WO2021137603A1 - 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물 - Google Patents

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

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metabolic diseases
plantarum
prevention
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장명호
강창호
백남수
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    • C12R2001/225—Lactobacillus
    • C12R2001/25—Lactobacillus plantarum

Definitions

  • the present invention relates to a novel Lactobacillus plantarum strain and a composition for preventing or treating metabolic diseases comprising the same.
  • Obesity refers to an excessive accumulation of fat in the body due to an imbalance between food intake and energy expenditure.
  • obesity is closely related to insulin resistance, glucose tolerance, hyperlipidemia, and the like, and may accompany metabolic diseases such as cardiovascular disease, fatty liver disease, cancer and diabetes as complications.
  • the inflammatory response in the adipose tissue of obese patients increases, obesity is also viewed as a low-level systemic inflammation.
  • the inflammatory response is increased by inflammatory macrophages that are increased in proportion to the size of the adipose tissue, and inflammatory adipokines produced and secreted in the adipose tissue in this state can prevent metabolic diseases such as cardiovascular disease and diabetes. It has been reported as a causative agent. Therefore, obesity, which increases these molecules, is the cause of almost all adult diseases.
  • the anti-obesity agent is largely classified as an appetite suppressant, an energy consumption promoter, or a fat absorption inhibitor, and most anti-obesity medications are appetite suppressants that suppress appetite by regulating neurotransmitters related to the hypothalamus.
  • conventional anti-obesity drugs exhibit side effects such as heart disease, respiratory disease, and nervous system disease, and have a problem in that their persistence in the body is low. Accordingly, the development of a safe and effective anti-obesity treatment is required.
  • lactic acid bacteria exhibit effects such as maintenance of normal intestinal flora, improvement of intestinal flora, anti-diabetic and anti-lipidemic effects, cancer suppression, colon cancer suppression, and non-specific activity of the host's immune system.
  • Korean Patent Registration No. 10-1494279 discloses a Lactobacillus plantarum KY1032 strain (Accession No.: KCCM-10430) having an effect of inhibiting adipocyte differentiation, and registered in the Republic of Korea.
  • Patent No. 10-0996577 discloses Lactobacillus kerbetus HY7601 (Accession No.: KCTC 11456BP) having an effect of inhibiting obesity
  • Korean Patent No. 10-1394348 discloses Lactobacillus planta having an effect of inhibiting adipocyte differentiation.
  • Rum DSR920 strain accesion No.: KCCM 11210P
  • the present inventors completed the present invention by confirming that the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) exhibits excellent anti-obesity effect as a result of research to develop a new strain having excellent anti-obesity effect.
  • the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) exhibits excellent anti-obesity effect as a result of research to develop a new strain having excellent anti-obesity effect.
  • an aspect of the present invention provides a Lactobacillus Plantarum (Lactobacillus Plantarum) strain (Accession No.: KCTC 14107BP).
  • Another aspect of the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating metabolic diseases, comprising the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof as an active ingredient.
  • Lactobacillus plantarum strain accesion No.: KCTC 14107BP
  • a culture thereof as an active ingredient.
  • Another aspect of the present invention provides a food composition for preventing or inhibiting a metabolic disease comprising a Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • a Lactobacillus plantarum strain accesion No.: KCTC 14107BP
  • Another aspect of the present invention provides a feed composition for preventing or inhibiting metabolic diseases, including Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • metabolic diseases including Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • Another aspect of the present invention provides a method for preventing and treating metabolic diseases in Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof
  • the present invention relates to a Lactobacillus plantarum strain and a composition for preventing or treating metabolic diseases comprising the same.
  • the Lactobacillus Plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) of the present invention can effectively inhibit fat accumulation in white adipose tissue, brown adipose tissue and liver tissue.
  • the Lactobacillus plantarum strain exhibits an excellent blood sugar improvement effect, and in particular can reduce fasting blood sugar levels. It can effectively improve insulin resistance by improving glucose tolerance and increasing insulin sensitivity. It can also regulate the concentration of metabolic hormones in the blood. Therefore, the Lactobacillus plantarum strain can be usefully used to prevent or treat metabolic diseases.
  • 1 to 3 are graphs comparing the body weight of mice fed only high-fat diet after oral administration of 16 types of lactic acid bacteria to mice fed a high-fat diet.
  • mice 4 shows adipocytes in white adipose tissue of mice fed a general diet, mice fed a high-fat diet, mice orally administered high-fat diet and general lactic acid bacteria, and mice administered high-fat diet and L. plantarum GB104 strain.
  • Figure 5 shows fat cells in brown adipose tissue of mice fed a general diet, mice fed a high-fat diet, mice fed a high-fat diet and orally administered lactic acid bacteria, and mice administered a high-fat diet and L. plantarum GB104 strain.
  • mice fed a general diet is a comparison of liver weights of mice fed a general diet, mice fed a high-fat diet, mice orally administered high-fat diet and general lactic acid bacteria, and mice administered high-fat diet and L. plantarum GB104 strain. It is a graph.
  • mice 7 shows fat accumulation in liver tissue of mice fed a general diet, mice fed a high-fat diet, mice orally administered high-fat diet and general lactic acid bacteria, and mice administered high-fat diet and L. plantarum GB104 strain. It is a picture comparing the degree.
  • mice 8 is a mouse ingested with a general diet, a mouse ingested with a high-fat diet, a mouse orally administered with a high-fat diet and general lactic acid bacteria, and a high-fat diet and orally administered with L. plantarum GB104 strain in order to confirm the blood sugar lowering effect. It is a diagram comparing fasting blood glucose in mice.
  • mice 9 is a mouse ingesting a general diet, a mouse ingesting a high-fat diet, a mouse orally administered a high-fat diet and general lactic acid bacteria, and a high-fat diet ingestion and oral administration of L. plantarum GB104 strain in order to confirm the effect of improving glucose tolerance; It is a graph comparing blood glucose according to time after glucose administration in mice.
  • Figure 10 is to confirm the effect of improving insulin resistance, mice fed a general diet, mice fed a high fat diet, mice orally administered high fat diet and general lactic acid bacteria, high fat diet intake, and oral administration of L. plantarum GB104 strain It is a graph comparing blood sugar according to time after insulin administration in one mouse.
  • Figure 11 is in order to confirm the metabolic hormone control ability, mice fed a general diet, mice fed a high-fat diet, mice orally administered high-fat diet and general lactic acid bacteria, high-fat diet intake, and oral administration of L. plantarum GB104 strain.
  • This is a graph comparing the concentration of GLP-1 (glucagone-liked peptide-1) in the blood of one mouse.
  • Lactobacillus Plantarum ( Lactobacillus Plantarum ) It provides a strain (Accession No.: KCTC 14107BP).
  • Lactobacillus ( Lactobacillus ) is an aerobic or facultative anaerobic Gram-positive bacillus genus microorganism widely distributed in nature. Microorganisms belonging to the genus Lactobacillus include Lactobacillus plantarum and Sakei.
  • the present inventors selected a novel Lactobacillus plantarum strain having an excellent anti-obesity effect, and named it “Lactobacillus plantarum GB104”.
  • the strain was deposited with the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology Biological Resources Center as of September 6, 2019, with deposit number SD1337.
  • the strain was deposited with the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology Biological Resources Center as of January 14, 2020 with accession number KCTC 14107BP.
  • the strain corresponds to a probiotic strain, is harmless to the human body, and can be used without side effects.
  • L.plantarum GB104 is L.plantarum GB104 or Lactobacillus Planta rum strains: can be used in combination with the substrate (Accession No. KCTC 14107BP).
  • Another aspect of the present invention provides a pharmaceutical composition for preventing or treating metabolic diseases, comprising Lactobacillus Plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof as an active ingredient.
  • Lactobacillus Plantarum strain accesion No.: KCTC 14107BP
  • a culture thereof as an active ingredient.
  • the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) is the same as described above.
  • the strain may be a live cell or a dead cell, preferably a live cell.
  • the culture of the strain may or may not contain the strain, preferably it may be included.
  • the active ingredient Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof is included in a therapeutically effective amount or a nutritionally effective concentration, 10 4 to 10 16 CFU/g, Preferably, it contains an amount of 10 6 to 10 12 CFU/g, or a culture having an equivalent number of live cells.
  • 1x10 6 CFU/g or more of live cells preferably 1x10 8 to 1x10 12 CFU/g of live cells, may be administered once or divided over several times.
  • metabolic disease is also referred to as metabolic syndrome, and is a disease presumed to be caused by insulin resistance, and is a symptom in which two or more of cholesterol, blood pressure, and blood sugar levels are abnormal. It is a conceptualization of the phenomenon in which the risk factors of various cardiovascular diseases and type 2 diabetes cluster together into one disease group, and encompasses insulin resistance and various complex and various metabolic abnormalities and clinical aspects related thereto.
  • the metabolic disease may be specifically selected from the group consisting of obesity, hypertension, arteriosclerosis, hyperlipidemia, fatty liver, nonalcoholic fatty liver disease, hyperinsulinemia, diabetes, and insulin resistance syndrome.
  • the term “obesity” is referred to as adipositas, and is a disease in which an abnormally large amount of fat is accumulated in the body. Irregular eating habits, excessive food intake, lack of exercise, endocrine system diseases, genetic factors, psychological factors and drugs can cause obesity. In addition to obesity, arteriosclerosis, cardiovascular disease (stroke and ischemic cardiovascular disease), hypertension, diabetes, hyperlipidemia, fatty liver, cholelithiasis, obstructive sleep apnea, menstrual irregularity, polycystic ovary disease, infertility, decreased libido, depression, degenerative arthritis, gout, etc. increase the incidence of The obesity may be simple obesity, symptomatic obesity, childhood obesity, adult obesity, cell proliferation type obesity, cell hypertrophy, upper body obesity, lower body obesity, visceral fat type obesity or subcutaneous fat type obesity.
  • hypertension refers to a phenomenon in which the perfusion blood pressure of blood flowing through an artery increases.
  • the systolic blood pressure is 140 mmHg or more and the diastolic blood pressure is 90 mmHg or more
  • hypertension can be usually diagnosed.
  • Hypertension has no clear symptoms, and there are primary (or essential) hypertension for which the exact cause is unknown, and secondary hypertension caused by kidney disease, endocrine disease, and preeclampsia. Most hypertension (90 ⁇ 95%) is primary hypertension, and it is estimated that it is caused by environmental factors such as obesity, stress, drinking alcohol, and smoking along with genetic causes.
  • arteriosclerosis is defined as a phenomenon in which the elasticity of the artery decreases, fat accumulates on the inner surface of the artery wall, and abnormal tissue proliferates, thereby narrowing the width of the artery wall.
  • Arteriosclerosis is a term that refers to pathological changes in arteries, and the disease name is attached depending on the organ that is troubled by arteriosclerosis. For example, there may be a cerebral infarction due to arteriosclerosis, myocardial infarction due to coronary arteriosclerosis, and the like, but is not limited thereto.
  • hyperlipidemia is a disease caused by a large amount of fat in the blood because fat metabolism such as triglycerides and cholesterol is not properly performed. Specifically, hyperlipidemia refers to a state in which lipid components such as triglycerides, LDL cholesterol, and free fatty acids in the blood are increased. hypercholesterolemia or hypertriglyceridemia.
  • fatty liver is defined as a state in which fat is accumulated in hepatocytes in an excessive amount due to a disorder of fat metabolism in the liver, and the weight of fat in the liver is 5% or more. It causes various diseases such as angina pectoris, myocardial infarction, stroke, arteriosclerosis, fatty liver and pancreatitis. Fatty liver is divided into alcohol-induced alcoholic fatty liver and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD).
  • NAFLD non-alcoholic fatty liver disease
  • nonalcoholic fatty liver disease refers to a case where the cause of fatty liver is not caused by alcohol, and ranges from simple steatosis to non-alcoholic steatohepatitis (NASH), hepatic cirrhosis. ), including the whole series of processes leading to The causes of NAFLD include side effects such as antiarrhythmic drugs, antiviral drugs, steroids, and cytotoxic drugs, excessive calorie intake such as carbohydrates, obesity, diabetes, and some genetic causes.
  • side effects such as antiarrhythmic drugs, antiviral drugs, steroids, and cytotoxic drugs, excessive calorie intake such as carbohydrates, obesity, diabetes, and some genetic causes.
  • diabetes is a chronic disease characterized by a relative or absolute lack of insulin resulting in glucose-intolerance.
  • the diabetes may include all types of diabetes, for example, type 1 diabetes, type 2 diabetes, and hereditary diabetes, but is not limited thereto.
  • Type 1 diabetes is insulin dependent diabetes mellitus, mainly caused by destruction of ⁇ -cells.
  • type 2 diabetes is non-insulin-dependent diabetes mellitus, which is caused by insulin resistance. It occurs because the action of insulin does not occur effectively even if an increase in insulin is not detected or detected in muscle and adipose tissue.
  • insulin resistance refers to a state in which cells cannot effectively burn glucose because they do not respond to insulin that lowers blood sugar. When insulin resistance is high, the body recognizes that it needs insulin and produces more insulin. This results in hyperinsulinemia, hypertension or dyslipidemia, as well as heart disease and diabetes.
  • insulin resistance syndrome refers to diseases caused by the insulin resistance. It is characterized by cellular resistance to insulin action, hyperinsulinemia, an increase in very low density lipoprotein (VLDL) and triglycerides, a decrease in high density lipoprotein (HDL), and hypertension. It is recognized as a risk factor for the disease and type 2 diabetes.
  • VLDL very low density lipoprotein
  • HDL high density lipoprotein
  • the The strain can inhibit fat accumulation in white adipose tissue.
  • the size of adipocytes in white adipose tissue of the mouse model was significantly reduced.
  • the size of adipocytes in the white adipose tissue of the mouse model did not decrease. Through this, it was confirmed that the strain inhibited fat accumulation in white adipose tissue (FIG. 4).
  • the The strain can inhibit fat accumulation in brown adipose tissue.
  • the size of adipocytes in the brown adipose tissue of the mouse model was significantly reduced.
  • general lactic acid bacteria were orally administered to a mouse model fed a high-fat diet, the size of adipocytes in the brown adipose tissue of the mouse model did not decrease. Through this, it was confirmed that the strain inhibited fat accumulation in brown adipose tissue (FIG. 5).
  • the The strain can reduce liver weight and inhibit fat accumulation in liver tissue. Specifically, as a result of oral administration of the strain to a mouse model fed a high-fat diet in one embodiment of the present invention, the liver weight and fat accumulation in the tissue of the mouse model were reduced. On the other hand, when general lactic acid bacteria were orally administered to a mouse model fed a high-fat diet, a lot of fat was accumulated in the liver tissue of the mouse model and there was no change in weight. Through this, it was confirmed that the strain reduced the liver weight and suppressed the accumulation of fat in the tissue ( FIGS. 6 and 7 ).
  • the strain can reduce blood sugar levels. Preferably, it can reduce fasting blood sugar level and improve glucose tolerance.
  • the fasting blood glucose and blood glucose levels after administration of glucose in the mouse model were reduced.
  • general lactic acid bacteria were orally administered to a mouse model fed a high-fat diet
  • fasting blood glucose and blood glucose levels after administration of glucose in the mouse model did not decrease. Through this, it was confirmed that the strain reduced fasting blood glucose levels and improved glucose tolerance ( FIGS. 8 and 9 ).
  • the strain can improve insulin resistance. Specifically, as a result of oral administration of the strain to a mouse model fed a high-fat diet in one embodiment of the present invention, the blood glucose level was significantly reduced after insulin administration in the mouse model. On the other hand, when general lactic acid bacteria were orally administered to a mouse model fed a high-fat diet, blood glucose levels did not decrease after insulin administration in the mouse model. Through this, it was confirmed that the strain improves insulin resistance by increasing insulin sensitivity (FIG. 10).
  • the strain can regulate the secretion of GLP-1, a metabolic hormone.
  • the term “metabolic hormone” refers to a hormone involved in metabolic regulation, and may preferably be incretin.
  • the term “incretin” is a hormone secreted from the gastrointestinal tract by the constituent nutrients of food after food intake, and serves to promote insulin secretion in the pancreas depending on blood sugar levels. Incretins include GLP-1 and glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP).
  • GLP-1 acts on the pancreas to increase insulin secretion and decrease glucagon secretion, thereby exhibiting a hypoglycemic effect.
  • GLP-1 exhibits anti-diabetic and anti-obesity effects by delaying the passage of food in the stomach, suppressing appetite, and improving the function of ⁇ -cells.
  • the blood GLP-1 concentration which was decreased in the mouse model, was increased, but in the case of oral administration of general lactic acid bacteria, blood GLP-1 concentration change could not be observed. Through this, it was confirmed that the strain regulates the concentration of GLP-1 in the blood (FIG. 11).
  • the composition may further comprise a cryoprotectant or an excipient.
  • the cryoprotectant may be at least one selected from the group consisting of glycerol, trehalose, maltodextrin, powdered skim milk and starch.
  • the excipient may be one or more selected from the group consisting of glucose, dextrin, and powdered skim milk.
  • the cryoprotectant may be included in 0.01 wt% to 20 wt%, 0.01 wt% to 10 wt%, based on the total weight of the composition, specifically, the glycerol is 5 wt% to 20 wt%, and the trehalose is 2 wt% to 10 wt% Weight%, the maltodextrin may be included in an amount of 2 wt% to 10 wt%, the skim milk powder in an amount of 0.5 wt% to 2 wt%, and the starch content in an amount of 0.1 wt% to 1 wt%.
  • the excipient may be included in an amount of 75 wt% to 95 wt% or 85 wt% to 95 wt% based on the total weight of the composition.
  • Lactobacillus Plantarum ( Lactobacillus Plantarum ) It provides a food composition for preventing or inhibiting metabolic disease comprising a strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) is the same as described above.
  • the food composition includes all forms of functional food, nutritional supplement, health food and food additives, etc. Food compositions of this type are known in the art. It can be prepared in various forms according to a conventional method.
  • the strain When the strain is used as a food additive, the strain may be added as it is or used with other foods or food ingredients, and may be appropriately used according to a conventional method.
  • the mixed amount of the active ingredient may be appropriately determined according to the purpose of use (prevention, health or therapeutic treatment). In general, it may be added in an amount of 0.0001% by weight to 1% by weight, specifically 0.001% by weight to 0.1% by weight of the raw material composition containing the strain when preparing food or beverage. However, in the case of long-term intake for health and hygiene purposes or for health control purposes, the above amount may be used below the above range.
  • Lactobacillus Plantarum ( Lactobacillus Plantarum ) It provides a feed composition for preventing or inhibiting a metabolic disease comprising a strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) is the same as described above.
  • the feed composition for the prevention or improvement of metabolic diseases can be prepared by adding the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) in an appropriate effective concentration range according to various feed preparation methods known in the art.
  • Lactobacillus plantarum strain accesion No.: KCTC 14107BP
  • Lactobacillus Plantarum ( Lactobacillus Plantarum ) It provides a method for preventing and treating metabolic diseases comprising administering to an individual a strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a culture thereof.
  • the subject may be an individual having a metabolic disease.
  • the subject may be a mammal, preferably a human.
  • the Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) is the same as described above.
  • the administration route, dosage and frequency of administration of the strain or culture thereof may be administered to the subject in various ways and amounts depending on the condition of the patient and the presence or absence of side effects, and the optimal administration method, dosage and frequency of administration are usually A technician of the company can select it within an appropriate range.
  • the types of metabolic diseases are as described above.
  • Lactobacillus Plantarum ( Lactobacillus Plantarum ) It provides the use of a strain (Accession No.: KCTC 14107BP) or a metabolic disease treatment of a culture thereof.
  • Lactobacillus plantarum strain (Accession No.: KCTC 14107BP) is the same as described above.
  • the types of metabolic diseases are as described above.
  • lactic acid bacteria having anti-obesity efficacy were selected among 16 types of lactic acid bacteria purchased from Mediogen. Specifically, after ingesting C57BL/6 mice with a 60% high fat diet (High Fat Diet, HFD), each lactic acid bacteria was orally administered, which was set as an experimental group. Mice fed only a 60% high-fat diet were set as a control group. At this time, each lactic acid bacteria was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse. The anti-obesity effect was confirmed through the weight difference of the experimental group compared to the weight of the control group.
  • HFD 60% high fat diet
  • Lactobacillus plantarum GB104 strain effectively inhibited weight gain.
  • there were also strains that did not show an anti-obesity effect among L. plantarum lactic acid bacteria FIGS. 1 to 3 ).
  • the Lactobacillus plantarum GB104 strain among L. plantarum lactic acid bacteria exhibits an anti-obesity effect.
  • Example 2 L. plantarum GB104 Confirmation of the effect of inhibiting fat accumulation in white adipose tissue of the strain
  • L. plantarum GB104 (Accession No.: KCTC 14107BP) strain was confirmed using a mouse model. Specifically, after ingesting C57BL/6 mice with a 60% high fat diet (HFD), L. plantarum GB104 strain was orally administered, which was set as an experimental group. In addition, mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group, and mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria (L. plantarum MG5120 ) were set as a positive control group. Furthermore, mice fed a normal chow diet (NCD) were set as a normal group. At this time, the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • HFD 60% high fat diet
  • NBD normal chow diet
  • Example 3 L. plantarum GB104 Confirmation of the effect of inhibiting fat accumulation in brown adipose tissue of the strain
  • L. plantarum GB104 strain was orally administered, which was set as an experimental group.
  • mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group
  • mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria L. plantarum MG5120
  • mice fed the general diet were set as the normal group.
  • the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • Example 4 L. plantarum GB104 Confirmation of the effect of inhibiting fat accumulation in liver tissue of the strain
  • L. plantarum GB104 strain was orally administered, which was set as an experimental group.
  • mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group
  • mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria L. plantarum MG5120
  • mice fed the general diet were set as the normal group.
  • the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • the liver was excised at an autopsy, and the weight was measured to compare and evaluate the weight between groups. After the extracted liver was fixed with 10% buffered formalin, paraffin sections were made and H&E stained, and the size of the cells was observed.
  • the liver weight of the negative control and positive control mice fed a high-fat diet increased compared to the normal group
  • the liver weight of the experimental group mice orally administered with the L. plantarum GB104 strain was significantly decreased compared to the negative control group (FIG. 6).
  • fat accumulation in the liver tissues of the negative and positive controls fed a high-fat diet increased
  • the liver tissues of the experimental group orally administered with L. plantarum GB104 strain had almost no fat at a level similar to that of the normal group. It did not accumulate ( FIG. 7 ).
  • the L. plantarum GB104 strain effectively inhibited the liver weight and fat accumulation in the liver tissue.
  • Example 5 L. plantarum GB104 Confirmation of the effect of lowering fasting blood sugar and improving glucose tolerance of the strain
  • mice C57BL/6 mice were fed a 60% high-fat diet (HFD), and then orally administered L. plantarum GB104 strain, which was set as an experimental group.
  • HFD 60% high-fat diet
  • mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group
  • mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria L. plantarum MG5120
  • mice fed the general diet were set as the normal group.
  • the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • mice were fasted for at least 16 hours, and then intraperitoneally injected with a glucose solution at a dose of 1 g/kg. Then, after 0, 30, 60, 90, and 120 minutes, blood was collected from the tail vein of the mouse and blood glucose was measured using a blood glucose meter. In this case, the blood sugar of 0 minutes means fasting blood sugar.
  • Example 6 L. plantarum GB104 Confirmation of the effect of improving the insulin resistance of the strain
  • an insulin tolerance test was performed.
  • C57BL/6 mice were fed a 60% high-fat diet (HFD), and then orally administered L. plantarum GB104 strain, which was set as an experimental group.
  • mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group
  • mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria L. plantarum MG5120
  • mice fed the general diet were set as the normal group.
  • the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • mice were fasted for 4.5 hours, the insulin solution was administered intraperitoneally at a dose of 1 U/kg, and blood was collected from the tail vein of the mouse after 0, 30, 60, 90, and 120 minutes. Blood glucose was measured with a blood glucose meter.
  • Example 7 L. plantarum GB104 Confirmation of the GLP-1 secretion promoting effect of the strain
  • L. plantarum GB104 strain The effect of regulating blood GLP-1 by administration of the L. plantarum GB104 strain was confirmed using a mouse model. Specifically, after ingesting 60% high fat diet (HFD) to C57BL/6 mice, L. plantarum GB104 strain was orally administered, which was set as an experimental group. In addition, mice fed only a 60% high-fat diet were set as a negative control group, and mice fed a 60% high-fat diet and orally administered with general lactic acid bacteria (L. plantarum MG5120 ) were set as a positive control group. Furthermore, mice fed the general diet (NCD) were set as the normal group. At this time, the general lactic acid bacteria or L. plantarum GB104 strain purchased from Mediogen was orally administered daily at 5x10 9 CFU per mouse.
  • HFD 60% high fat diet
  • NBD general lactic acid bacteria
  • Serum was separated from the blood of each group of mice, and the concentration of GLP-1 in the serum was analyzed using Bio-plex Pro Mouse Diabetes 8-plex assay kit (Bio-rad, Hercules, CA, USA). The sample analysis procedure was performed by referring to the protocol in the Kit.
  • the concentration of GLP-1 in the serum of the negative control and positive control mice fed a high-fat diet was lower or similar to that of the normal group, whereas the GLP-1 concentration of the mice in the experimental group orally administered with L. plantarum GB104 strain was negative. It was significantly higher than the control group (FIG. 11). Through this, the effect of L. plantarum GB104 strain increasing serum GLP-1 concentration was confirmed.

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Abstract

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

Description

락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물
본 발명은 신규한 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다.
사회가 발전함에 따라 비만은 심각한 질병으로 대두되고 있으며, 세계보건기구(WHO)에서는 비만을 치료해야 할 질병으로 명시하고 있다. 최근 우리나라에서도 서구화된 식습관에 따라 비만의 빈도가 증가하는 추세이며, 그 치료와 예방에 대한 관심이 높아지고 있다. 비만은 음식물의 섭취와 에너지 소비 사이의 불균형으로 인해 체내에 지방이 과잉 축적된 상태를 의미한다. 또한, 비만은 인슐린 저항성, 글루코오스 내성, 고지혈증 등과 밀접하게 연관되어 심혈관계질환, 지방간질환, 암 및 당뇨병 등의 대사질환을 합병증으로 동반할 수 있다.
최근 비만환자의 지방조직에서 염증 반응이 증가해 있는 것이 알려지면서, 비만을 낮은 수준의 전신성 염증으로 보기도 한다. 특히, 지방조직의 크기에 비례하여 증가된 염증성 대식세포에 의해 염증 반응이 증가하고, 이러한 상태의 지방조직에서 생산ㆍ분비되는 염증성 아디포카인(adipokine)은 심혈관계질환, 당뇨병 등의 대사질환을 일으키는 발병 인자로 보고되고 있다. 따라서 이러한 분자를 증가시키는 비만은 거의 모든 성인병의 원인이라고 볼 수 있다.
현재 처방되고 있는 비만 치료제로는 제니칼(Xenical, 로슈제약회사, 스위스), 리덕틸(Reductil, 에보트사, 미국) 및 엑소리제(Exolise, 아토파마, 프랑스) 등이 있다. 상기 비만 치료제는 크게 식욕억제제, 에너지소비 촉진제 또는 지방흡수억제제로 분류되는데, 대부분의 비만 치료제들은 시상하부와 관련된 신경전달물질을 조절함으로써 식욕을 억제하는 식욕억제제이다. 그러나, 종래의 비만 치료제들은 심장질환, 호흡기질환 및 신경계질환 등의 부작용이 나타내며, 체내 지속성도 낮다는 문제점이 있다. 이에, 안전하고 효과적인 비만 치료제의 개발이 요구되고 있다.
한편, 최근 안전한 미생물(예를 들어, 유산균)을 이용하여 비만을 예방 또는 치료하고자 하는 프로바이오틱스가 활발히 연구되고 있다. 특히, 유산균은 장내 정상 균총의 유지, 장내 균총의 개선, 항당뇨 및 항지혈증 효과, 발암 억제, 대장암 억제 및 숙주의 면역체계의 비특이적 활성 등의 효과를 나타낸다는 연구결과가 보고된 바 있다.
비만 예방 및 치료 효과와 관련된 유산균과 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1494279호에는 지방세포 분화 억제 효능을 갖는 락토바실러스 플란타룸 KY1032 균주(기탁번호: KCCM-10430)가 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-0996577호에는 비만 억제 효능을 갖는 락토바실러스 커베터스 HY7601(기탁번호: KCTC 11456BP)가 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1394348호에는 지방세포 분화 억제 효능을 갖는 락토바실러스 플란타룸 DSR920 균주(기탁번호: KCCM 11210P)가 개시되어 있으나, 그 효과가 상업적으로 성공할 만큼의 수준에 이르지 못하고 있다.
따라서, 항비만 효과가 우수한 새로운 균주에 대한 지속적인 연구가 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 항비만 효과가 우수한 새로운 균주를 개발하기 위해 연구한 결과, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)가 우수한 항비만 효과를 나타냄을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 대사질환을 예방 및 치료하는 방법을 제공한다
본 발명은 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 백색 지방조직, 갈색 지방조직 및 간조직에서 지방 축적을 효과적으로 억제시킬 수 있다. 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 우수한 혈당 개선 효과를 나타내며, 특히 공복 혈당 수치를 감소시킬 수 있다. 내당능을 개선시키고 인슐린 감수성을 증가시켜 인슐린 저항성을 효과적으로 개선시킬 수 있다. 또한 혈중 대사 호르몬 농도를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주는 대사질환을 예방 또는 치료하는데 유용하게 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3은 고지방식을 섭취시킨 마우스에 16종의 유산균을 각각 경구투여한 후, 고지방식만 섭취시킨 마우스의 체중과 비교한 그래프이다.
도 4는 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기를 비교한 도면이다.
도 5는 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기를 비교한 도면이다.
도 6은 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스, 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 간 무게를 비교한 그래프이다.
도 7은 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스, 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 간조직 내 지방 축적 정도를 비교한 그림이다.
도 8은 혈당 강하 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 공복 혈당을 비교한 도면이다.
도 9는 내당능 개선 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 포도당 투여 후 시간에 따른 혈당을 비교한 그래프이다.
도 10은 인슐린 저항성 개선 효과를 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스에서 인슐린 투여 후 시간에 따른 혈당을 비교한 그래프이다.
도 11은 대사 호르몬 조절능을 확인하기 위하여, 일반식을 섭취시킨 마우스, 고지방식을 섭취시킨 마우스, 고지방식 섭취 및 일반 유산균을 경구투여한 마우스 및 고지방식 섭취 및 L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 마우스의 혈중 GLP-1(glucagone-liked peptide-1)의 농도를 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 제공한다.
락토바실러스(Lactobacillus)는 자연계에 널리 분포하는 호기성, 또는 통성 혐기성의 그람 양성 간균 속 미생물이다. 락토바실러스 속에 속하는 미생물에는 락토바실러스 플란타럼, 사케이 등이 있다. 본 발명자들은 우수한 항비만 효과를 갖는 신규한 락토바실러스 플란타럼 균주를 선별하였으며, 이를 “Lactobacillus plantarum GB104”로 명명하였다. 상기 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2019년 9월 6일자로 기탁번호 SD1337로 기탁되었다. 상기 균주는 한국생명공학연구원 생물자원센터에 2020년 1월 14일자로 기탁번호 KCTC 14107BP로 기탁되었다. 또한, 상기 균주는 프로바이오틱스 균주에 해당하며, 인체에 무해하며, 부작용 없이 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어 “Lactobacillus plantarum GB104”은 L.plantarum GB104 또는 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)로 병용 기재될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 이때, 상기 균주는 생균 또는 사균일 수 있으며, 바람직하게는 생균일 수 있다. 또한, 상기 균주의 배양물은 균주가 포함되거나 포함되지 않은 것일 수 있으며, 바람직하게는 포함된 것일 수 있다.
상기 조성물 총 중량에 대해, 유효성분인 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 치료적 유효량 또는 영양적으로 유효한 농도로 포함하는데, 104 내지 1016 CFU/g, 바람직하게는 106 내지 1012 CFU/g의 함량으로 포함하거나, 동등한 수의 생균을 가진 배양물을 포함한다. 일반적으로, 성인 환자의 경우, 1x106 CFU/g이상의 생균, 바람직하게는 1x108 내지 1x1012 CFU/g의 생균을 한 번 또는 여러 번에 걸쳐서 나누어 투여할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “대사질환”은 대사증후군으로도 일컬어지며, 인슐린 저항성이 원인인 것으로 추정되는 질환으로 콜레스테롤, 혈압, 혈당치 중 2개 이상의 수치에 이상이 생기는 증상이다. 각종 심혈관 질환과 제2형 당뇨병의 위험 요인들이 서로 군집을 이루는 현상을 한 가지 질환군으로 개념화시킨 것으로, 인슐린 저항성 및 이와 관련된 복잡하고 다양한 여러 대사이상과 임상 양상을 모두 포괄한다. 대사질환은 구체적으로 비만, 고혈압, 동맥경화증, 고지혈증, 지방간, 비알코올성 지방간질환, 고인슐린혈증, 당뇨병 및 인슐린 저항성 증후군으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “비만”은 비만증(adipositas)으로 일컬어지며, 체내에 지방이 비정상적으로 많이 축적되는 질병이다. 불규칙한 식습관, 과다한 음식 섭취, 운동 부족, 내분비계통 질환, 유전적 요인, 정신적 요인 및 약물 등이 비만의 원인이 될 수 있다. 비만은 이 밖에도 동맥경화, 심혈관질환(뇌졸증 및 허혈성 심혈관질환), 고혈압, 당뇨병, 고지혈증, 지방간, 담석증, 폐쇄성 수면 무호흡증, 생리불순, 다낭성 난소 질환, 불임증, 성욕감퇴, 우울증, 퇴행성 관절염, 통풍 등의 발병률을 증가시킨다. 상기 비만은 단순 비만, 증후성 비만, 소아비만, 성인비만, 세포 증식형 비만, 세포 비대형 비만, 상체 비만, 하체 비만, 내장지방형 비만 또는 피하지방형 비만일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “고혈압”은 동맥을 지나는 혈류의 관류혈압이 높아지는 현상이다. 수축기 혈압이 140 mmHg, 이완기 혈압이 90 mmHg 이상일 경우 통상 고혈압으로 진단될 수 있다. 고혈압은 뚜렷한 증상이 없으며, 정확한 발생 원인을 알 수 없는 일차성(혹은 본태성) 고혈압과 신장질환, 내분비질환, 임신중독증 등으로 인해 발병되는 이차성 고혈압이 있다. 대부분의 고혈압(90~95%)은 일차성 고혈압으로 유전적 원인과 함께 비만, 스트레스, 음주, 흡연 등의 환경인자에 의해 발병되는 것으로 추정된다.
본 명세서에서 사용된 용어 “동맥경화증”은 동맥의 탄력성이 감소하고, 동맥벽 내면에 지방이 축적되고 이상조직이 증식하여 동맥벽의 폭이 좁아지는 현상으로 정의된다. 동맥경화증은 동맥의 병적 변화를 의미하는 용어이며, 동맥경화증에 의해 문제가 생긴 장기에 따라서 병명이 붙게 된다. 예를 들어, 동맥경화에 의한 뇌경색, 관상동맥경화에 의한 심근경색 등이 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 “고지혈증”은 중성 지방과 콜레스테롤 등의 지방대사가 제대로 이루어지지 않아 혈액 중에 지방량이 많아 유발되는 질환이다. 구체적으로 고지혈증이란 혈액내의 중성지방, LDL 콜레스테롤 및 유리 지방산 등의 지질 성분이 증가된 상태를 말한다. 고콜레스테롤혈증 또는 고중성지방혈증을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 “지방간”은 간의 지방대사 장애로 인해 지방이 간세포에 과다한 양으로 축적된 상태이며, 간 내 지방 무게가 5% 이상으로 이루어진 경우로 정의된다. 이는 협심증, 심근경색, 뇌졸증, 동맥경화, 지방간 및 췌장염 등과 같은 다양한 질병의 원인이 된다. 지방간은 알코올에 의해 유발되는 알코올성 지방간(alcoholic fatty liver)과 알코올에 의하지 않는 비알코올성 지방간(non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD))으로 나뉜다.
본 명세서에서 사용된 용어 “비알코올성 지방간질환”은 지방간의 원인이 알코올에 기인되지 않은 경우를 말하며 간 내 단순 지방침착(simple steatosis)부터 지방간염(non-alcoholic steatohepatitis, NASH), 간경변(hepatic cirrhosis)에 이르는 일련의 과정을 모두 포함한다. 비알코올성 지방간질환의 원인으로는 항부정맥제, 항바이러스제, 스테로이드, 세포독성약물 등의 부작용이나 과다한 탄수화물 등의 칼로리 섭취, 비만, 당뇨, 그리고 일부 유전적인 원인 등이 존재한다.
본 명세서에서 사용된 용어 “당뇨병”은 포도당-비관용(intolerance)을 초래하는 인슐린의 상대적 또는 절대적 부족으로 특징되는 만성질환이다. 상기 당뇨병은 모든 종류의 당뇨병을 포함하며, 예를 들어, 제1형 당뇨병, 제2형 당뇨병 및 유전성 당뇨병일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제1형 당뇨병은 인슐린 의존성 당뇨병으로서, 주로 β-세포의 파괴에 의해 초래된다. 본 명세서에서 사용된 용어 “제2형 당뇨병”은 인슐린 비의존성 당뇨병으로서, 인슐린 저항성에 의해 초래된다. 근육과 지방조직에서 인슐린의 증가를 감지하지 못하거나 감지하더라도 인슐린의 작용이 효과적으로 일어나지 않아 발병된다.
본 명세서에서 사용된 용어 “인슐린 저항성”은 혈당을 낮추는 인슐린에 대해 반응하지 않아 세포가 포도당을 효과적으로 연소하지 못하는 상태를 의미한다. 인슐린 저항성이 높을 경우, 우리 몸이 인슐린을 필요로 하는 것으로 인지하고 더 많은 인슐린을 생산하게 된다. 이로 인해 고인슐린혈증, 고혈압 또는 이상지방혈증 등을 비롯하여 심장병, 당뇨병 등이 초래된다.
본 명세서에서 사용된 용어“인슐린 저항성 증후군”은 상기 인슐린 저항성에 의하여 유발된 질환을 총칭한다. 인슐린 작용에 대한 세포의 저항성, 고인슐린혈증 및 초저밀도지단백(very low density lipoprotein, VLDL)과 중성지방의 증가, 고밀도지단백(high density lipoprotein, HDL)의 감소 및 고혈압 등을 특징으로 하며, 심혈관계 질환과 제2형 당뇨병의 위험인자로 인식되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기가 유의미하게 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 백색 지방조직 내 지방세포의 크기가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 4).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 갈색 지방조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기가 유의미하게 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 갈색 지방조직 내 지방세포의 크기가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 5).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 간 무게를 감소시키고, 간조직 내 지방 축적을 억제시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 간 무게와 조직 내 지방 축적이 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 간조직 내 지방이 많이 축적되었으며 무게 변화도 없었다. 이를 통해, 상기 균주가 간 무게를 감소시키고, 조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 확인하였다(도 6 및 도 7).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 혈당 수치를 감소시킬 수 있다. 바람직하게는 공복 혈당 수치를 감소시키고, 내당능을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 공복 혈당 및 포도당 투여 후 혈당 수치가 감소되었다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 공복 혈당 및 포도당 투여 후 혈당 수치가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 공복 혈당 수치를 감소시키고, 내당능을 개선시키는 것을 확인하였다(도 8 및 도 9).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 인슐린 저항성을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 현저히 감소하였다. 반면, 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 일반 유산균을 경구투여한 경우, 상기 마우스 모델의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 감소하지 않았다. 이를 통해, 상기 균주가 인슐린 감수성을 증가시킴으로써, 인슐린 저항성을 개선시키는 것을 확인하였다(도 10).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 균주는 대사 호르몬인 GLP-1의 분비를 조절할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “대사 호르몬”은 대사조절에 관여하는 호르몬을 지칭하며, 바람직하게는 인크레틴(incretin)일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 “인크레틴”은 음식 섭취 후 음식물의 구성 영양분에 의해 위장관에서 분비되는 호르몬으로, 췌장에서 혈당치에 의존적으로 인슐린 분비를 촉진하는 역할을 한다. 인크레틴에는 GLP-1과 포도당 의존형 인슐린분비자극 펩타이드(glucose-dependent insulinotropic peptide, GIP)가 있다. 상기 "GLP-1"은 췌장에 작용하여 인슐린 분비를 증가시키며 글루카곤 분비를 감소시켜 혈당 강하 효과를 나타낸다. 또한, GLP-1은 위에서 음식물의 통과를 지연시키고, 식욕을 억제하며, β-세포의 기능을 개선시켜 항당뇨 및 항비만 효과를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서 고지방식을 섭취시킨 마우스 모델에 상기 균주를 경구투여한 결과, 상기 마우스 모델에서 감소되었던 혈중 GLP-1 농도가 증가되었지만, 일반 유산균을 경구투여한 경우에는 혈중 GLP-1의 농도 변화를 확인할 수 없었다. 이를 통해, 상기 균주가 혈중 GLP-1의 농도를 조절하는 것을 확인하였다(도 11).
상기 조성물은 동결보호제 또는 부형제를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 동결보호제는 글리세롤, 트레할로스, 말토덱스트린, 탈지분유 및 전분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 부형제는 포도당, 덱스트린 및 탈지분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 동결보호제는 상기 조성물 총 중량에 대하여 0.01 중량% 내지 20 중량%, 0.01 중량% 내지 10 중량% 포함될 수 있고, 구체적으로 상기 글리세롤은 5 중량% 내지 20 중량%, 상기 트레할로스는 2 중량% 내지 10 중량%, 상기 말토덱스트린은 2 중량% 내지 10 중량%, 상기 탈지분유는 0.5 중량% 내지 2 중량%, 상기 전분은 0.1 중량% 내지 1 중량%로 상기 조성물에 포함될 수 있다. 또한, 상기 부형제는 상기 조성물 총 중량에 대하여 75 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 95 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다.
상기 식품 조성물은 기능성 식품(functional food), 영양 보조제(nutritional supplement), 건강 식품(health food) 및 식품 첨가제(food additives)등의 모든 형태를 포함하여, 상기 유형의 식품 조성물은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 따라 다양한 형태로 제조할 수 있다.
상기 균주를 식품 첨가물로 사용할 경우, 균주를 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조 시에 상기 균주를 포함하는 원료 조성물 중 0.0001 중량% 내지 1 중량%, 구체적으로는 0.001 중량% 내지 0.1 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 그러나, 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 양은 상기 범위 이하로도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물을 제공한다.
상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다.
상기 대사질환의 예방 또는 개선을 위한 사료 조성물은 당업계에 공지된 다양한 사료 제조방법에 따라 적절한 유효 농도범위에서 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)를 첨가하여 제조 가능하다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 대사질환을 예방 및 치료하는 방법을 제공한다.
상기 개체는 대사질환을 가지고 있는 개체일 수 있다. 또한 상기 개체는 포유동물일 수 있으며, 바람직하게는 인간일 수 있다. 이때, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 또한, 상기 균주 또는 이의 배양물의 투여경로, 투여량 및 투여횟수는 환자의 상태 및 부작용의 유무에 따라 다양한 방법 및 양으로 대상에게 투여될 수 있고, 최적의 투여방법, 투여량 및 투여횟수는 통상의 기술자가 적절한 범위로 선택할 수 있다. 또한, 대사질환의 종류는 상술한 바와 같다.
본 발명의 또 다른 측면은, 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물의 대사질환 치료 용도를 제공한다.
이때, 상기 락토바실러스 플란타럼 균주(기탁번호: KCTC 14107BP)는 상술한 바와 동일하다. 또한, 대사질환의 종류는 상술한 바와 같다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 항비만 효과를 갖는 균주 스크리닝
마우스 모델을 이용하여 메디오젠으로부터 구입한 16종의 유산균들 중 항비만 효능을 갖는 유산균을 선별하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(High Fat Diet, HFD)을 섭취시킨 후, 각각의 유산균을 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 60% 고지방식만 섭취한 마우스를 대조군으로 설정하였다. 이때, 각각의 유산균을 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다. 대조군의 몸무게에 비해 실험군의 몸무게 차이를 통해 항비만 효과를 확인하였다.
그 결과, Lactobacillus plantarum GB104 균주가 효과적으로 몸무게 증가를 억제시켰다. 이때, L.plantarum 유산균 중 항비만 효과를 나타내지 않는 균주도 있었다(도 1 내지 도 3). 이를 통해, L.plantarum 유산균 중 Lactobacillus plantarum GB104 균주가 항비만 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 2. L.plantarum GB104 균주의 백색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104(기탁번호: KCTC 14107BP) 균주의 백색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(High Fat Diet, HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(normal chow diet, NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 백색 지방조직을 분리하였다. 분리한 백색 지방조직을 10% 완충 포르말린(Neutral buffered Formalin)으로 고정하였다. 그 후, 파라핀 절편(paraffin sections)을 만들어 H&E(Hematoxylin & Eosin) 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 지방세포의 크기가 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 지방세포의 크기는 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 4). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 3. L.plantarum GB104 균주의 갈색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주의 갈색 지방조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 각 군의 마우스로부터 갈색 지방조직을 분리하였다. 분리한 갈색 지방조직을 10% 완충 포르말린으로 고정하였다. 그 후, 파라핀 절편을 만들어 H&E 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 지방세포의 크기가 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 지방세포의 크기는 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 5). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 4. L.plantarum GB104 균주의 간조직에서의 지방 축적 억제 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주의 간조직에서의 지방 축적 억제 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
각 시험 물질 투여 종료 후, 부검하여 간을 적출하고 무게를 측정하여 그룹간 무게를 비교 평가하였다. 적출한 간은 10% 완충 포르말린으로 고정한 후, 파라핀 절편을 만들어 H&E 염색한 후 세포의 크기를 관찰하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 간 무게는 증가한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 간 무게는 음성 대조군 대비 유의미하게 감소하였다(도 6). 게다가, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군의 간조직의 지방 축적이 증가된 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군의 간조직은 정상군과 유사한 수준으로 지방이 거의 축적되지 않았다(도 7). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 간 무게 및 간조직 내 지방 축적을 효과적으로 억제시키는 것을 확인하였다.
실시예 5. L.plantarum GB104 균주의 공복 혈당 강하 및 내당능 개선 효과 확인
L.plantarum GB104 균주의 내당능 개선 효과를 확인하기 위해, 포도당 부하검사(glucose tolerance test, GTT)를 하였다. 먼저, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
포도당 부하 검사를 진행하기 위해, 마우스들을 16시간 이상 금식 시킨 후, 포도당 용액을 1 g/㎏ 용량으로 복강내 주사하였다. 그 후, 0분, 30분, 60분, 90분 및 120분 후에 마우스의 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈당 측정계를 이용하여 혈당을 측정하였다. 이때, 0분의 혈당은 공복 혈당을 의미한다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 공복 혈당 수치가 크게 증가하였다. 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 공복 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 8).
또한, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 포도당 투여 후 혈당 수치가 높은 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 9). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 공복 혈당 강하 및 내당능 개선 효과를 나타내는 것을 확인하였다.
실시예 6. L.plantarum GB104 균주의 인슐린 저항성 개선 효과 확인
L.plantarum GB104 균주의 인슐린 저항성 개선 효과를 확인하기 위해, 인슐린 내성 검사(insulin tolerance test, ITT)를 진행하였다. 먼저, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
인슐린 내성 검사를 진행하기 위해, 마우스들을 4.5시간 동안 금식 시킨 후, 인슐린 용액을 1 U/㎏ 용량으로 복강 투여하여 0분, 30분, 60분, 90분 및 120분 후에 마우스 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈당 측정계로 혈당을 측정하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 인슐린 투여 후 혈당 수치가 높은 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 혈당 수치가 음성 대조군에 비해 유의미하게 감소된 것을 확인하였다(도 10). 이를 통해, L.plantarum GB104 균주가 인슐린 감수성을 증가시킴으로써 인슐린 저항성을 효과적으로 개선시키는 것을 확인하였다.
실시예 7. L.plantarum GB104 균주의 GLP-1 분비 촉진 효과 확인
마우스 모델을 이용하여 L.plantarum GB104 균주 투여에 의한 혈중 GLP-1 조절 효과를 확인하였다. 구체적으로, C57BL/6 마우스들을 60% 고지방식(HFD)을 섭취시킨 후, L.plantarum GB104 균주를 경구투여하였으며, 이를 실험군으로 설정하였다. 또한, 60% 고지방식만 섭취시킨 마우스를 음성 대조군으로 설정하였으며, 60% 고지방식을 섭취시키고, 일반 유산균(L.plantarum MG5120)을 경구투여한 마우스를 양성 대조군으로 설정하였다. 나아가, 일반식(NCD)을 섭취시킨 마우스를 정상군으로 설정하였다. 이때, 메디오젠으로부터 구입한 일반 유산균 또는 L.plantarum GB104 균주는 마우스 한 마리당 5x109 CFU로 매일 경구투여하였다.
상기 각 군의 마우스 혈액으로부터 혈청을 분리하여 혈청 내 GLP-1 농도를 Bio-plex Pro Mouse Diabetes 8-plex assay kit(Bio-rad, Hercules, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 샘플 분석 절차는 Kit 내 프로토콜을 참고하여 수행하였다.
그 결과, 정상군에 비해 고지방식을 섭취시킨 음성 대조군 및 양성 대조군 마우스의 혈청 내 GLP-1의 농도가 낮거나 유사한 반면, L.plantarum GB104 균주를 경구투여한 실험군 마우스의 GLP-1 농도는 음성 대조군 대비 유의미하게 높았다(도 11). 이를 통해 L.plantarum GB104 균주가 혈청 내 GLP-1 농도를 증가 시키는 효과를 확인하였다.
<수탁번호>
기탁기관명 : 한국생명공학연구원
수탁번호 : KCTC14107BP
수탁일자 : 20200114
Figure PCTKR2020019347-appb-I000001

Claims (13)

  1. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP).
  2. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 유효성분으로 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대사질환은 고혈압, 동맥경화, 고지혈증, 비알콜성 지방간질환, 고인슐린혈증, 제2형 당뇨병 및 인슐린 저항성 증후군으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 대사질환 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 백색 지방조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 갈색 지방조직 내 지방 축적을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 간조직 내 지방 축적을 억제시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 혈당 수치를 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 인슐린 저항성을 감소시키는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 균주가 혈중 대사 호르몬의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대사 호르몬은 GLP-1인, 대사질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물.
  11. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 식품 조성물.
  12. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 포함하는 대사질환의 예방 또는 억제용 사료 조성물.
  13. 락토바실러스 플란타럼(Lactobacillus Plantarum) 균주(기탁번호: KCTC 14107BP) 또는 이의 배양물을 개체에 투여하는 단계를 포함하는 대사질환을 예방 및 치료하는 방법.
PCT/KR2020/019347 2019-12-31 2020-12-29 락토바실러스 플란타럼 균주 및 이를 포함하는 대사질환의 예방 또는 치료용 조성물 WO2021137603A1 (ko)

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