이 연구는 전통 한국 김치에서 분리한 Lactobacillus reuteri SYU308의 프로바이오틱 잠재력을 평가하고, 레우테린(reuterin) 생산 및 항균 활성 강화를 위한 최적 글리세롤 농도를 규명하였다. L. reuteri SYU308 균주는 염기서열 분석을 통해 동정되었다. 300 mM 글리세롤을 첨가했을 때 레우테린 생산이 유의하게 증가하였다. 레우테린의 항균 활성은 평가되었으며, 그 결과 글리세롤 보충은 시판 L. rhamnosus GG 균주와 비교하여 특정 병원성 미생물에 대한 억제 효과를 강화하는 것으로 나타났다. L. reuteri SYU308 균주는 β-용혈 또는 담즙산 가수분해효소(bile salt hydrolase) 활성을 나타내지 않아 안전성을 확인하였다. 또한, 모의 위 및 담즙 환경에서 95% 이상이 생존하여 산 및 담즙 내성이 우수함을 시사하였다. Caco-2 세포를 이용한 부착 시험에서 9.59%의 부착률이 관찰되어, L. rhamnosus GG와 유사한 수준의 장 정착 가능성을 나타내었다. 이러한 결과는 L. reuteri SYU308이 강력한 항균 특성과 뛰어난 생리학적 특성을 지닌 유망한 프로바이오틱 균주이며, 특히 천연 병원균 억제제로서 기능성 식품, 제약 및 동물 사료 산업에서 적용 가능성이 있음을 보여준다.

본 연구는 부티르산 처리의 점액 분비와 다양한 점액 유전자 발현 및 세균 부착에 대한 영향을 인간 결장 유래 Caco-2 세포주에서 조사하였다. Caco-2 세포주를 다양한 농도의 부티르산으로 처리하였고, 점액 유전자 발현은 실시간 중합효소연쇄반응(real-time polymerase chain reaction)과 2 -Ct 방법을 사용하여 분석하였다. 점액 함량을 정량하기 위해 효소결합면역흡착분석법(enzyme-linked immunosorbent assay)을 수행하였으며, 점액 발현을 확인하기 위해 면역조직화학적 염색을 사용하였다. 또한 부티르산이 프로바이오틱스의 Caco-2 세포에 대한 부착 능력 및 Escherichia coli 균주와의 경쟁에 미치는 영향도 함께 조사하였다. 부티르산을 4 mM를 초과하는 농도로 첨가하였을 때 MUC2, MUC5AC 및 MUC12 유전자의 발현 수준은 유의하게 증가하였다. 부티르산을 6 mM를 초과하는 농도로 투여한 경우 대조군에 비해 점액 수준이 유의하게 증가하였다. 면역조직화학적 염색 결과, 6 mM를 초과하는 농도로 부티르산 처리한 Caco-2 세포는 더 강한 염색 양상을 보였고 Caco-2 세포에 부착된 프로바이오틱스의 수가 현저하게 증가하였다. 이러한 결과는 부티르산이 장세포에서 분비성 점액 유전자의 전사를 증가시켜 점액 분비를 촉진하고, 유익한 세균의 장세포 부착을 강화함으로써 유해 세균의 장세포 부착을 방해할 수 있음을 시사한다.

우리는 한국인 초등학생의 식이 패턴이 장내 미생물군집과 분변 내 단쇄지방산 농도에 미치는 영향을 조사하였다. 한국인 초등학생 40명의 식이 섭취 및 ADHD 평가를 접시( dish ) 기반 반정량 식품빈도 설문지를 이용하여 분석하였다. 장내 미생물군집 및 단쇄지방산 조성 분석은 실시간 중합효소연쇄반응(real-time polymerase chain reaction), 메타게놈분석(metagenomics), 기체크로마토그래피(gas chromatography) 방법을 사용하여 수행하였다. 참가자들의 식이 패턴은 건강식, 가공식품, 어패류, 육류의 네 그룹으로 분류하였다. 또한 참가자들은 ADHD 점수에 따라 두 그룹으로 나누었는데, 0-30점은 대조군, 30점 초과는 ADHD 군이었다. 가공식품군의 ADHD 점수는 건강군에 비해 유의하게 높았다. 가공식품군과 ADHD 군은 대조군에 비해 Enterobacter, Escherichia coli, Clostridium 균주와 같은 유해균의 풍부도가 유의하게 더 높았고, Bifidobacterium 및 Ruminococcus 균주와 같은 유익균의 풍부도는 현저히 더 낮았다. 메타게놈의 히트맵은 각 군이 서로 구별되는 클러스터로 분리됨을 보여주었으며, 가공식품군과 ADHD 군은 대조군에 비해 장내 미생물군집의 α-다양성(α-diversity)이 유의하게 낮았다. 이들 군에서는 분변 내 아세테이트(acetate) 또는 부티레이트(butyrate) 농도가 대조군에 비해 유의하게 낮았다. 이러한 결과는 영양 불균형 식이가 결장(colon)의 미생물 균형을 교란할 수 있으며, ADHD 유병의 잠재적 위험 요인이 될 가능성을 시사할 수 있다.

이 연구는 전통 한국 김치에서 분리한 Lactobacillus reuteri SYU308의 프로바이오틱 잠재력을 평가하고, 레우테린(reuterin) 생산 및 항균 활성 강화를 위한 최적 글리세롤 농도를 규명하였다. L. reuteri SYU308 균주는 염기서열 분석을 통해 동정되었다. 300 mM 글리세롤을 첨가했을 때 레우테린 생산이 유의하게 증가하였다. 레우테린의 항균 활성은 평가되었으며, 그 결과 글리세롤 보충은 시판 L. rhamnosus GG 균주와 비교하여 특정 병원성 미생물에 대한 억제 효과를 강화하는 것으로 나타났다. L. reuteri SYU308 균주는 β-용혈 또는 담즙산 가수분해효소(bile salt hydrolase) 활성을 나타내지 않아 안전성을 확인하였다. 또한, 모의 위 및 담즙 환경에서 95% 이상이 생존하여 산 및 담즙 내성이 우수함을 시사하였다. Caco-2 세포를 이용한 부착 시험에서 9.59%의 부착률이 관찰되어, L. rhamnosus GG와 유사한 수준의 장 정착 가능성을 나타내었다. 이러한 결과는 L. reuteri SYU308이 강력한 항균 특성과 뛰어난 생리학적 특성을 지닌 유망한 프로바이오틱 균주이며, 특히 천연 병원균 억제제로서 기능성 식품, 제약 및 동물 사료 산업에서 적용 가능성이 있음을 보여준다.

본 연구는 부티르산 처리의 점액 분비와 다양한 점액 유전자 발현 및 세균 부착에 대한 영향을 인간 결장 유래 Caco-2 세포주에서 조사하였다. Caco-2 세포주를 다양한 농도의 부티르산으로 처리하였고, 점액 유전자 발현은 실시간 중합효소연쇄반응(real-time polymerase chain reaction)과 2 -Ct 방법을 사용하여 분석하였다. 점액 함량을 정량하기 위해 효소결합면역흡착분석법(enzyme-linked immunosorbent assay)을 수행하였으며, 점액 발현을 확인하기 위해 면역조직화학적 염색을 사용하였다. 또한 부티르산이 프로바이오틱스의 Caco-2 세포에 대한 부착 능력 및 Escherichia coli 균주와의 경쟁에 미치는 영향도 함께 조사하였다. 부티르산을 4 mM를 초과하는 농도로 첨가하였을 때 MUC2, MUC5AC 및 MUC12 유전자의 발현 수준은 유의하게 증가하였다. 부티르산을 6 mM를 초과하는 농도로 투여한 경우 대조군에 비해 점액 수준이 유의하게 증가하였다. 면역조직화학적 염색 결과, 6 mM를 초과하는 농도로 부티르산 처리한 Caco-2 세포는 더 강한 염색 양상을 보였고 Caco-2 세포에 부착된 프로바이오틱스의 수가 현저하게 증가하였다. 이러한 결과는 부티르산이 장세포에서 분비성 점액 유전자의 전사를 증가시켜 점액 분비를 촉진하고, 유익한 세균의 장세포 부착을 강화함으로써 유해 세균의 장세포 부착을 방해할 수 있음을 시사한다.

우리는 한국인 초등학생의 식이 패턴이 장내 미생물군집과 분변 내 단쇄지방산 농도에 미치는 영향을 조사하였다. 한국인 초등학생 40명의 식이 섭취 및 ADHD 평가를 접시( dish ) 기반 반정량 식품빈도 설문지를 이용하여 분석하였다. 장내 미생물군집 및 단쇄지방산 조성 분석은 실시간 중합효소연쇄반응(real-time polymerase chain reaction), 메타게놈분석(metagenomics), 기체크로마토그래피(gas chromatography) 방법을 사용하여 수행하였다. 참가자들의 식이 패턴은 건강식, 가공식품, 어패류, 육류의 네 그룹으로 분류하였다. 또한 참가자들은 ADHD 점수에 따라 두 그룹으로 나누었는데, 0-30점은 대조군, 30점 초과는 ADHD 군이었다. 가공식품군의 ADHD 점수는 건강군에 비해 유의하게 높았다. 가공식품군과 ADHD 군은 대조군에 비해 Enterobacter, Escherichia coli, Clostridium 균주와 같은 유해균의 풍부도가 유의하게 더 높았고, Bifidobacterium 및 Ruminococcus 균주와 같은 유익균의 풍부도는 현저히 더 낮았다. 메타게놈의 히트맵은 각 군이 서로 구별되는 클러스터로 분리됨을 보여주었으며, 가공식품군과 ADHD 군은 대조군에 비해 장내 미생물군집의 α-다양성(α-diversity)이 유의하게 낮았다. 이들 군에서는 분변 내 아세테이트(acetate) 또는 부티레이트(butyrate) 농도가 대조군에 비해 유의하게 낮았다. 이러한 결과는 영양 불균형 식이가 결장(colon)의 미생물 균형을 교란할 수 있으며, ADHD 유병의 잠재적 위험 요인이 될 가능성을 시사할 수 있다.

불균형한 식이 섭취는 장내 생태계의 변화를 동반한다. 본 연구에서는 성장기 흰쥐에서 불균형 식이가 결장 미생물군집, 결장 분변(소화물) 내 단쇄지방산 농도, 그리고 혈청 면역글로불린(Igs)에 미치는 영향을 조사하였다. 대조식에 비해 지방, 자당 또는 가공육이 많은 식이를 섭취하거나 철분이 낮은 식이를 섭취한 경우, Clostridium, Escherichia coli, Salmonella 종과 같은 병원성 세균의 풍부도가 증가하였고, Bifidobacteria, Lactobacillus, Akkermansia, Phascolarctobacterium, Alistipes 및 부티르산 생성 세균과 같은 유익한 세균은 성장기 흰쥐의 결장에서 감소하였다. 메타게놈학의 히트맵은 각 군이 서로 다른 클러스터로 분리됨을 보여주었으며, 특히 ID군은 대조군에 비해 결장 미생물군집의 알파 다양성이 유의하게 감소하였다(P < 0.01). 모든 실험군은 대조군에 비해 결장 분변 내 아세테이트와 부티레이트의 농도가 유의하게 감소하였다(P < 0.05 또는 P < 0.01)뿐 아니라, 혈청 IgG 또는 IgA 수준도 더 낮았다. 이러한 결과는 불균형한 식이 섭취가 장내 생태계와 면역에 부정적인 영향을 미친다는 것을 시사한다.

단쇄지방산은 정상적인 장 기능에 기여하며 세균 감염을 예방한다. 특히 부티레이트(butyrate)는 점액 분비(mucin secretion)를 자극함으로써 위장관의 기능적 완전성을 조절하는 데 중요한 역할을 하는 유망한 후보이다. 본 연구에서는 부티레이트 처리가 LoVo 세포에서 점액 분비와 세균 부착을 조절하는지 여부를 조사하였다. 또한 점액 분비의 상향조절과 관련하여 가능한 신호전달 경로들도 함께 검토하였다. 그 결과, 부티레이트는 LoVo 세포에서 점액 분비를 유도하였고, 그로 인해 Lactobacillus acidophilus 및 Bifidobacterium longum의 부착이 증가함으로써 Escherichia coli의 부착이 억제되는 것으로 나타났다. 유전자 발현 분석 결과, 점액 분비를 자극하는 데에는 Cdc42-PAK 경로를 포함한 미토젠 활성화 단백질 키나아제(mitogen-activated protein kinase, MAPK) 신호전달 경로가 관여하는 것으로 시사되었다. 더욱이 부티레이트는 LoVo 세포에서 증가된 액틴(actin) 발현과 중합을 유도했으며, 이는 점액 분비 및 액틴 골격(actin cytoskeleton)에 연루된 Cdc42-PAK 신호전달 경로에 기인할 수 있다. 본 연구 결과는 대장 상피 세포의 향상된 항상성에 기여하기 위해 세균 부착과 MAPK 신호전달 경로를 조절하는 데 있어 분자적 기초를 제공한다.