KR20220109667A - Lactobacillus plantarum having inhibitory effect on osteoclast differentiation and uses thereof - Google Patents

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전지훈
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윤성
김성민
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Abstract

The present invention relates to a Lactobacillus plantarum strain having an osteoclast differentiation inhibiting effect, to a microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation containing the strain or the culture medium thereof as an active ingredient, to a probiotic bioactive composition containing the strain or the culture medium thereof as an active ingredient, to a pharmaceutical composition containing the strain or the culture medium as an active ingredient, to a composition for foods (healthy functional food) containing the strain or the culture medium thereof as an active ingredient, to a drinking water additive containing the strain or the culture medium thereof as an active ingredient, and to a feed additive containing the strain or the culture medium thereof as an active ingredient. The Lactobacillus plantarum strain and the culture medium thereof according to the present invention can be very usefully used for healthy functional food requiring prevention or alleviation of osteoporosis, a pharmaceutical composition requiring treatment thereof, or a feed additive or animal medicine for improving bone health of livestock or companion animals.

Description

파골 세포(Osteoclast) 분화 억제 효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼 및 이의 용도{Lactobacillus plantarum having inhibitory effect on osteoclast differentiation and uses thereof}Lactobacillus plantarum having inhibitory effect on osteoclast differentiation and uses thereof

본 발명은 파골세포(Osteoclast) 분화 억제효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum)에 관한 것이다. 보다 상세하게는 파골세포 분화 억제효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼 균주, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화 억제용 미생물 제제, 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 파골세포 분화 억제용 미생물 제제를 제조하는 방법, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 프로바이오틱 생균활성 조성물, 약학 조성물, 식품(건강기능식품) 조성물, 음용수 첨가제 및 사료 첨가제에 관한 것이다. The present invention relates to Lactobacillus plantarum subsp. plantarum having an effect of inhibiting differentiation of osteoclasts. More specifically, a Lactobacillus plantarum strain having an osteoclast differentiation inhibitory effect, a microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation comprising the strain or a culture solution thereof as an active ingredient, osteoclast differentiation inhibition comprising the step of culturing the strain It relates to a method for producing a microbial preparation for use, a probiotic probiotic composition comprising the strain or a culture medium thereof as an active ingredient, a pharmaceutical composition, a food (health functional food) composition, a drinking water additive and a feed additive.

생물의 골(骨)은 태생기부터 시작하여 골격이 성숙되어 성장이 끝나는 청장년기까지 지속되며 조골세포(Osteoblast)의 활동으로 인한 골 형성이 파골세포(Osteoclast)의 활동으로 인한 골 흡수보다 훨씬 많을 때 이루어진다. 골의 재형성은 이미 성장이 끝난 후 오래된 골을 제거하고 다시 새로운 골로 대치되는 과정으로, 골 개조 단위(bone remodeling unit)에서 이러한 조골세포의 활성과 파골세포의 활성의 균형을 통하여 끊임없이 반복되는 동적인 평형 상태를 유지하는 항상성을 갖는다. Bone (骨) of living things starts from birth and continues until adolescence, when the skeleton matures and growth ends. is done when Bone remodeling is a process in which old bone is removed and replaced with new bone after growth has already been completed. In the bone remodeling unit, a dynamic, constantly repeating dynamic that balances the activity of osteoblasts and osteoclasts. It has homeostasis that maintains a phosphorus equilibrium.

생리적으로 뼈는 골기질을 새로운 조직으로 대체(골교체, bone turnover)하기 위한 골개조(bone remodeling)가 꾸준히 지속되는데, 이 과정은 골 흡수(bone resorption)와 골 형성(bone formation)의 균형상태로 진행(Jerome CP. 2004. Hormonal therapies and osteoporosis. ILAR J. 45, 170-178)된다.Physiologically, bone continuously undergoes bone remodeling to replace the bone matrix with new tissue (bone turnover), and this process is in a state of balance between bone resorption and bone formation. Progression (Jerome CP. 2004. Hormonal therapies and osteoporosis. ILAR J. 45, 170-178).

이러한 조골세포와 파골세포의 평형이 무너져 골 흡수가 골 형성보다 항진되면 골 조직의 석회가 감소되어 뼈의 치밀질이 엷어지고 그로 인해 골수강(骨髓腔)이 넓어지게 되며, 증세가 진전됨에 따라 뼈가 약해지기 때문에 작은 충격에도 골절되기 쉽다. 이런 증상으로 유발되는 질환이 골다공증(Burckhardt P, Burnand B. 1993. The effect of treatment with calcitonin on vertebral fracture rate in osteoporosis. Osteoporos Int. 3, 24-30.)이다. When the balance between osteoblasts and osteoclasts is disrupted, and bone resorption is enhanced more than bone formation, the calcification of the bone tissue is reduced and the compactness of the bone is thinned. Because the bones are weak, they are easy to fracture even with a small impact. A disease caused by these symptoms is osteoporosis (Burckhardt P, Burnand B. 1993. The effect of treatment with calcitonin on vertebral fracture rate in osteoporosis. Osteoporos Int. 3, 24-30.).

골다공증은 골 기질이 병적으로 희박해져 골밀도가 감소되고 골 강도가 약화되어 골절의 위험성이 증가된 상태를 말한다. 골격의 강도는 일차적으로 골기질과 골 기질 내부의 무기질의 침착에 의해 형성되고 유지되는데 이는 임상적으로 골 밀도에 반영된다. 골다공증은 발생 원인에 따라 원발성 골다공증(primary osteoporosis)과 속발성 골다공증(secondary osteoporosis)으로 구분(Jeffcoat MK, Chesnut CH, 1993. 3rd. Systemic osteoporosis and oral bone loss: evidence shows increased risk factors. J Am Dent Assoc. 124, 49-56.)한다. Osteoporosis refers to a condition in which the bone matrix is pathologically thin, resulting in decreased bone density and weakened bone strength, increasing the risk of fracture. The strength of the skeleton is primarily formed and maintained by the deposition of minerals in the bone matrix and the bone matrix, which is clinically reflected in bone density. Osteoporosis is classified into primary osteoporosis and secondary osteoporosis according to the cause (Jeffcoat MK, Chesnut CH, 1993. 3rd. Systemic osteoporosis and oral bone loss: evidence shows increased risk factors. J Am Dent Assoc. 124, 49-56.).

이 중 임상적으로 주로 문제가 되는 것은 원발성 골다공증 중 제 1형인 폐경기 골다공증(postmanopasual osteoporosis)이다. 폐경이 골 대사질환의 주요 원인이 되는 이유로는 체내의 에스트로겐이 감소되면 부갑상선호르몬에 대한 골격 반응도가 높아져 골 흡수가 증가함에 따라 골 내의 칼슘이 혈액으로 유출되어 혈청 칼슘농도가 증가하고, 그 결과 부갑상선호르몬의 분비가 감소하여 골 흡수 증가, Vitamin D 생성이 감소하고 이로 인해 위장관 내에서의 칼슘 이온 흡수가 감소하고, 뇨중 칼슘 배설이 증가하며, IL-6의 증가로 인한 파골세포의 활성화 등이 보고(Recker RR, Saville PD, Heaney RP. 1977. Effect of estrogens and calcium carbonate on bone loss in postmenopausal women. Ann Intern Med. 87, 649-55.)되고 있다. Among them, the main clinical problem is postmanopasual osteoporosis, which is type 1 of primary osteoporosis. The reason that menopause is the main cause of bone metabolic diseases is that when estrogen in the body decreases, the skeletal reactivity to parathyroid hormone increases, and as bone resorption increases, calcium in the bones flows into the blood, resulting in an increase in serum calcium concentration. It has been reported that bone resorption increases and vitamin D production decreases due to decreased hormone secretion, which leads to decreased calcium ion absorption in the gastrointestinal tract, increased urinary calcium excretion, and activation of osteoclasts due to increased IL-6. (Recker RR, Saville PD, Heaney RP. 1977. Effect of estrogens and calcium carbonate on bone loss in postmenopausal women. Ann Intern Med. 87, 649-55.).

파골세포는 골다공증을 비롯한 골막염 및 류마티스 관절염과 같은 골 질환에서 골 흡수를 유발하는데 매우 중요한 역할을 한다. 따라서, 파골세포의 분화를 억제하여 골 질환을 치료할 수 있는 대체 약물을 발굴하려는 많은 노력이 수행(Huang H, Ryu J, Ha J, Chang EJ, Kim HJ, Kim HM, Kitamura T, Lee ZH, Kim HH. 2006. Osteoclast differentiation requires TAK1 and MKK6 for NFATc1 induction and NF-kappaB transactivation by RANKL. Cell death and differentiation, 13, 1879-1891.)되어 왔다.Osteoclasts play a very important role in inducing bone resorption in bone diseases such as periostitis and rheumatoid arthritis, including osteoporosis. Therefore, many efforts have been made to discover alternative drugs that can treat bone diseases by inhibiting the differentiation of osteoclasts (Huang H, Ryu J, Ha J, Chang EJ, Kim HJ, Kim HM, Kitamura T, Lee ZH, Kim). HH. 2006. Osteoclast differentiation requires TAK1 and MKK6 for NFATc1 induction and NF-kappaB transactivation by RANKL. Cell death and differentiation, 13, 1879-1891.).

현재까지 파골세포의 분화와 관련된 효과는 잘 알려져 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 ABE가 파골세포 분화에 대한 억제자로서의 작용을 밝히고, 나아가서 골 흡수를 예방 내지는 치료할 수 있는 대체약물로써의 개발 가능성에 대해 알아보았다.Until now, the effect related to the differentiation of osteoclasts is not well known. Therefore, in this study, the action of ABE as an inhibitor on osteoclast differentiation was revealed, and furthermore, the potential for development as an alternative drug to prevent or treat bone resorption was investigated.

한편, 생균제(probiotics)란 적정량 섭취 시 유당불내증의 경감, 면역활성 및 조절, 알레르기 반응 및 염증의 완화, 혈중 콜레스테롤의 감소, 대장암에 대한 억제효과, 아토피피부염, 크론병, 설사, 칸디다 감염증 및 요도 감염의 임상적 증상 감소 그리고 병원균의 경쟁적 저해 등을 통하여 숙주의 건강에 유익한 영향을 부여하는 미생물(Cho, Jung-Whan, Kim, Dong-Hyeon, Kim, Hyun-Sook, Kim, Hong-Seok, Hwang, Dae-Geun, Song, Kwang-Young, Yim, Jin-Hyuk, Choi, Dasom, Lim, Jong-Soo and Seo, Kun-Ho Seo. 2014. Effect of Probiotics on Risk Factors for Human Disease: A Review. Korean J. Dairy Sci. Technol. 32, 17-29)을 총칭한다. On the other hand, probiotics are, when consumed in an appropriate amount, alleviation of lactose intolerance, immune activity and regulation, alleviation of allergic reactions and inflammation, reduction of blood cholesterol, inhibitory effect on colorectal cancer, atopic dermatitis, Crohn's disease, diarrhea, Candida infection and Microorganisms (Cho, Jung-Whan, Kim, Dong-Hyeon, Kim, Hyun-Sook, Kim, Hong-Seok, Hwang, Dae-Geun, Song, Kwang-Young, Yim, Jin-Hyuk, Choi, Dasom, Lim, Jong-Soo and Seo, Kun-Ho Seo. 2014. Effect of Probiotics on Risk Factors for Human Disease: A Review. Korean J. Dairy Sci. Technol. 32, 17-29).

생균제는 동물 소화관 내에서 유용한 작용을 하는 미생물로써 장내 균총 개선과 같은 숙주동물에 유용한 작용을 한다. 생균제로 사용되는 균주로는 Lactobacillus, Enterococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Clostridium, Saccharomyces, Aspergillus 속 등이 있다. 생균제의 작용기전은 장내세균총 정상화, 항생물질 생산, 병원균의 정착을 저지하기 위한 영양소 경합, pH 저하에 의한 유기산 생산, β-glucuronidase, azoreductase, nitroreductase 등 병원균 유해효소 억제, 부패 산물 및 독소 생산저지, 소화효소 생산, 비타민 합성, 면역자극 등이 있다.Probiotics are microorganisms that have a useful action in the animal digestive tract, and have a useful action on the host animal, such as improving the intestinal flora. The strains used as probiotics include Lactobacillus, Enterococcus, Bifidobacterium, Bacillus, Clostridium, Saccharomyces, and Aspergillus genera. The mechanism of action of probiotics is normalization of the intestinal flora, production of antibiotics, nutrient competition to prevent the establishment of pathogens, production of organic acids by lowering pH, inhibition of harmful enzymes of pathogens such as β-glucuronidase, azoreductase, and nitroreductase, inhibition of the production of decay products and toxins, Digestive enzyme production, vitamin synthesis, immune stimulation, etc.

일찍이 유럽과 일본에서는 L. rhumnosus GG(Valio, Finland), L. casei Shirota(Yakult, Japan) 등의 균주을 분리하여 우수한 기능을 가진 생균제를 개발하였으며, 다양한 균주를 대상으로 폭 넓은 생리활성 기능에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 마찬가지로 김치, 장류 등의 발효식품, 동물, 인체 유래 균주를 분리하여 생균제로 사용하기 위한 연구가 활발히 진행 중이나 균주의 확보가 가장 중요한 관건이다. Early in Europe and Japan, strains such as L. rhumnosus GG (Valio, Finland) and L. casei Shirota (Yakult, Japan) were isolated and probiotics with excellent functions were developed. Research is actively underway. Similarly in Korea, research to isolate fermented foods such as kimchi and soy sauce, as well as animal and human-derived strains and use them as probiotics, is being actively conducted, but securing the strain is the most important key.

본 발명자들은 생균제의 생리활성 특성을 연구하던 중 락토바실러스 플란타럼이 파골세포의 분화 억제 효과를 발견하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by discovering the effect of Lactobacillus plantarum to inhibit the differentiation of osteoclasts while studying the bioactive properties of the probiotic.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로, 본 발명자들은 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum) 균주가 파골 세포 분화를 억제시키는 것을 최초로 발견하였고, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골 세포 억제용 미생물 제제, 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 파골 세포 억제용 미생물 제제를 제조하는 방법, 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 프로바이오틱 생균활성 조성물, 약학 조성물, 식품(건강기능식품) 조성물, 음용수 첨가제 및 사료용 조성물로 적용할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다. The present invention was derived from the above needs, and the present inventors first discovered that the Lactobacillus plantarum subsp. plantarum strain inhibits osteoclast differentiation, and the strain or its culture medium as an active ingredient A microbial preparation for inhibiting osteoclast comprising, a method for producing a microbial preparation for inhibiting osteoclast comprising the step of culturing the strain, a probiotic probiotic composition comprising the strain or a culture solution thereof as an active ingredient, a pharmaceutical composition, The present invention was completed by confirming that it can be applied as a food (health functional food) composition, a drinking water additive, and a composition for feed.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 파골 세포 분화 억제 효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼 균주를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a Lactobacillus plantarum strain having an osteoclast differentiation inhibitory effect.

상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 시중에 판매되는 발효 김치에서 분리하였다. 분리한 균주를 16S rDNA 분석법으로 염기서열 분석을 통하여 동정한 결과, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum, KCTC3108)로 확인되었다. The Lactobacillus plantarum strain was isolated from commercially available fermented kimchi. As a result of identifying the isolated strain through nucleotide sequence analysis by 16S rDNA analysis, it was confirmed as Lactobacillus plantarum subsp. plantarum, KCTC3108.

본 발명에서 사용되는 용어 '파골세포(Osteoclast)'는 골을 분해하여 흡수시키는 세포를 말한다. As used in the present invention, the term 'osteoclast' refers to a cell that decomposes and absorbs bone.

본 발명에서 사용되는 용어, "억제"란, 본 발명에 따른 파골세포 분화억제용 미생물제제를 개체에 투여하여 파골 세포의 분화를 억제하거나 지연시키는 모든 행위를 의미할 수 있다.As used herein, the term "inhibition" may refer to any action of inhibiting or delaying the differentiation of osteoclasts by administering the microbial agent for inhibiting osteoclast differentiation according to the present invention to an individual.

본 발명에서 사용되는 용어, "개선"이란 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 증상의 정도를 적어도 감소시키는 모든 행위를 의미할 수 있다.As used herein, the term “improvement” may refer to any action that at least reduces a parameter related to a condition to be treated, for example, the degree of symptoms.

본 발명에서 사용되는 용어, "치료"란, 본 발명의 상기 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이의 배양액을 골다공증 의심 개체에 투여하여 파골 세포 분화억제로 인해 골다공증의 증세가 호전되도록 하거나 이롭게 되도록 하는 모든 행위를 의미할 수 있다.As used herein, the term "treatment" refers to any act of administering the Lactobacillus plantarum strain and its culture medium of the present invention to a subject suspected of osteoporosis to improve or benefit the symptoms of osteoporosis due to inhibition of osteoclast differentiation. can mean

상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 조골세포 분화를 촉진하고(표 3), 파골 세포의 분화를 강력하게 억제하는 효과(표 4)가 있음을 확인하여 우수한 생리활성, 특히 파골 세포 분화억제(도 1)를 통한 골 건강에 적용할 수 있는 생물 소재의 가능성을 확인하였다. The Lactobacillus plantarum strain promotes osteoblast differentiation (Table 3), confirms that it has an effect of strongly inhibiting osteoclast differentiation (Table 4), and thus has excellent physiological activity, particularly inhibition of osteoclast differentiation (FIG. 1) ), the potential of biological materials that can be applied to bone health was confirmed.

또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화 억제용 미생물 제제를 제공한다.In addition, the present invention provides a microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation comprising the strain or a culture solution thereof as an active ingredient.

본 발명의 파골 세포 분화억제용 미생물 제제는 유효성분으로서 락토바실러스 플란타럼 균주를 이용하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 파골세포 분화 억제용 미생물 제제는 용액, 분말, 현탁액, 분산액, 에멀젼, 유성 분산액, 페이스트, 분진, 흩뿌림 물질 또는 과립제로 제조할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.The microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention can be prepared using a Lactobacillus plantarum strain as an active ingredient. The microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation according to the present invention may be prepared as a solution, powder, suspension, dispersion, emulsion, oily dispersion, paste, dust, dispersion material or granules, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 균주를 배양하는 단계를 포함하는 파골 세포 분화 억제용 미생물 제제를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 균주를 배양하는 방법은 당 업계에 통상적으로 이용되는 방법에 따라 배양할 수 있다.In addition, the present invention provides a method for preparing a microbial agent for inhibiting osteoclast differentiation comprising the step of culturing the strain. The method of culturing the strain of the present invention can be cultured according to a method commonly used in the art.

또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 프로바이오틱 생균활성 조성물을 제공한다. 본 발명의 균주는 담즙산에 대한 저항성도 1.0% bile 용액에 노출시켰을 때, 약 64%의 생존율을 나타내었고(표 6), 70℃에서 10분간 열처리하여도 약 88.1%의 높은 생존율을 나타내어(표 7), 프로바이오틱 생균으로 매우 우수한 특성을 가지는 것으로 확인되었다.In addition, the present invention provides a probiotic probiotic composition comprising the strain or a culture medium thereof as an active ingredient. The strain of the present invention exhibited a survival rate of about 64% when exposed to a bile acid-resistant 1.0% bile solution (Table 6), and showed a high survival rate of about 88.1% even after heat treatment at 70° C. for 10 minutes (Table 6). 7), it was confirmed to have very excellent properties as probiotic live bacteria.

또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화억제용 약학 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a pharmaceutical composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising the strain or a culture medium thereof as an active ingredient.

본 발명에 따른 파골세포 억제분화용 약학 조성물은 약학적으로 허용 가능한 담체를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 담체와 함께 제제화되어 식품, 의약품, 사료 첨가제 및 음용수 첨가제 등으로 제공될 수 있다. The pharmaceutical composition for inhibiting differentiation of osteoclasts according to the present invention may further include a pharmaceutically acceptable carrier, and may be formulated with the carrier and provided as a food, drug, feed additive, and drinking water additive.

본 발명에서 사용되는 용어, '약학적으로 허용 가능한 담체'란 생물체를 자극하지 않으면서, 투여되는 화합물의 생물학적 활성 및 특성을 저해하지 않는 담체 또는 희석제를 의미할 수 있다.As used herein, the term 'pharmaceutically acceptable carrier' may refer to a carrier or diluent that does not inhibit the biological activity and properties of the administered compound without irritating the organism.

본 발명에 사용 가능한 상기 담체의 종류는 특별히 제한되지 아니하며 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용되고 약학적으로 허용되는 담체라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 상기 담체의 비제한적인 예로는, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 알부민 주사 용액, 덱스트로즈 용액, 말토 덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.The type of carrier usable in the present invention is not particularly limited, and any carrier commonly used in the art and pharmaceutically acceptable may be used. Non-limiting examples of the carrier include saline, sterile water, Ringer's solution, buffered saline, albumin injection solution, dextrose solution, maltodextrin solution, glycerol, ethanol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

또한, 필요한 경우 항산화제, 완충액 및/또는 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가하여 사용할 수 있으며, 희석제, 분산제, 계면 활성제, 결합제, 윤활제 등을 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제 등으로 제제화하여 사용할 수 있다.In addition, if necessary, other conventional additives such as antioxidants, buffers and/or bacteriostats may be added and used, and diluents, dispersants, surfactants, binders, lubricants, etc. It can be used by formulating it into a dosage form, pill, capsule, granule, or tablet.

본 발명에 따른 파골세포 분화억제용 약학 조성물의 투여 방식은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방식에 따를 수 있다. 상기 투여 방식의 비제한적 예로, 조성물을 경구 투여 또는 비경구 투여 방식으로 투여할 수 있다. The administration method of the pharmaceutical composition for inhibiting osteoclast differentiation according to the present invention is not particularly limited, and may follow a method commonly used in the art. As a non-limiting example of the administration method, the composition may be administered by oral administration or parenteral administration.

본 발명의 상기 파골세포 분화억제용 약학 조성물은 목적하는 투여 방식에 따라 다양한 제형으로 제작될 수 있다. The pharmaceutical composition for inhibiting osteoclast differentiation of the present invention can be prepared in various formulations according to the desired administration method.

본 발명의 약학 조성물은 단일 제제로도 사용할 수 있고, 공인된 골다공증 치료 효과를 가진다고 알려진 약물을 추가로 포함하여 복합제제로 제조하여 사용할 수 있으며, 약제학적으로 허용되는 담체 또는 부형제를 이용하여 제제화 함으로써 단위 용량 형태로 제조되거나 다용량 용기 내에 내입시켜 제조될 수 있다.The pharmaceutical composition of the present invention may be used as a single formulation, may be prepared and used as a combination formulation by additionally including a drug known to have an approved osteoporosis treatment effect, and may be formulated using a pharmaceutically acceptable carrier or excipient to form a unit. It may be prepared in dosage form or by introduction into a multi-dose container.

또 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 파골세포 분화억제용 약학 조성물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 골다공증의 예방 또는 개선하는 방법을 제공한다. 본 발명에서 사용되는 용어, "개체"란, 골다공증이 발병되었거나 발병할 가능성이 있는 인간을 포함한 모든 동물을 의미할 수 있다.As another aspect, the present invention provides a method for preventing or improving osteoporosis, comprising administering the pharmaceutical composition for inhibiting osteoclast differentiation to an individual. As used herein, the term "individual" may refer to any animal, including humans, that has or is likely to develop osteoporosis.

본 발명의 상기 예방 또는 개선하는 방법은 구체적으로, 골다공증이 발병하였거나 발병할 위험이 있는 개체에 상기 조성물을 약학적으로 유효한 양으로 투여하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the method for preventing or improving the present invention may include administering the composition in a pharmaceutically effective amount to an individual who has or is at risk of developing osteoporosis.

본 발명에서 용어, "약학적으로 유효한 양"은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분한 양을 의미하며, 일반적으로 1 g(또는 mL) 당 본 발명의 균을 균수로 환산하였을 경우, 7 log CFU 내지 10 log CFU의 양, 바람직하게는 8 log CFU/g 내지 9 log CFU/g의 양을 일일 1회 내지 수회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 본 발명의 목적상, 상기 추출물을 포함하는 조성물의 적합한 총 1일 사용량은 올바른 의학적 판단범위 내에서 처치의에 의해 결정될 수 있으며, 1회 또는 수회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 본 발명의 목적상, 특정 환자에 대한 구체적인 치료적 유효량은 달성하고자 하는 반응의 종류와 정도, 경우에 따라 다른 제제가 사용되는지의 여부를 비롯한 구체적 조성물, 환자의 연령, 체중, 일반 건강상태, 성별 및 식이, 투여 시간, 투여 경로 및 조성물의 분비율, 치료기간, 구체적 조성물과 함께 사용되거나 동시 사용되는 약물을 비롯한 다양한 인자와 의약 분야에 잘 알려진 유사 인자에 따라 다르게 적용하는 것이 바람직하다.As used herein, the term "pharmaceutically effective amount" means an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit/risk ratio applicable to medical treatment, and generally the number of bacteria of the present invention per 1 g (or mL) When converted to, the amount of 7 log CFU to 10 log CFU, preferably 8 log CFU / g to 9 log CFU / g can be administered once a day divided into several times. However, for the purpose of the present invention, a suitable total daily amount of the composition containing the extract may be determined by the treating physician within the scope of correct medical judgment, and may be administered once or divided into several doses. However, for the purposes of the present invention, a specific therapeutically effective amount for a specific patient depends on the type and extent of the response to be achieved, the specific composition, including whether other agents are used if necessary, the specific composition, the patient's age, weight, general health, It is preferable to apply differently depending on various factors including sex and diet, administration time, administration route and secretion rate of the composition, treatment period, drugs used together with or concurrently with a specific composition, and similar factors well known in the pharmaceutical field.

본 발명의 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여할 수 있다. 그리고 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기 요소를 모두 고려하여 부작용을 유발하지 않으면서 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. The pharmaceutical composition of the present invention may be administered as an individual therapeutic agent or may be administered in combination with other therapeutic agents, and may be administered sequentially or simultaneously with conventional therapeutic agents. and may be administered single or multiple. Taking all of the above factors into consideration, it is important to administer an amount that can obtain the maximum effect with a minimum amount without causing side effects, and can be easily determined by those skilled in the art.

본 발명에서 사용된 용어, "투여"는 어떠한 적절한 방법으로 환자에게 본 발명의 약학적 조성물을 도입하는 것을 의미하며, 본 발명의 조성물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 경구 또는 비경구의 다양한 경로를 통하여 투여될 수 있다.As used herein, the term “administration” means introducing the pharmaceutical composition of the present invention to a patient by any suitable method, and the administration route of the composition of the present invention is oral or parenteral as long as it can reach the target tissue. It can be administered through various routes.

본 발명에 따른 약학 조성물의 투여 방식은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방식에 따를 수 있다. 상기 투여 방식의 비제한적인 예로, 조성물을 경구 투여 또는 비경구 투여 방식으로 투여할 수 있다. 본 발명에 따른 약학 조성물은 목적하는 투여 방식에 따라 다양한 제형으로 제작될 수 있다.The method of administration of the pharmaceutical composition according to the present invention is not particularly limited, and may follow a method commonly used in the art. As a non-limiting example of the administration method, the composition may be administered by oral administration or parenteral administration. The pharmaceutical composition according to the present invention may be prepared in various dosage forms depending on the desired administration method.

본 발명의 조성물의 투여빈도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 1일 1회 투여하거나 또는 용량을 분할하여 수회 투여할 수 있다.The frequency of administration of the composition of the present invention is not particularly limited thereto, but may be administered once a day or administered several times by dividing the dose.

또한, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 골다공증 예방 또는 개선할 수 있는 건강기능식품용 조성물을 제공한다. 본 발명의 균주 섭취가 골 손실을 억제하므로, 이를 유효성분으로 하는 골다공증 예방 및 개선용 건강식품으로 제공될 수 있다. In addition, the present invention provides a composition for health functional food that can prevent or improve osteoporosis comprising the strain or a culture solution thereof as an active ingredient. Since the intake of the strain of the present invention suppresses bone loss, it can be provided as a health food for preventing and improving osteoporosis using it as an active ingredient.

본 발명의 균주를 배양하는 단계에서 얻어지는 상기 균주 또는 이의 배양액을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 균주 또는 이의 배양액을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용할 수 있으며, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효 성분의 혼합양은 그의 사용 목적(예방 또는 건강 개선 목적으로의 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다.When the strain or its culture solution obtained in the step of culturing the strain of the present invention is used as a food additive, the strain or its culture solution can be added as it is or used with other foods or food ingredients, and can be used appropriately according to a conventional method. can The mixing amount of the active ingredient may be appropriately determined depending on the purpose of its use (treatment for the purpose of prevention or health improvement).

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 쵸코렛, 캔디류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 음료수, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있다.There is no particular limitation on the type of the food. Examples of foods to which the above substances can be added include dairy products including chocolate, candy, gum, and ice cream, beverages, drinks, alcoholic beverages, and vitamin complexes.

상기 조성물을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다.When the composition is used as a food additive, the composition may be added as it is or used together with other foods or food ingredients, and may be appropriately used according to a conventional method.

상기 식품 조성물은 식품학적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다.The food composition may include a food pharmaceutically acceptable carrier.

상기 식품 조성물은 건강기능식품인 것일 수 있다. 건강기능식품(functional food)이란, 특정보건용 식품(food for special health use, FoSHU)과 동일한 용어로, 영양 공급 외에도 생체조절기능이 효율적으로 나타나도록 가공된 의학, 의료효과가 높은 식품을 의미하는데, 상기 식품은 파골 세포 분화 억제에 유용한 효과를 얻기 위하여 정제, 캡슐, 분말, 과립, 액상, 환 등의 다양한 형태로 제조될 수 있다.The food composition may be a health functional food. Functional food is the same term as food for special health use, FoSHU. , The food may be prepared in various forms such as tablets, capsules, powders, granules, liquids, pills, etc. in order to obtain a useful effect in inhibiting osteoclast differentiation.

이때, 상기 식품에 포함되는 상기 균주 또는 이의 배양액의 함량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 식품 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 100 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 식품이 음료인 경우에는 100 mL을 기준으로 1 내지 30g, 바람직하게는 3 내지 20g의 비율로 포함될 수 있다.At this time, the content of the strain or its culture medium contained in the food is not particularly limited thereto, but may be included in an amount of 0.01 to 100% by weight, more preferably 1 to 80% by weight, based on the total weight of the food composition. When the food is a beverage, it may be included in a ratio of 1 to 30 g, preferably 3 to 20 g, based on 100 mL.

상기 건강기능식품은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조가능하며, 상기 제조 시에는 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 첨가하여 제조할 수 있다. 또한, 일반 약품과는 달리 식품을 원료로 하여 약품의 장기 복용 시 발생할 수 있는 부작용 등이 없는 장점이 있고, 휴대성이 뛰어날 수 있다.The health functional food can be prepared by a method commonly used in the art, and during the manufacture, it can be prepared by adding raw materials and components commonly added in the art. In addition, unlike general drugs, there is an advantage in that there are no side effects that may occur when taking the drug for a long time by using food as a raw material, and it can be excellent in portability.

본 발명의 다른 구현예에 의하면, 본 발명은 상기 균주 또는 이의 배양액을According to another embodiment of the present invention, the present invention is the strain or its culture

포함하는 파골 세포 분화 억제용 음용수 첨가제를 제공한다. 본 발명의 상기 음용수 첨가제는 상기 균주 또는 이의 배양액을 포함하는 조성물을 음용수 첨가제 형태로 따로 제조하여 음용수에 혼합시키는 방식으로 사용하거나, 음용수 제조시 직접 첨가하는 방식으로 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 음용수 첨가제는 액상 또는 건조 상태일 수 있으며, 바람직하게는 건조된 분말 형태일 수 있다. 본 발명의 상기 음용수 첨가제를 건조된 분말 형태로 제조하기 위한 건조 방법은 특별히 제한되지 아니하며, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 음용수 첨가제는 필요에 따라 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예로는, 음용수의 품질 저하를 방지하기 위하여 첨가하는 결착제, 유화제, 보존제 등 사료 또는 음용수의 효용 증대를 위하여 첨가하는 아미 노산제, 비타민제, 효소제, 생균제, 향미제, 비단백질태 질소화합물, 규산염제, 완충제, 착색제, 추출제 또는 올리고당 등이 있으며, 그 외에 사료 혼합제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 함께 첨가될 수 있다.It provides a drinking water additive for inhibiting osteoclast differentiation comprising. The drinking water additive of the present invention may be used by separately preparing a composition containing the strain or its culture solution in the form of a drinking water additive and mixing it with drinking water, or by directly adding the composition to drinking water. The drinking water additive of the present invention may be in a liquid or dry state, preferably in a dried powder form. A drying method for preparing the drinking water additive of the present invention in a dried powder form is not particularly limited, and a method commonly used in the art may be used. The drinking water additive of the present invention may further include other additives as needed. Non-limiting examples of the additives that can be used include amino acids, vitamins, enzymes, probiotics, flavoring agents added to increase the utility of feed or drinking water, such as binders, emulsifiers, and preservatives, added to prevent deterioration of the quality of drinking water. , a non-protein nitrogen compound, a silicate agent, a buffer, a colorant, an extractant, or an oligosaccharide, and may further include a feed mixture, etc. in addition. These may be used alone or two or more may be added together.

본 발명의 락토바실러스 플란타럼 균주는 파골세포 분화 억제 효과가 매우 우수하므로, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이의 배양액은 골다공증 예방이나 개선이 요구되는 건강기능식품이나 약학적 조성물, 가축이나 반려동물의 골 건강 개선을 위한 사료 첨가제나 동물용 의약품 등에 매우 유용하게 이용될 수 있다. Since the Lactobacillus plantarum strain of the present invention has a very good osteoclast differentiation inhibitory effect, the Lactobacillus plantarum strain and its culture medium are health functional foods or pharmaceutical compositions requiring osteoporosis prevention or improvement, livestock or companion animals It can be very usefully used as a feed additive or veterinary medicine for improving bone health.

도 1은 락토바실러스 플란타럼 처리에 따른 조골세포와 파골세포의 세포 생존률에 미치는 효과를 나타낸 것이다. 1 shows the effect on the cell viability of osteoblasts and osteoclasts according to the treatment of Lactobacillus plantarum.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

[실시예 1][Example 1]

<락토바실러스 플란타럼의 균체 및 배양액 준비><Preparation of cells and culture medium of Lactobacillus plantarum>

Brain heart infusion(BHI, Difco Laboratories, U.S.A.) 배지에 락토바실러스 플라타럼을 접종하고, 30℃에서 48시간 동안 진탕 배양하여 균주를 증식시킨 후 원심 분리하여 균주와 배양 상등액을 각각 얻은 다음, 하기 실험예의 시료로 사용하였다. Brain heart infusion (BHI, Difco Laboratories, U.S.A.) medium was inoculated with Lactobacillus platarum, grown by shaking at 30 ° C. for 48 hours to proliferate the strain, and then centrifuged to obtain the strain and the culture supernatant, respectively. It was used as a sample.

[실험예 1][Experimental Example 1]

<락토바실러스 플란타럼의 파골세포 분화억제 활성 시험> <Test of osteoclast differentiation inhibitory activity of Lactobacillus plantarum>

<1-1> 실험 방법 <1-1> Experimental method

① H2O2에 대한 저항성 시험① Resistance test to H 2 O 2

락토바실러스 플란타럼을 BHI broth 배지에 접종하여 배양한 후, 원심분리(7,000×g, 20분, 4℃)한 다음 PBS 용액으로 3회 세척하여 세포수 약 108 CFU/mL로 맞춰 동일한 buffer에서 현탁시켰다. 0.5 mM H2O2 용액 500 μL와 동량의 세포 현탁액을 즉시 혼합하여 60분 간격으로 총 5시간 반응시킨 후 잔존하는 H2O2를 제거하기 위해 다시 원심분리(20,000×g, 1분, 4℃)하여 pellet을 회수하였다. Pellet을 buffer에 재현탁 시킨 다음 단계별로 희석하고 BHI agar에 평판 배양(30℃, 24시간)하여 생성된 집락수를 측정한 후 초기 균수에 대한 감소율을 나타내었다. After inoculating and culturing Lactobacillus plantarum in BHI broth medium, centrifugation (7,000 × g , 20 minutes, 4 ℃), and then washed 3 times with PBS solution to adjust the cell number to about 10 8 CFU/mL and the same buffer was suspended in 500 μL of 0.5 mM H 2 O 2 solution and the same amount of cell suspension were immediately mixed and reacted at 60-minute intervals for a total of 5 hours, followed by centrifugation again to remove residual H 2 O 2 (20,000 × g , 1 min, 4 ℃) to recover the pellet. After resuspending the pellets in buffer, diluting them step by step, and measuring the number of colonies produced by plate culture on BHI agar (30℃, 24 hours), the reduction rate for the initial number of bacteria was shown.

② DPPH 법에 의한 항산화 활성 시험② Antioxidant activity test by DPPH method

항산화성 물질은 자유라디칼(free radical)에 전자나 수소를 공여하여 복합체를 만들고, 1,1-다이페닐-2-피시릴 하이드라질(1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH)은 항산화성 물질로부터 전자 수소를 받아 불가역적으로 안정한 분자를 형성하므로, 전자공여능(electron donating ability)으로부터 항산화 활성을 측정(Seo, YH, Kim, IJ, Min, HK and Park, SU. 1999. Fatty acid composition and antioxidative activity in wax corn (Zea mays L.) F1s. Kor. J. Food Sic. Technol. 31, 1415-1420)할 수 있다.Antioxidant substances donate electrons or hydrogen to free radicals to form a complex, and 1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl (DPPH) is an antioxidant. Since it receives electron hydrogen from a sexual substance and forms an irreversibly stable molecule, the antioxidant activity is measured from electron donating ability (Seo, YH, Kim, IJ, Min, HK and Park, SU. 1999. Fatty acid composition) and antioxidative activity in wax corn ( Zea mays L.) F1s. Kor. J. Food Sic. Technol. 31, 1415-1420).

1,1-다이페닐-2-피시릴 하이드라질(1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH)에 대한 수소공여능은 100 M DPPH 용액(DPPH 6 mg을 100 mL 에탄올에 완전히 용해시킨 후 100 mL 증류수를 가한 액) 1000 μL에 락토바실러스 플라타럼 배양 상등액과 시료를 각각 200 μL를 가하여 10초 동안 진탕한 후 10분간 방치한 다음, 528 nm에서 흡광도를 측정하였다.The hydrogen donating ability for 1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl (1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH) was 100 M DPPH solution (6 mg of DPPH was completely dissolved in 100 mL of ethanol) After adding 200 µL of each of the Lactobacillus platarum culture supernatant and the sample to 1000 µL of distilled water (mL of distilled water), shaking for 10 seconds, leaving it for 10 minutes, and then measuring the absorbance at 528 nm.

③ 세포배양 및 조골세포 분화③ Cell culture and osteoblast differentiation

MC3T3-E1 세포는 α-MEM 배지에 10% FBS와 1% antibiotics를 첨가하여 37℃, 5% CO2 조건으로 배양하였다. 조골세포 분화를 유도하기 위해 10 mmM β-glycerol phosphate (Sigma Co., St. Louis, MO, USA)와 50 μg/mL의 비타민 C를 첨가하여 분화 유도 배지로 사용하였으며, 3일마다 배지를 교환하였다. MC3T3-E1 cells were cultured at 37° C. and 5% CO 2 condition by adding 10% FBS and 1% antibiotics to α-MEM medium. To induce osteoblast differentiation, 10 mmM β-glycerol phosphate (Sigma Co., St. Louis, MO, USA) and 50 μg/mL of vitamin C were added and used as a differentiation induction medium, and the medium was changed every 3 days. did.

④ 조골세포의 ALP (alkaline phosphate) 활성④ ALP (alkaline phosphate) activity of osteoblasts

배양된 MC3T3-E1 세포를 1×104 cells/well로 조정하여 96 well plate에 분주하고 24시간 배양한 후 분화 유도 배지로 교환하여 24시간 동안 배양한 다음 배양액을 처리하였다. 3일 뒤, PBS로 세척한 다음, 0.1% Triton X-100 20 μL를 첨가하여 37℃에서 30분간 용해시켰다. 용해된 세포의 상층액 5 μL는 단백질 정량에 사용하였고, 나머지 상층액에 0.1 N glycine 20 μL와 100 mM p-notrophenylphosphate(p-NPP) 10 μL를 첨가한 후 다시 37℃에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 200 μL의 0.1N NaOH로 반응을 중지하고, 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. ALP 활성은 p-NPP로부터 생성된 p-nitrophenol(p-NP)를 측정하여 p-NP에 대한 표준그래프를 작성한 후 활성도를 대조군과의 상대 비교를 통해 도출하였다. The cultured MC3T3-E1 cells were adjusted to 1×104 cells/well, aliquoted in a 96 well plate, cultured for 24 hours, exchanged with a differentiation induction medium, and cultured for 24 hours, followed by treatment with the culture medium. After 3 days, it was washed with PBS, and then 20 μL of 0.1% Triton X-100 was added and dissolved at 37°C for 30 minutes. 5 μL of the supernatant of the lysed cells was used for protein quantification, and 20 μL of 0.1 N glycine and 10 μL of 100 mM p -notrophenylphosphate (p-NPP) were added to the remaining supernatant, followed by reaction at 37° C. for 30 minutes. After the reaction, the reaction was stopped with 200 μL of 0.1N NaOH, and the absorbance was measured at 405 nm. ALP activity was derived by measuring p -nitrophenol (p-NP) generated from p-NPP, creating a standard graph for p-NP, and comparing the activity with the control group.

⑤ 골수세포의 분리 및 파골세포의 분화⑤ Isolation of bone marrow cells and differentiation of osteoclasts

4~5주령된 ICR 마우스의 경골을 적출하여, 양끝을 절단하고 α-MEM essential medium을 통과시켜 골수세포를 수집하고, 50 ng/μL M-CSF (macrophagy-colony stimulation factor)를 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 미부착 세포를 α-MEM으로 세척한 후 96 well에 5×104 cells/well이 되도록 분주하고 50 ng/μL M-CSF가 첨가된 α-MEM 배지에 3일간 배양하였다. 그 후 50 ng/μL M-CSF와 100 ng/μL RANKL(Receptor Activator for Nuclear Factor κB Ligand)을 함께 처리하고, 배양액을 농도별로 처리하여 4일간 배양하였다. The tibias of 4-5 weeks old ICR mice were removed, both ends were cut, and bone marrow cells were collected by passing through α-MEM essential medium, and treated with 50 ng/μL M-CSF (macrophagy-colony stimulation factor) for 24 hours. incubated during After washing the non-adherent cells with α-MEM, the cells were dispensed to 96 wells at 5×10 4 cells/well, and cultured in α-MEM medium supplemented with 50 ng/μL M-CSF for 3 days. Then, 50 ng/μL M-CSF and 100 ng/μL RANKL (Receptor Activator for Nuclear Factor κB Ligand) were treated together, and the culture medium was treated by concentration and cultured for 4 days.

⑥ 파골세포의 TRAP (tartate resistant and phosphatase) 활성⑥ TRAP (tartate resistant and phosphatase) activity of osteoclasts

96 well에 5×104 cells/well이 되도록 세포를 분주하고, 분화 인자와 배양액을 처리하여 4일간 배양하였다. 배지를 제거하여 PBS로 세척한 다음 10% formaldehyde로 고정한 세포에 기질 용액 (1.36 mg/mL 4-nitrophenyl phosphate disodium salt, 10 mM tartate, 50 mM citrate buffer, pH 4.6)을 100 μL씩 분주하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 효소 반응액을 새로운 플레이트에 옮기고 0.1 N NaOH로 반응을 중지시켜 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. TRAP 활성은 시료의 흡광도를 대조군의 흡광도에 대한 백분율로 표시하였다. Cells were aliquoted in 96 wells so as to become 5×10 4 cells/well, treated with differentiation factors and culture medium, and cultured for 4 days. After removing the medium, washing with PBS, and dispensing 100 μL of substrate solution (1.36 mg/mL 4-nitrophenyl phosphate disodium salt, 10 mM tartate, 50 mM citrate buffer, pH 4.6) into cells fixed with 10% formaldehyde at 37°C. was reacted for 30 min. After the reaction, the enzyme reaction solution was transferred to a new plate, the reaction was stopped with 0.1 N NaOH, and the absorbance was measured at 405 nm. TRAP activity was expressed as the absorbance of the sample as a percentage of the absorbance of the control.

<1-2> 실험 결과 <1-2> Experiment result

① H2O2에 대한 저항성 시험① Resistance test to H 2 O 2

락토바실러스 플란타럼 배양액의 H2O2로 유발한 산화적 스트레스에 대한 저항성을 나타내는 결과는 하기 표 1에 나타내었다.Results showing the resistance to oxidative stress induced by H 2 O 2 of the Lactobacillus plantarum culture are shown in Table 1 below.

H2O2에 대한 저항성 시험 결과Resistance test results to H 2 O 2 H2O2와의 반응시간에 따른 생존율(%)Survival rate (%) according to reaction time with H 2 O 2 00 1 시간1 hours 3 시간3 hours 5 시간5 hours 저해율 (%)Inhibition rate (%) 00 23.4±1.2a 23.4±1.2 a 56.6±1.1b 56.6±1.1 b 84.2±1.1c 84.2±1.1 c

산화적 스트레스에 대한 저해율 값의 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Different English shoulder letters ( ac ) of inhibition rate values for oxidative stress indicate statistical significance (p<0.05).

산화적 스트레스 저항성 평가 결과, 1시간 반응 후 약 24.4%의 높은 저해율을 나타내다가 반응 후 3시간 경과되었을 때 56.6%, 5시간 후에는 84.2%로 높게 나타났다. 유산균의 산화적 스트레스에 대한 저항력은 반응시간에 따른 세포 생존율로 측정한 결과, 5시간 반응 시 약 85.6% 세포 생존율을 나타냄에 따라 기존에 보고된 갓김치로부터 분리한 유산균 L. brevis GK55와 유사한 저항성을 확인할 수 있었으며, 이는 배양액 내 활성산소에 대한 비독성화 혹은 SOD, Catalase 등과 같은 항산화 효소를 분비하여 저항성을 증가시키는 것으로 사료된다.As a result of oxidative stress resistance evaluation, it showed a high inhibition rate of about 24.4% after 1 hour of reaction, 56.6% after 3 hours after reaction, and 84.2% after 5 hours. As a result of measuring the resistance of lactic acid bacteria to oxidative stress by cell viability according to the reaction time, it showed about 85.6 % cell viability after 5 hours of reaction. It was confirmed, and this is considered to increase resistance by detoxifying reactive oxygen species in the culture medium or by secreting antioxidant enzymes such as SOD and Catalase.

② DPPH 법에 의한 항산화 활성 시험② Antioxidant activity test by DPPH method

락토바실러스 플란타럼 균주 배양액의 항산화력으로 DPPH에 의한 전자 공여능을 측정한 결과를 표 2에 나타내었다.Table 2 shows the results of measuring the electron donating ability by DPPH as the antioxidant power of the Lactobacillus plantarum strain culture medium.

항산화 활성(DPPH 라디칼 소거능) 평가 결과Antioxidant activity (DPPH radical scavenging ability) evaluation result 배양액culture medium 생균live bacteria 사균dead cells 비타민Cvitamin C DPPH 라디컬 소거능 (%)DPPH radical scavenging ability (%) 42.9±2.2a 42.9±2.2 a 36.2±2.1ab 36.2±2.1 ab 39.7±1.9b 39.7±1.9 b 100c 100 c

DPPH 라디칼 소거능 값의 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Different English shoulder letters ( ac ) of DPPH radical scavenging activity values indicate statistical significance (p<0.05).

락토바실러스 플란타럼 배양액과 생균 및 사균의 DPPH 라디칼 소거능은 BHI broth를 대조군으로 측정한 결과, 배양액, 생균, 사균 처리에서 각각 42.9, 36.2, 39.7%로 나타났다. 산화 과정에서 생성되는 free radical을 비롯한 각종 ROS 및 독성 생성물들은 생체 내 세포 및 생물학적 활성을 나타내는 분자를 손상시킨다. DPPH 라디컬 소거능이 높으면 free radical을 환원시키거나 상쇄시키는 능력이 높아 항산화 활성이 있다는 것을 의미하는데, 양성대조군인 비타민C보다는 낮으나 지금까지 보고된 다른 유산균의 라디칼 소거능과 유사한 수준으로 나타났다. 따라서, 락토바실러스 플란타럼 배양액 및 생균, 사균에서는 항산화력이 있다고 할 수 있으며 이를 기초로 항산화 기능성 제품을 개발할 수 있는 것이다.The DPPH radical scavenging ability of the Lactobacillus plantarum culture medium and live and dead cells was 42.9, 36.2, and 39.7% in the culture, live and dead cells, respectively, as a result of measuring the BHI broth as a control. Various ROS and toxic products, including free radicals generated during oxidation, damage cells and molecules exhibiting biological activity in vivo. When the DPPH radical scavenging ability is high, it means that it has antioxidant activity due to its high ability to reduce or offset free radicals. Therefore, it can be said that the Lactobacillus plantarum culture medium, live cells, and dead cells have antioxidant power, and based on this, antioxidant functional products can be developed.

③ 조골세포 증식 및 ALP 활성 촉진 효과③ Osteoblast proliferation and ALP activity promotion effect

락토바실러스 플란타럼 배양액이 조골세포의 활성에 미치는 영향을 알아보기 위해 조골세포 활성의 지표효소로 알려진 ALP를 측정하였다(표 3). In order to examine the effect of the Lactobacillus plantarum culture medium on the activity of osteoblasts, ALP, known as an indicator enzyme of osteoblast activity, was measured (Table 3).

조골세포 증식 및 ALP 활성 촉진 효과Effect of promoting osteoblast proliferation and ALP activity 균주 배양액 (%)Strain culture (%) 조골세포 증식률(%)Osteoblast proliferation rate (%) ALP 활성(%)ALP activity (%) 00 100±1.2a 100±1.2 a 100±0.4a 100±0.4 a 2.52.5 102.5±2.4ab 102.5±2.4 ab 104.3±6.9ab 104.3±6.9 ab 5.05.0 107.7±3.2b 107.7±3.2 b 119.8±5.2b 119.8±5.2 b 10.010.0 112.1±2.6b 112.1±2.6 b 132.9±7.4c 132.9±7.4 c

조골세포 증식 값 및 조골세포의 ALP 활성 촉진효과 값의 각각 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Different English shoulder letters ( ac ) of the osteoblast proliferation value and the ALP activity promoting effect value of osteoblasts indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

결과에서 보면 락토바실러스 플란타럼 배양액 처리 농도가 증가할수록 세포증식 뿐만 아니라 ALP 활성이 30% 이상 증가하여 조골세포의 활성을 촉진시키는 것으로 나타났다. 조골세포는 세포막에 염기성 인산 분해 효소 (ALP)를 가지고 있는데, 이 효소는 세포의 외막과 석회화 조직에서 높은 농도로 발견되어 석회화 과정 동안 무기인산은 운반, 세포 분열이나 분화를 조절하며 조골세포 활성의 표지인자로 알려져 있다. 락토바실러스 플란타럼은 조골세포의 ALP 효소를 활성화시켜 조골세포의 분화를 촉진시키는 데 도움을 준다고 사료된다. From the results, it was shown that as the concentration of the Lactobacillus plantarum culture solution increased, not only the cell proliferation but also the ALP activity increased by more than 30%, thereby promoting the activity of osteoblasts. Osteoblasts have basic phosphatase (ALP) in the cell membrane, which is found in high concentrations in the outer membrane and calcified tissue of cells, transports inorganic phosphate during calcification, regulates cell division or differentiation, and plays a role in osteoblast activity. known as markers. Lactobacillus plantarum is thought to help promote the differentiation of osteoblasts by activating the ALP enzyme of osteoblasts.

④ 파골세포 분화 및 TRAP 활성 저해 효과④ Inhibitory effect on osteoclast differentiation and TRAP activity

락토바실러스 플란타럼 배양액이 파골세포의 분화에 미치는 영향을 알아보기 위해 파골세포의 세포 증식률과 파골세포 활성의 지표효소인 TRAP의 활성 정도를 측정하였다(표 4). In order to examine the effect of the Lactobacillus plantarum culture medium on the differentiation of osteoclasts, the cell proliferation rate of osteoclasts and the degree of activity of TRAP, an index enzyme of osteoclast activity, were measured (Table 4).

파골세포 분화 및 활성 저해 효과Inhibitory effect on osteoclast differentiation and activity 균주 배양액 (%)Strain culture (%) 파골세포 증식률 (%)Osteoclast proliferation rate (%) TRAP 활성 (%)TRAP activity (%) 00 100±1.2b 100±1.2 b 100±1.2d 100±1.2 d 2.52.5 102.5±4.4b 102.5±4.4 b 85.5±2.9c 85.5±2.9 c 55 98.7±3.2b 98.7±3.2 b 75.8±3.2b 75.8±3.2 b 1010 78.3±3.2a 78.3±3.2 a 64.3±2.4a 64.3±2.4 a

락토바실러스 플란타럼 배양액의 파골세포 증식 값 및 파골세포의 TRAP 활성 억제 효과 값의 각각 다른 영문 어깨 글씨(a-d)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Different English shoulder letters ( ad ) of the osteoclast proliferation value of the Lactobacillus plantarum culture medium and the TRAP activity inhibitory effect value of osteoclasts indicate that there is statistical significance (p<0.05).

마우스 골수세포를 이용하여 락토바실러스 플란타럼 배양액이 파골세포의 증식에 미치는 영향을 관찰한 결과, 처리 농도가 증가할수록 파골세포의 생존율이 다소 감소하는 경향을 보였는데 특히 10% 농도에서는 78.3 ± 3.2% 정도의 생존율을 보였다. 그리고, 파골세포의 세포막 특이 효소인 TRAP 효소활성을 측정한 결과, 락토바실러스 플란타럼 배양액을 2.5%와 5% 농도로 처리하였을 때 세포독성 없이 TRAP 활성을 약 35.7% 정도 억제하는 것으로 나타났다. As a result of observing the effect of Lactobacillus plantarum culture medium on the proliferation of osteoclasts using mouse bone marrow cells, the survival rate of osteoclasts decreased slightly as the treatment concentration increased. In particular, at 10% concentration, 78.3 ± 3.2 % survival rate. And, as a result of measuring the TRAP enzyme activity, which is a cell membrane-specific enzyme of osteoclasts, it was found that when Lactobacillus plantarum cultures were treated at 2.5% and 5% concentrations, TRAP activity was inhibited by about 35.7% without cytotoxicity.

파골세포는 단핵 대식세포로부터 분화되어 일반적으로 M-CSF와 TNFF-related activation induced cytokine(TRANCE, RANKL)에 의해 조절되기 때문에 마우스 골수세포를 분리하여 M-CSF와 RANKL을 이용하여 파골세포 분화를 유도한다. 파골세포는 분화가 진행되면서 세포 융합에 따라 다핵의 성숙 파골세포를 형성하게 되고 이는 골 표면에 부착하여, 골을 흡수하는 작용을 한다, 또한 파골세포는 TRAP와 칼시토닌 수용체를 가지며, 산생성이 활발한 특징을 가지기 때문에 TRAP는 파골세포의 표지인자로 사용된다. Since osteoclasts are differentiated from mononuclear macrophages and are generally regulated by M-CSF and TNFF-related activation-induced cytokine (TRANCE, RANKL), mouse bone marrow cells are isolated and osteoclast differentiation is induced using M-CSF and RANKL. do. As osteoclasts progress in differentiation, they form multinuclear mature osteoclasts according to cell fusion, which attach to the bone surface and absorb bone. Because of its characteristics, TRAP is used as a marker for osteoclasts.

도 1에서 보는 바와 같이 락토바실러스 플란타럼 배양액은 파골세포 분화를 유도하는 ALP 효소의 활성을 저해함으로서 파골세포의 성장을 억제해 골다공증 등 골 손실 억제효과를 나타내는 것으로 사료된다.As shown in FIG. 1 , it is considered that the Lactobacillus plantarum culture medium inhibits the growth of osteoclasts by inhibiting the activity of the ALP enzyme that induces osteoclast differentiation, thereby exhibiting the effect of inhibiting bone loss such as osteoporosis.

[실험예 2][Experimental Example 2]

<락토바실러스 플란타럼의 생균으로서의 특성 평가 시험><Characteristic evaluation test of Lactobacillus plantarum as a live cell>

<2-1> 실험 방법<2-1> Experimental method

① 시험 균주① Test strain

락토바실러스 플란타럼의 생균제로서의 기본적인 특성을 알기 위해 내산성, 내담즙성 및 내열성을 측정하였다. 이때 비교 균주로서 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei; KCTC13169)를 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에서 제공받아 사용하였다. In order to know the basic properties of Lactobacillus plantarum as a probiotic, acid resistance, bile resistance and heat resistance were measured. At this time, as a comparative strain, Lactobacillus paracasei (KCTC13169) was provided and used by the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC).

락토바실러스 플란타럼의 항균 활성은 세균 4종(Salmonella enterica serovar Typhi(ATCC19430), Escherichia coli O157:H7(ATCC 43895), Staphylococcus aureus(ATCC25923), Listeria monocytogenes(ATCC 19113)), 효모 1종(Candida albicans ATCC 24433) 및 곰팡이 1종(Aspergilus fumigatus ATCC 96918)을 대상으로 Paper disk법으로 조사하였다. 상기 세균 및 진균은 ATCC로부터 구입하여 사용하였다. The antibacterial activity of Lactobacillus plantarum was determined by four bacterial species ( Salmonella enterica serovar Typhi (ATCC19430), Escherichia coli O157:H7 (ATCC 43895), Staphylococcus aureus (ATCC25923) , Listeria monocytogenes (ATCC 19113)), and one yeast species ( Candida ). albicans ATCC 24433) and one type of mold ( Aspergilus fumigatus ATCC 96918) were investigated by the paper disk method. The bacteria and fungi were purchased from ATCC and used.

② 인공 위산에 대한 저항성 (내산성) 시험 ② Resistance to artificial gastric acid (acid resistance) test

인공 위산은 각각 pH 2, 4, 6로 맞춘 PPS(0.2% Photassium phosphate solution)에 최소 7.0 log CFU/mL의 균주 현탁액을 1% 접종하여 2시간 동안 배양 후 평판배지 도말한 후 37℃에서 24시간 배양하여 생육 균수를 계수하였다. Artificial gastric acid was inoculated with 1% of a strain suspension of at least 7.0 log CFU/mL in PPS (0.2% Photassium phosphate solution) adjusted to pH 2, 4, and 6, respectively, and cultured for 2 hours. The number of viable cells was counted by culturing.

③ 인공 담즙액에 대한 저항성 (내담즙성) 시험③ Resistance to artificial bile fluid (biliary tolerance) test

인공 담즙은 BHI Broth에 Oxgall을 각각 0.3, 0.5, 1.0% 농도로 첨가하여 각각의 인공 담즙을 준비하여 사용하였다. 상기 준비한 인공 담즙에 8.0 log CFU/mL의 현탁액을 1% 접종한 후 2시간 배양한 후 평판배지에 도말한 후 37℃에서 24시간 배양하여 생육 균수를 계수하였다. For artificial bile, each artificial bile was prepared by adding Oxgall to BHI Broth at concentrations of 0.3, 0.5, and 1.0%, respectively. After 1% inoculation of a suspension of 8.0 log CFU/mL in the prepared artificial bile, the cells were cultured for 2 hours, spread on a plate medium, and cultured at 37° C. for 24 hours to count the number of viable cells.

④ 내열성 시험④ Heat resistance test

비교 균주와 락토바실러스 플란타럼 균주를 36.5℃에서 20시간 배양(BHI broth 사용)하여 최소 7 log CFU/mL 이상 배양한 후 50, 60, 70℃의 온도 조건(Waterbath 사용)에서 10분간 처리하고 평판배지에 도말한 후 37℃에서 24시간 배양하여 생육 균수를 계수하였다. The comparative strain and the Lactobacillus plantarum strain were cultured at 36.5°C for 20 hours (using BHI broth), incubated for at least 7 log CFU/mL, and then treated at 50, 60, 70°C temperature conditions (using waterbath) for 10 minutes. After plated on a plate medium, the number of viable cells was counted by incubation at 37°C for 24 hours.

⑤ 항균성 시험⑤ Antibacterial test

락토바실러스 플란타럼 균주를 BHI broth에 접종한 후 36.5℃에서 약 20시간 배양하여 최소 7 log CFU/mL 이상 배양한 다음 배양액을 원심분리 후 상등액을 취하고 필터링하여 시험시료 용액 원액으로 준비하였다. 시험 시료용액을 감압 농축장치를 이용하여 20배로 농축한 후, BHI를 사용하여 각각 10배 농축액과 5배 농축액을 준비한 후 하기 항균 활성 측정에 사용하였다. After the Lactobacillus plantarum strain was inoculated in BHI broth, it was cultured at 36.5° C. for about 20 hours, culturing at least 7 log CFU/mL or more. After the test sample solution was concentrated 20 times using a reduced pressure concentrator, a 10-fold and 5-fold concentrate were prepared using BHI, respectively, and then used for the following antibacterial activity measurement.

시험 세균 4종 Sal. enterica serovar Typhi, E. coli O157:H7, Sta. aureus, Lis. monocytogenes을 BHI(Difco Laboratories) 평판배지에 7 log CFU/mL 이상 도말하고 상기에서 준비한 4개 농도(원액, 5배, 10배, 20배 농축액)로 준비한 락토바실러스 플란타럼 균주 배양 시험시료 용액에 paper disk를 충분히 담군 후 중앙에 부착한 후 37℃에서 20시간 배양 후 paper disk를 중심으로 생성된 clear zone의 지름을 측정하여 항균성 여부와 정도를 측정하였다. 시험 효모인 Can. albicans는 sabouraud dextrose(Difco Laboratories) 평판배지에, 시험 곰팡이 Asp. fumigatus는 PDA 평판배지에 각각 1 × 106 CFU/mL로 도말한 후 시험 시료용액에 paper disk를 충분히 담군 후 중앙에 부착한 후 25℃에서 72시간 배양 후 paper disk를 중심으로 생성된 clear zone의 지름을 측정하여 항균성 여부와 정도를 측정하였다. 4 test bacteria Sal. enterica serovar Typhi, E. coli O157:H7, Sta. aureus, Lis. monocytogenes is smeared on BHI (Difco Laboratories) plate medium at least 7 log CFU/mL, and the Lactobacillus plantarum strain culture test sample solution prepared at the 4 concentrations (stock solution, 5-fold, 10-fold, and 20-fold concentrate) prepared above. After immersing the paper disk sufficiently and attaching it to the center, after culturing at 37°C for 20 hours, the diameter of the clear zone created around the paper disk was measured to determine whether and the degree of antibacterial activity. The test yeast Can. albicans on sabouraud dextrose (Difco Laboratories) plate medium, the test fungus Asp. fumigatus is smeared on PDA plate medium at 1 × 10 6 CFU/mL, respectively, and after immersing the paper disk in the test sample solution, attach it to the center, and incubate at 25℃ for 72 hours. By measuring the diameter, the presence and degree of antibacterial activity were measured.

<2-2> 실험 결과 <2-2> Experiment result

① 인공 위산에 대한 저항성 (내산성) 시험 결과① Resistance to artificial gastric acid (acid resistance) test result

락토바실러스 플란타럼 균주의 인공 위산 조건에서의 생존율을 시험한 결과는 하기 표 5에 나타내었다.The results of testing the survival rate of the Lactobacillus plantarum strain in artificial gastric acid conditions are shown in Table 5 below.

락토바실러스 플란타럼 균주의 인공위산 저항성 비교Comparison of gastric acid resistance of Lactobacillus plantarum strains 균주명strain name 생존 균수 (Log CFU/mL)Number of viable bacteria (Log CFU/mL) pH 6.0pH 6.0 pH 4.0pH 4.0 pH 2.0pH 2.0 Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 7.92 ± 0.02c 7.92 ± 0.02 c 3.16 ± 0.03b,X 3.16 ± 0.03 b,X 1.17 ± 0.08a,X 1.17 ± 0.08 a,X LactobacillusLactobacillus paracasei paracasei 7.89 ± 0.06c 7.89 ± 0.06 c 4.69 ± 0.12b,Y 4.69 ± 0.12 b,Y 2.85 ± 0.05a,Y 2.85 ± 0.05 a,Y

인공 위산에 대한 저항성 값 중 균주별 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the resistance values to artificial gastric acid, different English shoulder letters ( ac ) of the results for each strain indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

인공 위산에 대한 저항성 값 중 균주간 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(X-Y)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the resistance values to artificial gastric acid, different English shoulder letters ( XY ) of the results between strains indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

시험 결과, 시험균주인 락토바실러스 플란타럼 균주는 pH 6의 인공 위산 조건에서 7.92 log CFU/mL로 생육이 증가하였고, pH 4의 인공위산 조건에서는 3.16 log CFU/mL으로 약 30.4%의 생존율을 나타냈고, pH 2의 조건에서는 1.17 log CFU/mL 수준으로 약 16.7%의 생존율을 나타내었다. 한편 비교 균주인 락토바실러스 파라카제이(KCTC13169)는 pH 2의 인공위산 배양 조건에서 2.85 log CFU/mL 수준으로 약 40.7%의 생존율을 나타내, 시험 균주인 락토바실러스 플란타럼는 인공 위산에 대한 저항성이 낮은 것으로 나타났다. As a result of the test, the Lactobacillus plantarum strain, the test strain, increased growth to 7.92 log CFU/mL in the artificial gastric acid condition of pH 6, and 3.16 log CFU/mL in the artificial gastric acid condition of pH 4, showing a survival rate of about 30.4%. and showed a survival rate of about 16.7% at a level of 1.17 log CFU/mL under the condition of pH 2. On the other hand, the comparative strain, Lactobacillus paracasei (KCTC13169), showed a survival rate of about 40.7% at a level of 2.85 log CFU/mL under the artificial gastric acid culture condition of pH 2. appeared to be low.

② 인공 담즙액에 대한 저항성 (내담즙성) 시험② Resistance to artificial bile fluid (biliary tolerance) test

락토바실러스 플란타럼 균주를 인공 답즙액(Oxgall)을 농도별로 준비하여 처리하였을 때, 인공 담즙액 조건에서의 생존율을 시험한 결과는 하기 표 6과 같다.When the Lactobacillus plantarum strain was prepared and treated by concentration of artificial bile solution (Oxgall), the results of testing the viability in the artificial bile solution condition are shown in Table 6 below.

락토바실러스 플란타럼 균주의 인공 답즙에 대한 저항성(내담즙성) 시험 결과Test result of resistance (biliary tolerance) of Lactobacillus plantarum strain to artificial bile 균주명strain name 생존 균수 (Log CFU/mL)Number of viable bacteria (Log CFU/mL) oxgall 0.3%oxgall 0.3% oxgall 0.5%oxgall 0.5% oxgall 1.0%oxgall 1.0% Lactobacillus plantarumLactobacillus plantarum 7.91 ± 0.02c 7.91 ± 0.02 c 5.85 ± 0.06b 5.85 ± 0.06 b 5.12 ± 0.05a,Y 5.12 ± 0.05 a,Y Lactobacillus paracasei Lactobacillus paracasei 7.92 ± 0.04c 7.92 ± 0.04 c 5.73 ± 0.07b 5.73 ± 0.07 b 4.98 ± 0.06a,X 4.98 ± 0.06 a,X

인공 담즙에 대한 저항성 값 중 균주별 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the resistance values to artificial bile, different English shoulder letters ( ac ) of the results for each strain indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

인공 담즙에 대한 저항성 값 중 균주간 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(X-Y)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the resistance values to artificial bile, different English shoulder letters ( XY ) of the results between strains indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

시험 결과 락토바실러스 플란타럼 균주는 oxgall 0.3%의 인공 담즙액 조건에서는 7.82 log CFU/mL으로 약 98.7%, 0.5%의 인공 담즙액 조건에서는 5.85 log CFU/mL으로 약 73.1%, 1.0%의 조건에서는 5.12 log CFU/mL 수준으로 약 64.0%의 생존율을 나타내었다. 비교 균주인 락토바실러스 파라카제이는 1.0%의 인공 담즙산 조건에서 4.98 log CFU/mL 수준으로 약 62.2%의 생존율을 나타내, 시험 균주인 락토바실러스 플란타럼는 대표적인 락토바실러스속 균주인 락토바실러스 파라카제이와 비슷한 답즙산 저항성을 갖는 것으로 사료된다.As a result of the test, the Lactobacillus plantarum strain was about 98.7% at 7.82 log CFU/mL under the condition of 0.3% oxgall artificial bile, and 5.85 log CFU/mL at the condition of 0.5% artificial bile solution, about 73.1% and 1.0%. showed a survival rate of about 64.0% at a level of 5.12 log CFU/mL. The comparative strain, Lactobacillus paracasei, showed a survival rate of about 62.2% at a level of 4.98 log CFU/mL in the condition of 1.0% artificial bile acid, and the test strain, Lactobacillus plantarum, was a representative Lactobacillus sp. strain, Lactobacillus paracasei. It is thought to have a bile acid resistance similar to that of

③ 내열성 시험③ Heat resistance test

락토바실러스 플란타럼 균주의 내열성 시험 결과는 하기 표 7에 나타내었다.The heat resistance test results of the Lactobacillus plantarum strain are shown in Table 7 below.

락토바실러스 플란타럼 균주의 내열성 비교Comparison of heat resistance of Lactobacillus plantarum strains 균주명strain name 생존 균수 (Log CFU/mL)Number of viable bacteria (Log CFU/mL) 50℃50 60℃60℃ 70℃70℃ Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum 8.91 ± 0.04c 8.91 ± 0.04 c 7.23 ± 0.03b,Y 7.23 ± 0.03 b,Y 6.17 ± 0.08a,Y 6.17 ± 0.08 a,Y Lactobacillus paracasei Lactobacillus paracasei 8.82 ± 0.03c 8.82 ± 0.03 c 6.32 ± 0.07b,X 6.32 ± 0.07 b,X 5.08 ± 0.06a,X 5.08 ± 0.06 a,X

내열성 시험에 대한 결과 값 중 균주별 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(a-c)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the result values for the heat resistance test, different English shoulder letters ( ac ) of the results for each strain indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

내열성 시험에 대한 결과 값 중 균주간 결과치의 다른 영문 어깨 글씨(X-Y)는 통계적인 유의성이 있음을 나타낸다(p<0.05).Among the result values for the heat resistance test, different English shoulder letters ( XY ) between the strains indicate that there is a statistical significance (p<0.05).

시험 결과, 시험균주인 락토바실러스 플란타럼와 비교균주인 락토바실러스 파라카제이 모두 50℃에서는 생육이 증가하였고, 60℃에서 10분간 가열처리 하였을 때 시험균주는 7.23 log CFU/mL, 비교균주는 6.32 log CFU/mL를 나타내었다. 시험균주를 70℃에 10분간 노출시켰을 때 6.17 log CFU/mL으로 약 약 88.1%의 생존률을 나타냈고, 비교 균주인 락토바실러스 파라카제이는 70℃에서 5.08 log CFU/mL 수준으로 약 72.5%의 생존률을 나타내, 시험 균주인 락토바실러스 플란타럼이 다소 높은 열저항을 갖는 것으로 나타나 프로바이오틱 생균으로 우수한 특성을 가지는 것으로 확인되었다.As a result of the test, both the test strain, Lactobacillus plantarum and the comparative strain, Lactobacillus paracasei, increased growth at 50°C, and when heated at 60°C for 10 minutes, the test strain was 7.23 log CFU/mL and the control strain was 6.32. Log CFU/mL is shown. When the test strain was exposed to 70 ° C for 10 minutes, it showed a survival rate of about 88.1% at 6.17 log CFU / mL, and the comparative strain Lactobacillus paracasei at 70 ° C. at 5.08 log CFU / mL level of about 72.5%. The survival rate was shown, and the test strain, Lactobacillus plantarum, appeared to have a rather high heat resistance, and thus it was confirmed that it had excellent properties as a live probiotic.

④ 항균성 시험④ Antibacterial test

락토바실러스 플란타럼 균주의 병원균 6종에 대한 항균성 시험결과는 하기 표 8에 나타내었다.The results of the antibacterial test for 6 pathogens of the Lactobacillus plantarum strain are shown in Table 8 below.

락토바실러스 플란타럼 균주의 항균성 시험 결과 Antibacterial test result of Lactobacillus plantarum strain 시험균주 test strain 항균활성antibacterial activity 배양액 원액undiluted culture solution 5배 농축액5x concentrate 10배 농축액10-fold concentrate 20배 농축액20 times concentrate Salmonella enterica serovar Typhi Salmonella enterica serovar Typhi ++ ++ ++++ ++++++ Escherichia coli O157:H7 Escherichia coli O157:H7 ++ ++ ++++ ++++++ Staphylococcus aureusStaphylococcus aureus -- -- -- ++ Listeria monocytogenesListeria monocytogenes -- -- -- ++ Candida albicans Candida albicans -- -- -- ++ Aspergilus fumigatusAspergilus fumigatus -- -- -- ++

상기 표 8의 '-' 또는 '+'는 생균 저해환의 지름크기를 기준으로 결정한 것으로, '-'는 항균 또는 항진균 활성이 없는 것을 의미하고, '+'는 저해환 지름 크기가 14.0 mm 미만인 것을 의미하며, '++'는 저해환 지름 크기가 14.0 - 17.0 mm 범위에 있는 것을 의미하고, '+++'는 저해환 지름 크기가 17.0 mm을 초과하는 것을 의미한다. '-' or '+' in Table 8 is determined based on the diameter size of the live cell inhibition ring, '-' means no antibacterial or antifungal activity, and '+' indicates that the diameter size of the inhibition ring is less than 14.0 mm Meaning, '++' means that the diameter of the ring of inhibition is in the range of 14.0 - 17.0 mm, and '+++' means that the diameter of the ring of inhibition exceeds 17.0 mm.

락토바실러스 플란타럼 균주는 그람음성균인 Sal. enterica serover Typhi와 E. coli O157:H7 두 균주에서 강한 생육저해 활성을 나타냈으나, 다른 4개의 균주에서는 배양액을 10배 농축한 농축액에서는 항균 활성을 나타내지 않았고, 20배 배양 농축액을 처리하였을 때 항균 활성을 보였다. Lactobacillus plantarum strain is a Gram-negative bacteria Sal. Enterica serover Typhi and E. coli O157:H7 showed strong growth inhibitory activity in two strains, but in the other four strains, antibacterial activity was not shown in the 10-fold concentrated solution. showed activity.

[통계학적 분석][Statistical Analysis]

실험 결과의 통계학적 분석은 SPSS 13.0 통계전용 소프트웨어인 'Independent-Sample-T-Test법'을 이용하여 분석하였고, 평균수치 ± 기준차로 표기하였다. 또한, 다중비교는 LSD법으로 표기하였고, P>0.05: 차이가 뚜렷하지 않다, P<0.05: 차이가 뚜렷하다를 의미한다. Statistical analysis of the experimental results was analyzed using the 'Independent-Sample-T-Test method', a SPSS 13.0 statistical software, and expressed as the mean value ± standard difference. In addition, multiple comparisons were indicated by the LSD method, P>0.05: no significant difference, P<0.05: significant difference.

<제조예 1> 미생물 제제의 제조<Preparation Example 1> Preparation of microbial preparations

락토바실러스 플란타럼가 함유된 파골세포 분화 억제용 제제는 락토바실러스 플란타럼을 통상의 동결건조 방법으로 건조한 다음, 부형제와 혼합하여 제조하거나 캡슐화시켜 제조된다.The formulation for inhibiting osteoclast differentiation containing Lactobacillus plantarum is prepared by drying Lactobacillus plantarum by a conventional freeze-drying method, and then mixing it with an excipient or encapsulating it.

<제조예 2> 발효유의 제조<Production Example 2> Preparation of fermented milk

당 분야에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 본 발명의 락토바실러스 플란타럼을 이용하여 발효유를 제조한다. 원유(74.41%)와 탈지분유(6.45%) 등을 혼합하여 배양 종균과 락토바실러스 플란타럼을 넣어 배양시켜 배양액(1X109 CFU/mL)을 제조한다. Fermented milk is prepared using the Lactobacillus plantarum of the present invention according to a method commonly performed in the art. A culture solution (1X10 9 CFU/mL) is prepared by mixing raw milk (74.41%) and powdered skim milk (6.45%), and culturing by adding a culture seed and Lactobacillus plantarum.

<제조예 3> 식음료(건강기능식품) 조성물의 제조<Preparation Example 3> Preparation of food and beverage (health functional food) composition

<3-1> 음료의 제조<3-1> Preparation of beverage

음료는 당 분야에서 통상적으로 수행되는 방법에 따라 하기에 제시된 제제의 재료를 혼합함으로써 제조된다. 꿀 522 mg, 치옥토산아미드 5 mg, 니코틴산아미드 10 mg, 염산리보플라빈나트륨 3 mg, 염산피리독신 2 mg, 이노시톨 30 mg, 오르트산 50 mg, 락토바실러스 플란타럼의 배양 상등액, 물 200 mLThe beverage is prepared by mixing the ingredients of the formulations set forth below according to methods commonly practiced in the art. Honey 522 mg, thioctoacid amide 5 mg, nicotinic acid amide 10 mg, riboflavin hydrochloride 3 mg, pyridoxine hydrochloride 2 mg, inositol 30 mg, ortic acid 50 mg, Lactobacillus plantarum culture supernatant, water 200 mL

<3-2> 분말제의 제조<3-2> Preparation of powder

락토바실러스 플란타럼 동결건조분말(1×109 CFU/g) 20 mg, 유당 100 mg, 탈크 10 mg을 혼합하고 기밀포에 충진하여 분말제를 제조한다.20 mg of Lactobacillus plantarum freeze-dried powder (1×10 9 CFU/g), 100 mg of lactose, and 10 mg of talc are mixed and filled in an airtight bag to prepare a powder.

<3-3> 정제(tablet)의 제조<3-3> Preparation of tablets

락토바실러스 플란타럼 동결건조분말(1×109 CFU/g) 10 mg, 옥수수전분 100 mg, 유당 100 mg, 스테아린산 마그네슘 2 mg을 혼합한 후 통상의 정제의 제조 방법에 따라서 타정하여 정제를 제조한다.After mixing 10 mg of Lactobacillus plantarum freeze-dried powder (1×10 9 CFU/g), 100 mg of cornstarch, 100 mg of lactose, and 2 mg of magnesium stearate, tableting was performed according to a conventional tablet manufacturing method to prepare tablets. do.

<3-4> 캡슐제의 제조<3-4> Preparation of capsules

락토바실러스 플란타럼 동결건조분말(1×109 CFU/g) 10 mg, 결정성 셀룰로오스 3 mg, 락토오스 14.8 mg, 마그네슘 스테아레이트 0.2 mg를 통상의 캡슐제 제조 방법에 따라 혼합하고 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.10 mg of Lactobacillus plantarum freeze-dried powder (1×10 9 CFU/g), 3 mg of crystalline cellulose, 14.8 mg of lactose, and 0.2 mg of magnesium stearate are mixed according to a conventional capsule preparation method and filled in a gelatin capsule. to prepare capsules.

<3-5> 혼합 분말제의 제조<3-5> Preparation of mixed powder

락토바실러스 플란타럼 동결건조분말(1×109 CFU/g) 1 g, 비타민 혼합물 적량(비타민 A 아세테이트 70 μg, 비타민 E 1.0 mg, 비타민 B1 0.13 mg, 비타민 B2 0.15 mg, 비타민 B6 0.5 mg, 비타민 B12 0.2 μg, 비타민 C 10 mg, 비오틴 10 μg), 니코틴산아미드 1.7 mg, 엽산 50 μg, 판토텐산 칼슘 0.5 mg, 무기질 혼합물 적량(황산제1철 1.75 mg, 산화아연 0.82 mg, 탄산마그네슘 25.3 mg, 제1인산칼륨 15 mg, 제2인산칼슘 55 mg, 구연산칼륨 90 mg, 탄산칼슘 100 mg, 염화마그네슘 24.8 mg)을 통상의 건강기능식품 제조 방법에 따라 혼합한 다음, 과립을 제조하고, 통상의 방법에 따라 건강기능식품 조성물 제조에 사용할 수 있다. 상기의 비타민 및 미네랄 혼합물의 조성비는 비교적 건강기능식품에 적합한 성분을 바람직한 제조예로 혼합 조성하였지만, 그 배합비를 임의로 변형 실시하여도 무방하다.Lactobacillus plantarum freeze-dried powder (1×10 9 CFU/g) 1 g, vitamin mixture appropriate amount (vitamin A acetate 70 μg, vitamin E 1.0 mg, vitamin B1 0.13 mg, vitamin B2 0.15 mg, vitamin B6 0.5 mg, Vitamin B12 0.2 μg, vitamin C 10 mg, biotin 10 μg), nicotinic acid amide 1.7 mg, folic acid 50 μg, calcium pantothenate 0.5 mg, mineral mixture (ferrous sulfate 1.75 mg, zinc oxide 0.82 mg, magnesium carbonate 25.3 mg, 15 mg of potassium monophosphate, 55 mg of dibasic calcium phosphate, 90 mg of potassium citrate, 100 mg of calcium carbonate, 24.8 mg of magnesium chloride) were mixed according to a conventional health functional food manufacturing method, and then granules were prepared, According to the method, it can be used to prepare a health functional food composition. The composition ratio of the above vitamin and mineral mixture is relatively suitable for health functional food, but the mixing composition is a preferred example, but the mixing ratio may be arbitrarily modified.

<제조예 4> 사료 조성물의 제조<Preparation Example 4> Preparation of feed composition

사료용 조성물은 옥수수 45 g, 대두박 30 g, 소맥 15 g, 우지 4 g, 당밀 3 g, 인산칼슘제 2 g, 석회석 0.4 g, 소금 0.2 g, 동결건조된 락토바실러스 플란타럼 분말 5 g을 혼합함으로써 제조된다.The composition for feed is prepared by mixing 45 g of corn, 30 g of soybean meal, 15 g of wheat, 4 g of tallow, 3 g of molasses, 2 g of calcium phosphate, 0.4 g of limestone, 0.2 g of salt, and 5 g of freeze-dried Lactobacillus plantarum powder. manufactured.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 제조예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the manufacturing examples described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention, rather than the above detailed description, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims described below and their equivalents.

상기와 같이, 본 발명의 파골세포 분화 억제효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum) 균주 및 이의 배양액은 높은 항산화성과 산화적 스트레스 저항성을 갖고 골 질환을 유발하는 파골세포의 분화와 성장을 억제하여 골다공증 예방이나 개선이 요구되는 건강기능식품이나 치료가 요구되는 의약품, 가축이나 반려동물의 골 건강 개선을 위한 사료 첨가제나 동물용의약품 등 산업적으로 넓게 활용될 수 있다.As described above, the Lactobacillus plantarum subsp. plantarum strain and its culture medium having the osteoclast differentiation inhibitory effect of the present invention have high antioxidant properties and resistance to oxidative stress. It can be widely used industrially, such as health functional foods requiring prevention or improvement of osteoporosis by inhibiting growth, pharmaceuticals requiring treatment, feed additives for improving the bone health of livestock or companion animals, or veterinary drugs.

Claims (8)

파골세포 분화 억제효과를 갖는 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus plantarum subsp. plantarum) 균주. Lactobacillus plantarum subsp. plantarum strain having an osteoclast differentiation inhibitory effect. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화 억제용 미생물 제제. A microbial preparation for inhibiting osteoclast differentiation comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient. 제1항의 균주를 배양하는 단계를 포함하는 파골세포 분화 억제용 미생물 제제를 제조하는 방법.A method for producing a microbial agent for inhibiting osteoclast differentiation comprising the step of culturing the strain of claim 1. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 프로바이오틱 생균활성 조성물. A probiotic bioactive composition comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 파골세포 분화억제용 약학적 조성물. A pharmaceutical composition for inhibiting osteoclast differentiation comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 골다공증 예방 또는 개선용 식품 또는 건강기능식품 조성물.A food or health functional food composition for preventing or improving osteoporosis comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 골다공증 예방, 개선 또는 치료용 음용수 첨가제.A drinking water additive for preventing, improving or treating osteoporosis comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient. 제1항의 균주 또는 이의 배양액을 유효성분으로 포함하는 골다공증 예방, 개선 또는 치료용 사료 첨가제. A feed additive for preventing, improving or treating osteoporosis comprising the strain of claim 1 or a culture solution thereof as an active ingredient.
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