KR20240043193A - 항비만 활성을 갖는 엔테로코커스 락티스 idcc 2105 및 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규한 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 비만 또는 비만 관련 질환의 예방, 개선, 및 치료 용도를 위해 다양하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 신규한 엔테로코커스 락티스 균주 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
인류가 풍요로운 사회로 점점 발전해감에 따라 생활습관이 급속하게 서구화되면서 질병의 양상도 크게 변화되고 있다. 특히 현대인에게는 육식 및 지방 위주의 서구화된 식생활, 불규칙한 식사, 운동부족, 과음, 과도한 스트레스, 유해 환경에의 노출 등으로 인해 면역력 저하, 비만 등이 급격하게 증가하고 있는 추세이다.
비만은 유전적, 대사적, 환경적, 그리고 행동학적인 복잡한 요인의 상호작용에 의해 발생하는 생물학적 현상으로, 비정상적 또는 과다한 지방의 축적으로 정의되며, 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 특히 비만은 고혈압, 제2형 당뇨병, 암, 간질환, 고지혈증, 동맥경화 등과 같은 각종 성인병을 일으키는 중요한 위험인자로 알려져 있다. 비만은 칼로리 섭취량과 에너지 소모량 사이의 만성적인 불균형의 결과로 지방조직의 대사, 내분비 및 면역기능의 상실을 동반하며, 대사이상과 주요한 지방 저장 신호 전달 호르몬인 인슐린에 대한 반응성 저하(저항성)가 발생되며, 이로 인해 지방조직 이외의 다른 대사 기관에서의 지방 축적을 야기하여 여러 지방독성(lipotoxicity)를 나타낸다. 지방독성의 가장 대표적인 병리현상은 염증 반응이며, 낮은 상태의 만성 염증 질환(chronic low-grade inflammation)으로 특징지을 수 있다. 비만에서 대사이상과 인슐린 저항성이 나타나기 전에 지방조직에서 대식세포(adipose tissue macrophage)의 활성화가 일어나서 염증전단계에 들어서게 된다. 이처럼 비만은 체내에 저강도의 만성 염증 상태를 유발해서 각종 대사성 질환을 일으킨다. 이처럼 비만에 의한 체내 만성염증과 대사성 합병증의 발생에서 지방조직의 대식세포가 중요한 역할을 차지하고 있다.
비만은 단순히 외모상의 문제뿐만 아니라 당뇨병, 고혈압, 심혈관계 질환, 뇌혈관계 질환, 관절염, 담낭 질환, 유방암, 대장암 등의 합병증을 유발할 수 있는 심각한 질병으로 보고됨에 따라 세계보건기구(WHO)는 비만을 치료해야 할 질병의 대상으로 명시하고 있다.
현재 시장을 주도하고 있는 대부분의 비만 억제제 또는 비만 치료제는 화학합성제품이 주를 이루고 있었으나, 적은 효과에 비해 다양한 부작용이 보고되고 있어, 천연물 유래의 비만억제 소재에 대한 관심이 증가하고 있는 추세이다. 이에, 효능의 지속성이 개선된 비만 치료제 및 부작용 없는 새로운 비만 치료제의 개발이 요구되고 있다.
지방의 흡수 억제 약물로서는 췌장 지방 분해 효소 방해제(Orlistat)가 알려져 있는데, 췌장 지방분해 효소의 작용을 억제함으로 지방의 흡수를 감소시키는 약제이나 지용성 비타민의 흡수를 방해하며, 유방암 유발의 가능성이 있다.
이에 반해 안전한 미생물로 여겨져 온 마이크로바이옴 미생물을 이용하여 비만을 예방 또는 치료하고자 하는 노력 역시 많이 이루어지고 있다. 유산균과 같은 각종 프로바이오틱스 미생물은 장내 균총의 개선 및 유지, 항당뇨 및 항고지혈증 효과, 발암 억제, 대장염 억제, 그리고 숙주의 면역체계의 비특이적 활성 등의 효과를 나타낸다고 보고되고 있다.
현재까지 비만 예방 및 치료 관련으로 등록된 유산균 특허로는 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) KY1032(특허문헌 1), 락토바실러스 커베터스(Lactobacillus curvatus) HY7601(특허문헌 2), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) DSR920(특허문헌 3), 락토바실러스 존소니(Lactobacillus johnsonii) HFI 108(특허문헌 4)가 개시되어 있다. 그러나 상업적으로 성공할 만큼 항비만 효과가 우수한 유산균 관련 기술은 출현하지 않고 있는 바, 항비만 효과가 우수한 새로운 균주의 스크리닝 및 이의 다양한 기능을 규명할 필요가 있다.
또한, 프로바이오틱스를 이용한 제품화 시 가장 큰 걸림돌은 저장-안정성(shelf-stability)으로, 현재 체지방 감소 효능으로 시판되는 있는 프로바이오틱스의 경우 생균 원료와 제품의 안정성 유지 조건이 까다로워 제품의 유통과 소비자 섭취 시 냉장 보관을 해야 하는 등의 불편함이 있는 바, 저장안정성까지 개선된 프로바이오틱스 제품에 적합한 균주 개발이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 발효 식품으로부터 비만의 예방, 개선 또는 치료 효과를 나타내는 유산균 균주를 찾고자 노력한 결과, 신규한 엔테로코커스 속 유산균 균주인 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105)를 분리, 동정하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 수탁번호 KCTC15043BP의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 균주를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 지방 축적 저해용 식품 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 비만 또는 비만 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 정장제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물로 이루어진 것인 발효용 유산균 스타터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 포함하는 사료 또는 사료 첨가제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105)을 제공한다.
본 발명의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105)는 발효 식품 유래의 엔테로코커스 락티스 신규 균주이다. 비록 본 발명에서의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105를 홈메이드 치즈에서 분리, 동정하기는 했으나, 이의 입수 경로가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에의 실시예를 통해 분리된 유산균 균주는 미생물의 동정 및 분류를 위한 16S rRNA 염기서열 분석 결과, SEQ ID NO: 1의 핵산서열을 갖는 것으로 나타났다.
본 발명의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 그람 양성균이고 호기적 조건과 혐기적 조건에서 모두 성장이 가능한 통성 혐기성(facultative anaerobe)이며, 포자를 형성하지 않고 운동성이 없으며 세포는 구균의 형태를 취하고 있다.
따라서, SEQ ID NO: 1의 16S rRNA 염기서열을 갖는 본 발명의 미생물을 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105)로 명명하였으며, 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 2022년 7월 28일자로 기탁하였다(수탁번호 KCTC15043BP).
본 발명의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 프로바이오틱스로서, 유산균의 일반적인 정장 효과 및 면역 증강 효과를 갖는다. 유산균이 정장 효과 면역 증강 효과를 갖는다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다.
본 발명에 있어서, '프로바이오틱스(probiotics)'는 사람을 포함한 동물의 위장관 내에서 숙주의 장내 미생물 환경을 개선하여 숙주의 건강에 유익한 영향을 주는 살아있는 미생물'이라는 의미로 이해된다. 프로바이오틱스는 프로바이오틱 활성을 갖는 살아있는 미생물로 단일 또는 복합 균주 형태로 사람이나 동물에 건조된 세포 형태나 발효산물 형태로 급여될 경우, 숙주의 장내 균총에 유익한 영향을 미칠 수 있다.
하기 실시예에서는, 본 발명의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 및 이의 배양물을 동결건조 하여 원료를 제조하여 항비만 효과를 확인하였다.
본 발명에 있어서, 항비만 효과를 나타냄에 있어서 지방 유화 억제능 확인 실험에 처리되는 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 균주의 처리 농도는 1×103 CFU 내지 1×109 CFU/mL이고, 바람직하게는 1×105 CFU/mL 내지 1×108 CFU/mL의 농도로 처리될 수 있다.
또한, 하기 실시예에서 알 수 있듯이 상기 지방 유화 억제능 외에도 항비만 효과를 확인하기 위해 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105를 고지방식이를 섭취한 마우스 및 랫트에 투여했을 때 대조군 대비 체중 증가량이 유의적으로 감소됨을 확인하였다.
따라서, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 포함하는 프로바이오틱스 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 조성물에 포함되는 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 생균체 또는 사균체로서 존재할 수 있으며, 또한 건조 또는 동결건조된 형태로 존재할 수도 있다. 다양한 조성물 내에 포함시키기 적합한 유산균의 형태 및 제제화 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다.
일 구현예에서, 상기 조성물은 생균으로 존재하는 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105를 포함하는 경구 투여용 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 포함하는 정장제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 정장제 조성물은 사람을 포함한 동물의 위장 질환의 예방, 치료, 개선에 이용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 동물은 소, 말, 돼지와 같은 가축을 포함한다. 상기 '위장 질환'으로는 위장 위해 세균감염 및 염증성 장 질환을 모두 포함하며, 예를 들어 병원성 미생물(대장균, 살모넬라, 클로스트리디움 등)에 의한 감염성 설사, 위장염증, 염증성 장 질환, 신경성 장염 증후군, 소장 미생물 과성장증, 장 급이성 설사 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 정장제 조성물은 경구로 투여하는 것이 바람직하다. 투여량은 위장 질환의 종류, 질환의 정도, 연령, 성별, 인종, 치료 또는 예방 목적 등에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 성인을 기준으로 하루에 1천만 마리에서 1,000억마리를 투여할 수 있다.
본 발명은 또한 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 포함하는 지방 축적 저해용 조성물을 제공한다. 이에, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 포함하는 비만 질환의 예방 및 개선용 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 이러한 유리한 작용으로 인해 의약, 건강기능식품, 식품, 사료, 사료 첨가제 또는 유산균 스타터에 포함될 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 지방 축적 저해용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 식품 조성물은 비만 예방 및 개선용 식품일 수 있다. 상기 식품 조성물은 건강기능식품 또는 음료, 바, 발효유 등의 형태를 포함할 수 있다.
다른 구현예에서, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 비만 또는 비만 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다. 상기 비만 관련 질환으로는 당뇨, 고혈압, 고지혈증, 비알코올성 지방간염 및 특정 암을 포함하며, 보다 넓게는 고혈압, 당뇨, 인슐린 내성 증후군, 대사 증후군, 비만관련 위식도 역류성 질환, 동맥경화증, 고지혈증, 과중성지방혈증, 과콜레스테롤혈증, 지방이영양증, 비알콜성 지방간염, 심혈관 질환, 다낭성 난소 증후군 등의 비만 매개 대사성 질환일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물이 약학적 조성물로 활용될 경우, 본 발명의 약학적 조성물은 상기 유효성분 이외에 약학적으로 적합하고 생리학적으로 허용되는 보조제를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 보조제로는 부형제, 붕해제, 감미제, 결합제, 피복제, 팽창제, 윤활제, 활택제 또는 향미제 등을 사용할 수 있다.
상기 약학적 조성물은 투여를 위해서 상기 기재한 유효성분 이외에 추가로 약학적으로 허용가능한 담체를 1종 이상 포함하여 약학적 조성물로 바람직하게 제제화할 수 있다.
예를 들어, 정제 또는 캡슐제의 형태로의 제제화를 위해, 유효성분은 에탄올, 글리세롤, 물 등과 같은 경구, 무독성의 약학적으로 허용가능한 불활성 담체와 결합될 수 있다. 또한, 원하거나 필요한 경우, 적합한 결합제, 윤활제, 붕해제 및 발색제 또한 혼합물로 포함될 수 있다. 적합한 결합제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 젤라틴, 글루코오스 또는 베타-락토오스와 같은 천연당, 옥수수감미제, 아카시아, 트래커캔스 또는 소듐올레이트와 같은 천연 및 합성검, 소듐 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 소듐아세테이트, 소듐 클로라이드등을 포함한다. 붕해제는 이에 제한되는 것은 아니나, 녹말, 메틸셀룰로스, 아가, 벤토니트, 잔탄검 등을 포함한다. 액상 용액으로 제제화되는 조성물에 있어서 약학적으로 허용가능한 담체로는, 멸균 및 생체에 적합한 것으로서, 식염수, 멸균수, 링거액, 완충식염수, 알부민 주사 용액, 덱스트로즈 용액, 말토덱스트린 용액, 글리세롤, 에탄올 및 이들 성분 중 1 성분이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 항산화제, 완충액, 정균제 등 다른 통상의 첨가제를 첨가할 수 있다. 또한 희석제, 분산제, 계면활성제, 결합제 및 윤활제를 부가적으로 첨가하여 수용액, 현탁액, 유탁액 등과 같은 주사용 제형, 환약, 캡슐, 과립 또는 정제로 제제화할 수 있다.
나아가 해당 분야의 적절한 방법으로 Remington's Pharmaceutical Science, Mack Publishing Company, Easton PA에 개시되어 있는 방법을 이용하여 각 질환에 따라 또는 성분에 따라 바람직하게 제제화할 수 있다.
또한, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 비만 개선 또는 지방 축적 저해용 식품일 수 있다. 상기 식품 조성물은 건강기능식품 또는 음료, 바 등의 형태를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 균주를 유효성분으로 포함하는 식품 조성물은 발효유 등의 음료를 포함할 수 있다. 이에, 본 발명은 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 또는 이의 배양물로 이루어지는 발효용 유산균 스타터를 제공한다.
본 발명에 따른 식품 조성물은 상기 약학적 조성물과 동일한 방식으로 제제화되어 기능성 식품으로 이용하거나, 각종 식품에 첨가할 수 있다. 본 발명의 조성물을 첨가할 수 있는 식품으로는 예를 들어, 음료류, 비타민복합제, 건강보조식품류 등이 있다.
본 발명의 식품 조성물은 식품 제조시에 통상적으로 첨가되는 성분을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 단백질, 탄수화물, 지방, 영양소, 조미제 및 향미제를 포함한다. 상술한 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스, 올리고당 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 사이클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 향미제로서 천연 향미제 [타우마틴, 스테비아추출물 (예를 들어 레바우디오시드A, 글리시르히진 등)] 및 합성향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 사용할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 식품 조성물이 드링크제와 음료류로 제조되는 경우에는 구연산, 액상과당, 설탕, 포도당, 초산, 사과산, 과즙, 및 각종식물추출액 등을 추가로 포함시킬 수 있다.
상기 본 발명에 따른 조성물은 사료첨가제 또는 사료로서 이용될 수 있다.
사료 첨가제로서 이용될 경우, 상기 조성물은 20 내지 90% 고농축액이거나 분말 또는 과립 형태로 제조될 수 있다. 상기 사료첨가제는 구연산, 후말산, 아디픽산, 젖산, 사과산등의 유기산이나 인산 나트륨, 인산 칼륨, 산성 피로인산염, 폴리인산염(중합인산염) 등의 인산염이나, 폴리페놀, 카테킨, 알파-토코페롤, 로즈마리 추출물, 비타민 C, 녹차 추출물, 감초 추출물, 키토산, 탄닌산, 피틴산 등의 천연 항산화제 중 어느 하나 또는 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 사료로서 이용될 경우, 상기 조성물은 통상의 사료 형태로 제제화될 수 있으며, 통상의 사료성분을 함께 포함할 수 있다.
상기 사료첨가제 및 사료는 곡물, 예를 들면 분쇄 또는 파쇄된 밀, 귀리, 보리, 옥수수 및 쌀; 식물성 단백질 사료, 예를 들면 평지, 콩, 및 해바라기를 주성분으로 하는 사료; 동물성 단백질 사료, 예를 들면 혈분, 육분, 골분 및 생선분; 당분 및 유제품, 예를 들면 각종 분유 및 유장 분말로 이루어지는 건조성분 등을 더 포함할 수 있으며, 이외에도 영양보충제, 소화 및 흡수향상제, 성장촉진제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 사료첨가제는 동물에게 단독으로 투여하거나 식용 담체 중에서 다른 사료첨가제와 조합하여 투여할 수도 있다. 또한, 상기 사료첨가제는 탑드레싱으로서 또는 이들을 동물사료에 직접 혼합하거나 또는 사료와 별도의 경구제형으로 용이하게 동물에게 투여할 수 있다. 상기 사료첨가제를 동물사료와 별도로 투여할 경우, 당해 기술분야에 잘 알려진 바와 같이 약학적으로 허용가능한 식용 담체와 조합하여, 즉시 방출 또는 서방성 제형으로 제조할 수 있다. 이러한 식용 담체는 고체 또는 액체, 예를 들어 옥수수전분, 락토오스, 수크로오스, 콩플레이크, 땅콩유, 올리브유, 참깨유 및 프로필렌글리콜일 수 있다. 고체 담체가 사용될 경우, 사료첨가제는 정제, 캡슐제, 산제, 트로키제 또는 함당정제 또는 미분산성 형태의 탑 드레싱일 수 있다. 액체 담체가 사용될 경우, 사료첨가제는 젤라틴 연질 캡슐제, 또는 시럽제나 현탁액, 에멀젼제, 또는 용액제의 제형일 수 있다.
또한, 상기 사료첨가제 및 사료는 보조제, 예를 들어 보존제, 안정화제, 습윤제 또는 유화제, 용액촉진제 등을 함유할 수 있다. 상기 사료첨가제는 침주, 분무 또는 혼합하여 동물의 사료에 첨가하여 이용될 수 있다.
본 발명의 사료 또는 사료첨가제는 포유류, 가금 및 어류를 포함하는 다수의 동물식이에 적용할 수 있다.
상기 포유류로서 돼지, 소, 양, 염소, 실험용 설치동물, 및 실험용 설치동물뿐만 아니라, 애완동물(예: 개, 고양이) 등에게 사용할 수 있으며, 상기 가금류로서 닭, 칠면조, 오리, 거위, 꿩, 및 메추라기 등에도 사용할 수 있고, 상기 어류로서 송어 등에 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서, 상기 사료 또는 사료첨가제는 반려동물의 비만 개선을 위해 사용될 수 있다. 상기 반려동물로는 개, 고양이, 쥐, 토끼 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 사료는 동물의 체중 조절을 위해 사용될 수 있으며, 동물의 비만을 예방 또는 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물에 포함되는 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 균주의 양은 1회를 기준으로 약 106 내지 1012 CFU/g일 수 있으며, 예컨대 107 내지 1011 CFU/g, 108 내지 1010 CFU/g일 수 있다. 균주를 투여할 경우에는 생균 상태로 투여하는 것이 바람직하며, 섭취 전에 사멸시키거나 감쇄(attenuation) 상태로 투여할 수 있다. 또한, 배양 상등액 등을 사용하여 제조할 경우에는 열처리 과정을 통한 멸균화 과정을 추가적으로 거칠 수 있다. 최소의 효능을 가지는데 필요한 균주량 및 일일 섭취 정도는 섭취자의 신체 또는 건강상태에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 약 106 내지 1012 CFU/g일 수 있으며, 예컨대 107 내지 1011 CFU/g, 108 내지 1010 CFU/g일 수 있다.
본 발명에 따른 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 지방 축적 저해 등의 항비만 활성을 나타내므로, 프로바이오틱스로서 사람 또는 동물의 정장, 면역강화, 위장 질환 및 비만 개선 등의 용도를 위해 다양하게 활용될 수 있다. 나아가 발효용 스타터로서 유용하게 사용할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명 균주의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105를 이하, 실시예에서는 ELA2105로 명하였다.
도 1은 담즙에 의한 지방 유화 시 발명 균주 ELA2105를 혼합하지 않은 것(좌)과 혼합한 것(우) 간의 차이를 나타낸 현미경 관찰 결과이다.
도 2는 고지방 식이로 비만을 유도한 실험동물(마우스)에 발명 균주 ELA2105를 농도 별로 투여한 후 체중 변화를 확인한 결과이다.
도 3은 고지방 식이로 비만을 유도한 다음, 발명 균주 ELA2105를 투여하지 않은 마우스(좌)와 발명 균주 ELA2105를 투여하여 체지방 증가가 억제된 마우스(우)의 사진이다.
본 발명 균주의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105를 이하, 실시예에서는 ELA2105로 명하였다.
도 1은 담즙에 의한 지방 유화 시 발명 균주 ELA2105를 혼합하지 않은 것(좌)과 혼합한 것(우) 간의 차이를 나타낸 현미경 관찰 결과이다.
도 2는 고지방 식이로 비만을 유도한 실험동물(마우스)에 발명 균주 ELA2105를 농도 별로 투여한 후 체중 변화를 확인한 결과이다.
도 3은 고지방 식이로 비만을 유도한 다음, 발명 균주 ELA2105를 투여하지 않은 마우스(좌)와 발명 균주 ELA2105를 투여하여 체지방 증가가 억제된 마우스(우)의 사진이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 신규 균주 분리 및 동정
1) 균주 분리
해당 균주 ELA2105는 대한민국 경기도 지역의 발효 식품(홈메이드 치즈) 시료로부터 분리하였다. 시료 약 10 g을 취하여 멸균 펩톤수 100 mL가 포함된 비커에 넣어 균질화하여 1 mL를 멸균 펩톤수 9 mL가 든 시험관에 넣어서 10배 단위로 5회 이상 희석하였다. 각 희석 용액을 MRS 한천배지에 분주 및 도말한 다음 37℃배양기에서 3일 동안 배양하였다. 이후 생성된 단일 콜로니를 채취하여 각각 MRS broth에 접종하고 37℃배양기에서 18 h 동안 배양한 다음 배양액과 글리세롤을 글리세롤 농도가 20%가 되도록 혼합하여 종균을 제조하고 -70℃이하의 온도에서 냉동 보관하였다.
2) 16S rRNA 염기서열 분석
ELA2105 균주의 분자생물학적 동정은 27F universal primer (5'-AGA GTT TGA TCM TGG CTC AG-3') 및 1492R universal primer (5'-TAC GGY TAC CTT GTT ACG ACT T-3')를 이용하여 16S rRNA 유전자를 PCR (polymerase chain reaction) 법으로 증폭한 후, 785F universal primer (5'-GGA TTA GAT ACC CTG GTA-3') 및 907R universal primer (5'-CCG TCA ATT CMT TTR AGT TT-3')를 이용하여 앞서 얻은 PCR 증폭 결과물의 염기서열 분석을 진행하였다. 이후 분석이 완료된 염기서열은 NCBI (national center for biotechnology information)의 Nucleotide BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) 데이터베이스를 이용하여 염기서열의 상동성을 이용한 동정결과를 얻었다. 분석 결과를 NCBI에 등재된 균주들과 비교한 결과, ELA2105 균주는 Enterococcus lactis, Enterococcus durans, Enterococcus faecium, Enterococcus hirae 등의 균주와 16S rRNA 염기서열에서 99% 이상의 상동성을 나타냄으로써 Enterococcus 속의 균주임이 확인되었다.
본 발명의 실시예를 통해 분리된 ELA2105 균주는 미생물의 동정을 위한 16S rRNA 염기서열 분석 결과, SEQ ID NO: 1의 핵산서열을 갖는 것으로 나타났다.
<SEQ ID NO: 1>
AGAGTTTGATCCTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCCTAATACATGCAAGTCGTACGCTTCTTTTTCCACCGGAGCTTGCTCCACCGGAAAAAGAAGAGTGGCGAACGGGTGAGTAACACGTGGGTAACCTGCCCATCAGAAGGGGATAACACTTGGAAACAGGTGCTAATACCGTATAACAATCGAAACCGCATGGTTTTGATTTGAAAGGCGCTTTCGGGTGTCGCTGATGGATGGACCCGCGGTGCATTAGCTAGTTGGTGAGGTAACGGCTCACCAAGGCCACGATGCATAGCCGACCTGAGAGGGTGATCGGCCACATTGGGACTGAGACACGGCCCAAACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCGGCAATGGACGAAAGTCTGACCGAGCAACGCCGCGTGAGTGAAGAAGGTTTTCGGATCGTAAAACTCTGTTGTTAGAGAAGAACAAGGATGAGAGTAACTGTTCATCCCTTGACGGTATCTAACCAGAAAGCCACGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGTGGCAAGCGTTGTCCGGATTTATTGGGCGTAAAGCGAGCGCAAGCGGTTTCTTAAGTCTGATGTGAAAGCCCCCGGCTCAACCGGGGAGGGTCATTGGAAACTGGGAGACTTGAGTGCAGAAGAGGAGAGTGGAATTCCATGTGTAGCGGTGAAATGCGTAGATATATGGAGGAACACCAGTGGCGAAGGCGGCTCTCTGGTCTGTAACTGACGCTGAGGCTCGAAAGCGTGGGGAGCAAACAGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCGTAAACGATGAGTGCTAAGTGTTGGAGGGTTTCCGCCCTTCAGTGCTGCAGCTAACGCATTAAGCACTCCGCCTGGGGAGTACGACCGCAAGGTTGAAACTCAAAGGAATTGACGGGGGCCCGCACAAGCGGTGGAGCATGTGGTTTAATTCGAAGCAACGCGAAGAACCTTACCAGGTCTTGACATCCTTTGACCACTCTAGAGATAGAGCTTCCCCTTCGGGGGCAAAGTGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATTGTTAGTTGCCATCATTCAGTTGGGCACTCTAGCAAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGACCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGGAAGTACAACGAGTCGCGAAGTCGCGAGGCTAAGCTAATCTCTTAAAGCTTCTCTCAGTTCGGATTGCAGGCTGCAACTCGCCTGCATGAAGCCGGAATCGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTGTACACACCGCCCGTCACACCACGAGAGTTTGTAACACCCGAAGTCGGTGAGGTAACCTTTTTGGAGCCAGCCGCCTAAGGTGGGATAGATGATTGGGGTGAAGTCGTAACAAGGTA
3) 전장 유전체 서열(Whole genome sequence) 분석
ELA2105 균주의 종(species) 수준의 동정을 위하여 전장 유전체 서열을 분석하였다. 이때 16S rRNA 서열이 99% 이상 유사했던 네 균주(Enterococcus lactis, Enterococcus durans, Enterococcus faecium, Enterococcus hirae) 중 NCBI에 전장 유전체 정보가 보고된 Enterococcus hirae의 표준 균주(type strain) ATCC 9790를 제외한 나머지 세 균주의 표준 균주 Enterococcus lactis KCTC21015, Enterococcus durans KCTC13289, Enterococcus faecium KCCM12118을 각각 생물자원센터(KCTC)와 한국미생물보존센터(KCCM)로부터 분양 받아 전장 유전체 서열을 분석하여 발명 균주 ELA2105의 서열과 비교하였다. 전장 유전체 서열 분석은 PacBio RSII (Pacific Biosciences, 미국) 및 Illumina MiSeq (Illumina, 미국)을 이용한 하이브리드 염기서열 분석법으로 진행하였다. 온라인 분석 플랫폼 JSpeciesWS (http://jspecies.ribohost.com/jspeciesws/)에서 ANI (average nucleotide identity) 분석을 수행하였으며, ANI 분석은 Blast 알고리즘을 이용한 ANIb로 진행하였다. ELA2105 균주와 각 표준 균주 간의 전장 유전체 비교 결과는 다음 표 1과 같다.
| Strains | ELA2105 | Type strain | |||
| E. lactis | E. faecium | E. durans | E. hirae | ||
| No. of contigs | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Plasmids | 0 | 0 | 0 | 3 | 1 |
| Genome size (bpa) | 2,765,349 | 2,720,716 | 2,529,606 | 3,137,200 | 2,856,440 |
| No. of CDSsc | 2,578 | 2,538 | 2,344 | 2,930 | 2,650 |
| No. of rRNA genes | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| No. of tRNA genes | 69 | 69 | 68 | 71 | 71 |
| Homology with IDCC 2105 by OrthoANId | NAe | 97.74% | 94.75% | 77.44% | 76.71% |
a bp = base pair; b G+C = guanine + cytosine; c CDSs = coding sequences; d ANI = average nucleotide identity; eNA = not applicable
ANI 분석을 진행한 결과 IDCC 2105 균주는 16S rRNA 서열이 유사한 엔테로코커스 속의 4개 균종의 표준균주 중 Enterococcus lactis와 97.74%, Enterococcus faecium과 94.74%를 나타내었다. ANI 분석의 종간 유사성을 나타내는 Cut-off 값이 95%라는 점을 생각할 때 IDCC 2105 균주는 Enterococcus lactis라는 것을 알 수 있다.
분리된 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105는 그람양성균이고 호기적 조건과 혐기적 조건에서 모두 성장이 가능한 통성 혐기성(facultative anaerobe)이며, 포자를 형성하지 않고 운동성이 없으며 세포는 구균의 형태를 취하고 있다.
이에, 본 발명의 미생물 ELA2105를 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105)로 명명하였으며, 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 2022년 7월 28일자로 기탁하였다(수탁번호 KCTC15043BP).
제조예 1: 신규 균주 ELA2105의 배양물 제조
발명 균주 ELA2105의 배양물을 제조하기 위하여, 포도당과 효모추출물 기반의 배지에 ELA2105가 1×108 CFU/mL이 되도록 종균을 접종한 다음 37℃에서 18시간 동안 증식시켜 배양액을 확보하였다. 생균 원료를 제조하기 위해 배양액을 원심분리하여 균체를 회수하고 동결건조한 다음 건조물을 분쇄하였다.
실시예 2: 신규 균주 ELA2105 및 이의 배양물의 지방 유화 억제 및 자유 지방산 제거 효과 확인
1) 지방 유화(fat emulsification) 억제능
발명 균주 ELA2105의 지방 유화 억제능을 확인하기 위하여, 균체를 지방 유화 용액에 처리했을 때 유화가 억제되는 정도를 확인하였다. MRS 배지에 ELA2105 균주를 1% 접종하여 37℃에서 배양한 다음 원심분리 하여 균체를 회수하고 PBS (Phosphate-buffered saline)으로 2회 세척하였다. 올레산 1%와 담즙산 0.1%를 포함하는 수용액에 균체를 액량의 1% 첨가하여 균질화 하였다. 이후 혼합 용액에 Oil red O 용액을 떨궈 염색된 자유 지방산의 유화 정도를 현미경으로 관찰하였고, 그 결과는 도 1과 같다.
2) 자유 지방산(free fatty acids) 제거능
발명 균주 ELA2105의 자유 지방산 제거 능력을 확인하기 위하여, 포도당과 효모 추출말 기반의 최소 배지에 올레산을 500 μM 첨가한 다음 ELA2105 균주를 각각 0.5%, 1%, 5% 접종하여 37℃에서 8시간 동안 배양하였다. 이후 배양 종료액 내의 잔여 자유 지방산을 Free Fatty Acid Quantitation Kit (MAK044, Sigma-Aldrich)를 사용하여 정량하였으며, 미접종 배지 내 자유 지방산 양에 대한 균 접종군의 상대적인 정량치 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
| 접종 농도 | 0% | 0.5% | 1% | 5% |
| 자유 지방산 양 | 100% | 98.5% | 91.1% | 85.6% |
그 결과, 균 접종 농도가 높아질수록 잔여 자유 지방산의 양이 줄어들었으며, 이를 통해 ELA2105는 체내에서 중성지방이 소화 과정을 통해 분해되어 생성되는 자유 지방산을 제거할 수 있는 능력을 보유하였다는 것이 확인되었다.
실시예 3: 동물 모델에서의 항 비만 효과 확인
1) 고지방 식이 마우스에서의 체중 및 체지방 변화
고지방 식이 마우스에서의 ELA2105의 비만 억제 능력을 확인하는 실험을 진행하기 위하여, 6주령의 수컷 C57BL/6J 마우스를 순화하여 고지방 사료(D12492, Research Diet, Inc)를 섭취시켜 비만을 유도하였다. 군 당 9마리씩 무작위로 배정한 다음 ELA2105의 생균 원료를 1×107, CFU/mice/day씩 (저농도), 1×108 CFU/mice/day씩 (중농도) 및 1×109 CFU/mice/day씩 (고농도) 경구 투여하였다. 양성 대조군으로 Orlistat (PHR1445, Supleco)를 480 μg씩 투여하였으며, 정상 식이 대조군은 일반 식이 사료(LabDiet 5053, Orientbio)를 섭취시켰다. 각 군에 대해 10주 간 매주 체중과 식이 효율(체중 증가량 ÷ 총 식이 섭취량)을 측정하였으며, 섭취 종료 후 부고환에 축적된 지방 무게를 측정하였다. 각 군의 주차 별 평균 체중 증가량은 도 2에, 측정 결과의 평균치는 다음 표 3에 나타내었다.
| 시험군 | 체중 증가량(g) | 식이 효율(%) | 부고환 지방 무게(g) |
| 정상 식이 대조군 | 3.4 | 1.4 | 0.39 |
| 고지방 식이 대조군 | 11.1 | 5.9 | 2.06 |
| Orlistat | 8.6 | 4.6 | 1.38 |
| ELA2105 저농도(ELA-L) | 10.7 | 5.6 | 1.83 |
| ELA2105 중농도(ELA-M) | 10.5 | 5.5 | 1.67 |
| ELA2105 고농도(ELA-H) | 8.2 | 4.5 | 1.55 |
먼저, 고지방 식이의 경우 정상 식이를 할 때 보다 체중 증가량과 식이 효율, 부고환 지방 무게가 모두 크게 증가하였고, 양성 대조군인 항비만 약물 오르리스타트(Orlistat)는 이를 크게 억제했으므로 비만 유발 모델이 정상적으로 작동한 것을 알 수 있다. ELA2105의 생균을 투여한 모든 군에서 고지방 식이 대조군에 비해 적은 체중 증가를 보여 비만을 억제할 수 있는 능력을 확인하였다. 또한, 식이 섭취량 대비 체중 증가량인 식이 효율 역시 감소하였으므로 동일한 양을 섭취하더라도 적은 체중 증가를 기대할 수 있음을 알게 되었다. 부고환 지방의 무게 역시 섭취한 ELA2105에 대해 농도 의존적으로 감소하였으며, 체지방 축적을 저해하여 비만을 억제할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
2) 고지방 식이 랫트에서의 체중 변화 및 섭취 지방 배출량
섭취한 지방을 분변으로 배출시키는 능력을 확인하기 위하여 6주령의 수컷 Sprague Dawley 랫트를 순화하여 고지방 사료(D12492, Research Diet, Inc)를 섭취시켜 비만을 유도하였다. 군 당 6마리씩 무작위로 배정한 다음 ELA2105의 생균 원료를 1×109 CFU/rat/day씩 경구 투여하였고, 정상 식이 대조군은 일반 식이 사료(LabDiet 5053, Orientbio)를 섭취시켰다. 각 군에 대해 10주 간 매주 체중과 식이 효율을 측정하였다. 분변 내 지방량을 측정하기 위해 배출된 분변을 수거하여 동결건조 한 다음 분쇄하여 chloroform과 methanol의 2:1 혼합액을 처리하여 지방을 용해시켰다. 이후 유기용매를 필터한 다음 증발시키고 나서 잔여 지방량의 무게를 측정하여 분변의 건조 중량 대비 백분율로 나타내었다. 측정 결과의 평균치는 다음 표 4와 같다.
| 시험군 | 체중 증가량(g) | 식이 효율(%) | 분변 지방량(%) |
| 정상 식이 대조군 | 319 | 23.8 | 3.50 |
| 고지방 식이 대조군 | 447 | 36.9 | 4.89 |
| ELA2105 | 366 | 33.1 | 5.79 |
마우스의 결과와 마찬가지로 랫트에서도 ELA2105 균주는 대조군 대비 체중 증가를 억제하여 결과적으로 감소된 식이 효율을 보였다. 무엇보다도 분변 내의 지방량이 대조군 보다 증가하는 결과를 확인할 수 있었으며, 이를 통해 ELA2105가 보유한 섭취한 지방을 배출시키는 능력이 비만 억제에 기여한다는 것을 알 수 있다.
실시예 4:
신규 균주 ELA2105의 열 저항성 및 생균 원료의 저장안정성 확인
1) ELA2105 균주의 열 저항성
ELA2105 균주가 열에 견디는 성질이 우수한지 확인하기 위하여 몇 가지 Enterococcus 속의 균주와 열 저항성을 비교하는 실험을 진행하였다. ELA2105 균주를 MRS 배지에 접종하여 37℃에서 24시간 동안 배양하여 PBS로 10배 희석한 다음 60℃에서 1시간 동안 중탕하였다. 열처리한 용액을 다단계 희석하여 MRS 한천배지에 도말하고 37℃에서 48시간 동안 배양한 다음 콜로니를 계수하여 열처리 생존율을 확인하였으며, 열처리 전 생균수 대비 1시간 후 감소된 생균수에 대해 1/10로 감소하는 데까지 걸린 시간(Decimal reduction time, D값)을 환산하였다. 비교예로서 3종의 Enterococcus 속의 표준균주와 ELA2105와 함께 발효 식품으로부터 분리된 6종의 Enterococcus 속 균주를 사용하여 위와 동일한 실험을 진행하였다. 각 균주 별 D값은 표 5에 나타내었다.
| 조건 | 균주 | 열 저항성 (D값, min) |
| 비교예 1 | Enterococcus lactis KCTC21015 | 13.4 |
| 비교예 2 | Enterococcus durans KCTC13289 | 13.7 |
| 비교예 3 | Enterococcus faecium KCCM12118 | 14.6 |
| 비교예 4 | Enterococcus 분리균주 1 | 13.9 |
| 비교예 5 | Enterococcus 분리균주 2 | 12.7 |
| 비교예 6 | Enterococcus 분리균주 3 | 14.0 |
| 비교예 7 | Enterococcus 분리균주 4 | 13.5 |
| 비교예 8 | Enterococcus 분리균주 5 | 14.4 |
| 비교예 9 | Enterococcus 분리균주 6 | 13.6 |
| 실시예 | Enterococcus lactis IDCC 2105 (ELA2105) | 14.8 |
ELA2105의 60℃ 열 저항성 확인 결과 9개의 비교예에 비해 더 높은 D값을 나타내었다. D값이 높다는 것은 해당 온도의 처리 시 더 오랫동안 생존했다는 것을 의미하며, 이러한 결과를 통해 ELA2105가 Enterococcus 중에서도 열 저항성이 가장 높았다는 것을 알 수 있었다.
2) 생균 원료의 저장안정성
ELA2105를 MRS 배지에 접종하여 18시간 배양하고 7,000 g에서 10분 간 원심분리하여 균체를 회수한 다음 동결보호제(트레할로스, 5% w/v) 용액에 균체를 현탁하여 동결건조 하였다. 균체 건조물을 60메쉬 크기로 분쇄하여 최종 원료를 제조하고 25℃와 30℃ 배양기에 나누어 보관하였다. 생산 직후 및 6개월 간 보관한 원료 내 생균수를 분석하기 위해 생리식염수로 다단 희석한 다음 MRS 한천배지에 분주하여 37℃에서 48시간 동안 배양하여 생성된 집락을 계수하였다. 30℃에서 6개월 저장안정성을 초기 대비 생균수의 백분율로 나타내었다(표 6).
| 보관 온도 | 초기 생균수(CFU/g) | 6개월 보관 후 생균수(CFU/g) | 생존율 |
| 25℃ | 6,550억 | 6,430억 | 98.2% |
| 30℃ | 6,370억 | 97.3% |
ELA2105의 생산 원료를 25℃와 30℃에서 6개월 보관 후 분석한 생균수는 각각 6,430억 및 6,370억 CFU/g으로 초기 생균수인 6,550억 CFU/g에 비해 98.2%와 97.3%의 생존율을 보였다. 따라서 ELA2105는 일반적인 프로바이오틱스 생산 기술에 의해 원료를 제조하였을 때 매우 우수한 저장안정성을 보유하였다는 것을 알 수 있다.
Claims (13)
- 수탁번호 KCTC15043BP의 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 균주.
- 제 1 항에 있어서,
체지방을 억제하는 균주.
- 제 1 항에 있어서,
균주의 열 저항성과 생균 원료의 저장안정성이 우수한 균주.
- 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 지방 축적 저해용 식품 조성물.
- 제 4 항에 있어서,
상기 식품은 비만 예방 또는 개선용 식품인, 식품 조성물.
- 제 4 항에 있어서,
상기 식품은 건강기능식품인 조성물.
- 제 4 항에 있어서,
상기 식품은 음료, 바 또는 발효유인 조성물.
- 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 비만 또는 비만 관련 질환 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
- 제 8 항에 있어서,
추가로 약학적으로 허용가능한 담체를 1종 이상 포함하는 비만 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
- 제 8 항에 있어서,
비만 관련 질환은 고혈압, 당뇨, 인슐린 내성 증후군, 대사 증후군, 비만관련 위식도 역류성 질환, 동맥경화증, 고지혈증, 과중성지방혈증, 과콜레스테롤혈증, 지방이영양증, 비알콜성 지방간염, 심혈관 질환 또는 다낭성 난소 증후군인 약학적 조성물.
- 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 정장제 조성물.
- 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물로 이루어진 것인 발효용 유산균 스타터.
- 엔테로코커스 락티스 IDCC 2105 (Enterococcus lactis IDCC 2105) 또는 이의 배양물을 포함하는 사료 또는 사료 첨가제 조성물.
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