KR20220135180A - 유산균의 생리활성 효능 증진용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유산균의 효능 증진용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산을 포함함으로써 유산균의 생리활성, 예컨대 유산균의 성장촉진 효능 또는 장손상 저해 효능을 증진시킬 수 있다.

Description

유산균의 생리활성 효능 증진용 조성물 {COMPOSITIN FOR ENHANCING THE PHYSIOLOGICAL ACTIVITY EFFECT OF LACTIC ACID BACTERIA}
본 발명은 유산균의 생리활성 효능 증진용 조성물에 관한 것이다.
유산균(lactic acid bacteria)은 당류를 에너지원으로 사용하여 유산을 생성하는 세균으로 사람이나 포유동물의 소화관, 구강 등에서 발견되며, 각종 발효식품 등 자연계에 널리 분포되어 있다. 유산균은 인류가 가장 오랫동안 광범위하게 활용하고 있는 미생물 중 하나로서, 사람이나 동물의 장에 해로운 물질을 생성하지 않으며 장내에서 부패를 방지하는 순기능을 가진 미생물이다.
유산균은 대표적인 프로바이오틱스로 항균 효과뿐만 아니라 숙주의 장내 균총(microflora)을 조절하여 각종 장 질환을 억제하고 면역력을 증강시키는 등 여러 측면에서 인간에 유익한 효과를 나타내기 때문에, 다양한 식품 소재로 개발하기 위한 관심이 높다. 이러한 유산균은 발효유 제품을 중심으로 각종 발효 식품, 장류, 음료, 의약품, 가축의 사료 첨가제 등에 이르기까지 인류 생활에 광범위하게 활용되고 있다.
한편 유산균 제품들은 유산균의 효과를 증대시키는 목적으로 비타민, 식이섬유 등의 프리바이오틱스(Prebiotics) 첨가물을 함께 사용한다. 종래 혹은 현재 유산균관련 제품들은 단순히 여러 성분의 조합에만 그침으로써 큰 효능을 나타내지 못하거나 많이 복용할 경우 복용자의 체내대사에 오히려 악영향을 미치는 등 문제가 나타날 수 있고, 첨가물들이 유산균의 생리활성에 어떠한 영향을 주는지에 대한 연구가 부족한 실정이다.
한국 등록특허 제2050015호
본 발명은 유산균의 효능 증진용 조성물을 제공한다.
본 발명은 성장 촉진용 또는 장 손상 저해용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명은 성장 촉진용 또는 장 손상 저해용 식품 조성물을 제공한다.
1. 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산(Branched-chain amino acid, BCAA)을 포함하는 유산균의 효능 증진용 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 류신, 이소류신 및 발린을 포함하는, 유산균의 효능 증진용 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 유산균의 효능은 개체의 성장을 촉진시키거나 장손상을 저해하는 것인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 유산균의 효능은 영양 결핍 개체의 체중 또는 골밀도 중 적어도 하나를 증가시키거나, 영양 결핍 개체의 장누수를 저해하는 것인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
5. 위 1에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스속 (Lactobacillus spp.), 락토코커스속 (Lactococcus spp.), 엔테로코커스속 (Enterococcus spp.), 스트렙토코커스속 (Streptococcus spp.) 및 비피도박테리움속 (Bififobacterium spp.)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
6. 위 5에 있어서, 상기 락토바실러스속은 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이 (Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스 (Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus) 및 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
7. 위 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진 또는 장 손상 저해용 약학 조성물.
8. 위 7에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 약학 조성물.
9. 위 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
10. 위 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진 또는 장손상 저해용 식품 조성물.
본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물은 분지쇄 아미노산을 포함함으로써 유산균의 생리활성 기능, 예컨대 유산균이 개체의 성장을 촉진시키는 효능 또는 장손상을 저해하는 효능을 증진시킬 수 있다.
본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균에서 결핍된 분지쇄 아미노산의 합성효소에 의해 합성되는 분지쇄 아미노산을 포함함으로써 유산균의 생리활성 기능을 증진시킬 수 있다.
본 발명의 약학 또는 식품 조성물은 유산균과 함께 상기 유산균의 효능 증진용 조성물을 포함함으로써 개체의 성장촉진 효과 및/또는 장 손상 개선 효과를 촉진시킬 수 있다.
도 1은 단백질 결핍으로 유도되는 초파리의 섭식 행동 분석을 통한 영양 충족도를 관측한 결과를 나타낸다. 도 1A는 초파리를 단백질이 결핍되지 않은 배지와 단백질이 결핍된 배지에 시간 별로 둔 후 L-form 필수아미노산 (자연계에 존재하는 아미노산의 형태, L-form essential amino acid, L-EAA)과 D-form 필수아미노산 (L-form 필수아미노산의 광학이성질체, D-EAA) 먹이 중 어떤 먹이를 선호하는지 확인한 결과이다. 단백질이 결핍된 먹이에 노출된 시간이 길수록 L-EAA에 대한 섭식 선호도 (preference index)가 증가하는 것을 확인하였다. 도 1B는 단백질이 결핍된 배지에 48h 동안 유지되었던 초파리의 섭식 선호도 결과를 나타낸다. 자연계에 존재하는 아미노산의 형태인 L-form 아미노산을 충족시키려는 방향으로 행동함을 확인하였다. 도 1C는 단백질 결핍을 보충하기 위해 초파리는 L-form 아미노산 중에서도 L-form 필수아미노산의 섭취를 선호하는 것을 확인한 결과이다. 도 1D는 단백질이 결핍된 상황에서도 L-form 불필수아미노산 (L-form Nonessential amino acid, L-NEAA)에 대한 섭식 선호도는 증가하지 않는 것을 확인한 결과를 나타낸다. 도 1E는 동일 열량에 단백질의 비율을 다르게 구성한 배지를 먹은 초파리들의 L-EAA 섭식 선호도를 확인한 결과이다. L-EAA에 대한 섭식 선호도는 섭취하는 먹이의 단백질 함량이 높을수록 감소하였다. 도 1F는 기존에 단백질을 인지하는 미각수용체로 알려진 Ir76b 세포의 활성을 TNT (tetanus toxin) 과발현을 유도해 저해시켜도 단백질 결핍상황에서 초파리의 L-EAA 섭식 선호도에 영향을 미치지 않는 것을 확인한 결과이다. 이는 단백질 결핍을 충족하기 위한 필수아미노산 섭취 행동이 기존에 알려진 신호전달경로 이외의 경로로 조절됨을 제시한다. AA deprivation는 아미노산 결핍을, L-EAA는 자연계에 존재하는 L-형태의 필수 아미노산, D-EAA는 광항이성질체 형태의 필수 아미노산, L-NEAA는 불필수아미노산을 의미한다. 또한 Ir76b-LexA는 미각수용체로 알려진 Ir76b 발현 부위에서 LexA 단백질을 발현하는 초파리를 사용하였으며, LexAop-TNT는 LexA단백질이 존재시 TNT 독소가 발현하여 미각수용체를 저해시키는 초파리를 사용하였음을 의미한다.
도 2는 단백질 결핍으로 발현이 유도되는 장 호르몬인 CNMa 호르몬의 발굴과 초파리 장에서 CNMa 발현 위치 확인한 결과를 나타낸다. 도 2A는 초파리에 단백질이 결핍되지 않은 배지와 단백질이 결핍된 배지를 먹이고 초파리 장을 해부하여 각각의 조건에서 11개의 장 호르몬의 mRNA 발현 수준을 realtime-qPCR을 통해 확인한 결과이다. 11개의 장 호르몬 중 CNMa 만이 단백질이 결핍된 조건에서 발현이 증가하였다. 도 2B는 동일 열량을 가지나 단백질 (이스트)의 함량이 각각 다른 배지를 초파리에 제공하고 각 배지 조건에서 초파리 장의 CNMa mRNA 발현량을 측정한 결과이다. 배지 내 단백질의 함량이 증가할수록 CNMa 호르몬의 mRNA 발현은 감소하였다. 도 2C 내지 D는 CNMa-Gal4 > UAS-GFP 초파리 라인을 이용해 고단백질 배지(High AAs)와 저단백질 배지(Low AAs) 조건에서 초파리 장에서 발현되는 CNMa 호르몬의 발현 정도를 확인한 결과이다. 초파리 장에서 특히 R2 지역의 장 상피세포(enterocytes)에서 CNMa의 발현이 특이적으로 증가하였다.
도 3은 CNMa 특이적 항체를 제작하여 endogenous CNMa의 발현을 확인하였고, CNMa-Gal4 발현지역과 마찬가지로 초파리 장 중 R2 지역의 장 상피세포에서 CNMa 호르몬의 발현이 일어난다는 것을 재확인한 결과이다.
도 4는 단일 필수아미노산의 결핍으로 유도되는 CNMa 호르몬의 발현 증가 및 L-EAA 섭식 선호도 변화를 나타낸다. 도 4A는 Holidic media(Chemical defined media)에서 아르기닌, 트립토판, 발린, 이소류신, 류신을 각각 제거한 배지를 초파리에 제공하고 초파리 장 R2 지역에서 CNMa 호르몬의 발현 변화를 확인한 결과이다. CNMa 호르몬의 발현은 단일 필수아미노산의 결핍만으로도 유도됨을 확인하였다. 도 4B는 한 종류의 필수아미노산만 결핍되더라도 초파리의 L-EAA 섭식 선호도가 증가하는 것을 확인한 결과이다.
도 5는 일반 초파리와 무균 초파리의 CNMa 호르몬 발현 수준 비교 및 L-EAA 섭식 선호도의 차이 비교한 결과를 나타낸다. 도 5A는 단백질이 결핍되지 않은 배지와 단백질이 결핍된 배지에 무균 초파리를 시간대 별로 둔 후 L-EAA 섭식 선호도 관찰한 결과이다. 도 5B는 일반 초파리 (CV)와 무균 초파리 (GF)에 이스트 10% 농도의 먹이를 제공한 후 장에서 CNMa 발현 정도를 확인한 결과이다. 단백질 함량이 동일한 배지를 먹었음에도 무균 초파리의 CNMa 호르몬 발현이 증가되어 있고, 이 같이 증가된 CNMa의 발현은 배지에 이스트를 추가적으로 첨가하였을 때 상쇄되었다. 도 5C는 일반 초파리 (CV)와 무균 초파리 (GF)에 이스트 10% 농도의 먹이를 제공한 후 장에서 L-EAA 섭식 선호도 확인한 결과이다. 단백질 함량이 동일한 배지를 먹었음에도 무균 초파리의 L-EAA 섭식 선호도가 증가하고, 이 같은 결과는 배지에 이스트를 추가적으로 첨가하였을 때 상쇄되었다. 이러한 결과는 장내세균이 L-EAA 결핍을 상쇄하여 숙주의 영양을 충족하려는 섭식 선호도에 영향을 준 다는 것을 의미한다.
도 6은 Acetobacter 도입 초파리, Lactobacillus 도입 초파리의 CNMa 발현 수준 및 L-EAA 영양 충족 행동의 차이 비교와 Acetobacteraceae, Lactobacillaceae의 아미노산 생합성 경로 비교 분석 결과를 나타낸다. 도 6A는 무균 초파리 (+None), A.pomorum을 도입한 초파리 (+A.pomorum), L.plantarum WJL을 도입한 초파리 (+L.plantarum WJL)의 장 내 CNMa 호르몬 발현 정도를 나타낸다. 도 6B는 무균 초파리 (+None), A.pomorum을 도입한 초파리 (+A.pomorum), L.plantarum WJL을 도입한 초파리 (+L.plantarum WJL)의 L-EAA 영양 충족 행동 관측 결과를 나타낸다. Acetobacter는 L-EAA 결핍을 상쇄하나 Lactobacillus는 상쇄시키지 못하여 숙주의 영양을 충족하려는 섭식 선호도를 유도함을 확인하였다. 도 6C는 Acetobacteraceae, Lactobacillaceae의 아미노산 생합성 경로에 관련된 유전자들을 comparative genomic anlaysis로 분석한 결과이다. A.pomorum DM001 의 유전자를 기준으로 유전자의 염기서열 유사도가 높을수록 파란 색으로 표시하였고, 유사도가 20% 미만일 때는 빨간 색으로 표시하였다. Lactobacillaceae는 공통적으로 branched-chain amino acid (BCAA) 생합성에 관련된 유전자들이 결핍돼 있음을 확인하였다.
도 7은 식품고시 Lactobacillus 균주들의 BCAA 생합성 경로 유전자들의 비교 분석 결과를 나타낸다. Lactobacillus 11종의 아미노산 생합성 경로에 관련된 유전자들을 comparative genomic anlaysis로 분석하였다. A.pomorum DM001의 유전자를 기준으로 유전자의 염기서열 유사도가 높을수록 파란 색으로 표시하였고, 유사도가 20% 미만일 때는 빨간 색으로 표시하였다. 11종의 Lactobacillus 균주들은 공통적으로 branched-chain amino acid (BCAA) 생합성에 관련된 유전자들이 결핍돼 있음을 확인하였다.
도 8은 BCAA의 한 종류인 류신을 생합성하지 못하도록 조절된 Acetobacter 돌연변이 균을 도입한 초파리의 CNMa 호르몬 발현 수준과 L-EAA 영양 충족 행동을 확인한 결과를 나타낸다. 도 8A 내지 도 8B는 무균 초파리(+None)와 대조군 Acetobacter를 도입한 초파리(+AcetoWT), 류신을 생합성하지 못하는 AcetoΔleuB를 도입한 초파리(+AcetoΔleuB), 프롤린을 생합성하지 못하는 AcetoΔproC를 도입한 초파리 (AcetoΔproC)의 CNMa 호르몬 발현 수준(A)과 L-EAA 섭식 선호도(B)를 나타낸다. AcetoΔleuB를 도입한 초파리의 CNMa 발현 및 L-EAA 섭식 선호도는 배지에 류신을 첨가해 주거나 (+AcetoΔleuB+Leucine) 결핍된 leuB를 유전적으로 재도입한 균을 만들어 초파리에 도입하였을 때 (+AcetoΔleuB_leuB) 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
도 9는 BCAA의 한 종류인 이소류신을 생합성하지 못하도록 조절된 Acetobacter 돌연변이 균을 도입한 초파리의 CNMa 호르몬 발현 수준과 L-EAA 영양 충족 행동을 확인한 결과를 나타낸다. 도 9A 내지 도 9B는 무균 초파리(+None)와 대조군 Acetobacter를 도입한 초파리(+AcetoWT), 이소류신을 생합성하지 못하는 AcetoΔilvA를 도입한 초파리(+AcetoΔilvA)의 CNMa 호르몬 발현 수준(A)과 L-EAA 섭식 선호도(B)를 나타낸다. AcetoΔilvA를 도입한 초파리의 CNMa 발현 및 L-EAA 섭식 선호도는 배지에 이소류신을 첨가해 주었을 때(+AcetoΔleuB+Ile), AcetoWT을 도입한 초파리 수준으로 회복되었다.
도 10은 Lactobacillus의 BCAA 생합성 능력에 따른 CNMa 호르몬 발현과 L-EAA 영양 충족 행동 지표의 변화를 나타낸다. 도 10A 내지 도 10B는 무균 초파리(+None)와 대조군 Lactobacillus를 도입한 초파리(+LactoWT), BCAA 생합성 능력을 획득한 돌연변이 Lactobacillus(LactoBCAA)를 도입한 초파리(+LactoBCAA)의 CNMa 호르몬 발현 수준(A)과 L-EAA 영양 충족 행동의 관찰(B) 결과를 나타낸다. BCAA 생합성 능력을 획득한 LactoBCAA를 도입한 초파리는 L-EAA 결핍을 상쇄하여 숙주의 CNMa 호르몬의 발현과 L-EAA 영양 충족 행동 지표가 감소한 것을 확인할 수 있다. LactoWT을 도입한 초파리의 배지에 BCAA(이소류신, 류신, 발린)을 첨가해 주면 CNMa 발현과 L-EAA 영양 충족 행동 지표가 LactoBCAA를 도입한 초파리 수준으로 감소하였다.
도 11은 초파리 모델에서 유산균과 함께 BCAA를 첨가한 경우 동물 생장 효능이 증강되는 것을 확인한 결과를 나타낸다. 무균 초파리 EGG에 BCAA를 첨가하거나(+BCAA), L. plantarum WJL을 단독 도입하거나(+WJL), 균과 BCAA를 함께 준 경우(+WJL+BCAA) pupae 형성을 12시간 마다 관찰하여 평균 발생 시간을 측정하였다. 양분인 BCAA를 첨가한 경우(+BCAA) 초파리의 성장에 전혀 도움을 주지 못하는 것을 확인할 수 있으며, 유산균과 BCAA를 함께 준 경우(+WJL+BCAA)에는 초파리의 성장이 약 통계적으로 유의하게 향상된 것을 확인할 수 있다.
도 12는 유산균과 류신, 이소류신 및 발린 중 적어도 2종 이상의 BCAA를 병용한 경우의 성장 촉진 효능을 확인한 결과를 나타낸다. 구체적으로 도 12A는 1종의 아미노산만 처리하거나 1종의 아미노산을 유산균과 함께 처리한 경우의 성장 촉진 효능을 나타낸다. 도 12B는 유산균 없이 2종 이상의 BCAA를 처리하거나, 2종 이상의 BCAA를 유산균과 함께 처리한 경우의 처리한 경우의 성장 촉진 효능을 나타낸다.
도 13은 다양한 종류의 유산균들을 BCAA와 함께 첨가한 경우 유산균의 성장 촉진 효능이 증가하는지 여부를 확인한 결과를 나타낸다.
도 14는 다양한 종류의 유산균들을 BCAA와 함께 첨가한 경우 유산균의 성장 촉진 효능이 증가하는지 여부를 확인한 결과를 나타낸다.
도 15는 마우스 동물 모델에서 유산균과 함께 BCAA를 첨가한 경우 유산균의 성장 촉진 효능 또는 장누수 저해 효능이 증가하는지 여부를 확인한 결과를 나타낸다. 도 15A는 어린 마우스의 12주 후 체중 변화 정도를 측정한 결과이다. 도 15B는 Fluorescein isothiocyanate-dextran(FITC)를 마우스에 먹여 장을 통해 혈액으로 빠져나가는 정도를 측정한 결과이며 수치가 높을수록 장누수 정도가 심함을 의미한다. 유산균과 BCAA를 함께 준 경우(+WJL+BCAA) 마우스의 체중이 증가되고 장누수 정도가 감소한 결과를 확인할 수 있다. 체중 증가와 장누수 감소 정도는 통계적으로 유의한 결과를 나타낸다.
도 16은 마우스 동물 모델에서 유산균과 함께 BCAA를 첨가하였을 때 Femur cortical 골밀도(Bone mineral density, BMD)를 측정한 결과이다. 유산균과 BCAA를 함께 처리한 경우(+WJL+BCAA) 마우스의 골밀도가 통계적으로 유의하게 증가한 것을 확인할 수 있다. 도 16 B는 Femur 대표 사진을 나타낸다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산(Branched-chain amino acid, BCAA)을 포함하는 유산균의 효능 증진용 조성물을 제공한다.
용어 “유산균의 효능”은 유산균이 특정 개체에 작용하는 기능이나 효과를 의미하는 것으로, “유산균의 생리활성 기능”으로도 표현될 수 있다. 용어 “생리활성”은 특정 약품이나 물질이 생물체에 작용하는 성질을 의미한다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균의 성장촉진 효능 증진용 또는 유산균의 장손상 저해 효능 증진용일 수 있다.
유산균의 효능은 개체의 성장을 촉진시키거나 장손상을 저해하는 것일 수 있다. 구체적으로 유산균의 효능은 개체의 체중 또는 골밀도 중 적어도 하나를 증가시키거나 개체의 장누수를 저해하는 것일 수 있다.
유산균의 효능은 영양 결핍 개체의 체중 또는 골밀도 중 적어도 하나를 증가시키거나, 영양 결핍 개체의 장누수를 저해하는 것일 수 있다.
용어 “유산균의 성장촉진 효능”은 유산균이 타 생물체 또는 개체의 성장을 촉진시키는 효능을 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균과 병용 처리될 때 유산균이 처리된 개체에서 유산균이 상기 개체의 성장을 촉진시키는 효능을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 유산균이 단독으로 임의의 개체에 투여될 때에 비해, 본 발명의 효능 증진용 조성물이 유산균과 병용되어 임의의 개체에 처리되는 경우 상기 개체의 성장 촉진 효과가 현저히 우수하다. 일 실시예에 따르면, 유산균만 처리된 경우에 비해, 유산균과 함께 본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물을 병용하는 경우 이들이 병용 처리된 개체에서 현저히 우수한 골 밀도 증가, 체중 증가 효능이 나타나는 것을 확인하였다. 골 밀도가 높으면 신장을 크게 하는데 도움이 되며 통상의 기술자에게 골 밀도는 성장에 관한 중요한 지표로 활용된다.
용어 “유산균의 장손상 저해 효능”은 유산균이 타 생물체 또는 개체의 장손상을 저해하는 유산균의 효능을 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균과 병용 처리될 때 유산균이 처리된 개체에서 유산균이 상기 개체의 장손상을 저해하는 효능을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 유산균이 단독으로 임의의 개체에 투여될 때에 비해, 본 발명의 효능 증진용 조성물이 유산균과 병용되어 임의의 개체에 처리되는 경우 상기 개체의 장손상 저해 효과가 현저히 우수하다. 장손상은 장누수 및 장염증일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 유산균만 처리된 경우에 비해, 유산균과 함께 본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물을 병용하는 경우 이들이 병용 처리된 개체에서 현저히 우수한 장 누수 억제 효과가 나타나는 것을 확인하였다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균의 효과(예컨대 성장촉진 효과, 장손상 저해 효과)를 증진시킬 수 있는 보조제의 역할을 할 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균과 병용되는 것일 수 있고, 유산균과 병용되어 유산균 단독의 효과를 증진시킬 수 있는 보조제의 역할을 할 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균과 동시에(simultaneous), 별도(separate) 또는 순차적(sequential)으로 처리될 수 있다.
개체는 인간을 포함하는 동물일 수 있고, 예컨대 인간, 개, 고양이, 말, 소, 토끼, 염소일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
개체는 영양이 결핍되거나 영양 불균형 상태의 개체일 수 있다. 예를 들어, 개체는 단백질의 영양이 결핍된 개체일 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균과 병용하여 영양이 결핍되거나 영양이 불균형된 생물체 또는 개체유산균의 효능은 영양 결핍 개체의 체중 또는 골밀도 중 적어도 하나를 증가시키거나, 영양 결핍 개체의 장누수를 저해하는 것에 처리될 수 있다. “영양 결핍”은 하나 이상의 필수 영양소 또는 칼로리가 결핍된 상태를 의미할 수 있고, 예컨대 영양소 섭취 부족, 흡수나 처리 장애 등에 의해 발생할 수 있다. 영양 결핍 개체의 경우 체중 미달, 뼈의 돌출, 피부 건조 및 탄력성 저하, 또는 머리카락 건조 등의 증상이 나타날 수 있다. “영양 불균형”은 신체에 필요한 영양소와 신체에서 얻는 영양소 간의 불균형을 의미하며, 영양과다, 영양결핍을 모두 포함할 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균이 영양 결핍 또는 영양 불균형된 개체의 성장을 촉진하는 효능을 증진시키거나 장손상을 저해하는 효능을 증진시킬 수 있다.
개체의 연령은 제한되지 않으나, 예컨대 소아, 노인을 제외한 성인, 노인(elderly)일 수 있다.
개체는 소아기(childhood)의 개체일 수 있다. 소아기는 수정에서 출생을 거쳐 성인에 달하기 까지 기간을 의미한다. 소아기는 세포기, 태아기, 신생아기, 유아기, 아동기 및 사춘기를 포함할 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 시험관 내(in vitro)에서 유산균의 활성을 증진시킬 수 있다. 예를 들어, 유산균의 효능 증진용 조성물은 시험관 내(in vitro)에서 유산균이 처리되는 세포나 조직 등의 성장을 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 유산균의 효능 증진용 조성물은 시험관 내(in vitro)에서 유산균이 처리되는 장 관련 세포나 조직의 손상을 억제할 수 있다.
유산균(lactic acid bacteria)은 당류를 에너지원으로 사용하여 유산을 생성하는 세균으로 사람이나 포유동물의 소화관, 구강 등에서 발견될 수 있으며, 각종 발효식품 등 자연계에 널리 분포되어 있다. 유산균은 인류가 가장 오랫동안 광범위하게 활용하고 있는 미생물 중 하나로서, 사람이나 동물의 장에 해로운 물질을 생성하지 않으며 장내에서 부패를 방지하는 순기능을 가진 미생물이다.유산균은 젖산(lactic acid)을 생성할 수 있는 유익균을 의미한다.
유산균은 락토바실러스과 (Lactobacillaceae), 엔테로콕쿠스과 (Enterococcaceae), 스트렙토콕쿠스과 (Streptococcaceae), 비피도박테리움과 (Bifidobacteriaceae) 일 수 있다.
유산균은 락토바실러스속 (Lactobacillus spp.), 락토코커스속 (Lactococcus spp.), 엔테로코커스속 (Enterococcus spp.), 스트렙토코커스속 (Streptococcus spp.) 및 비피도박테리움속 (Bififobacterium spp.)으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
락토바실러스속은 락토바실러스 플란타룸 (Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 아시도필루스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 헬베티쿠스 (Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 퍼멘툼 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 파라카제이 (Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 람노서스 (Lactobacillus rhamnosus) 및 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따르면, 본 발명의 조성물은 락토바실러스 플란타룸 (Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이 (Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스 (Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼 (Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유산균과 함께 병용 처리될 때 유산균의 효능을 증진시킬 수 있다.
유산균은 식물, 발효 식품, 포유류나 절지동물을 포함하는 동물 개체로부터 분리된 것이거나, 개체의 장내에 존재하는 것일 수 있다. 본 발명의 유산균 효능 증진용 조성물은 분리된 유산균의 작용 효능을 증진시킬 수도 있고, 개체의 장내에 존재하는 유산균의 효능을 증진시킬 수도 있다.
유산균은 생균이거나 사균일 수 있고, 그 형태는 제한되지 않는다.
일 실시예에서 사용한 L.plantarum WJL 는 공지의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다(Eun-Kyoung Kim et al., Genome Announcements, November/December 2013, Vol.1, no. 6 e00937-13, GenBank AUTE00000000, Lactobacillus plantarum WJL, whole genome shotgun sequencing project). L.plantarum WJL는 초파리로부터 분리된 것일 수 있다. L.plantarum WJL는 기탁된 균주일 수 있다(수탁번호: KCTC14442BP, 기탁기관: 생물자원센터, 기탁일자: 2021.1.11).
본 발명자들은 유산균의 유전자 분석을 통해 유산균에 분지쇄 아미노산 생합성 효소 관련 유전자가 결핍되어 있어, 유산균이 분지쇄 아미노산을 합성하지 못한다는 점을 고려하여 분지쇄 아미노산을 유산균과 병용하면 유산균의 효능을 증진시킬 수 있을 것으로 보고 본원 유산균의 효능 증진용 조성물의 유효성분으로 선택하였다. 유산균의 효능 증진용 조성물은 유산균에서 생합성 되지 않는 상기 아미노산을 병용하여 유산균 효능을 증진시키는 효과를 나타낼 수 있다.
용어 “분지쇄 아미노산(Branched-chain amino acid, BCAA)”은 3 개 이상의 탄소 원자에 결합된 중심 탄소 원자인 분지를 갖는 지방족 측쇄를 갖는 아미노산이다. 단백질 생성 BCAA에는 필수아미노산인 류신, 이소류신, 발린이 포함되며, 비 단백질 BCAA에는 2-아미노이소부티르산(2-aminoisobutyric acid)이 포함된다. 분지쇄 아미노산은 프리아미노산(free amino acid)일 수 있다. “프리아미노산”은 단백질의 일부가 아닌 아미노산을 의미한다.
유산균의 효능 증진용 조성물은 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 유산균의 효능 증진용 조성물은 류신 및 이소류신; 류신 및 발린; 이소류신 및 발린; 또는 류신, 이소류신 및 발린;을 포함할 수 있다.
본원의 유산균의 효능 증진용 조성물이 류신, 이소류신 및 발린 중 두 개 이상을 모두 포함하는 경우, 이들을 단독으로 포함하는 경우에 비해 보다 효과적으로 유산균의 효능을 증진시킬 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물(예컨대 유산균의 성장촉진 효능 증진용 또는 유산균의 장손상 저해 효능 증진용 조성물)은 류신, 이소류신 및 발린을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 유산균의 효능 증진용 조성물이 류신, 이소류신 및 발린을 모두 포함하는 경우 가장 효과적으로 유산균의 활성을 증진시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 류신, 이소류신 또는 발린을 단독으로 포함하는 조성물을 유산균과 병용 처리한 경우에 비해, 류신, 이소류신 및 발린 중 두 개 이상을 포함하는 조성물을 유산균과 병용 처리한 경우 이들이 처리된 개체의 성장이 유의하게 증진된 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 분지쇄 아미노산은 단순히 개체의 영양적 보충을 위해 포함되는 것이 아닌, 유산균이 장내에서 작용하는 기능을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
전술한 것처럼 유산균에서 합성이 결핍된 분지쇄 아미노산을 유산균과 병용하는 경우 유산균의 생리활성(예컨대 성장 촉진 효능 또는 장손상 저해 효능)이 증진되며, 분지쇄 아미노산 외에 타 단백질을 함께 병용하지 않더라도 본원의 조성물만으로 충분히 효능 증진 효과를 나타낼 수 있다. 이에 본원의 유산균의 효능 증진용 조성물은 우수한 유산균의 효능 증진 효과를 나타내면서, 동시에 원료 소모의 측면에서 경제적으로도 우수한 장점이 있다.
예를 들어, 유산균의 효능 증진용 조성물은 분지쇄 아미노산 외에 타 단백질(예컨대 유청 단백질(whey protein))을 포함하지 않을 수 있다. 유산균의 효능 증진용 조성물은 상기 외에 타 단백질(예컨대 유청 단백질)을 포함하지 않더라도 유산균의 효능을 유의하게 증진시킬 수 있다. 이 경우 타 단백질의 원료 비용을 줄일 수 있어 경제적으로 우수하다. 또한, 타 단백질을 포함함으로써 분지쇄 아미노산의 기능이 저하되거나, 예상치 못한 부작용이 발생할 가능성을 낮출 수 있다.
“유청 단백질(Whey protein)”은 카제인을 제거한 유단백질로, 유청 단백질의 80%는 락토알부민 및 락토글로불린으로 이루어져 있으며, 그 외 산이나 열에 의해 응고되지 않는 프로테오스 및 펩톤 등의 성분을 포함한다. 유청 단백질은 운동 후 회복 속도의 개선, 포만감 및 체중 조절 등의 효과를 나타내는 장점이 있으나, 젖당 분해효소가 결핍된 유당불내증 개체나 우유 알레르기가 있는 개체는 유청 단백질의 섭취시 설사나 복통 등의 증상이 나타날 수 있어 주의가 필요하다. 또한, 단백질 제한이 필요한 신장질환이나 간질환이 있는 개체도 유청 단백질의 섭취시 주의가 필요하다.
본 발명의 유산균의 효능 증진용 조성물은 유청 단백질을 포함하지 않을 수 있고, 이에 유청 단백질이 포함되는 경우 나타날 수 있는 문제점(설사, 복통, 알레르기 등)은 나타나지 않으면서, 동시에 유산균의 성장 촉진 또는 장손상 저해 효능을 증진시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 유산균의 효능 증진용 조성물은 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산으로 이루어진 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 유산균의 효능 증진용 조성물을 개체에 투여하는 단계;를 포함하는 유산균의 효능 증진 방법을 제공한다.
“유산균의 효능 증진용 조성물”, “유산균”, “유산균의 효능”은 전술한 바 있어 구체적인 설명은 생략한다.
유산균은 상기 개체의 장내에 존재하는 것일 수 있다.
개체는 인간을 포함하는 동물일 수 있고, 예컨대 인간, 개, 고양이, 말, 소, 토끼, 염소일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
개체는 성장이 저해되거나 장손상이 발생한 개체일 수 있다.
개체는 영양결핍 또는 영양불균형에 의해 성장이 저해되거나 장손상이 발생한 개체일 수 있다.
유산균의 효능 증진 방법은 분지쇄 아미노산과 유산균 외에 폴리펩티드 또는 단백질(예컨대 유청 단백질)을 투여하는 것을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 유산균의 효능 증진용 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진용 또는 장손상 저해용 약학 조성물을 제공한다.
본원의 약학 조성물은 유산균의 성장 촉진 효능 및 장손상 저해 효능을 증진시키는 유산균의 효능 증진용 조성물과 유산균을 모두 포함함으로써 약학 조성물이 투여되는 개체의 성장을 촉진시키거나 장손상을 저해할 수 있다.
“유산균의 효능 증진용 조성물”, “유산균”에 대해서는 전술한 바 있어 구체적인 내용은 생략한다.
성장 촉진 효과는 약학 조성물이 투여된 인간을 포함하는 개체의 성장이 촉진 되는 효과를 의미할 수 있다.
성장 촉진은 체중 증가, 신장 증가 및 골 밀도 증가 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 유산균의 효능 증진용 조성물과 유산균을 병용한 동물에서 체중 및 골밀도가 증가하는 것을 확인하였다.
장손상 저해 효과는 약학 조성물이 투여된 인간을 포함하는 개체의 장손상이 저해되는 효과를 의미할 수 있다.
장손상은 염증성 장질환, 환경성 장병증, 또는 장누수증후군일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본원의 유산균의 효능 증진용 조성물과 유산균이 병용 투여된 동물에서 장누수가 저해되는 것을 확인하였다.
또한, 본 발명은 전술한 유산균의 효능 증진용 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 치료용 조성물을 제공한다. 이는 약학 조성물이 투여된 개체에서 유산균의 생리활성효능(예컨대 성장 촉진 효능 및 장손상 저해 효능)이 증진되어서 나타나는 효과일 수 있다.
용어 "예방"은 유산균의 효능 증진용 조성물 및 유산균의 투여에 의해 질환을 억제하거나 이의 진행을 지연시키는 모든 행위를 의미한다. 용어 "치료"는 유산균의 효능 증진용 조성물 및 유산균의 투여에 의해 질환에 대한 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
상기 질환은 영양 결핍 또는 영양 불균형에 의해 발생한 것일 수 있다. “영양 결핍 또는 영양 불균형”에 대해서는 전술한 바 있어 구체적인 설명은 생략한다.
상기 질환은 인간을 포함하는 동물에서 발생하는 것일 수 있고, 그 연령은 제한되지 않는다.
상기 질환은 소아, 노인을 제외한 성인, 노인(elderly) 개체에서 발생한 것일 수 있고 구체적으로 소아기(childhood)의 개체에서 발생한 질환일 수 있다. “소아기”에 대해서는 전술한 바 있어 구체적인 설명은 생략한다.
본원의 약학 조성물은 영양 결핍 또는 영양 불균형 개체에 투여되는 것일 수 있다.
본원의 약학 조성물은 소아기 개체에 투여되는 것일 수 있다.
본원의 약학 조성물은 소아기(childhood) 개체의 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 치료용일 수 있다.
장누수 증후군은 장 내벽을 덮는 막에 있는 세포 사이에 공간이 생길 때 발생하는 질환으로서, 장의 기능이 저하되고, 장의 투과성이 증가되어 물과 양분의 흡수와 면역 체계에 장애를 유발하는 질환이다.
환경성장병증(Environmental Enteropathy, EE)은 영양부족과 장내감염이 동시에 일어나면서 어린이의 저성장 및 지능저하를 유발하는 질환으로, 단순한 영양공급만으로는 환경성장병증의 개선이 쉽지 않다.
본 발명의 약학 조성물에 포함된 분지쇄 아미노산은 단순한 영양 공급 목적이 아닌 유산균의 효능을 개선시켜 환경성장병증 개선에 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 약학 조성물은 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산; 및 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유산균;을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산; 및 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유산균;을 포함하는 약학 조성물은 투여 대상 개체의 발생이나 체중 및 골밀도를 증가시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산; 및 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유산균;을 포함하는 약학 조성물은 투여 대상 개체의 장누수를 저해할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 분지쇄 아미노산과 유산균 외에 다른 단백질(예컨대 유청 단백질)을 포함하지 않을 수 있고, 상기 다른 단백질(예컨대 유청 단백질)을 포함하지 않더라도 분지쇄 아미노산과 유산균이 투여되는 개체의 성장을 유의하게 촉진시키거나, 장손상을 유의하게 저해할 수 있다. 이 경우 타 단백질(예컨대 유청 단백질) 등의 비용을 줄일 수 있어 경제적으로 우수하다.
본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제 또는 희석제를 더 포함할 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 담체는 제제화 할 때 통상적으로 이용되는 것일 수 있으며, 예컨대 식염수, 멸균수, 링거액, 완충 식염수, 사이클로덱스트린, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올, 리포좀, 항산화제일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 약학 조성물은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 경구 투여하거나 비경구투여(예를 들어, 정맥 내, 피하, 복강 내 또는 국소에 적용)할 수 있으며, 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여할 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고 종래의 치료제와는 순차적 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다.
본 명의 약학 조성물의 유효량은 환자의 연령, 성별, 상태, 체중, 체내에 활성 성분의 흡수도, 불활성율 및 배설속도, 질병종류, 병용되는 약물에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 1kg 당 0.001 내지 150mg, 바람직하게는 0.01 내지 100mg을 매일 또는 격일 투여하거나, 1일 1 내지 3회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나 투여 경로, 비만의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감 될 수 있으므로 상기 투여량이 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 개체에 유산균의 효능 증진용 조성물 및 유산균을 투여하는 단계;를 포함하는 성장 촉진 또는 장손상 저해 방법을 제공한다.
“유산균의 효능 증진용 조성물”, “유산균”, “성장 촉진” 및 “장손상 저해”는 전술한 바 있어 구체적인 설명은 생략한다.
개체는 인간을 포함하는 동물일 수 있고, 예컨대 인간, 개, 고양이, 말, 소, 토끼, 염소일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
개체는 성장이 저해되거나 장손상이 발생한 개체일 수 있다.
개체는 영양결핍 또는 영양불균형에 의해 성장이 저해되거나 장손상이 발생한 개체일 수 있다.
유산균의 효능 증진용 조성물과 유산균은 동시, 별개 또는 순차적으로 투여될 수 있다.
성장 촉진 또는 장손상 저해 방법은 분지쇄 아미노산과 유산균 외에 폴리펩티드 또는 단백질(예컨대 유청 단백질)을 투여하는 것을 포함하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 유산균의 효능 증진용 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진용 또는 장손상 저해용 식품 조성물을 제공한다.
본원의 식품 조성물은 유산균의 성장 촉진 효능 및 장손상 저해 효능을 증진시키는 유산균의 효능 증진용 조성물과 유산균을 모두 포함함으로써 식품 조성물이 투여되는 개체의 성장을 촉진시키거나 장손상을 저해할 수 있다.
“유산균의 효능 증진용 조성물”, “유산균”, “성장 촉진”, “장손상 저해”, “장손상”에 대해서는 전술한 바 있어 구체적인 내용은 생략한다.
본원의 식품 조성물은 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 개선용일 수 있다. 이는 식품 조성물이 투여된 개체에서 유산균의 효능(예컨대 성장 촉진 효능 및 장손상 저해 효능)이 증진되어서 나타나는 효과일 수 있다.
용어 "개선"은 상기 식품 조성물의 섭취로 치료되는 상태와 관련된 파라미터, 예를 들면 질환의 증상 정도를 감소시키는 모든 행위를 의미한다.
“질환”에 대해서는 전술한 바 있어 구체적인 내용은 생략한다.
본원의 식품 조성물은 영양 결핍 또는 영양 불균형 개체에 투여되는 것일 수 있다.
본원의 식품 조성물은 소아기 개체에 투여되는 것일 수 있다.
본원의 식품 조성물은 소아기(childhood) 개체의 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 개선용일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 식품 조성물은 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산; 및 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 유산균;을 포함할 수 있다.
본 발명의 식품 조성물은 분지쇄 아미노산과 유산균 외에 다른 단백질(예컨대 유청 단백질)을 포함하지 않을 수 있고, 상기 다른 단백질(예컨대 유청 단백질)을 포함하지 않더라도 분지쇄 아미노산과 유산균이 투여되는 개체의 성장을 유의하게 촉진시키거나, 장손상을 유의하게 저해할 수 있다. 이 경우 타 단백질(예컨대 유청 단백질) 등의 비용을 줄일 수 있어 경제적으로 우수하다.
식품 조성물은 식품으로 인정되는 제형이면 다양한 형태의 제형으로 제한 없이 제조될 수 있다. 예컨대, 식품은 육류, 소시지, 빵, 초콜릿, 캔디류, 스낵류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알코올음료, 비타민 복합제, 건강기능식품 및 건강식품 등일 수 있으며, 통상적인 의미에서의 식품을 모두 포함한다.
식품 조성물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법에 의하여 제조 가능하다.
식품 조성물은 당업계에서 통상적으로 첨가하는 원료 및 성분을 더 포함할 수 있다. 예들 들어, 식품 조성물은 비타민 A, C, D, E, B1, B2, B6, B12, 니아신(niacin), 비오틴(biotin), 폴레이트(folate), 판토텐산(panthotenic acid)을 더 포함할 수 있다. 예들 들어, 식품 조성물은 아연(Zn), 철(Fe), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 구리(Cu), 크륨(Cr) 등의 미네랄을 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 아래 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 그에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
본 발명자들은 아래의 실험을 통해 영양이 결핍된 개체의 영양을 충족시키기 위한 유효성분으로 유산균 및 유산균의 효능을 증진시키는 분지쇄 아미노산의 조합을 도출하였다. 유산균 및 유산균의 효능을 증진시키는 분지쇄 아미노산이 유산균의 효능 증진 효과를 나타내는지에 대한 결과에 앞서, 영양이 결핍된 개체에서 나타나는 특이한 지표 및 영양이 결핍된 개체의 영양을 충족시키기 위한 하나의 성분으로 유산균을 선택하게 된 과정부터 기재하였다.
대조군과 실험군을 비교하여 유산균의 효능 증진 효과가 통계적으로 유의한지 확인하기 위해 one-way ANOVA (with Dunnett's multiple comparison post-test) 통계분석을 수행하였다. p value: *** (p < 0.001), **(P<0.01), * (P< 0.05)의 경우 통계적으로 유의미한 결과를 나타내었고, p value가 높아 통계적으로 유의미한 결과를 나타내지 못한 실험군은 ns로 표시 하였다.
1. 영양이 결핍된 개체에서 나타나는 특이 지표 확인
1-1. 영양이 결핍된 개체에서 나타나는 L-EAA 선호도
체내 단백질이 결핍된 상황에서 필수아미노산을 특이적으로 섭취하는 초파리의섭식 행동에 기반하여, 영양이 결핍된 개체의 행동 지표를 관측하였다. 구체적으로 초파리를 단백질이 결핍되지 않은 배지와 단백질이 결핍된 배지(포도당만 포함된 배지)에 두고 L-form 필수아미노산 (자연계에 존재하는 아미노산의 형태, L-form essential amino acid, L-EAA)과 D-form 필수아미노산 (L-form 필수아미노산의 광학이성질체, D-EAA) 먹이 중 어떤 먹이를 선호하는지 확인하였다.
그 결과 단백질이 결핍된 배지에 노출된 시간이 긴 개체일 수록 L-EAA에 대한 섭식 선호도(preference index)가 증가하는 것을 확인하였다 (도 1A 및 1B 참조). 또한, 영양이 결핍된 개체는 L-form 아미노산 중에서도 L-form 필수아미노산의 섭취를 선호하는 것을 확인하였으며, 단백질이 결핍된 상황에서도 L-form 불필수아미노산 (L-form Nonessential amino acid, L-NEAA)에 대한 섭식 선호도는 증가하지 않는 것을 확인하였다 (도 1C 내지 1D 참조).또한, 열량은 동일하되 단백질의 비율만 달리한 먹이를 섭취시킨 초파리 개체들의 L-EAA 섭식 선호도를 비교한 결과, 단백질 함량이 높은 먹이를 섭취한 개체에서 L-EAA에 대한 섭식 선호도가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 단백질의 영양을 충족하기 위해 초파리가 L-EAA를 보충하는 섭식 행동이 정교하게 조절되고 있음을 확인할 수 있었다 (도 1E 참조). 추가로, 기존에 단백질을 인지하는 미각 수용체로 알려진 Ir76b 세포의 활성을 저해한 후 L-EAA 섭식 선호도를 확인하였다. 구체적으로, TNT (tetanus toxin) 과발현을 유도해 Ir76b 세포를 비활성화시킨 초파리와 대조군 초파리를 단백질 결핍 상황에 두고 L-EAA 섭식 선호도를 확인하였다. 그 결과 Ir76b 세포를 비활성화 시킨 초파리는 대조군 초파리와 비슷한 수준의 L-EAA 섭식 선호도를 나타내었다 (도 1F 참조). 이를 통해 체내 영양 결핍을 인지하는 기존에 알려진 신호전달 경로 이외에 다른 신호전달경로가 있을 것임을 알 수 있었다.
1-2. 영양이 결핍된 개체에서 나타나는 CNMa 호르몬 과발현
체내 영양 결핍을 인지하는 새로운 신호전달경로를 규명하기 위하여 음식물이 소화, 흡수되는 영역이자 다양한 호르몬이 분비되는 내분비기관인 장(intestine)을 주목하였다. 단백질이 결핍되지 않은 배지와 단백질이 결핍된 배지를 초파리에 먹이고 장을 해부하여 각각의 조건에서 11개의 장 호르몬의 mRNA 발현 수준을 realtime-qPCR을 통해 확인하였다. realtime-qPCR에 사용한 프라이머를 아래 표 1에 기재하였다.
호르몬 프라이머 구분 서열 서열번호
CNMa Forward primer TGTGATCCTTGAGGGGATGT 서열번호 1
Reverse primer CAACAGCAGGAACAGAAGCA 서열번호 2
AstA Forward primer GAGGTCTCGTCCCTATCCTTC 서열번호 3
Reverse primer GATCTCGTTGTCCTGGTCGT 서열번호 4
AstB Forward primer TTTGGTGGCCAGTGGTAGTG 서열번호 5
Reverse primer GTCGCTCTCGCTAAGTTGGT 서열번호 6
AstC Forward primer GCGCCTATTTGAGGAGTCC 서열번호 7
Reverse primer CTTGACGTTTGCTCTCGGG 서열번호 8
CCHa1 Forward primer TCGTCGAGAATCGGAGGAT 서열번호 9
Reverse primer ACTGGCGCAATTGATA 서열번호 10
CCHa2 Forward primer CCCGTCAGGTGCTTTACAAAA 서열번호 11
Reverse primer GCGAGGTCGGTTAAACCATG 서열번호 12
DH31 Forward primer CGAAACATCGCATGGGTCTG 서열번호 13
Reverse primer TCGGTCTCGGATCGTCGC 서열번호 14
TK Forward primer TACAAGCGTGCAGCTCTCTC 서열번호 15
Reverse primer CTCCAGATCGCTCTTCTTGC 서열번호 16
NPF Forward primer CATAAATCTAGGAAAAAATGCCAACA 서열번호 17
Reverse primer AAAACCGCGAGCAAATTCT 서열번호 18
Dilp3 Forward primer GTCCAGGCCACCATGAAGTTGTGC 서열번호 19
Reverse primer CTTTCCAGCAGGGAACGGTCTTCG 서열번호 20
OrcoB Forward primer TCCAAAAACAAGAGCCCCGA 서열번호 21
Reverse primer GTCTACTCTGCGTCCGCTTT 서열번호 22
그 결과 영양이 결핍된 조건의 개체에서 상기 표 1의 11개의 장 호르몬 중 CNMa의 발현 정도가 증가하였다. 이를 통해 단백질의 결핍이 CNMa 호르몬을 유도하는 것을 확인할 수 있었다 (도 2A 참조). 또한, 동일한 열량을 가지나 단백질(이스트)의 함량이 각각 다른 배지를 초파리에 제공하고 각 배지 조건에서 초파리 장내의 CNMa mRNA 발현량을 측정한 결과, 배지 내 단백질의 함량이 증가할수록 CNMa 호르몬의 mRNA 발현이 감소하는 것을 확인하였다 (도 2B 참조).In vivo 상태에서 CNMa 호르몬의 발현 수준을 확인하기 위하여 CNMa 프로모터에 의해 발현을 조절 받는 Gal4 라인(CNMa-Gal4) 초파리를 제작하였다. 구체적으로 CNMa 유전자의 첫번째 intron 부분에 Mimic이 삽입되어 있는 CNMa [MI10321] (BDSC #54529) 초파리를 recombinase-mediated cassette exchange (RMCE) system 을 이용해 Mimic을 gal4로 치환하여 CNMa-gal4를 제작하였다. 제작된 초파리 라인의 CNMa 발현을 GFP를 통해 확인한 결과 실제 초파리의 장에서 초파리가 섭취하는 단백질의 양이 적으면 CNMa 호르몬 발현이 현저하게 증가하고 고단백질 먹이를 섭취하면 CNMa 호르몬의 발현이 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다 (도 2C 및 도 2D 참조). 특히, 초파리 장에서 R2 지역의 장 상피세포(enterocytes)에서 CNMa의 발현이 특이적으로 증가하는 것을 확인하였다 (도 2C, 도 2D 참조). 또한 endogenous CNMa의 발현을 확인하기 위하여 CNMa 특이적 항체를 제작하여 면역조직화학염색법(immunohistochemistry)을 수행하였다. 그 결과 CNMa-Gal4 라인의 발현과 마찬가지로 초파리 장 중 R2 지역의 장 상피세포에서 CNMa 호르몬의 발현이 일어나는 것을 재확인하였다 (도 3 참조). 위 실험 결과를 통해 개체에서 CNMa 호르몬의 발현 정도를 통해 체내 필수아미노산의 결핍을 인지할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 연구자는 특정 종류의 필수아미노산의 결핍이 CNMa 호르몬의 발현을 유도하는 것인지 확인하기 위해 아르기닌, 트립토판, 발린, 이소류신 또는 류신이 단독으로 결핍된 배지를 초파리에 제공하였다. 그 결과, 특정 필수아미노산의 결핍이 아니라 어떠한 단일 필수아미노산의 결핍만으로도 장 상피세포에서 CNMa 호르몬의 발현이 유도됨을 확인하였다 (도 4A 참조). 마찬가지로, 단일 필수아미노산의 결핍만으로 초파리의 L-EAA에 대한 섭식 선호도 증가가 유도됨을 확인하였다 (도 4B 참조). 이는 단일 필수아미노산의 결핍만으로도 초파리가 영양 불충족을 나타내는 것을 보여준다.
2. 장내 미생물이 개체에 미치는 영향 확인
개체 내에서 장내 미생물이 영양 충족에 미치는 영향을 확인하기 위해 아래와 같은 실험을 수행하였다.
일반 초파리(conventionally reared fly, CV)가 낳은 알을 모아 3% NaClO 용액과 70% 에탄올 용액에 번갈아 헹궈서 알에 포함된 균을 제거하고 무균 배지에서 발생을 유도해 무균 초파리를 제작하였다. 제작된 무균 초파리(germ-free fly, GF)가 단백질이 결핍된 배지와 결핍되지 않은 배지에서 L-EAA에 대한 선호도를 어떻게 나타내는지 확인하였다. 그 결과 무균 초파리는 단백질이 충분한 조건에서도 일반 초파리(CV)에 비해 basal L-EAA preference가 증가해 있으며 시간이 증가할수록 섭식 선호도가 증가하였다. 즉 무균 초파리는 항상 영양 결핍을 느끼고 있음을 확인하였다(도 5A 참조). 무균 초파리의 경우 단백질 결핍이 없는 상황에서도 필수아미노산을 선호하는 섭식 행동을 보이는 것으로 보아, 장내 세균이 L-EAA결핍을 상쇄시키는데 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.
추가로, 일반 초파리와 무균 초파리에 이스트 10% 농도의 먹이를 제공한 후 장내 CNMa 의 발현 정도를 확인하였다. 그 결과 단백질 함량이 동일한 배지를 먹었음에도 무균 초파리의 CNMa 호르몬 발현이 증가되는 것을 확인하였다. 배지에 이스트를 추가적으로 첨가하였을 때(Yeast 15%) 증가된 CNMa의 발현이 감소하는 것을 확인하였다 (도 5B 참조). 단백질 함량이 동일한 배지를 먹었음에도 일반 초파리에 비해 무균 초파리의 L-EAA 섭식 선호도가 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 배지에 이스트를 추가적으로 첨가하였을 때(Yeast 15%) 무균 초파리에서 L-EAA 섭식 선호도가 감소하였다 (도 5C 참조). 위 결과를 통해 장내 미생물이 L-EAA결핍을 상쇄시켜 초파리의 CNMa 호르몬의 발현과 L-EAA 영양을 충족시키려는 행동에 영향을 주는 사실을 확인하였다.
3. 도입되는 장내 미생물의 종류에 따른 영양 충족 효과 확인
장내 미생물 중 가장 대표적인 Acetobacter pomorum(A.pomorum)(Science, 2008 Feb 8;319(5864):777-82. doi: 10.1126/science.1149357. Epub 2008 Jan 24; Appl Environ Microbiol. 2008 Oct; 74(20): 6171-6177. Published online 2008 Aug 22. doi: 10.1128/AEM.00301-08)과 Lactobacillus plantarum(L.plantarum WJL) (KCTC14442BP)을 각각 무균 초파리에 도입하여 mono-association 초파리를 제작한 후 각 개체에서 장내 CNMa 호르몬의 발현을 확인하였다. 그 결과 A.pomorum을 도입한 초파리는 CNMa 호르몬의 발현 정도가 낮았으나, L.plantarum WJL을 도입한 초파리는 CNMa 호르몬의 발현 정도가 무균 초파리 만큼 높은 것을 확인하였다 (도 6A 참조). 본원 발명의 설명에 기재된 L.plantarum WJL 는 공지의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다(Eun-Kyoung Kim et al., Genome Announcements, November/December 2013, Vol.1, no. 6 e00937-13, GenBank AUTE00000000, Lactobacillus plantarum WJL, whole genome shotgun sequencing project). L.plantarum WJL는 초파리로부터 분리된 것일 수 있다.
또한 각 개체에서 L-EAA 영양 충족 행동 지표를 확인한 결과 A.pomorum을 도입한 초파리만이 L-EAA 충족 행동 지표를 감소시키는 것을 확인하였다 (도 6B 참조). 뿐만 아니라 L.plantarum WJL을 단독 도입한 경우 무균 초파리보다 preference index가 더 높아지는 결과를 나타내었는데, 이는 L.plantarum WJL이 숙주 동물 장내 필수 아미노산 결핍을 심화시킬 수 있는 것을 의미한다. 이는 CNMa 호르몬의 발현 양상과 대응된다.
본 연구자들은 장내 미생물인 락토바실러스 플란타럼을 도입한 개체에서 CNMa 호르몬의 발현 수준이 높고, L-EAA 섭식 선호도가 높은 결과를 통해 락토바실러스 플란타룸 단독을 영양 결핍 개체에 투입하더라도 영양 충족 효과가 나타나지 않을 것이라는 것을 예상할 수 있었다. 이에 A.pomorum 이 도입된 초파리와 L.plantarum WJL 이 도입된 초파리가 서로 다른 CNMa 발현 정도와 L-EAA섭식 선호도를 보이는 원인을 규명하기 위하여 락토바실러스 및 이와 유사한 유산균들의 유전자를 분석하였다.
4. 장내 미생물의 유전자 분석 및 장내미생물의 유전적 형질에 따른 효과 차이
4-1. Acetobacteraceae 와 Lactobacillacea 의 유전자 분석
Comparative genomic analysis를 통하여 Acetobacteraceae 와 Lactobacillaceae의 아미노산 생합성 관련 유전자를 비교하였다. 분석 결과, Acetobacteraceae는 branched-chain amino acid(BCAA) 생합성에 관련된 효소들이 전부 존재하는데 비해 Lactobacillaceae는 BCAA 생합성에 관련된 효소들이 결핍되어 있는 것을 확인하였다 (도 6C 참조). 모든 아미노산의 생합성이 가능한 A. pomorum DM001 균주의 유전체를 주형으로 하여 유전자의 염기서열 유사도가 높을수록 파란 색으로 표시하였고, 유사도가 20% 미만일 때는 빨간 색으로 표시하였다.
4-2. 다양한 종의 유산균들의 BCAA 합성 관련 유전자 결핍 확인
Lactobacillus plantarum 외 다양한 여러 유산균에서도 BCAA 합성 관련 유전자가 결핍되어 있는지 확인하기 위해 아래와 같은 실험을 수행하였다.
식품이나 유산균 제품에서 범용적으로 사용되는 유산균(식품 고시균주)인 Lactobacillus plantarum (KCTC14442BP), Lactobacillus acidophilus (ATCC 4796), Lactobacillus casei (ATCC 393), Lactobacillus gasseri (ATCC33323), Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus (ATCC 11842) , Lactobacillus helveticus (ATCC 15009), Lactobacillus fermentum (ATCC 14931), Lactobacillus paracasei (ATCC 334 ), Lactobacillus reuteri (JCM 1112), Lactobacillus rhamnosus (ATCC 8530), Lactobacillus salivarius (DSM 20555) 총 11종의 Lactobacillus 균주를 대상으로 Comparative genomic analysis 을 통해 아미노산 생합성에 관련된 효소를 확인하였다. 모든 아미노산을 생합성할 수 있는 A. pomorum 균주의 유전체를 주형으로 하여 비교하였다 (도 7 참조). Comparative genomic analysis 결과 11종의 Lactobacillus 균주들은 모두 BCAA 생합성에 관련된 유전자인 leuA, leuB, leuC, leuD, ilvA, ilvC, ilvD 또는 ilvE 가 결핍되어 있는 것을 확인하였다 (도 7 참조).
이들 결과를 통해 락토바실러스 플란타럼의 경우 유전적 형질에 의해, 이를 개체에 도입하더라도 영양 충족 효과를 나타내지 못한 것을 알 수 있었다.
4-3. 도입되는 장내 미생물의 유전적 형질에 따라 개체에 미치는 영양 충족 효과가 달라질 수 있다는 점의 입증
장내 미생물의 유전적 형질에 의해 숙주의 장내 L-EAA 결핍(CNMa 호르몬 발현)이 유발될 수 있다는 것을 명확히 하기 위해 아래와 같이 BCAA 합성에 관한 유전자에 돌연변이가 발생한 Acetobacteraceae를 제작하여 숙주의 장내 L-EAA 결핍을 확인하였다. 아세토박터의 특정 유전자 돌연변이 균주는 결손시키고자 하는 유전자의 양쪽 지역을 PCR로 증폭하여 pK18mobGII 벡터에 삽입하고 클로닝된 벡터를 야생형 아세토박터 균주에 helper starin (Escherichia coli HB101)과 함께 triparental mating 방식으로 도입하여 제작하였다.
구체적으로 BCAA 중 류신을 생합성하지 못하는 돌연변이 Acetobacter(ActoΔleuB)를 제작하였다. 무균 초파리에 대조군 Acetobacter를 도입한 초파리(+AcetoWT)는 CNMa 호르몬이 거의 발현되지 않았다. 반면 AcetoΔleuB를 도입한 초파리(+AcetoΔleuB)는 CNMa 호르몬의 발현이 무균 초파리 수준으로 증가하였다.
또한, 불필수아미노산 중 하나인 프롤린을 생합성하지 못하는 proC 돌연변이 Acetobacter (AcetoΔproC)를 제작하였다. 무균 초파리에 AcetoΔleuB를 도입한 경우와 달리 AcetoΔproC 균을 도입한 초파리(+AcetoΔproC)는 CNMa 호르몬의 발현이 증가하지 않았다 (도 8A의 왼쪽 참조).
한편 AcetoΔleuB를 도입한 초파리의 배지에 류신을 첨가해 주거나(+AcetoΔleuB+Leucine), AcetoΔleuB 균에 leuB를 유전적으로 재도입하여 얻은 AcetoΔleuB_leuB 균을 도입한 초파리 (+AcetoΔleuB_leuB)에서는 CNMa 호르몬의 발현이 감소하였다 (도 8A의 오른쪽 참조). CNMa 호르몬의 발현 양상과 유사하게 숙주인 무균 초파리의 L-EAA 영양을 충족시키려는 행동도 무균 초파리에 AcetoWT을 도입했을 때에 비해 AcetoΔleuB 균을 도입했을 때 증가하는 것을 확인할 수 있었다 (도 8B 참조). AcetoΔleuB를 도입한 초파리의 L-EAA 영양을 충족시키려는 행동은 배지에 류신을 첨가해 주거나(+AcetoΔleuB+Leucine), 결핍된 leuB를 유전적으로 재도입한 균을 만들어 초파리에 도입하였을 때 (+AcetoΔleuB_leuB) 감소하였다 (그림 6B 참조). 이는 Acetobacter 의 류신 생합성 능력이 장 상피세포의 CNMa 호르몬 발현과 숙주인 초파리의 L-EAA 섭식 행동에 중요한 역할을 미치는 것을 의미한다.
마찬가지로 BCAA중 이소류신을 생합성 하지 못하는 AcetoΔilvA 돌연변이 균주를 제작하여 위와 동일하게 실험을 수행하였다 (도 9 참조). 무균 초파리(+None)와 대조군 Acetobacter를 도입한 초파리(+AcetoWT), 이소류신을 생합성하지 못하는 AcetoΔilvA를 도입한 초파리(+AcetoΔilvA)의 CNMa 호르몬 발현 수준과 숙주의 L-EAA 영양을 충족시키려는 행동 지표를 비교한 결과, AcetoΔilvA를 도입한 초파리(+AcetoΔilvA)는 무균 초파리(+None)와 유사한 CNMa 발현 정도와 L-EAA 영양을 충족하려는 행동을 나타내었다 (도 9A 참조). 또한, AcetoΔilvA를 도입한 초파리의 배지에 이소류신을 첨가하면(+AcetoΔleuB+Ile), CNMa 발현 및 L-EAA 영양을 충족하려는 행동이 AcetoWT을 도입한 초파리의 수준으로 회복되는 것을 확인하였다 (도 9B 참조).
추가로, BCAA 생합성에 관련된 유전자가 결핍된 Lactobacillus에 BCAA 생합성에 관련된 7개의 효소를 도입하여 BCAA를 생합성할 수 있는 gain of function 돌연변이 균주를 제작하였다. 유전적으로 BCAA 생합성 능력을 획득한 LactoBCAA 주는 BCAA 합성을 위하여 필요한 leuA, leuB, leuC, leuD, ilvA, ilvC, ilvD 7가지의 유전자를 Lactobacillus coryniformis subsp. Torquens DSM 20004 strain의 유전체를 주형으로 하여 증폭하여 PGID023A/B vector에 삽입하였고, 이 클로닝한 벡터를 electrophoration방법을 이용하여 LactoWT균주에 도입하여 homologous recombination으로 특정 유전자 지역에 삽입하였다.
무균 초파리(+None)와 대조군 Lactobacillus를 도입한 초파리(+LactoWT), 유전적으로 BCAA 생합성 능력을 획득한 돌연변이 Lactobacillus (LactoBCAA)를 도입한 초파리(+LactoBCAA)의 CNMa 호르몬의 발현 수준과 L-EAA 영양을 충족하려는 행동을 관찰하였다. 그 결과 LactoBCAA를 도입한 초파리는 LactoWT을 도입한 초파리에 비해 CNMa 호르몬의 발현과 L-EAA 영양을 충족하려는 행동 지표가 감소한 것을 확인하였다 (도 10A 참조). 또한 LactoWT을 도입한 초파리의 배지에 BCAA(이소류신, 류신, 발린)를 첨가해 주면 CNMa 발현과 L-EAA 영양을 충족하려는 행동 지표가 LactoBCAA를 도입한 초파리 수준으로 감소하는 것을 확인하였다 (도 10B 참조).
상기 결과를 통해 숙주 동물의 영양 결핍 상황에서 장내 미생물들의 유전적 형질에 따라 숙주의 장내 L-EAA의 결핍을 상쇄시키거나 상쇄시키지 않는 것을 확인하였다. 특히 대표 유산균인 Lactobacillus 의 경우 BCAA 합성이 어려워 숙주의 장내에 L-EAA의 결핍을 상쇄시키지 못하여 숙주의 영양을 충족하려는 섭식 선호도를 유도함을 보였다. 여기에 BCAA를 보충하면 유산균에 의한 숙주의 호르몬 변화 및 행동변화 (섭식 선호도)가 사라진 것을 확인할 수 있었다.
5. 영양이 결핍된 개체에서 유산균 및 BCAA 조합의 성장 촉진 및 장손상 개선효과
전술한 실험 결과를 통해 영양이 결핍된 개체가 유산균을 섭취하더라도 영양보충이 어려울 것이고, 유산균 섭취 시 유산균에서 합성이 잘 되지 않는 BCAA를 병용 섭취하는 경우 상기 개체의 영양 요구도가 충족될 것임을 입증하였다. 이러한 결과를 바탕으로 유산균과 함께 BCAA를 처리하면 유산균 단독의 효과를 증강시킬 수 있을 것으로 보아, 초파리 동물모델 및 마우스 동물모델을 대상으로 영양 결핍 상황에서 유산균과 함께 BCAA를 보충하면 유산균이 숙주(유산균이 투입된 개체)의 생리활성 효능을 증강 시킬 수 있는지 확인하였다.
5-1. 영양 결핍 개체에 유산균 및 BCAA의 조합 처리 시 성장 촉진 효과 확인
5-1-1. 유산균과 류신, 이소류신 및 발린 3종 BCAA의 조합 효과
무균 초파리 모델을 대상으로 단백질이 부족한 배지 (1% yeast, 10% sucrose, cornmeal 배지)에서 무균 초파리에 락토바실러스 균과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린 모두 포함)를 각각 또는 함께 첨가하여 성장 변화를 관찰하였다. 구체적으로 무균 초파리 EGG에 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)를 첨가한 군(+BCAA); L. plantarum WJL을 단독 도입한 군(+WJL); L. plantarum WJL균과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)를 함께 도입한 군(+WJL+BCAA)에서 12시간 간격으로 pupae 형성을 관찰하였고, 발생에 필요한 평균 기간(이하, 평균 발생 기간)을 측정하였다.
그 결과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린 단독 첨가 군은 대조군(+None)과 평균 발생 기간이 유사하였다. 이는 양분의 보충만으로는 영양결핍 상황에서 성장의 부족을 보충할 수 없음을 의미한다. 유산균을 단독 도입한 군은 대조군 및 BCAA 단독 첨가 군에 비해 평균 발생 기간이 짧았으나, 유산균을 BCAA와 함께 도입한 군은 성장 촉진 효능이 통계적으로 유의하게 증가하는 것을 확인하였다 (도 11 참조, *** (p < 0.001), **(P<0.01), * (P< 0.05), ns: 통계적으로 유의미하지 않음).
5-1-2. 유산균과 류신, 이소류신 및 발린 중 적어도 2종 BCAA의 조합 효과
추가로, 영양이 결핍된 개체에 류신, 이소류신, 발린 단독을 유산균과 병용하거나, 다른 아미노산을 유산균과 병용하는 경우에도 성장 촉진 효능이 나타나는지 확인하기 위해 아래의 실험을 수행하였다. 전술한 5-5-1.의 실험 방법과 동일하되 아노산의 종류를 달리 처리하여 영양이 결핍된 초파리 개체의 성장 변화를 관찰하였다.
그 결과 5-5-1.과 유사하게 아미노산만 처리되고 유산균이 처리되지 않은 군(None+3BCAA(=BCAA); None+Leucine; None+Isoleucine; None+Valine; None+Histidine; None+Leucine+Valine; None+Leucine+Isoleucine; None+Isoleucine+Valine)들은 아무것도 처리되지 않은 군(None+None)과 평균 발생 기간이 비슷하였다(도 12A 및 도 12B의 왼쪽).
한편 류신, 이소류신 및 발린중 적어도 2 가지 이상이 유산균과 함께 처리된 군(WJL+BCAA; WJL+Leucine+Valine; WJL+Leucine+Isoleucine; WJL+Isoleucine+Valine)은 유산균 또는 아미노산 단독처리 군에 비해 통계적으로 유의하게 평균 발생기간이 단축되었다(도 12B의 오른쪽). 또한, 류신, 이소류신 또는 발린 단독이 유산균과 함께 처리된 군(WJL+Leucine; WJL+ Isoleucine; WJL+ Valine)은 유산균이 단독으로 처리된 군과 평균 발생기간이 통계적으로 유의한 차이를 나타내지 않았다 (도 12A의 오른쪽).
상기 결과를 통해 본 발명은 아미노산을 단순히 영양 보충을 위해 병용하는 것이 아닌, 2종 이상의 BCAA 아미노산이 유산균에 작용하여 유산균의 개체 내에서의 활성을 증진시키는 역할을 하는 것임을 확인할 수 있다.
5-1-3. BCAA와 다양한 유산균의 조합 효과
락소바실러스 플란타럼 균주 외에 다른 종의 유산균도 영양이 결핍된 개체에서 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)에 의해 성장 촉진 효능이 증진되는지 확인하였다.
전술한 5-5-1.의 실험 방법과 동일하되 앞서 유전체 비교를 통해 BCAA 생합성이 결핍된 것을 확인한 락토바실러스 그룹에 속한 11종류의 식품 고시균주(락토바실러스 플란타럼 3종 (WJL, Nizo, Nc8), 락토바실러스 파라카제이 2종 (KCTC5058, IH30-12), 락토바실러스 람노서스 3종 (KCTC3237, GG, IH37-25), 락토바실러스 퍼멘툼 2종(KCTC5467, IH37-57), 락토바실러스 카제이 3종 (IH37-55, IH37-56, IH37-9), 락토바실러스 애시도필러스 1종 (KCTC3594), 락토바실러스 가세리 1종 (KCTC3143), 락토바실러스 불가리쿠스 2종 (IH37-37, IH37-19), 락토바실러스 루테리 1종 (KCTC3594), 락토바실러스 헬베티커스 2종(KCTC3545, KCTC15060), Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 2종 (KCTC3157, IH37-38)) 를 이용하여 실험을 수행하였다.
그 결과 락토바실러스 플란타럼 외 다른 종의 유산균도 BCAA와 병용처리에 의해 유산균의 성장 촉진 효능이 유의하게 증진된 것을 확인할 수 있었다(도 13 및 도 14 참조).
5-2. 영양 결핍 개체에 유산균 및 BCAA의 조합 처리 시 성장 촉진 효능 및 장손상 개선 효능 확인
영양이 결핍된 개체에서 성장이 저해되거나 장손상이 나타날 수 있다는 점에 기초하여 유산균과 BCAA 조합 처리 시의 마우스 모델의 성장 촉진 및 장손상 저해 효과가 나타나는지 확인하였다.
구체적으로, 이유 분리가 끝난 3주 된 어린 마우스 동물모델을 대상으로 영양 성분이 부족한 먹이를 주었고, 유산균과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)를 단독 또는 조합하여 처리한 후 성장 및 장 손상 개선 여부를 확인하였다: 대조군 (None); L. plantarum WJL 단독 처리 군(+WJL); L. plantarum WJL 및 BCAA(류신, 이소류신 및 발린) 처리 군 (+WJL+BCAA). 한 그룹 당 4~5 마리의 마우스를 설정하였으며, 먹이는 매일 공급하였고 2일 마다 체중 등의 지표를 추적하였다. 관찰 12주 후 마우스를 해부하여 장 누수(FITC), 뼈 성장 정도, 골밀도 (Born mineral density), 그 외 타 장기들의 병증 지표를 확인 하였다. 장 누수를 측정하기 위해 형광을 띄는 물질인 Fluorescein isothiocyanate-dextran(FITC-dextran, sigma #FD4)를 이용하여 각각의 마우스에 동량의 FITC-dextran을 먹이고 4시간 후 혈액 내 FITC 형광을 측정하였다. 마우스의 골밀도를 측정하기 위해 마우스의 대퇴골을 해부하여 샘플링한 뒤 70% ethanol 용액에 옮겨주어 4℃에 보관하였다. Micro-CT 기기(SkyScan 1276, Bruker)를 사용하기 위해 촬영 48시간 전에 뼈를 70% ethanol 용액에서 3차 증류수로 옮겨담아 4℃에 보관하였다. 뼈 이미지는 SkyScan 1276 프로그램을 사용하여 촬영하였다. 촬영 시 voxel size를 32μm로 고정하여 70kV, 57μA 조건으로 촬영하였다. 촬영한 이미지를 3D로 재구성하기 위해서 NRecon 프로그램을 이용하며, 3D로 재구성한 이미지를 이용해 BMD(bone mineral density), Bone length, Cortical bone thickness를 측정하기 위해서 CTAn 프로그램을 이용하였다. BMD 측정을 위해서는 0.25g/cm3, 0.75g/cm3의 밀도를 가진 두 가지 골밀도 팬텀을 이용하여 BMD 비례식을 구해준 뒤 femur의 mid-diaphysis 부분을 지정하여 측정하였다. femur 전체를 드래그하여 지정하여 프로그램에 내재되어 있는 계산방식으로 실제 Bone length를 측정하였다. Cortical bone thickness는 femur의 mid-diaphysis 부분의 정중앙 단면을 대상으로 측정하였다.
그 결과 유산균과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)가 모두 처리된 마우스 그룹에서 통계적으로 유의한 체중 증가 효과 및 장 누수가 저해되는 효과가 나타났다 (도 15 참조). 또한, 유산균과 BCAA(류신, 이소류신 및 발린)를 함께 도입해준 경우 이들 각각을 단독 처리한 경우에 비해 골밀도가 통계적으로 유의하게 증가하였다 (도 16 참조). 한편 도 16 처럼 유산균을 단독 처리하더라도 골밀도가 증가하여 유산균 자체에도 성장 촉진 효능이 있는 것으로 볼 수 있으나, 이러한 유산균의 성장 촉진 효능을 BCAA가 유의하게 증가 시키고 있는 것을 확인할 수 있었다.
전술한 실험을 통해 유산균만 또는 BCAA, 특히 유산균을 단독으로 처리한 경우보다 유산균과 함께 류신, 이소류신 및 발린 중 적어도 2종 이상을 병용 처리한 경우 영양이 결핍된 개체의 성장이 촉진되었으며, 병증 관련 지표가 개선되는 것을 확인하였다.
한국생명공학연구원 KCTC14442BP 20210111
<110> SEOUL NATIONAL UNIVERSITY R&DB FOUNDATION <120> COMPOSITIN FOR ENHANCING THE PHYSIOLOGICAL ACTIVITY EFFECT OF LACTIC ACID BACTERIA <130> 22P03012 <150> KR 10-2021-0039472 <151> 2021-03-26 <160> 22 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CNMa_Forward primer <400> 1 tgtgatcctt gaggggatgt 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CNMa_Reverse primer <400> 2 caacagcagg aacagaagca 20 <210> 3 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstA_Forward primer <400> 3 gaggtctcgt ccctatcctt c 21 <210> 4 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstA_Reverse primer <400> 4 gatctcgttg tcctggtcgt 20 <210> 5 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstB_Forward primer <400> 5 tttggtggcc agtggtagtg 20 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstB_Reverse primer <400> 6 gtcgctctcg ctaagttggt 20 <210> 7 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstC_Forward primer <400> 7 gcgcctattt gaggagtcc 19 <210> 8 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> AstC_Reverse primer <400> 8 cttgacgttt gctctcggg 19 <210> 9 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CCHa1_Forward primer <400> 9 tcgtcgagaa tcggaggat 19 <210> 10 <211> 16 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CCHa1_Reverse primer <400> 10 actggcgcaa ttgata 16 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CCHa2_Forward primer <400> 11 cccgtcaggt gctttacaaa a 21 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CCHa2_Reverse primer <400> 12 gcgaggtcgg ttaaaccatg 20 <210> 13 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DH31_Forward primer <400> 13 cgaaacatcg catgggtctg 20 <210> 14 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DH31_Reverse primer <400> 14 tcggtctcgg atcgtcgc 18 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TK_Forward primer <400> 15 tacaagcgtg cagctctctc 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TK_Reverse primer <400> 16 ctccagatcg ctcttcttgc 20 <210> 17 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NPF_Forward primer <400> 17 cataaatcta ggaaaaaatg ccaaca 26 <210> 18 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NPF_Reverse primer <400> 18 aaaaccgcga gcaaattct 19 <210> 19 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Dilp3_Forward primer <400> 19 gtccaggcca ccatgaagtt gtgc 24 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Dilp3_Reverse primer <400> 20 ctttccagca gggaacggtc ttcg 24 <210> 21 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OrcoB_Forward primer <400> 21 tccaaaaaca agagccccga 20 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> OrcoB_Reverse primer <400> 22 gtctactctg cgtccgcttt 20

Claims (10)

  1. 류신, 이소류신 및 발린으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 두 개의 분지쇄 아미노산(Branched-chain amino acid, BCAA)을 포함하는 유산균의 효능 증진용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 류신, 이소류신 및 발린을 포함하는, 유산균의 효능 증진용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 유산균의 효능은 개체의 성장을 촉진시키거나 장손상을 저해하는 것인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 유산균의 효능은 영양 결핍 개체의 체중 또는 골밀도 중 적어도 하나를 증가시키거나, 영양 결핍 개체의 장누수를 저해하는 것인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스속 (Lactobacillus spp.), 락토코커스속 (Lactococcus spp.), 엔테로코커스속 (Enterococcus spp.), 스트렙토코커스속 (Streptococcus spp.) 및 비피도박테리움속 (Bififobacterium spp.)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 락토바실러스속은 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus) 및 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 유산균의 효능 증진용 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진 또는 장 손상 저해용 약학 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 유산균은 락토바실러스 플란타룸(Lactiplantibacillus plantarum), 락토바실러스 파라카제이(Lactobacillus paracasei), 락토바실러스 람노서스(Lactobacillus rhamnosus), 락토바실러스 퍼멘툼(Lactobacillus fermentum), 락토바실러스 카제이 (Lactobacillus casei), 락토바실러스 애시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 가세리 (Lactobacillus gasseri), 락토바실러스 불가리쿠스 (Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus), 락토바실러스 루테리 (Lactobacillus reuteri), 락토바실러스 헬베티커스(Lactobacillus helveticus), 락토바실러스 살리바리우스 (Lactobacillus salivarius)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 약학 조성물.
  9. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 장애, 저성장증, 골다공증, 골연화증, 골감소증, 환경성장병증 및 장누수 증후군으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  10. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 조성물; 및 유산균;을 포함하는 성장 촉진 또는 장손상 저해용 식품 조성물.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102050015B1 (ko) 2018-06-08 2019-11-28 순천향대학교 산학협력단 유산균의 생리활성을 증진시키는 방법
JP6806686B2 (ja) * 2015-08-27 2021-01-06 アサヒグループホールディングス株式会社 腸内有用菌増殖剤
KR20210059497A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 씨제이제일제당 (주) 유산균 생육 촉진용 조성물 및 유산균 배양배지

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6806686B2 (ja) * 2015-08-27 2021-01-06 アサヒグループホールディングス株式会社 腸内有用菌増殖剤
KR102050015B1 (ko) 2018-06-08 2019-11-28 순천향대학교 산학협력단 유산균의 생리활성을 증진시키는 방법
KR20210059497A (ko) * 2019-11-15 2021-05-25 씨제이제일제당 (주) 유산균 생육 촉진용 조성물 및 유산균 배양배지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102654005B1 (ko) * 2022-10-18 2024-04-04 국민바이오 주식회사 항염증 효능이 있는 락티플랜티바실러스 플란타룸 km2 균주 발효 배양상등액의 마이크로바이옴 조성물
WO2024085623A1 (ko) * 2022-10-18 2024-04-25 국민바이오 주식회사 항염증 효능이 있는 락티플랜티바실러스 플란타룸 km2 균주 발효 배양상등액의 마이크로바이옴 조성물

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