로타바이러스는 전세계적으로 영․유아에게 심한 설사를 유발하는 바이러스로서 개발도상국은 물론 선진국에서도 소아 설사의 가장 중요한 원인체로서 알려져 있다 2008년 세계보건기구(WHO) 보고에 의하면 전세계적으로 453,000(42,0000-494,000)명이 로타바이러스 감염으로 사망한다. 로타바이러스 감염증은 주로 5세 이하의 영․유아에서 호발하는 설사성 질환으로 감염질환은 불현성 감염에서부터 가벼운 설사, 구토, 전해질 장애 및 사망에 이르는 심한 설사, 간혹 생명을 위협할 정도의 치명적인 탈수 등 다양한 임상증상을 보이기 때문에 초기 치료가 중요하다. 그러나 로타바이러스 감염에 대한 특별한 치료제가 없어 탈수 증상을 예방하기 위하여 수액을 보충해주고 설사의 지속기간과 중증도를 감소시키기 위해 아연치료를 하고 있는 현실이다. 로타바이러스 감염은 감염 그 자체 보다 이로 인한 입원이나 사망이 문제가 되고 있어 감염을 예방하고 치료제를 개발하는 것이 시급한 과제이다.
이에 본 연구에서는 채식위주의 식습관을 가진 건강한 한국인 청년의 장에서 분리한 17종의 ...
로타바이러스는 전세계적으로 영․유아에게 심한 설사를 유발하는 바이러스로서 개발도상국은 물론 선진국에서도 소아 설사의 가장 중요한 원인체로서 알려져 있다 2008년 세계보건기구(WHO) 보고에 의하면 전세계적으로 453,000(42,0000-494,000)명이 로타바이러스 감염으로 사망한다. 로타바이러스 감염증은 주로 5세 이하의 영․유아에서 호발하는 설사성 질환으로 감염질환은 불현성 감염에서부터 가벼운 설사, 구토, 전해질 장애 및 사망에 이르는 심한 설사, 간혹 생명을 위협할 정도의 치명적인 탈수 등 다양한 임상증상을 보이기 때문에 초기 치료가 중요하다. 그러나 로타바이러스 감염에 대한 특별한 치료제가 없어 탈수 증상을 예방하기 위하여 수액을 보충해주고 설사의 지속기간과 중증도를 감소시키기 위해 아연치료를 하고 있는 현실이다. 로타바이러스 감염은 감염 그 자체 보다 이로 인한 입원이나 사망이 문제가 되고 있어 감염을 예방하고 치료제를 개발하는 것이 시급한 과제이다.
이에 본 연구에서는 채식위주의 식습관을 가진 건강한 한국인 청년의 장에서 분리한 17종의 프로바이오틱스 균주들을 in vitro 상에서 로타바이러스에 대한 항바이러스 효과를 스크리닝하여 균주를 선별하고 in vivo에서 프로바이오틱스 균주의 항로타바이러스 효과 및 작용기전을 확인 하였다.
로타바이러스에 대한 항바이러스 효과를 갖는 균주를 선발하기 위해 17종의 프로바이오틱스 균주들을 스크리닝 한 결과 Lactobacillus ruminis SPM0211과 Bifodobacterium longum SPM1205, SPM1206 3종 선별하였다. 선별된 3종의 유산균 추출물들의 항바이러스 효능을 in vitro 상에서 확인한 결과 농도 의존적으로 로타바이러스는 억제하는 것을 확인하였다. 이러한 항바이러스 in vivo에서도 적용되는지 확인하기 위하여 실시한 동물실험에서도 SPM0211은 대조군과 비교하여 약 50 % 로타바이러스 유전자 발현을 감소시켰으며, SPM1205, SPM1206은 각각 34%, 41%의 항바이러스 효능을 보였다.
이와 같은 로타바이러스에 대한 항바이러스 작용기전을 알아보기 위해 로타바이러스 감염 시 나타나는 cytokine 및 chemokine 의 변화를 확인하였다. 대표적인 chemokine인 IL-8과 MCP-1이 로타바이러스 감염 후 로타바이러스가 복제되고 증식되는 과정의 흐름에 따라 증가하였으며, 유산균 추출물 처리한 그룹이 로타바이러스만을 감염시킨 대조군보다 IL-8 및 MCP-1의 분비량이 증가하였음을 확인하였다. in vivo 상에서도 역시 IL-8과 MCP-1의 발현량이 대조군에 비하여 급증하여 in vitro 상의 결과와 유사한 결과를 보여 3종의 유산균 추출물이 대표적인 chemokine인 IL-8 과 MCP-1의 분비를 유도하여 면역반응을 촉진시키는 것으로 예측 할 수 있었다.
또한 선별된 유산균주 추추물들이 인터페론 매개 항바이러스 효과를 갖는지 확인하기 위해 1형 인터페론(interferon, IFN) 및 IFN signalling 인자들의 발현을 분석하였다. IFN-α와 IFN-β의 변화를 분석한 결과 in vitro 뿐만 아니라 in vivo 상에서도에서 대조군에 비하여 발현양이 증가하였으며, interferon의 분비로 활성화 되는 IFN signalling 인자들인 IFNR, STAT1, 6-16의 발현이 증가하는 것을 확인하였다. 3종의 유산균주들은 in vitro 상에서 IFN signalling 인자들의 발현에 미치는 영향은 미비하였으나 in vivo 상에서는 유산균 추출물을 처리한 3그룹 모두에서 IFNR의 발현이 대조군과 비교하여 2배 이상 증가하였으며, IFN signalling 의 주요 신호전달체제인 STAT1의 발현 역시 증가하여 IFN signalling을 활성화시킴을 확인하였다. IFN signalling 활성화 결과 생겨나는 antiviral effectors 발현 역시 증가시켰다. 이 같은 결과 SPM0211, SPM1206, SPM1205 3종의 유산균 추출물은 인터테론 매개 항바이러스 작용 기전을 통한 항바이러스 효과를 나타내는 것으로 추측된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, SPM0211과 SPM1205, SPM1206은 로타바이러스 감염 시 chemokine의 분비를 유도하고 1형 인터페론 및 interferon signalling을 활성화시켜 interferon 매개 항바이러스 작용경로를 통해 효과적으로 로타바이러스 감염 예방 및 치료 효과를 갖는 것으로 사료된다. 선별한 3종의 유산균 추출물은 부작용이 없는 로타바이러스성 질환의 예방 및 치료를 위한 효과적인 대체방안으로서 로타바이러스의 예방 및 감염을 억제하여 로타바이러스 감염으로 인한 설사와 유병기간을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
로타바이러스는 전세계적으로 영․유아에게 심한 설사를 유발하는 바이러스로서 개발도상국은 물론 선진국에서도 소아 설사의 가장 중요한 원인체로서 알려져 있다 2008년 세계보건기구(WHO) 보고에 의하면 전세계적으로 453,000(42,0000-494,000)명이 로타바이러스 감염으로 사망한다. 로타바이러스 감염증은 주로 5세 이하의 영․유아에서 호발하는 설사성 질환으로 감염질환은 불현성 감염에서부터 가벼운 설사, 구토, 전해질 장애 및 사망에 이르는 심한 설사, 간혹 생명을 위협할 정도의 치명적인 탈수 등 다양한 임상증상을 보이기 때문에 초기 치료가 중요하다. 그러나 로타바이러스 감염에 대한 특별한 치료제가 없어 탈수 증상을 예방하기 위하여 수액을 보충해주고 설사의 지속기간과 중증도를 감소시키기 위해 아연치료를 하고 있는 현실이다. 로타바이러스 감염은 감염 그 자체 보다 이로 인한 입원이나 사망이 문제가 되고 있어 감염을 예방하고 치료제를 개발하는 것이 시급한 과제이다.
이에 본 연구에서는 채식위주의 식습관을 가진 건강한 한국인 청년의 장에서 분리한 17종의 프로바이오틱스 균주들을 in vitro 상에서 로타바이러스에 대한 항바이러스 효과를 스크리닝하여 균주를 선별하고 in vivo에서 프로바이오틱스 균주의 항로타바이러스 효과 및 작용기전을 확인 하였다.
로타바이러스에 대한 항바이러스 효과를 갖는 균주를 선발하기 위해 17종의 프로바이오틱스 균주들을 스크리닝 한 결과 Lactobacillus ruminis SPM0211과 Bifodobacterium longum SPM1205, SPM1206 3종 선별하였다. 선별된 3종의 유산균 추출물들의 항바이러스 효능을 in vitro 상에서 확인한 결과 농도 의존적으로 로타바이러스는 억제하는 것을 확인하였다. 이러한 항바이러스 in vivo에서도 적용되는지 확인하기 위하여 실시한 동물실험에서도 SPM0211은 대조군과 비교하여 약 50 % 로타바이러스 유전자 발현을 감소시켰으며, SPM1205, SPM1206은 각각 34%, 41%의 항바이러스 효능을 보였다.
이와 같은 로타바이러스에 대한 항바이러스 작용기전을 알아보기 위해 로타바이러스 감염 시 나타나는 cytokine 및 chemokine 의 변화를 확인하였다. 대표적인 chemokine인 IL-8과 MCP-1이 로타바이러스 감염 후 로타바이러스가 복제되고 증식되는 과정의 흐름에 따라 증가하였으며, 유산균 추출물 처리한 그룹이 로타바이러스만을 감염시킨 대조군보다 IL-8 및 MCP-1의 분비량이 증가하였음을 확인하였다. in vivo 상에서도 역시 IL-8과 MCP-1의 발현량이 대조군에 비하여 급증하여 in vitro 상의 결과와 유사한 결과를 보여 3종의 유산균 추출물이 대표적인 chemokine인 IL-8 과 MCP-1의 분비를 유도하여 면역반응을 촉진시키는 것으로 예측 할 수 있었다.
또한 선별된 유산균주 추추물들이 인터페론 매개 항바이러스 효과를 갖는지 확인하기 위해 1형 인터페론(interferon, IFN) 및 IFN signalling 인자들의 발현을 분석하였다. IFN-α와 IFN-β의 변화를 분석한 결과 in vitro 뿐만 아니라 in vivo 상에서도에서 대조군에 비하여 발현양이 증가하였으며, interferon의 분비로 활성화 되는 IFN signalling 인자들인 IFNR, STAT1, 6-16의 발현이 증가하는 것을 확인하였다. 3종의 유산균주들은 in vitro 상에서 IFN signalling 인자들의 발현에 미치는 영향은 미비하였으나 in vivo 상에서는 유산균 추출물을 처리한 3그룹 모두에서 IFNR의 발현이 대조군과 비교하여 2배 이상 증가하였으며, IFN signalling 의 주요 신호전달체제인 STAT1의 발현 역시 증가하여 IFN signalling을 활성화시킴을 확인하였다. IFN signalling 활성화 결과 생겨나는 antiviral effectors 발현 역시 증가시켰다. 이 같은 결과 SPM0211, SPM1206, SPM1205 3종의 유산균 추출물은 인터테론 매개 항바이러스 작용 기전을 통한 항바이러스 효과를 나타내는 것으로 추측된다.
이상의 결과를 종합해 볼 때, SPM0211과 SPM1205, SPM1206은 로타바이러스 감염 시 chemokine의 분비를 유도하고 1형 인터페론 및 interferon signalling을 활성화시켜 interferon 매개 항바이러스 작용경로를 통해 효과적으로 로타바이러스 감염 예방 및 치료 효과를 갖는 것으로 사료된다. 선별한 3종의 유산균 추출물은 부작용이 없는 로타바이러스성 질환의 예방 및 치료를 위한 효과적인 대체방안으로서 로타바이러스의 예방 및 감염을 억제하여 로타바이러스 감염으로 인한 설사와 유병기간을 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
Rotavirus is the most important worldwide cause of severe gastroenteritis in infants and young children. Nearly every child is infected with rotavirus by the age of 3-5 , irrespective of location or socioeconomic status. WHO estimated that approximately 453,000((420,000-494,000) rotavirus gastroent...
Rotavirus is the most important worldwide cause of severe gastroenteritis in infants and young children. Nearly every child is infected with rotavirus by the age of 3-5 , irrespective of location or socioeconomic status. WHO estimated that approximately 453,000((420,000-494,000) rotavirus gastroenteritis associated child deaths occurred worldwide in 2008. But specific therapy is not currently available against rotavirus infection. Treatment are fluid replacement and zinc treatment. Although rotavirus vaccines have good inhibition and significant efficacy, the have limits and restrict. Probiotics, such as Lactobacillus spp, and Bifidobacterium spp. are reported to have the multiple potential health benefits including blocking gastroenteric pathogens, reduce gut permeability, enhancing immune response and antiviral effects. L. reuteri, L, rhamnosus and L. acidophilus reduced the duration of RV diarrhea or shedding in children. Recently some studies suggested probiotics promote innate immune response.
In this study, we investigated th antiviral activity of 3 Lactobacillus spp. and 14 Bifidobacterium spp. isolated from healthy koreans who are vegetarians against rotavirus by plaque assay. As a results, All of them were not toxic to vero and caco-2 cells. B. longum SPM1205, 1206 and L. rhuminis SPM0211 have shown significant antiviral activity in caco-2 and HT-29 cells infected Wa RV. Especially, SPM0211 dropped by 55% compared to control in caco-2 cells. Therefore, we selected 3 probiotics and analyzed its mechanism.
We explored whether 3 probiotics exert on chemokines and cytokine responses in rotavirus infected caco-2 cells. MCP-1 and IL-8 are representative chemokine and plays a critical role in the recruitment and activation of leukocytes during acute inflammation. 3 probiotics increased release and mRNA expression of MCP-1 and IL-8 in rotavirus infected caco-2 cells compared to control. Some researcher reported that several rotavirus strains suppress interferon(IFN) production in rotavirus infected cells. Type Ⅰ IFNs are a key compoment of the host defence against viral infection. Thus, we examined whether 3 probiotics restore type Ⅰ IFN mRNA expression in caco-2 cells by RT-qPCR. SPM0211, SPM1205 and SPM1206 increased IFN-α and IFN-β mRNA levels, but not IFN inducible genes (IFNR, STAT1, 6-16) compared control. MxA and OAS was increased by 1.3 times and 3.9 times respectively when SPM1205 treated and SPM1206 increased PKR. So, we speculate that SPM0211, SPM1205 and SPM1206 in vitro inhibits the rotavirus replication through interferon-mediate antiviral response.
We also investigated the antiviral effect of 3 probiotics against rotavirus using a rotavirus infected neonatal mouse model. We observed that SPM0211, SPM1205 and SPM1206 significantly inhibited rotavirus mRNA expression. MCP-1 and IL-8 mRNA expression were improved by 3 probiotics compared to untreated group. They also increased IFN-α/β and IFN signalling factors, including IFNR, STAT1, expression more than control group like in vitro results. STAT1 activation was induced MxA, OAS and PKR by 3probiotics.
Overall, these results indicated that L. ruminis SPM0211 and B. longum SPM1205, 1206 efficiently inhibits wa rotvirus replication in caco-2 cells and in a rotavirus infected neonatal mouse model. This antiviral effects of 3 probiotics can be explained that they modulate immune response through inducing MCP-1, IL-8 and promoting type Ⅰ IFNs are key regulators in IFN signalling pathway. These results suggest that B. longum SPM1205, 1206 and L. ruminis SPM0211 are potential new therapeutic tool against rotavirus.
Rotavirus is the most important worldwide cause of severe gastroenteritis in infants and young children. Nearly every child is infected with rotavirus by the age of 3-5 , irrespective of location or socioeconomic status. WHO estimated that approximately 453,000((420,000-494,000) rotavirus gastroenteritis associated child deaths occurred worldwide in 2008. But specific therapy is not currently available against rotavirus infection. Treatment are fluid replacement and zinc treatment. Although rotavirus vaccines have good inhibition and significant efficacy, the have limits and restrict. Probiotics, such as Lactobacillus spp, and Bifidobacterium spp. are reported to have the multiple potential health benefits including blocking gastroenteric pathogens, reduce gut permeability, enhancing immune response and antiviral effects. L. reuteri, L, rhamnosus and L. acidophilus reduced the duration of RV diarrhea or shedding in children. Recently some studies suggested probiotics promote innate immune response.
In this study, we investigated th antiviral activity of 3 Lactobacillus spp. and 14 Bifidobacterium spp. isolated from healthy koreans who are vegetarians against rotavirus by plaque assay. As a results, All of them were not toxic to vero and caco-2 cells. B. longum SPM1205, 1206 and L. rhuminis SPM0211 have shown significant antiviral activity in caco-2 and HT-29 cells infected Wa RV. Especially, SPM0211 dropped by 55% compared to control in caco-2 cells. Therefore, we selected 3 probiotics and analyzed its mechanism.
We explored whether 3 probiotics exert on chemokines and cytokine responses in rotavirus infected caco-2 cells. MCP-1 and IL-8 are representative chemokine and plays a critical role in the recruitment and activation of leukocytes during acute inflammation. 3 probiotics increased release and mRNA expression of MCP-1 and IL-8 in rotavirus infected caco-2 cells compared to control. Some researcher reported that several rotavirus strains suppress interferon(IFN) production in rotavirus infected cells. Type Ⅰ IFNs are a key compoment of the host defence against viral infection. Thus, we examined whether 3 probiotics restore type Ⅰ IFN mRNA expression in caco-2 cells by RT-qPCR. SPM0211, SPM1205 and SPM1206 increased IFN-α and IFN-β mRNA levels, but not IFN inducible genes (IFNR, STAT1, 6-16) compared control. MxA and OAS was increased by 1.3 times and 3.9 times respectively when SPM1205 treated and SPM1206 increased PKR. So, we speculate that SPM0211, SPM1205 and SPM1206 in vitro inhibits the rotavirus replication through interferon-mediate antiviral response.
We also investigated the antiviral effect of 3 probiotics against rotavirus using a rotavirus infected neonatal mouse model. We observed that SPM0211, SPM1205 and SPM1206 significantly inhibited rotavirus mRNA expression. MCP-1 and IL-8 mRNA expression were improved by 3 probiotics compared to untreated group. They also increased IFN-α/β and IFN signalling factors, including IFNR, STAT1, expression more than control group like in vitro results. STAT1 activation was induced MxA, OAS and PKR by 3probiotics.
Overall, these results indicated that L. ruminis SPM0211 and B. longum SPM1205, 1206 efficiently inhibits wa rotvirus replication in caco-2 cells and in a rotavirus infected neonatal mouse model. This antiviral effects of 3 probiotics can be explained that they modulate immune response through inducing MCP-1, IL-8 and promoting type Ⅰ IFNs are key regulators in IFN signalling pathway. These results suggest that B. longum SPM1205, 1206 and L. ruminis SPM0211 are potential new therapeutic tool against rotavirus.
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