버섯의 섭취는 버섯의 유용 성분에 의해 면역체계 및 장내미생물균총의 변화를 유발한다. 그중 많이 알려진 β-glucan 구조 기반 물질들은 염증매개물질의 분비는 억제하고 대식세포의 활성은 유발하여 면역력의 증진을 도와인체의 면역기능을 증진시킨다. 직접적인 유용 성분 이외의 다른 물질은 장내 미생물균총에 의해 단쇄지방산으로 변화되며, 변화된 단쇄지방산은 면역 및 다양한 질병의 완화를 유발하게 된다. 버섯이 포함하고 있는 성분은 β-glucan 외에도 장내미생물균총을 변화하게 유도하는 prebiotic로써의 역할을 수행하게 된다. 변화된 장내미생물균총은 외부로부터 들어오는 다양한 감염성 균의 감염을 막으며, 면역체계의 균형 유지를 도우며, 질병을 예방하게 된다. 국내 섭취 빈도가 높은 새송이, 표고, 느타리, 팽이, 목이, 양송이 버섯의 유용 성분의 탐색, 장내미생물균총의 변화 및 섭취 시 인체의 단쇄지방산 변화 연구는 추후 버섯의 유용 성분, 장내미생물 및 질병과의 인과관계를 풀어내는데 기여할 것으로 여겨진다.
참옻나무 추출액이 육계의 생산성과 장내미생물 변화 및 영양소 소화율에 미치는 영향을 구명하고자 1일령 육계(Ross) 960수를 공시하여 평사에서 5주간 사양시험을 실시하였다. 증체량은 추출액 급여구가 첨가수준이 증가할수록 증가하는 양상을 보였으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다. 사료섭취량 및 사료요구율 역시 차이가 없었다. 장내미생물 변화에서 맹장내 유산균, E. coli 및 Salmonella는 처리간 차이가 없었다. 영양소 소화율은 추출액 첨가구가 향상되는 결과를 보였으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다.
장내 미생물은 사람의 장에 거주하는 미생물 집단으로 자신들의 효소를 이용해 사람에게 직접적인 에너지원이 되는 대사산물을 만들기도 하고 병원성 미생물의 침입에 대응하기도 하며 소화관의 구조와 기능유지 및 면역계의 발달에 영향을 미치는 등의 중요한 기능을 수행한다. 최근 다양한 분석기술을 통해 사람의 장에 있는 다종 및 다수의 미생물의 구성을 관찰하였고 그 결과 특정 질병을 지닌 사람의 장내 미생물 구성은 건강한 사람의 일반적인 구성과 다르다는 것을 확인하였다. 이러한 발견을 바탕으로 건강한 사람의 대변에 있는 장내 미생물을 질병을 지닌 수여자에게 이식하는 fecal microbiota transplantation (FMT) 시술이 각광을 받기 시작하였다. FMT는 장내 미생물의 구성변화로 인해 나타나는 여러 질병에 치료제로 적용할 수 있는데 특히 재발률이 높은 Clostridium difficile 감염에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 이 논문은 지금까지 밝혀진 장내 미생물과 관련된 질병들의 종류와 실제 질병에 FMT를 적용한 사례 등을 정리하고 장내 미생물을 이용하여 현재 연구개발 중인 치료제나 진단도구의 예를 기술함으로써 장내 미생물의 사람의 건강증진과 질병치료를 위한 차세대 생물학적 치료제로서의 가능성을 고찰하고자 한다.
식이에 따른 장내세균의 균총의 변화와 장내미생물의 효소활성을 비교하였다. 동물성 식이를 실시한 군에서는 식물성 식이를 실시한 군과 비교시 유해한 혐기성 균의 수가 약 10배 정도 많게 관찰되었으며, 식물성 식이를 실시한 군에서는 비피더스균이나 유산간균의 수가 동물성 식이를 실시함 군보다 10배 정도 많게 관찰되었다. 또한 대장암 발병과 상관관계가 깊은 것으로 알려진 장내미생물 유래효소활성을 비교한 결과 $\beta$-glucosidase, $\beta$-glucuronidae, tryptophanase, urease 등의 효소활성이 동물성 식이를 실시한 군에서 1.8배-2배 가량 높게 나타났다. 즉 식이에 따라 장내 세균총의 차이 및 장내세균의효소활성의 현저한 차이가 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 절식이 일반사료 및 고지방사료를 섭취한 마우스의 장내미생물생태에 미치는 영향에 관하여 조사하였다. 일반 사료 및 고지방사료를 마우스에 16주 동안 무한급이 형태로 섭취하게 하여 실험종료 직전에 1일(24시간) 간 절식시켰으며, 절식 전 후의 분변 샘플을 채집하고 MiSeq을 이용하여 장내미생물생태 분석을 진행하였다. 본 연구의 결과는 고지방사료를 섭취한 마우스에서는 절식 전후 장내미생물생태 내의 종 풍부성과 균등성이 감소한 반면, 일반사료를 섭취한 마우스에서는 차이를 나타내지 않았다. 또한, 고지방사료를 섭취한 마우스의 장내미생물생태에서는 절식 후 변화하는 것을 확인하였으며, 일반 사료를 섭취한 마우스의 절식 전후 변화가 없었다. Difference abundance analysis는 일반사료를 섭취한 마우스에서 절식 이후 S24-7로 분류되는 OTU는 증가하고, Ruminococcaceae로 분류되는 OTU가 감소하는 것으로 확인되었다. 반면, 고지방사료를 섭취한 마우스에서는 절식 이후 10OTUs가 감소하고, 3OTUs가 증가하였는데, 대부분 Ruminococcaceae로 분류되는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과는 마우스에서의 절식이 장내미생물생태 중 Ruminococcaceae의 abundance에 영향을 미치며, 일반사료를 섭취한 마우스에 비해 고지방사료를 섭취한 마우스에서 절식에 대한 효과가 더 명확하게 나타난다는 것을 시사한다.
발효식품은 장 건강을 포함하여 건강상의 이로운점을 제공하는 건강기능식품으로 인식되고 있다. 따라서 본 연구는 Lactobacillus plantarum과 Bacillus amyloliquefaciens로 발효 된 커피원두가 건강한 사람의 장내미생물 생태에 미치는 영향을 조사하였다. 커피원두를 발효하여 플라보노이드와 폴리페놀과 같은 이로운 물질이 증가하였다. 또한 발효커피의 섭취로 인해 유의한 장내 미생물생태 및 물질대사 변화가 관찰되지 않았지만, 섬유소 분해 및 단쇄지방산을 생성하는 유익한 미생물이 증가하였다. 본 연구 결과는 발효커피 섭취로인해 장내미생물생태 및 물질대사를 유지하면서 유익한 미생물이 증가하였음을 확인하였다.
미생물과의 상호작용을 통하여 토양의 특성을 변화시킬 수 있는 지렁이 Eisenia fetida의 장내미생물 군집을 조사하기 위하여, 배양방법과 비배양방법인 DGGE와 pyrosequencing을 이용하여 8주와 16주 사육 지렁이의 장내미생물 군집을 분석하였다. 배양방법에서는 L. fusiformis(51%), B. cereus(30%), E. aerogenes(21%), 그리고 L. sphaericus (15%) 등이 우점미생물로 확인되었다. DGGE 분석에서는 B. cereus(15.1%), Enterobacter sp.(13.6%), uncultured bacterium (13.1%), 그리고 B. stearothermophilus(7.8%)가 우점미생물로 확인되었다. Pyrosequencing 분석에서는 Microbacterium soli(26%), B. cereus(10%), M. esteraromaticum(6%), 그리고 Frigoribacterium sp.(6%)가 우점미생물로 확인되었다. 그외에도 Aeromonas sp., Pseudomonas sp., Borrelia sp., Cellulosimicrobium sp., Klebsiella sp., and Leifsonia sp. 등의 미생물도 확인이 되었으며, 비배양 방법을 이용한 장내 미생물 군집 조사는 배양이 불가능한 미생물을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 더 다양한 미생물 군집도 확인할 수 있었다.
민들레의 추출물을 급여한 흰쥐에게 streptozotocin으로 당뇨를 유발하여 장내 미생물 균총에 미치는 영향을 구명하기 위하여 Wistar계의 이유한 웅성 흰쥐 64마리를 난괴법으로 8군으로 나누어 streptozotocin(55 mg/kg BW)과 식이 kg당 11.45g의 민들레가 함유되도록 부위와 분획별로 나누어 식이에 첨가하여 50일간 사육하였다. 당뇨-대조군의 총혐기성균은 14일간 증가하다가 당뇨로 인하여 감소를 나타내었으며 잎 추출물 급여시 50일에는 당뇨-대조군에 비하여 증가되었다. 뿌리에틸아세테이트 추출물 급여군은 당뇨-대조군에 비하여 총혐 기성균수가 많은 것으로 나타났다. 민들레의 잎과 뿌리의 추출물 급여초기인 14일의 총호기성균은 당뇨-대조군에 비하여 높았으나 35일에는 당뇨-대조군에 비하여 낮은 것으로 나타났으며 50일에 총호기성균수의 변화결과는 총혐기성균의 변화양상과 유사한 것으로 관찰되었다. 장내 미생물의 변화는 당뇨가 유발된 50일에 당뇨-대조군에 비하여 민들레 잎-열수 추출물 군과 일-에틸아세테이트 추출물군에서 Lactobacillus 증가가 현저하였으며, E. cofi 감소는 잎과 뿌리의 열수 추출물군과 에틸아세테이트 추출물군이 당뇨-대조군과 유사한 수준이며 특히 열수 추출물군의 E. coli억제효과가 관찰되었다. 본 실험 결과 민들레추출물이 당뇨유발된 흰쥐의 장내 미생물에 유익한 효과로 숙주의 감염에 대한 저항력이 있는 것으로 나타났다.
참옻나무 추출액이 산란계의 생산성과 계란품질, 장내미생물 변화 및 영양소 소화율에 미치는 영향을 구명하고자 산란졔 Isa brown 57주령 480수를 공시하여 8주간 케이지에서 사양시험을 실시하였다. 산란율, 산란량 및 사료요구율은 참옻나무 추출액 5000 ppm 급여구가 산란율이 무첨가 대비 유의적으로 향상되었으며, 전반적으로 추출물 급여구의 산란율이 증가하였다. 평균난중과 사료섭취량은 처리간 차이가 없었다. 난각강도, 난각후도는 추출액 급여구가 무첨가 대비 유의적으로 개선되었으며, 난황색 및 Haugh unit은 전 기간에서 추출액 첨가구가 개선되는 경향을 보였다. 맹장내 유산균과 E. coli는 처리간 차이를 보이지 않았으며, Salmonella는 무첨가 대비 추출액 급여구가 약간 낮은 경향을 보였으나 통계적 유의성은 인정되지 않았다. 영양소 소화율은 옻나무 추출액 급여구가 무첨가 대비 전반적으로 향상되는 결과를 보였다.
비만은 우리 건강에 악영향을 미치며, 비만율은 전 세계적으로 증가하고 있어 그에 따라 비만을 예방하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 최근, 비만과 장내미생물 간의 상관관계가 많이 보고되고 있다. 장내미생물생태를 조사하기 위한 샘플은 분변 또는 맹장을 선택하고 있는데, 샘플 유형(분변 및 맹장)에 따라 미생물생태 결과에 미치는 영향에 대한 일반적인 이해가 없는 실정이다. 본 연구에서 마우스를 고지방 식이 섭취로 비만을 유발하여 식이 조절에 따른 분변 및 맹장의 장내미생물생태를 비교했다. 일반 식단(ND) 및 고지방 식단(HFD)은 6주령 ICR 마우스가 12주 간 섭취하도록 하였으며, 분변 및 맹장 샘플로부터 추출한 DNA에서 16S rRNA 유전자를 증폭하여 MiSeq으로 시퀀싱했다. 𝛼-diversity 결과는 식이 조절과 샘플 종류에 따라 장내미생물생태가 크게 영향을 받는다는 것을 보여준다. 분변과 맹장의 장내미생물생태의 taxonomic composition의 차이는 Family, Genus 수준에서 명확하게 확인되었다. Genus 수준에서 Faecalibaculum과 Lactobacillus는 맹장과 분변 샘플에서 각각 많은 것으로 나타났다. 일반적으로, 식단의 종류는 식이 조절을 적용한 연구 모델에서 샘플의 출처보다 미생물생태 변화에 더 상당한 영향을 미친다. 그러나, 장내미생물생태 분석 결과는 식단과 샘플의 종류(분변/맹장)를 모두 고려하여 신중하게 해석되어야 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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