폴리페놀이 장내 모델 유익균과 유해균의 성장에 미치는 영향 연구

Abstract

항산화 효과가 있는 폴리페놀은 노화 방지와 염증 반응은 물론이고 심혈관계 질병, 당뇨병, 신경성 퇴행 질환 등의 다양한 질병에 치료 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 폴리페놀을 섭취했을 때 In vivo 상에서 항미생물 효과와 더불어 유익균의 성장은 증대, 유해균의 성장은 억제되어 불균형해진 장내 미생물 군집의 비율을 맞춰지는 결과를 보여 장내 환경을 조정해주는 것으로 예상된다. 그러나 장내 미생물과 장 건강에 영향을 주는 것으로 보이는 폴리페놀에 대한 관심이 집중되고 있는 상황과는 달리, 폴리페놀의 작용 기작 및 장내 미생물에 대한 효과가 확실히 알려져 있지는 않다. 이 점에 착안해 본 논문에서는 유익균의 성장과 유해균의 성장에 영향을 주어 장내 미생물 균형을 조절해 줄 수 있는 폴리페놀의 종류와 적정 처리 농도를 찾는 연구를 중심으로 기술하고 있다. 폴리페놀의 효과를 확인하기 위한 균주는 phylum level로 보았을 때 장내에 과량으로 분포하는 Firmicutes에 해당하며 같은 조건 하에서 배양될 수 있는 균들로 선정하였다. 이 조건을 충족시키는 유익균은 Lactobacillus 속의 Lactobacillus rhamnosus GG이고, 유해균은 Clostridium 속의 Clostridium histolyticum 이다. 이렇게 선정한 두 균주에 13 종의 플라보노이드와 16 종의 논플라보노이드를 각각 처리한 뒤 생장 곡선과 생장률을 비교하는 실험을 진행하였다. 첫 번째로 폴리페놀 스탁을 만들 때 사용하는 DMSO가 균주 생장에 영향을 미치지 않음을 확인하였다. DMSO 처리 여부에 따른 균주의 생장곡선(growth curve)을 그려 그래프의 형태, 최종 배양 시간인 12시간 대의 OD600, 생장률(growth rate)을 비교했다. 그 결과 DMSO 처리 여부에 상관없이 OD600, 생장률이 동일한 값을 나타내 1% v/v의 DMSO를 처리하여도 균주 생장에 어떠한 영향도 끼치지 않음을 알아내었다. 두 번째로 균주에 처리할 폴리페놀의 최적 농도 조건을 찾기 위해 플라보노이드에 해당하는 genistein, EGCG와 논플라보노이드에 해당하는 gallic acid, phloretin의 네 종류의 폴리페놀을 0.1μg/mL 부터 100μg/mL 까지 총 여덟 농도로 테스트 하였다. 그 결과 최종 농도가 10μg/mL과 1μg/mL인 경우가 균주에 처리해야 할 폴리페놀의 최적 농도임을 알아내었다. 세 번째로 적정 농도에 맞춰 제작한 29 종의 폴리페놀을 처리한 균주를 배양해 시간 대 별로 샘플링을 진행한 뒤 생장곡선을 그리고 OD600과 생장률을 비교하였다. 또한 폴리페놀을 처리하지 않은 대조군과의 p value를 계산해 두 균주의 성장에 각 폴리페놀들이 유의미한 영향을 미치는지 확인하였다. 먼저 OD600으로 균주의 최종량을 확인해 본 결과 daidzein과 EC 1μg/mL, PCA 1μg/mL, phloretin 10μg/mL이 유익균 LGG의 성장은 증가시키면서 유해균 C.his의 성장은 감소시키는 좋은 폴리페놀임을 찾아냈다. 반면에 apigenin, resveratrol, chlorogenic acid과 hesperetin 10μg/mL, trans-stilbene 10μg/mL, cinnamic acid 1μg/mL, p-coumaric acid 1μg/mL는 유익균 LGG의 성장은 감소시키면서 유해균 C.his의 안 좋은 폴리페놀임을 찾아냈다. 다음으로는 생장률로 균주의 성장 속도를 비교해 본 결과 daidzein, curcumin과 EGC 10μg/mL, DHB 10μg/mL, phloretin 10μg/mL와 EC 1μg/mL, PCA 1μg/mL, pyrogallol 1μg/mL를 처리하는 경우 LGG의 성장 속도는 대조군의 성장 속도보다 증가하고 C.his의 성장 속도는 대조군의 성장 속도보다 감소했다. 반면에 apigenin, chlorogenic acid, rutin 1μg/mL, p-coumaric acid 1μg/mL을 처리하는 경우 LGG의 성장 속도는 대조군의 성장 속도보다 감소하고 C.his의 성장 속도는 대조군의 성장 속도보다 증가했다.