰다. 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 성장은 600nm에서 흡광도 측정하였다. 그 후 살아있는 균을 BHIS agar plate에 4μl 접종하고 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양한 후, 형성된 집락을 계수하였다. MBEC90(minimum biofilm eradication concentration)는 대조군(제룸본 비처리군)에 비교하여 바이오필름이 제거된 후 최대 90%까지 박테리아가 자라지 않은 가장 낮은 제룸본의 농도로 정의하였다.The MBEC analysis was similarly conducted. After formation of the biofilm, it was washed with PBS, and the 96-well plate was cultured in fresh medium without zerumbon to grow Bacteroides fragilis on the biofilm. Bacteroides fragilis growth was measured absorbance at 600nm. Thereafter, 4 μl of live bacteria were inoculated on a BHIS agar plate and cultured at 37° C. for 24 hours in an anoxic state, and the formed colonies were counted. MBEC 90 (minimum biofilm eradication concentration) was defined as the lowest concentration of gerumbone in which bacteria were not grown by up to 90% after removal of the biofilm compared to the control group (non-gerumbone treatment group).

BEC90 결과는 WT-NTBF, WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2) 균주에서 모두 48ug/mL로 동일했다. MBCE90은 역시 WT-NTBF, WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2) 균주에서 모두 48 ug/mL로 동일했다(표 1). BEC 90 results were the same at 48 ug/mL in WT-NTBF, WT-ETBF ( bft- 2) and rETBF ( bft- 2) strains. MBCE 90 was also equal to 48 ug/mL in WT-NTBF, WT-ETBF ( bft- 2) and rETBF ( bft- 2) strains (Table 1).

Figure pat00002
Figure pat00002

이미 형성된 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 대사 활성에 대한 제룸본의 효과 Effect of Jerumbon on the Metabolic Activity of Bacteroides fragilis Already Formed Biofilm

박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 대사 활성은 XTT [2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfo-phenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide]-환원 분석법으로 진행하였다. BHIS 8ml 배지에 균주를 1x106 CFU/mL농도로 접종한 후, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. 배양한 균주를 OD600에 0.5 McFarland로 맞추고 100배 희석한 다음 96웰 마이크로타이터 플레이트에 분주 후, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양한 후, 배양한 배지를 제거한 후, PBS 200μl 3회 세척하였다. 제룸본으로 처리하고 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양한 후, 배양된 배지를 제거한 후, PBS 200μl 3 세척하였다. XTT Cell Proliferation Assay Kit(ATCC, Manassas, VA, USA)를 사용하여 세포의 대사 활동을 정량화하였다. 동결된 XTT 시약과 활성 시약을 50:1 비율로 혼합한 다음, 각 웰에 50μl씩 첨가하여 37℃에서 3시간 동안 무산소성 상태에서 배양하였다. Multiskan GO plate reader를 사용하여 495nm에서 흡광도 측정하였고, 비처리군과 비교한 퍼센트를 계산하였다.Biofilm metabolic activity of Bacteroides fragilis was determined by XTT [2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfo-phenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide]-reduction assay. Proceeded. The strain was inoculated at a concentration of 1×10 6 CFU/mL in BHIS 8ml medium, and then cultured at 37° C. for 24 hours in an anoxic state. The cultured strain was adjusted to OD600 with 0.5 McFarland, diluted 100 times, dispensed into a 96-well microtiter plate, incubated in an anoxic state at 37°C for 24 hours, and the cultured medium was removed, followed by PBS 200 μl 3 times. Washed. After treatment with Jerumbon and incubation at 37° C. for 24 hours in an anoxic state, the cultured medium was removed, and then PBS 200 μl 3 was washed. The metabolic activity of cells was quantified using the XTT Cell Proliferation Assay Kit (ATCC, Manassas, VA, USA). The frozen XTT reagent and the active reagent were mixed in a ratio of 50:1, and then 50 μl was added to each well, followed by incubation at 37° C. for 3 hours in an anoxic state. Absorbance was measured at 495 nm using a Multiskan GO plate reader, and the percentage compared to the untreated group was calculated.

결과는 제룸본은 세 균주 모두에 대해 바이오필름 대사 활성을 농도 의존적으로 억제하였다(도 3). As a result, Jerumbon suppressed the biofilm metabolic activity in a concentration-dependent manner for all three strains (Fig. 3).

CLSM을 통한 제룸본의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 형성 억제 효과 확인 Confirmation of the inhibitory effect of Jerumbon's Bacteroides fragilis biofilm formation through CLSM

공초점 레이저 주사 현미경 검사법(confocal laser scanning microscopy, CLSM)으로 제룸본의 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 제거 효과를 확인하였다. 24웰 유리 바닥 이미징 플레이트를 사용하여 실시예 3과 동일하게 실시하였다. 균주에 제룸본을 처리하고 플레이트플레이트에 분주한 후, 37℃에서 24시간 동안 무산소성 상태에서 배양한 후, 상층액를 제거한 후, PBS 1ml로 3회 세척하였다. 3.7% 포름알데히드로 실온에서 1시간 고정시키고, 고정 용액을 제거 후, PBS 1ml로 3회 세척하였다. 실온에서 30분 건조시킨 후, 바이오필름을 완전히 덮을 수 있는 양의 염색 용액으로 염색하였다. Fluorescein isothiocyanate isomer I(FITC; 10 mg/ml; Sigma-Aldrich, Munich, Germany)로 실온에서 1시간 염색, Concanavalin A-Alexa Fluor 594 confugate(Con A; 0.1 mg/ml; C-11253, Molecular Probes, Eugene, OR, USA)로 실온에서 30분 염색, 4, 6-diamidino-2-phenylindoldihydrochloride(DAPI; 1 mg/l; Molecular Probes, Eugene, OR, USA))로 실온에서 45분 각각 염색 후에, PBS로 3회 세척하였다. 실온에서 15분 동안 건조시시킨 후, Zeiss LSM-710 confocal laser microscope(Carl Zeiss, Thornwood, NY, USA)를 사용하여 바이오필름을 관찰하였다. ZEN 소프트웨어를 사용하여 이미지로 시각화하였다.Jerumbon's Bacteroides fragilis biofilm removal effect was confirmed by confocal laser scanning microscopy (CLSM). A 24-well glass bottom imaging plate was used in the same manner as in Example 3. After the strain was treated with gerumbone and dispensed on a plate plate, cultured in an anoxic state at 37° C. for 24 hours, the supernatant was removed, and washed three times with 1 ml of PBS. After fixing for 1 hour at room temperature with 3.7% formaldehyde, the fixing solution was removed, and washed three times with 1 ml of PBS. After drying at room temperature for 30 minutes, the biofilm was dyed with a dyeing solution in an amount that could completely cover it. Staining for 1 hour at room temperature with Fluorescein isothiocyanate isomer I (FITC; 10 mg/ml; Sigma-Aldrich, Munich, Germany), Concanavalin A-Alexa Fluor 594 confugate (Con A; 0.1 mg/ml; C-11253, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) at room temperature for 30 minutes, 4, 6-diamidino-2-phenylindoldihydrochloride (DAPI; 1 mg/l; Molecular Probes, Eugene, OR, USA) for 45 minutes at room temperature, respectively, followed by PBS Washed 3 times with. After drying at room temperature for 15 minutes, the biofilm was observed using a Zeiss LSM-710 confocal laser microscope (Carl Zeiss, Thornwood, NY, USA). Visualized as images using ZEN software.

그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이 제룸본 16 ug/mL를 처리한 WT-NTBF, WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2)은 대조군(제룸본 비처리군)과 비교하여 유의적으로 다른 바이오필름 구조를 갖는다. 대조군은 큰 무리가 특징인 촘촘한 구조의 두꺼운 바이오필름을 보이나, 제룸본 처리군은 제룸본의 형성 억제 효과로 인해 느슨한 형태의 바이오필름을 나타낸다. 또한, 바이오필름 내의 탄수화물 및 DNA는 제룸본 처리 후 감소된 것으로 확인되었다. 이러한 결과로부터 제룸본은 농도 의존적으로 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 바이오필름 형성을 억제하는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in Figure 4, WT-NTBF, WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft -2) treated with 16 ug/mL of Jerumbon were significant compared to the control (non-jerumbon). It has a different biofilm structure. The control group showed a thick biofilm with a dense structure characterized by a large group, but the zerumbone-treated group showed a loose biofilm due to the effect of inhibiting the formation of gerumbone. In addition, it was confirmed that carbohydrates and DNA in the biofilm were reduced after the zerumbon treatment. From these results, it can be seen that Jerumbon inhibits the formation of Bacteroides fragilis biofilm in a concentration-dependent manner.

WT-NTBF, WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2) 간의 바이오필름 형태를 비교해보면, bft 독소를 생산하는 WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2) 균주가 형성한 바이오필름이 WT-NTBF 보다 높은 밀도를 나타냄을 알 수 있다(도 4(A), 4(B) vs. 4(C)). 제룸본 16 ug/mL를 처리한 군의 결과를 보면 세 균주 모두 바이오필름 형성이 유사한 수준으로 억제되었으며, 이는 도 1에서 확인된 결과이다. 또한, 실시예 4에서 확인한 제룸본의 WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2) 균주가 형성한 바이오필름 제거 효능을 보면, 세 균주 모두에서 제룸본 16 ug/mL에서 유사한 바이오필름 제거 효능을 보인 것으로 확인되고(도 2), BEC90 및 MBEC90 값은 세 균주 모두 동일하였다(표 1). 도 4에서 WT-ETBF(bft-2) 및 rETBF(bft-2)의 바이오필름이 WT-NTBF 바이오필름과 비교해 높은 밀도를 나타내는 것을 고려할 때, 세 균주에 대해 동일한 제룸본 농도에서 유사한 바이오필름 형성 억제 및 제거 효능을 보이는 것으로부터 제룸본은 독소를 생산하는 ETBF 균주에 보다 특이적으로 우수한 효과를 나타낸다고 볼 수 있다. Comparing the biofilm morphology between WT-NTBF, WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft -2), WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft -2) strains that produce bft toxins were formed. It can be seen that one biofilm has a higher density than WT-NTBF (Figs. 4(A), 4(B) vs. 4(C)). Looking at the results of the group treated with 16 ug/mL of Jerumbon, biofilm formation was suppressed to a similar level in all three strains, which is the result confirmed in FIG. 1. In addition, looking at the biofilm removal efficacy formed by the WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft -2) strains of Jerumbon confirmed in Example 4, similar biofilms at 16 ug/mL of Jerumbon in all three strains. It was confirmed that the removal efficiency was shown (FIG. 2), and the BEC 90 and MBEC 90 values were the same for all three strains (Table 1). In Figure 4, considering that the biofilm of WT-ETBF ( bft -2) and rETBF ( bft -2) exhibits a higher density compared to the WT-NTBF biofilm, similar biofilm formation at the same zerumbon concentration for the three strains From exhibiting inhibitory and elimination efficacy, it can be seen that zerumbon exhibits a more specifically superior effect on toxin-producing ETBF strains.

ETBF 종양발생 마우스(ETBF/AOM/DSS 마우스) 모델에서 제룸본의 항암 효과 확인Confirmation of anticancer effect of Jerumbon in ETBF tumorigenic mouse (ETBF/AOM/DSS mouse) model

본 실험은 wild-type enterotoxigenic B. fragilis 86-5443-2-2(bft-2)(Johns Hopkins University, USA로부터 분양)를 사용하였고, ETBF/AOM/DSS 마우스 모델은 이하의 프로토콜을 따라 제작하였다. 생후 8주 된 암컷 BALB/c mice(Rion-bio(한국)에서 구입)에 AOM(Azoxymethane, Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) 10mg/kg를 복강 내 1회 주입하였다. 이틀 후, 균의 군집 형성을 촉진시키기 위해 마우스에 gentamicin(300mg/L)과 clindamycin(100mg/L)를 함유한 물을 5일간 섭취시켰다. 마우스에 ETBF를 감염시키고 나서, DSS 사이클(5일 DSS, 16일 증류수)을 진행하였다. DSS(dextran sulphate sodium, 36-50kDa)는 MP Biomedicals(Santa Ana, California, USA)에서 구입하였다. 균은 brain heart infusion broth(Becton, Dickinson and Company, Franklin Lakes, New Jersey, USA)에서 배양시켰고 마우스에 구강 접종을 위해 1ⅹ9 CFU/200μl로 균수를 조정하였다. 제룸본은 DSS 처리와 동시에 투여하였다. DSS의 2번의 cycle 동안(9주간), 일주일에 3번 제룸본(30, 60mg/kg, p.o.)을 투여하였다. 각 그룹 마우스들의 매일 물 소비량을 관찰했다. 모든 사이클이 끝난 후 마우스는 희생시키고 부검을 통해 대장의 폴립 형성을 관찰하였다. In this experiment, wild-type enterotoxigenic B. fragilis 86-5443-2-2 ( bft -2) (sold from Johns Hopkins University, USA) was used, and the ETBF/AOM/DSS mouse model was produced according to the following protocol. . AOM (Azoxymethane, Sigma-Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) 10mg/kg was injected once intraperitoneally into 8-week-old female BALB/c mice (purchased from Rion-bio (Korea)). Two days later, mice were ingested with water containing gentamicin (300mg/L) and clindamycin (100mg/L) for 5 days to promote bacterial colonization. After the mice were infected with ETBF, the DSS cycle (DSS for 5 days, distilled water for 16 days) was performed. DSS (dextran sulphate sodium, 36-50 kDa) was purchased from MP Biomedicals (Santa Ana, California, USA). The bacteria were cultured in brain heart infusion broth (Becton, Dickinson and Company, Franklin Lakes, New Jersey, USA), and the number of bacteria was adjusted to 1× 9 CFU/200 μl for oral inoculation to mice. Jerumbon was administered simultaneously with DSS treatment. During the two cycles of DSS (9 weeks), Jerumbon (30, 60 mg/kg, po) was administered three times a week. The daily water consumption of each group of mice was observed. After all cycles, the mice were sacrificed and polyp formation in the colon was observed through autopsy.

결과는 제룸본은 대조군(제룸본 비처리군)에 비해 ETBF/AOM/DSS 마우스에서 폴립 형성을 감소시켰다(도 5A 및 5B). 또한, 폴립의 사이즈도 감소한 것으로 확인되었는데(도 5C), 이로부터 제룸본 투여로 종양의 성장이나 진행 속도가 느려진 것을 알 수 있다. 제룸본을 투여한 군에서는 대조군에 비해 대장 길이가 증가하고, 대장 무게/길이 비율이 감소한 것으로 확인할 수 있었는데(도 5D 및 5E), 이는 제룸본이 종양의 발생을 감소시킨 것으로 볼 수 있다. As a result, zerumbone reduced polyp formation in ETBF/AOM/DSS mice compared to the control group (non-gerumbone treatment group) (FIGS. 5A and 5B). In addition, it was confirmed that the size of the polyp was also reduced (FIG. 5C), from which it can be seen that the growth or progression of the tumor was slowed by the administration of gerumbone. In the group to which gerumbone was administered, it was confirmed that the colon length increased and the colon weight/length ratio decreased compared to the control group (FIGS. 5D and 5E), which can be seen that gerumbone reduced the incidence of tumors.

Claims (8)

제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 대한 항균 조성물.Antimicrobial composition against Bacteroides fragilis containing jerumbone (zerumbone) as an active ingredient. 제 1항에 있어서,
상기 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)인 것인 항균 조성물.
The method of claim 1,
The antimicrobial composition that the Bacteroides fragilis ( Bacteroides fragilis ) is enterotoxigenic Bacteroides fragilis (enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF).
제룸본(zerumbone)을 유효성분으로 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis) 항바이오필름(biofilm) 조성물. Bacteroides fragilis containing jerumbone (zerumbone) as an active ingredient ( Bacteroides fragilis ) anti-biofilm (biofilm) composition. 제 3항에 있어서,
상기 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)인 것인 항바이오필름(biofilm) 조성물.
The method of claim 3,
The Bacteroides fragilis ( Bacteroides fragilis ) is an enterotoxigenic Bacteroides fragilis (enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF) that will be an anti-biofilm (biofilm) composition.
제룸본(zerumbone) 또는 이의 약제학적으로 허용가능한 염, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)에 의한 장 질환의 치료 또는 예방용 약학 조성물. Jerumbone (zerumbone) or a pharmaceutically acceptable salt thereof, and a pharmaceutical composition for the treatment or prevention of intestinal diseases by Bacteroides fragilis containing a pharmaceutically acceptable carrier. 제 5항에 있어서,
상기 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)는 장독소생성 박테로이데스 프라길리스(enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF)인 것인 약학 조성물.
The method of claim 5,
The pharmaceutical composition of the Bacteroides fragilis ( Bacteroides fragilis ) is enterotoxigenic Bacteroides fragilis (enterotoxigenic Bacteroides fragilis, ETBF).
제 5항에 있어서,
상기 약학 조성물은 박테로이데스 프라길리스(Bacteroides fragilis)의 바이오필름(biofilm) 생성 저해 또는 생성된 바이오필름 제거에 의해 달성되는 것인 약학 조성물.
The method of claim 5,
The pharmaceutical composition is Bacteroides fragilis ( Bacteroides fragilis ) biofilm (biofilm) production inhibition or the resulting biofilm is a pharmaceutical composition achieved by.
제 5항에 있어서,
상기 장 질환은 급성 설사(acute diarrheal disease), 궤양성대장염(ulcerative colitis), 크론병(Crohn's disease), 염증성 장질환(inflammatory bowel disease, IBD) 또는 대장암(colorectal cancer)인 것인 약학 조성물.


The method of claim 5,
The intestinal disease is acute diarrheal disease, ulcerative colitis, Crohn's disease, inflammatory bowel disease (IBD) or colorectal cancer.


KR1020190065901A 2019-06-04 2019-06-04 An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient KR20200139412A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190065901A KR20200139412A (en) 2019-06-04 2019-06-04 An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190065901A KR20200139412A (en) 2019-06-04 2019-06-04 An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200139412A true KR20200139412A (en) 2020-12-14

Family

ID=73779947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190065901A KR20200139412A (en) 2019-06-04 2019-06-04 An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200139412A (en)

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Boleij et al, Clin. Infect. Dis. 60(2015) 208-215
Hong et al, Int J Oral Sci. 2015 Mar; 7(1): 1-7
Kim et al J. Med. Food 22(2019) 62-73
Vishwanatha et al, IJABPT. 2012;Vol 3, Issue4

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11020414B2 (en) Antimicrobial compositions with cysteamine
Zhang et al. Is combined medication with natural medicine a promising therapy for bacterial biofilm infection?
EP3127582B1 (en) Cleaning clostridium difficile biofilm
TR201806772T4 (en) Composition of probiotic bacteria capable of restoring the disappeared barrier effect of the stomach during the pharmacological treatment of gastric hyperacidity.
TWI419688B (en) Use of fungicides for the treatment of fish mycoses
JP6839329B2 (en) Composition for the management of Helicobacter pylori infection
Tragiannidis et al. Hyperbaric oxygen therapy and other adjunctive treatments for zygomycosis
LewisOscar et al. Biofilm inhibitory effect of Spirulina platensis extracts on bacteria of clinical significance
WO2010147145A1 (en) Anti-gram-negative bacteria agent
US11478454B2 (en) Methods to control infection using new generation small molecule growth inhibitors
Boopathi et al. Quorum quenching potentials of probiotic Enterococcus durans LAB38 against methicillin resistant Staphylococcus aureus
US10543258B2 (en) Antibacterial composition containing ADK protein as active ingredient, or composition for preventing or treating sepsis
KR20200139412A (en) An antimicrobial composition comprising zerumbone as active ingredient
CN107073124A (en) The antimicrobial of synergy
US20220096510A1 (en) Method and pharmacological composition for the prevention of recurrent infections caused by clostridium difficile
JP2023504887A (en) Use of myricetin in the manufacture of a Salmonella type III secretion system inhibitor
KR102330946B1 (en) Composition for Preventing Biofilm Formation Comprising Extract of Kernel of Ginko biloba
WO2020014709A1 (en) Compounds, compositions, and methods for the treatment and prevention of avian pathogenic e. coli (apec)
WO2018160104A1 (en) Composition of antimicrobial preparations for treating infectious diseases in humans and animals, and method for using same
KR102392744B1 (en) Composition for Preventing Biofilm Formation Comprising Extract of Leaves of Diospyros kaki
US20230159599A1 (en) Antibacterial protein cdl200 having lytic activity against clostridioides difficile
KR20240056096A (en) Composition for inhibiting formation of Staphylococcus aureus biofilm comprising Barnardia japonica extract or fraction thereof as an active ingredient
WO2024026525A1 (en) Antibacterial compound pbt2
KR101432078B1 (en) Use of 7-benzyloxyindole compound having anti-virulence activity
KR20240036881A (en) Composition for inhibiting formation of vibriobacterial biofilm comprising dimethylhydroquinone as an active ingredient

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination