KR20210086540A - 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 백색 지방조직, 갈색 지방조직 및 간조직에서 지방 축적을 효과적으로 억제시킬 수 있다. 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 우수한 혈당 개선 효과를 나타내며, 특히 공복 혈당 수치를 감소시킬 수 있다. 내당능을 개선시키고 인슐린 감수성을 증가시켜 인슐린 저항성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 또한 혈중 대사 호르몬 농도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 대사질환을 예방 또는 치료하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Description

락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물{LACTOBACILLUS PLANTARUM STRAIN AND COMPOSITION FOR PREVENTING OR TREATING METABOLIC DISORDER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 신규한 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
사회가 발전함에 따라 비만은 심각한 질병으로 대두되고 있으며, 세계보건기구(WHO)에서는 비만을 치료해야 할 질병으로 명시하고 있다. 최근 우리나라에서도 서구화된 식습관에 따라 비만의 빈도가 증가하는 추세이며, 그 치료와 예방에 대한 관심이 높아지고 있다. 비만은 음식물의 섭취와 에너지 소비 사이의 불균형으로 인해 체내에 지방이 과잉 축적된 상태를 의미한다. 또한, 비만은 인슐린 저항성, 글루코오스 내성, 고지혈증 등과 밀접하게 연관되어 심혈관계질환, 지방간질환, 암 및 당뇨병 등의 대사질환을 합병증으로 동반할 수 있다.
최근 비만환자의 지방조직에서 염증 반응이 증가해 있는 것이 알려지면서, 비만을 낮은 수준의 전신성 염증으로 보기도 한다. 특히, 지방조직의 크기에 비례하여 증가된 염증성 대식세포에 의해 염증 반응이 증가하고, 이러한 상태의 지방조직에서 생산ㆍ분비되는 염증성 아디포카인(adipokine)은 심혈관계질환, 당뇨병 등의 대사질환을 일으키는 발병 인자로 보고되고 있다. 따라서 이러한 분자를 증가시키는 비만은 거의 모든 성인병의 원인이라고 볼 수 있다.
현재 처방되고 있는 비만 치료제로는 제니칼(Xenical, 로슈제약회사, 스위스), 리덕틸(Reductil, 에보트사, 미국) 및 엑소리제(Exolise, 아토파마, 프랑스) 등이 있다. 상기 비만 치료제는 크게 식욕억제제, 에너지소비 촉진제 또는 지방흡수억제제로 분류되는데, 대부분의 비만 치료제들은 시상하부와 관련된 신경전달물질을 조절함으로써 식욕을 억제하는 식욕억제제이다. 그러나, 종래의 비만 치료제들은 심장질환, 호흡기질환 및 신경계질환 등의 부작용이 나타내며, 체내 지속성도 낮다는 문제점이 있다. 이에, 안전하고 효과적인 비만 치료제의 개발이 요구되고 있다.
한편, 최근 안전한 미생물(예를 들어, 유산균)을 이용하여 비만을 예방 또는 치료하고자 하는 프로바이오틱스가 활발히 연구되고 있다. 특히, 유산균은 장내 정상 균총의 유지, 장내 균총의 개선, 항당뇨 및 항지혈증 효과, 발암 억제, 대장암 억제 및 숙주의 면역체계의 비특이적 활성 등의 효과를 나타낸다는 연구결과가 보고된 바 있다.
비만 예방 및 치료 효과와 관련된 유산균과 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1494279호에는 지방세포 분화 억제 효능을 갖는 락토바실러스 플란타룸 KY1032 균주(기탁번호: KCCM-10430)가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0996577호에는 비만 억제 효능을 갖는 락토바실러스 커베터스 HY7601(기탁번호: KCTC 11456BP)가 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1394348호에는 지방세포 분화 억제 효능을 갖는 락토바실러스 플란타룸 DSR920 균주(기탁번호: KCCM 11210P)가 개시되어 있으나, 그 효과가 상업적으로 성공할 만큼의 수준에 이르지 못하고 있다.
따라서, 항비만 효과가 우수한 새로운 균주에 대한 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1494279호 대한민국 등록특허 제10-0996577호 대한민국 등록특허 제10-1394348호
이에 본 발명자들은 항비만 효과가 우수한 새로운 균주를 개발하기 위해 연구한 결과, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)가 우수한 항비만 효과를 나타냄을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물을 제공한다.
본 발명은 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 백색 지방조직, 갈색 지방조직 및 간조직에서 지방 축적을 효과적으로 억제시킬 수 있다. 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 우수한 혈당 개선 효과를 나타내며, 특히 공복 혈당 수치를 감소시킬 수 있다. 내당능을 개선시키고 인슐린 감수성을 증가시켜 인슐린 저항성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 또한 혈중 대사 호르몬 농도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 대사질환을 예방 또는 치료하는데 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 고지방식을 섭취시킨 마우스에 16종의 유산균을 각각 경구투여한 후, 고지방식만 섭취시킨 마우스의 체중과 비교한 그래프이다.
도 4는 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기를 비교한 도면이다.
도 5는 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기를 비교한 도면이다.
도 6은 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스, 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 간 무게를 비교한 그래프이다.
도 7은 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스, 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 간조직 내 지방 축적 정도를 비교한 그림이다.
도 8은 혈당 강하 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 공복 혈당을 비교한 도면이다.
도 9는 내당능 개선 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 포도당 투여 후 시간에 따른 혈당을 비교한 그래프이다.
도 10은 인슐린 저항성 개선 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스에서 인슐린 투여 후 시간에 따른 혈당을 비교한 그래프이다.
도 11은 대사 호르몬 조절능을 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 혈중 GLP-1(glucagone-liked peptide-1)의 농도를 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 제공한다.
락토바실러스(Lactobacillus)는 자연계에 널리 분포하는 호기성, 또는 통성 혐기성의 그람 양성 간균 속 미생물이다. 락토바실러스 속에 속하는 미생물에는 락토바실러스 플란타럼, 사케이 등이 있다. 본 발명자들은 우수한 항비만 효과를 갖는 신규한 락토바실러스 플란타럼 균주를 선별하였으며, 이를 “Lactobacillus plantarum GB104”로 명명하였다. 상기 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2019년 9월 6일자로 기탁번호 SD1337로 기탁되었다. 상기 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2020년 1월 14일자로 기탁번호 KCTC 14107BP로 기탁되었다. 또한, 상기 균주는 프로바이오틱스 균주에 해당하며, 인체에 무해하며, 부작용 없이 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어 “Lactobacillus plantarum GB104”은 L.plantarum GB104 또는 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)로 병용 기재될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 이때, 상기 균주는 생균 또는 사균일 수 있으며, 바람직하게는 생균일 수 있다. 또한, 상기 균주의 배양물은 균주가 포함되거나 포함되지 않은 것일 수 있으며, 바람직하게는 포함된 것일 수 있다.
상기 조성물 총 중량에 대해, 유효성분인 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 치료적 유효량 또는 영양적으로 유효한 농도로 포함하는데, 104 내지 1016 CFU/g, 바람직하게는 106 내지 1012 CFU/g의 함량으로 포함하거나, 동등한 수의 생균을 가진 배양물을 포함한다. 일반적으로, 성인 환자의 경우, 1x106 CFU/g이상의 생균, 바람직하게는 1x108 내지 1x1012 CFU/g의 생균을 한 번 또는 여러 번에 걸쳐서 나누어 투여할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “대사질환”은 대사증후군으로도 일컬어지며, 인슐린 저항성이 원인인 것으로 추정되는 질환으로 콜레스테롤, 혈압, 혈당치 중 2개 이상의 수치에 이상이 생기는 증상이다. 각종 심혈관 질환과 제2형 당뇨병의 위험 요인들이 서로 군집을 이루는 현상을 한 가지 질환군으로 개념화시킨 것으로, 인슐린 저항성 및 이와 관련된 복잡하고 다양한 여러 대사이상과 임상 양상을 모두 포괄한다. 대사질환은 구체적으로 비만, 고혈압, 동맥경화증, 고지혈증, 지방간, 비알코올성 지방간질환, 고인슐린혈증, 당뇨병 및 인슐린 저항성 증후군으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “비만”은 비만증(adipositas)으로 일컬어지며, 체내에 지방이 비정상적으로 많이 축적되는 질병이다. 불규칙한 식습관, 과다한 음식 섭취, 운동 부족, 내분비계통 질환, 유전적 요인, 정신적 요인 및 약물 등이 비만의 원인이 될 수 있다. 비만은 이 밖에도 동맥경화, 심혈관질환(뇌졸증 및 허혈성 심혈관질환), 고혈압, 당뇨병, 고지혈증, 지방간, 담석증, 폐쇄성 수면 무호흡증, 생리불순, 다낭성 난소 질환, 불임증, 성욕감퇴, 우울증, 퇴행성 관절염, 통풍 등의 발병률을 증가시킨다. 상기 비만은 단순 비만, 증후성 비만, 소아비만, 성인비만, 세포 증식형 비만, 세포 비대형 비만, 상체 비만, 하체 비만, 내장지방형 비만 또는 피하지방형 비만일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “고혈압”은 동맥을 지나는 혈류의 관류혈압이 높아지는 현상이다. 수축기 혈압이 140 mmHg, 이완기 혈압이 90 mmHg 이상일 경우 통상 고혈압으로 진단될 수 있다. 고혈압은 뚜렷한 증상이 없으며, 정확한 발생 원인을 알 수 없는 일차성(혹은 본태성) 고혈압과 신장질환, 내분비질환, 임신중독증 등으로 인해 발병되는 이차성 고혈압이 있다. 대부분의 고혈압(90~95%)은 일차성 고혈압으로 유전적 원인과 함께 비만, 스트레스, 음주, 흡연 등의 환경인자에 의해 발병되는 것으로 추정된다.
본 명세서에서 사용된 용어 “동맥경화증”은 동맥의 탄력성이 감소하고, 동맥벽 내면에 지방이 축적되고 이상조직이 증식하여 동맥벽의 폭이 좁아지는 현상으로 정의된다. 동맥경화증은 동맥의 병적 변화를 의미하는 용어이며, 동맥경화증에 의해 문제가 생긴 장기에 따라서 병명이 붙게 된다. 예를 들어, 동맥경화에 의한 뇌경색, 관상동맥경화에 의한 심근경색 등이 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 “고지혈증”은 중성 지방과 콜레스테롤 등의 지방대사가 제대로 이루어지지 않아 혈액 중에 지방량이 많아 유발되는 질환이다. 구체적으로 고지혈증이란 혈액내의 중성지방, LDL 콜레스테롤 및 유리 지방산 등의 지질 성분이 증가된 상태를 말한다. 고콜레스테롤혈증 또는 고중성지방혈증을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 “지방간”은 간의 지방대사 장애로 인해 지방이 간세포에 과다한 양으로 축적된 상태이며, 간 내 지방 무게가 5% 이상으로 이루어진 경우로 정의된다. 이는 협심증, 심근경색, 뇌졸증, 동맥경화, 지방간 및 췌장염 등과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 지방간은 알코올에 의해 유발되는 알코올성 지방간(alcoholic fatty liver)과 알코올에 의하지 않는 비알코올성 지방간(non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD))으로 나뉜다.
본 명세서에서 사용된 용어 “비알코올성 지방간질환”은 지방간의 원인이 알코올에 기인되지 않은 경우를 말하며 간 내 단순 지방침착(simple steatosis)부터 지방간염(non-alcoholic steatohepatitis, NASH), 간경변(hepatic cirrhosis)에 이르는 일련의 과정을 모두 포함한다. 비알코올성 지방간질환의 원인으로는 항부정맥제, 항바이러스제, 스테로이드, 세포독성약물 등의 부작용이나 과다한 탄수화물 등의 칼로리 섭취, 비만, 당뇨, 그리고 일부 유전적인 원인 등이 존재한다.
본 명세서에서 사용된 용어 “당뇨병”은 포도당-비관용(intolerance)을 초래하는 인슐린의 상대적 또는 절대적 부족으로 특징되는 만성질환이다. 상기 당뇨병은 모든 종류의 당뇨병을 포함하며, 예를 들어, 제1형 당뇨병, 제2형 당뇨병 및 유전성 당뇨병일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1형 당뇨병은 인슐린 의존성 당뇨병으로서, 주로 β-세포의 파괴에 의해 초래된다. 본 명세서에서 사용된 용어 “제2형 당뇨병”은 인슐린 비의존성 당뇨병으로서, 인슐린 저항성에 의해 초래된다. 근육과 지방조직에서 인슐린의 증가를 감지하지 못하거나 감지하더라도 인슐린의 작용이 효과적으로 일어나지 않아 발병된다.
본 명세서에서 사용된 용어 “인슐린 저항성”은 혈당을 낮추는 인슐린에 대해 반응하지 않아 세포가 포도당을 효과적으로 연소하지 못하는 상태를 의미한다. 인슐린 저항성이 높을 경우, 우리 몸이 인슐린을 필요로 하는 것으로 인지하고 더 많은 인슐린을 생산하게 된다. 이로 인해 고인슐린혈증, 고혈압 또는 이상지방혈증 등을 비롯하여 심장병, 당뇨병 등이 초래된다.
본 명세서에서 사용된 용어“인슐린 저항성 증후군”은 상기 인슐린 저항성에 의하여 유발된 질환을 총칭한다. 인슐린 작용에 대한 세포의 저항성, 고인슐린혈증 및 초저밀도지단백(very low density lipoprotein, VLDL)과 중성지방의 증가, 고밀도지단백(high density lipoprotein, HDL)의 감소 및 고혈압 등을 특징으로 하며, 심혈관계 질환과 제2형 당뇨병의 위험인자로 인식되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기가 유의미하게 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 4).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 갈색 지방조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기가 유의미하게 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 5).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 간 무게를 감소시키고, 간조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 간 무게와 조직 내 지방 축적이 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 간조직 내 지방이 많이 축적되었으며 무게 변화도 없었다. 이를 통해, 상기 균주가 간 무게를 감소시키고, 조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 6 및 도 7).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 혈당 수치를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 공복 혈당 수치를 감소시키고, 내당능을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 공복 혈당 및 포도당 투여 후 혈당 수치가 감소되었다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 공복 혈당 및 포도당 투여 후 혈당 수치가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 공복 혈당 수치를 감소시키고, 내당능을 개선시키는 것을 확인하였다(도 8 및 도 9).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 인슐린 저항성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 현저히 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 인슐린 감수성을 증가시킴으로써, 인슐린 저항성을 개선시키는 것을 확인하였다(도 10).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 대사 호르몬인 GLP-1의 분비를 조절할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “대사 호르몬”은 대사조절에 관여하는 호르몬을 지칭하며, 바람직하게는 인크레틴(incretin)일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 “인크레틴”은 음식 섭취 후 음식물의 구성 영양분에 의해 위장관에서 분비되는 호르몬으로, 췌장에서 혈당치에 의존적으로 인슐린 분비를 촉진하는 역할을 한다. 인크레틴에는 GLP-1과 포도당 의존형 인슐린분비자극 펩타이드(glucose-dependent insulinotropic peptide, GIP)가 있다. 상기 "GLP-1"은 췌장에 작용하여 인슐린 분비를 증가시키며 글루카곤 분비를 감소시켜 혈당 강하 효과를 나타낸다. 또한, GLP-1은 위에서 음식물의 통과를 지연시키고, 식욕을 억제하며, β-세포의 기능을 개선시켜 항당뇨 및 항비만 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델에서 감소되었던 혈중 GLP-1 농도가 증가되었지만, 일반 유산균을 경구투여한 경우에는 혈중 GLP-1의 농도 변화를 확인할 수 없었다. 이를 통해, 상기 균주가 혈중 GLP-1의 농도를 조절하는 것을 확인하였다(도 11).
상기 조성물은 동결보호제 또는 부형제를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 동결보호제는 글리세롤, 트레할로스, 말토덱스트린, 탈지분유 및 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 부형제는 포도당, 덱스트린 및 탈지분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 동결보호제는 상기 조성물 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량%, 0.01 중량% 내지 10 중량% 포함될 수 있고, 구체적으로 상기 글리세롤은 5 중량% 내지 20 중량%, 상기 트레할로스는 2 중량% 내지 10 중량%, 상기 말토덱스트린은 2 중량% 내지 10 중량%, 상기 탈지분유는 0.5 중량% 내지 2 중량%, 상기 전분은 0.1 중량% 내지 1 중량%로 상기 조성물에 포함될 수 있다. 또한, 상기 부형제는 상기 조성물 총 중량에 대하여 75 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 95 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다.
상기 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강 식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives)등의 모든 형태를 포함하여, 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
상기 균주를 식품 첨가물로 사용할 경우, 균주를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조 시에 상기 균주를 포함하는 원료 조성물 중 0.0001 중량% 내지 1 중량%, 구체적으로는 0.001 중량% 내지 0.1 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하로도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다.
상기 대사질환의 예방 또는 개선을 위한 사료 조성물은 당업계에 공지된 다양한 사료 제조방법에 따라 적절한 유효 농도범위에서 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 첨가하여 제조 가능하다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 대사질환을 예방 및 치료하는 방법을 제공한다.
상기 개체는 대사질환을 가지고 있는 개체일 수 있다. 또한 상기 개체는 포유동물일 수 있으며, 바람직하게는 인간일 수 있다. 이때, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 또한, 상기 균주 또는 이의 배양물의 투여경로, 투여량 및 투여횟수는 환자의 상태 및 부작용의 유무에 따라 다양한 방법 및 양으로 대상에게 투여될 수 있고, 최적의 투여방법, 투여량 및 투여횟수는 통상의 기술자가 적절한 범위로 선택할 수 있다. 또한, 대사질환의 종류는 상술한 바와 같다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물의 대사질환 치료 용도를 제공한다.
이때, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 또한, 대사질환의 종류는 상술한 바와 같다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 항비만 효과를 갖는 균주 스크리닝
마우스 모델을 이용하여 메디오젠으로부터 구입한 16종의 유산균들 중 항비만 효능을 갖는 유산균을 선별하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(High Fat Diet, HFD)을 섭취시킨 후, 각각의 유산균을 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 60% 고지방식만 섭취한 마우스를 대조군으로 설정하였다. 이때, 각각의 유산균을 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다. 대조군의 몸무게에 비해 실험군의 몸무게 차이를 통해 항비만 효과를 확인하였다.
그 결과, Lactobacillus plantarum GB104 균주가 효과적으로 몸무게 증가를 억제시켰다. 이때, L.plantarum 유산균 중 항비만 효과를 나타내지 않는 균주도 있었다(도 1 내지 도 3). 이를 통해, L.plantarum 유산균 중 Lactobacillus plantarum GB104 균주가 항비만 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 2. L.plantarum GB104 균주의 백색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104(기탁번호: KCTC 14107BP) 균주의 백색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(High Fat Diet, HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(normal chow diet, NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 백색 지방조직을 분리하였다. 분리한 백색 지방조직을 10% 완충 포르말린(Neutral buffered Formalin)으로 고정하였다. 그 후, 파라핀 절편(paraffin sections)을 만들어 H&E(Hematoxylin & Eosin) 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 지방세포의 크기가 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 지방세포의 크기는 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 4). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 3. L.plantarum GB104 균주의 갈색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주의 갈색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 각 군의 마우스로부터 갈색 지방조직을 분리하였다. 분리한 갈색 지방조직을 10% 완충 포르말린으로 고정하였다. 그 후, 파라핀 절편을 만들어 H&E 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 지방세포의 크기가 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 지방세포의 크기는 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 5). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 4. L.plantarum GB104 균주의 간조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주의 간조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 간을 적출하고 무게를 측정하여 그룹간 무게를 비교 평가하였다. 적출한 간은 10% 완충 포르말린으로 고정한 후, 파라핀 절편을 만들어 H&E 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 간 무게는 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 간 무게는 음성 대조군 대비 유의미하게 감소하였다(도 6). 게다가, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 간조직의 지방 축적이 증가된 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 간조직은 정상군과 유사한 수준으로 지방이 거의 축적되지 않았다(도 7). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 간 무게 및 간조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 5. L.plantarum GB104 균주의 공복 혈당 강하 및 내당능 개선 효과 확인
L.plantarum GB104 균주의 내당능 개선 효과를 확인하기 위해, 포도당 부하검사(glucose tolerance test, GTT)를 하였다. 먼저, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
포도당 부하 검사를 진행하기 위해, 마우스들을 16시간 이상 금식 시킨 후, 포도당 용액을 1 g/㎏ 용량으로 복강내 주사하였다. 그 후, 0분, 30분, 60분, 90분 및 120분 후에 마우스의 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈당 측정계를 이용하여 혈당을 측정하였다. 이때, 0분의 혈당은 공복 혈당을 의미한다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 공복 혈당 수치가 크게 증가하였다. 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 공복 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 8).
또한, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 포도당 투여 후 혈당 수치가 높은 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 9). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 공복 혈당 강하 및 내당능 개선 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 6. L.plantarum GB104 균주의 인슐린 저항성 개선 효과 확인
L.plantarum GB104 균주의 인슐린 저항성 개선 효과를 확인하기 위해, 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT)를 진행하였다. 먼저, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
인슐린 내성 검사를 진행하기 위해, 마우스들을 4.5시간 동안 금식 시킨 후, 인슐린 용액을 1 U/㎏ 용량으로 복강 투여하여 0분, 30분, 60분, 90분 및 120분 후에 마우스 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈당 측정계로 혈당을 측정하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 높은 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 10). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 인슐린 감수성을 증가시킴으로써 인슐린 저항성을 효과적으로 개선시키는 것을 확인하였다.
실시예 7. L.plantarum GB104 균주의 GLP-1 분비 촉진 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주 투여에 의한 혈중 GLP-1 조절 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
상기 각 군의 마우스 혈액으로부터 혈청을 분리하여 혈청 내 GLP-1 농도를 Bio-plex Pro Mouse Diabetes 8-plex assay kit(Bio-rad, Hercules, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 샘플 분석 절차는 Kit 내 프로토콜을 참고하여 수행하였다. 그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 혈청 내 GLP-1의 농도가 낮거나 유사한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 GLP-1 농도는 음성 대조군 대비 유의미하게 높았다(도 11). 이를 통해 L.plantarum GB104 균주가 혈청 내 GLP-1 농도를 증가 시키는 효과를 확인하였다.
한국생명공학연구원 KCTC14107BP 20200114

Claims (12)

  1. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP).
  2. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대사질환은 비만, 고혈압, 동맥경화증, 고지혈증, 지방간, 비알콜성 지방간질환, 고인슐린혈증, 당뇨병 및 인슐린 저항성 증후군으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 대사질환 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 간조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 혈당 수치를 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 인슐린 저항성을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 혈중 대사 호르몬의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대사 호르몬은 GLP-1인, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  11. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물.
  12. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물.
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