• Journal of Animal Science and Technology
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• 제66권2호
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• pp.340-352
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• 2024

This study measured the potential changes of the microbiota in the gastrointestinal tract and energy and nutrient digestibility by supplemental bacteriophages in pigs. Twelve castrated male pigs (initial mean body weight = 29.5 ± 2.3 kg) were surgically cannulated using T-cannula. The animals were housed individually in pens equipped with a feeder and a nipple waterer. The pigs were allotted to 1 of 3 experimental diets in a quadruplicated 3 × 2 Latin square design with 3 experimental diets, 2 periods, and 12 pigs resulting in 8 replicates per diet. The 3 diets were a control mainly based on corn and soybean meal with no antibiotics or bacteriophages, a diet containing 0.1% antibiotics, and a diet containing 0.2% bacteriophages. On day 5 of the experimental period, feces were collected and on days 6 and 7, ileal digesta were collected. Genomic DNA for bacteria were extracted from the ileal digesta and feces and the V4 region of the 16S rRNA gene was amplified. The ileal and fecal digestibility of energy, dry matter, organic matter, crude protein, and fiber was unaffected by dietary antibiotics or bacteriophages. At the phylum level, the supplemental antibiotic or bacteriophage tended to result in a higher proportion of Firmicutes (p = 0.059) and a lower proportion of Bacteroidetes (p = 0.099) in the ileal digesta samples compared with the control group with no difference between the antibiotic and bacteriophage groups. At the genus level, the supplemental antibiotic or bacteriophage tended to result in a higher proportion of Lactobacillus (p = 0.062) and a lower proportion of Bacteroides (p = 0.074) and Streptococcus (p = 0.088) in the ileal digesta compared with the control group with no difference between the antibiotic and bacteriophage groups. In the feces, supplemental antibiotics or bacteriophages reduced the proportion of Bifidobacterium compared with the control group (p = 0.029) with no difference between the antibiotic and bacteriophage groups. Overall, supplemental antibiotics and bacteriophages showed positive effect on the microbiota of in the ileal digesta without largely affecting energy or nutrient digestibility, with no differences between the antibiotic and bacteriophage groups in growing pigs.

• 생명과학회지
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• 제31권12호
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• pp.1079-1087
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• 2021

본 연구는 국내 가축의 장내 미생물 군집 분포와 시료간 미생물학적 차이에 대하여 차세대 염기서열 분석법(NGS)을 이용하여 분석하였다. 전국의 축사에서 닭, 돼지, 소의 분변시료를 무작위로 채집하여 α-diversity를 분석한 결과, 종 추정치와 종 풍부도가 세 종류의 가축 모두에서 통계학적 유의성을 가지면서 소, 돼지, 닭 순으로 높게 분석되었다. 그러나 조류에 속하는 닭과 포유류에 속하는 돼지, 소에 대한 각 사이의 종 다양성은 통계학적 유의성이 있는 것으로 분석되었으나, 돼지와 소의 사이의 종 다양성은 통계학적 유의성이 없는 것으로 분석되었다. 각 가축 내 장내 미생물 군집의 분포를 분석한 결과, 문 수준에서 세 종류의 가축 모두 Firmicutes가 우점한 것으로 나타났으며, 속 수준에서는 닭의 분변시료는 Weissella, 돼지의 분변시료는 Prevotella, 소의 분변시료는 Acinetobacter가 우점 속으로 나타났다. 각 가축 분변시료의 미생물 군집 분포에 차이가 있는지 분석하기 위해 PERMANOVA 분석을 수행한 결과, 닭, 돼지, 소의 분변시료 내 미생물 군집의 중심과 산포는 통계학적으로 유의성을 가진 것으로 나타났다. 또한 각 가축 분변시료의 미생물 군집을 대표하는 biomarker를 분석하기 위해 LEfSe 분석을 수행한 결과, Weissella와 Lactobacillus는 닭의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로, Preveotella는 돼지의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로, Acinetobacter는 소의 분변을 다른 두 가축과 구분할 수 있는 미생물로 분석되었다. 본 연구를 기반으로 축사 여건에 적합한 체증 관련 미생물의 탐색, 생애주기별 장내 미생물 군집과 유전체 분석 및 각 가축에 특화된 생균제 개발 등 추가적인 연구 진행에 필요한 미생물학적 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Animal Bioscience
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• 제36권8호
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• pp.1252-1262
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• 2023

Objective: Microencapsulation technologies have been developed and successfully applied to protect the probiotic bacterial cells damaged by environmental exposure. This study aimed to investigate the effects of microencapsulation of Lactobacillus plantarum MB001 on the growth performance, ileal nutrient digestibility, jejunal histomorphology and cecal microbiome of broiler chickens in a tropical climate. Methods: A total of 288 one-day-old female broilers (Ross 308) were randomly allocated into 4 groups (6 replicates of 12 birds). Treatments included, i) a basal diet (NC), ii) NC + avilamycin (10 mg/kg) (PC), iii) NC + non-encapsulated L. plantarum MB001 (1×10⁸ colony-forming unit [CFU]/kg of diet) (N-LP), iv) NC + microencapsulated L. plantarum MB001 (1×10⁸ CFU/kg of diet) (ME-LP). Results: Dietary supplementation of ME-LP improved average daily gain, and feed conversion ratio of broilers throughout the 42-d trial period (p<0.05), whereas ME-LP did not affect average daily feed intake compared with NC group. Both N-LP and ME-LP improved apparent ileal digestibility of crude protein and ether extract compared with NC group (p<0.05). The broilers fed ME-LP supplemented diet exhibited a beneficial effect on jejunal histomorphology of villus height (VH), crypt depth (CD) and villus height to crypt depth ratio (VH:CD) of broilers compared to NC group (p<0.05). At the phylum level, Firmicutes was enriched (p<0.05) and Proteobacteria was decreased (p<0.05) only in the ME-LP group. At the genus level, the ME-LP diets increased (p<0.05) the number of both Lactobacillus and Enterococcus compared to NC, PC, and N-LP groups (p<0.05). Conclusion: Microencapsulation assists the efficient functioning of probiotics. ME-LP could be potentially used as a feed additive for improvement of cecal microbiota, gut integrity and nutrient utilization, leading to better performance of broilers.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제31권4호
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• pp.417-424
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• 2023

Parkinson's disease (PD) which has various pathological mechanisms, recently, it is attracting attention to the mechanism via microbiome-gut-brain axis. 6-Shogaol, a representative compound of ginger, have been known for improving PD phenotypes by reducing neuroinflammatory responses. In the present study, we investigated whether 6-shogaol and ginger attenuate degeneration induced by Proteus mirabilis (P. mirabilis) on the intestine and brain, simultaneously. C57BL/6J mice received P. mirabilis for 5 days. Ginger (300 mg/kg) and 6-shogaol (10 mg/kg) were treated by gavage feeding for 22 days including the period of P. mirabilis treatment. Results showed that 6-shogaol and ginger improved motor dysfunction and dopaminergic neuronal death induced by P. mirabilis treatment. In addition, they suppressed P. mirabilis-induced intestinal barrier disruption, pro-inflammatory signals such as toll-like receptor and TNF-α, and intestinal α-synuclein aggregation. Moreover, ginger and 6-shogaol significantly inhibited neuroinflammation and α-synuclein in the brain. Taken together, 6-shogaol and ginger have the potential to ameliorate PD-like motor behavior and degeneration of dopaminergic neurons induced by P. mirabilis in mice. Here, these findings are meaningful in that they provide the first experimental evidence that 6-shogaol might attenuate PD via regulating gut-brain axis.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제61권2호
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• pp.165-172
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• 2018

경제발전으로 인해 한국인의 식습관이 점차 서구화됨에 따라 웰빙(Well-being)의 문제가 야기되고 있다. 웰빙은 장내 미생물 군집과 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 섭취한 음식에 따라 가변적이다. 이에 본 연구에서는 장내 미생물의 16S rRNA 유전자를 기반으로 하여 MiSeq을 진행하였고, 고지방 식이(HFD) 및 저식이섬유 식이(LFD)로 인한 장내의 미생물 생태 비교 및 분석하고자 수행되었다. 일반 대조군(CTL) 그룹과 비교하여 각각 LFD 그룹과 HFD 그룹은 species richness가 유의적으로 감소하였고, species evenness에서는 차이가 나타나지 않았다. phylum 수준에서는 Proteobacteria는 두 처리군에서 유의적으로 증가하였고(p<0.05), 그 중 Sutterella genus가 유의적으로 가장 많이 증가하였다. Bacteroidetes는 HFD 그룹에서 유의적으로 감소하였고, S24-7 family가 가장 큰 비율로 감소하였다. 한편 Firmicutes는 HFD:LFD 그룹에서 차이를 보였고, LFD 그룹에서 Lachnospiraceae family가 유의적으로 낮은 비율로 나타난 것이 확인되었다(p<0.05). PICUSt 기반 신진대사 분석에서 LFD 그룹은 아미노산 대사 및 탄수화물 대사에 관여하는 미생물 수가 유의적으로 감소하는 양상을 보였고(p<0.05), 에너지 대사에서는 메탄 대사에 관여하는 미생물이 유의적으로 감소하였다(p<0.01). 한편 HFD 그룹에서는 아미노산 대사에 관여하는 미생물 수가 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 글리칸 생합성 및 대사에 관여하는 미생물은 LFD 그룹과 HFD 그룹에서 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.01). 이상의 결과를 통해 지속적으로 불균형한 식단을 섭취하는 것은 장내 환경을 dysbiosis시켜, 대사성 질환 및 장 기능 저하를 유발할 것으로 예상된다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제40권4호
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• pp.389-395
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• 2012

배양 비의존적 미생물 군집분석법의 하나로 활발하게 이용되고 있는 T-RFLP (terminal restriction fragment length polymorphism) 분석과 실험동물을 이용한 생균제의 장관 정착 평가를 시도해 보았다. 장관 정착 평가를 위한 생균제는 cinnamoyl esterase 활성 보유 유산균을 발효 침채류로부터 분리하였고, 16S ribosomal RNA 유전자 염기서열 분석을 통해 동정하였다. 분리 균주 중, cinnamoyl esterase에 의한 chlorogenic acid 분해활성이 높고, 내산성 및 담즙산 내성의 평가 결과가 우수한 Lactobacillus plantarum KK3 균주를 생균제로 선정하였다. 배양 후, 냉동건조하여 제조한 생균제를 생쥐에게 투여한 다음, T-RFLP 분석을 이용하여 생쥐 분변의 미생물상을 모니터링하였다. 생균제 투여에 따라 검출되기 시작한 L. plantarum의 T-RF가 투여 중지 후 24일까지 지속됨을 확인하여 T-RFLP 분석법이 생균제로 사용한 L. plantarum의 장관 정착 평가에 유용한 것으로 나타났다. 생균제 투여 전 생쥐의 분변에서 검출되지 않았던 cinnamoyl esterase 활성 보유 L. plantarum이 투여 중지 후 24일차 분변에서 배양법으로 검출되어 L. plantarum KK3 균주의 생쥐 장관 정착이 확인되었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권9호
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• pp.1443-1446
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• 2018

In the present study, we examined whether Lactobacillus johnsonii CJLJ103 (LJ) could alleviate cholinergic memory impairment in mice. Oral administration of LJ alleviated scopolamine-induced memory impairment in passive avoidance and Y-maze tasks. Furthermore, LJ treatment increased scopolamine-suppressed BDNF expression and CREB phosphorylation in the hippocampi of the brain, as well as suppressed $TNF-{\alpha}$ expression and $NF-{\kappa}B$ activation. LJ also increased BDNF expression in corticosterone-stimulated SH-SY5Y cells and inhibited $NF-{\kappa}B$ activation in LPS-stimulated microglial BV2 cells. However, LJ did not inhibit acetylcholinesterase activity. These findings suggest that LJ, a member of human gut microbiota, may mitigate cholinergic memory impairment by increasing BDNF expression and inhibiting $NF-{\kappa}B$ activation.

• 생명과학회지
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• 제28권7호
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• pp.849-856
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• 2018

설사는 경제동물의 이유시기 폐사율을 일으키는 가장 높은 요인이다. 크레오소트는 전통 의약품으로 오랜 세월동안 지사제로 사용되어 왔다. 본 연구는 흰 쥐 모델에서 크레오소트 급여가 동물의 성장 효율 및 장내 미생물에 미치는 영향을 구명할 목적으로 수행되었다. 4주령의 수컷 흰쥐 24마리를 임의로 대조구, 항생제 그룹, 크레오소트 0.4% 그룹, 크레오소트 0.8% 그룹으로 배치하였다. 대조구는 기초사료, 항생제 그룹은 apramycin 0.5%, 크레오소트 그룹은 크레오소트 0.4%와 0.8% 수준으로 하여 예비시험 기간 1주일, 본시험 기간 4주일 동안 급여하였다. 일당증체량은 실험구간 차이가 없었으나, 사료 섭취량은 Creo 0.8 그룹에서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 장내 미생물에 대한 문(phylum) 수준 분석 결과 Creo 0.8 그룹에서 Firmicutes가 감소하고 Bacteroidetes가 증가하여 F/B비율을 감소시키는 것으로 나타났다(p<0.05). 과(family) 수준에서는 Lachnospiraceae가 크레오소트 0.8% 수준에서 증가되었으며(p<0.01), 속(genus) 수준에서는 Turicibacter가 감소되었다(p<0.01). 종(species) 수준에서는 Clostridium disporicum이 감소되었다(p<0.01). 이상의 결과는 쥐에 크레오소트 급여는 사료 섭취량을 증가시키고 장내 미생물의 변화에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다.

• 한국가금학회지
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• 제40권1호
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• pp.57-65
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• 2013

김치의 주종 유산균의 하나인 Weissella koreensis(Wk)의 육계 사료용 probiotics로서 활용 가능성을 평가하기 위하여 육계 성장능력, 영양소 이용률, 면역능력, 장내 미생물, 계육품질에 미치는 영향을 평가하였다. 무첨가 육계사료를 대조구(Control)로 설정하고, 처리구로 생균 형태의 Wk를 0.1%(LWk 0.1), 0.5%(LWk 0.5) 첨가한 구와 사균 형태의 Wk 0.5%를 첨가한 구(KWk 0.5) 등 총 4처리를 두었다. 본 연구결과, 생균 형태의 LWk 첨가는 대조구와 사균 형태의 첨가구(KWk 0.5)에 비하여 증체율과 사료 효율을 유의적으로 개선시켰다. 영양소 이용률은 처리구 간에 차이가 없었으나, 조단백질 이용률이 사균(KWk 0.5) 첨가구에서 유의적으로 낮았다. 혈청 IgG 수준과 F낭의 상대적 크기는 KWk 0.5 첨가구가 가장 높았다. 생균 형태의 Wk 첨가로 맹장 내 총 혐기성 유산균의 수가 유의적으로 높아졌으나, 대장균의 수에는 변화가 없었다. 사료 내 김치유산균의 첨가는 생균이나 사균 모두 계육 지방산 조성, 계육의 산패 지연에는 영향을 나타내지 못하였다. 그러나 생균이나 사균, 첨가수준 모두가 전자코를 통한 육향에서는 차이를 나타내었다. 본 연구는 생균 형태 Wk가 육계 사료용 생균제로 활용 가능함을 보여주었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제26권11호
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• pp.1592-1597
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• 2013

Type of dietary direct-fed microbials (DFMs) or poultry litter could directly influence the composition of gut microbiota. Gut microbiota plays an important role in shaping the developing immune system and maintaining the homeostasis of the mature immune system in mammal and chickens. The present study was carried out to investigate the interaction among litter, DFMs and immunity in broiler chickens exposed to a field-simulated environment. Immune status of broiler chickens was assessed by serum antibodies against Eimeria spp. and Clostridium spp. and intestinal cytokine mRNA expression. The current experimental design had a $3{\times}2$ factorial arrangement of treatments with three types of litter, i.e., fresh litter or used litter that was obtained from a farm with no disease outbreak (used litter) or a farm with history of a gangrenous dermatitis outbreak (GD litter), and two dietary treatments with or without DFMs. It was found that either DFM addition or type of litter significantly affected anticoccidial antibody levels of broiler chickens at d 42. In general, dietary DFMs increased the anticoccidial antibodies in the fresh-litter raised chickens, but lowered the levels in the GD-litter raised chickens. Serum antibodies against Clostridium perfringens ${\alpha}$-toxin were significantly (p<0.05) higher in chickens raised on GD litter compared with those raised on fresh litter. Cytokine mRNA expression was significantly (p<0.05) altered by either the type of litter or DFMs. Of interest, dietary DFMs lowered interferon-${\gamma}$, interleukin 1beta, and CXCLi2 cytokine mRNA expression in chickens raised on fresh litter but increased them in GD-litter raised chickens. In conclusion, dietary DFMs modulate various immune parameters of broiler chickens, but the DFM-mediated effects were dependent upon the type of litter on which chickens were raised.