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문제 정의
- 본 연구는 Streptococcus mutans의 증식과 Streptococcus muMns에 의한 치태 형성에 대한 자일리톨과 여러 탄수화물과의 단독 및 병합효과를 보고자 시행하였다.
- 자일리톨 함유 배지에서 Streptococcus mutanse] 증식과 Streptococcus mutant] 인공치태 형성에 대한 억제작용을 관찰하고 다른 당과의 병합작용을 보고자 하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
제안 방법
- 5 mm 스테인레스스틸 재질의 교정용 wire(Remomium, Dentarum, Germany)* 50 mg 내외가되게 준비하여 3 개씩 비커에 매달아 배지에 잠기도록 하였다. 37 ℃ 배양기에서 30 rpm 속도로 회전시키면서 24시간 배양한 후, 3개의 wire 상에 형성된 인공치태의 무게를 평균하였다.
- 배양액의 흡광도(optical density)를 분광광도계 (spectrophotometer, Hitachi, Tokyo, Japan) 660 nm 파장에서 측정하였으며 3번 실험을 반복하여 평균을 구하였다. 8시간과 24시간 배양한 세균배양액을 희석하여 M17 agar(Difco, Detroit, MI, USA)상에 접종하고 371 배양기에서 18시간 배양한 후 생균수를 산정하였다.
- Tryptone yeast extract 액체배지(1.7% tryptone, 0.3% yeast extract, 0.5% sodium chloride, 0.25% potassium phosphate, 0.2% glucose)에 여러 농도의 자일리톨(1%, 2%, 4%, 8%)을 첨가하였다. 배지 10 ml에 2x107 Streptococcus mutans를 접종하여 3712 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다.
- 배지 10 ml에 2x107 Streptococcus mutans를 접종하여 3712 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다. 배양액의 흡광도(optical density)를 분광광도계 (spectrophotometer, Hitachi, Tokyo, Japan) 660 nm 파장에서 측정하였으며 3번 실험을 반복하여 평균을 구하였다. 8시간과 24시간 배양한 세균배양액을 희석하여 M17 agar(Difco, Detroit, MI, USA)상에 접종하고 371 배양기에서 18시간 배양한 후 생균수를 산정하였다.
- 배지 10 ml에 2x10’ Streptococcus mutans를 접종하여 37P 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다. 배양액의 흡광도를 분광광도계 660 nm 파장에서 측정하였으며 3번 실험을 반복하여 평균치 를 구하였다.
- 2% glucose)에 여러 농도의 자일리톨(1%, 2%, 4%, 8%)을 첨가하였다. 배지 10 ml에 2x107 Streptococcus mutans를 접종하여 3712 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다. 배양액의 흡광도(optical density)를 분광광도계 (spectrophotometer, Hitachi, Tokyo, Japan) 660 nm 파장에서 측정하였으며 3번 실험을 반복하여 평균을 구하였다.
- 배지 10 ml에 2x10’ Streptococcus mutans를 접종하여 37P 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다. 배양액의 흡광도를 분광광도계 660 nm 파장에서 측정하였으며 3번 실험을 반복하여 평균치 를 구하였다.
- 1M이 되도록 하였고 pH는 7이 되도록 조정하였다. 배지 40 ml에 1%, 2%, 4%, 8%의 탄수화물(자일리톨, 포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨) 단독 또는 2%, 4% 자일리톨과 4%의 탄수화물(포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨)을 병합하여 첨가하였다. 여기에 Streptococcus mutans를 2x IO, 씩 접종하고 0.
- 배지 40 ml에 1%, 2%, 4%, 8%의 탄수화물(자일리톨, 포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨) 단독 또는 2%, 4% 자일리톨과 4%의 탄수화물(포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨)을 병합하여 첨가하였다. 여기에 Streptococcus mutans를 2x IO, 씩 접종하고 0.5 mm 스테인레스스틸 재질의 교정용 wire(Remomium, Dentarum, Germany)* 50 mg 내외가되게 준비하여 3 개씩 비커에 매달아 배지에 잠기도록 하였다. 37 ℃ 배양기에서 30 rpm 속도로 회전시키면서 24시간 배양한 후, 3개의 wire 상에 형성된 인공치태의 무게를 평균하였다.
- 포도당을 첨가하지 않은 tryptone yeast extract 액체배지에 4%의 탄수화물(포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨)을 단독 또는 4% 자일리톨과 병합하여 첨가하였다. 배지 10 ml에 2x10’ Streptococcus mutans를 접종하여 37P 배양기에서 0, 2, 4, 6, 8, 24시간 배양하였다.
- 포도당을 첨가하지 않은 tryptone yeast extract 액체배지에 포도당, 과당, 유당을 각각 첨가할 때 Streptococcus mutans 의 증식이 배양 초기부터 이루어진데 반해, 만노스, 자당, 만니톨, 솔비톨을 각각 첨 가시 는 배 양시간이 경 과한 다음 Streptococcus mutans의 증식이 이루어졌다(Fig. 3). 여기에 자일리톨을 병합하여 Streptococcus mutans를 배양하면 포도당이나 유당을 첨가한 경우 배양시간이 경과한 후 Streptococcus mutans의 증식이 이루어졌으나, 과당을 첨가한 경우 자일리톨과의 병합 여부에 관계없이 배양 초기부터 증식이 되었으며 자당의 경우도 자당 단독의 경우보다 배양 초기부터 증식이 되었다.
대상 데이터
- Streptococcus mutans Ingbritt straine 전남의대 미생물학교실에 보관중인 것을 공시하였으며, 공시세균의 배양은 동결 건조로 보관중인 것을 M17 액체배지 (Difco, Detroit, MI, USA)에 접종하여 37P에서 18시간 배양하였다.
데이터처리
- 각 군의 인공치태 무게 차이는 Mann-Whitney test를 이용하여 비교하였으며 통계학적인 유의성은 p value가 0.05 이하인 경우로 하였다.
성능/효과
- 특히 8% 과당 첨가시 인공치태 형성은 현저히 감소하였다. 2% 또는 4% 자일리톨을 첨가한 액체배지에서 Streptococcus mutans가 형성한 인공치태 무게는 157.4±20.1mg, 145」±4.8mg인데 반하여, 2% 또는 4% 자일리톨과 4%의 과당을 병합하면 Streptococcus mutans에의해 형성된 인공치태 무게는 7.9±3.3mg, lL4±L2mg으로 현저히 감소하여 (p<0.05) 자일리톨과 과당 병합시 인공치태 형성이 가장 억제됨을 알 수 있다.
- 5). 5% 자당과 0.25% yeast extract을 첨가한 M17 액체배지에 2% 또는 4% 자일리톨을 첨가한 액체배지에서 Streptococcus mutansA 배양하여 와이어상에 형성한 인공치태 무게는 157.4±20.1mg, 145.1 ±4.8mg인데 반하여, 2% 또는 4% 자일리톨과 4%의 과당을 병합하여 첨가한 액체배지에서 Streptococcus mutansA 형성한 인공치태 무게는 7.9± 3.3mg, 11.4±1.2mg으로 현저히 감소하였다(p<0.05)(Fig. 6).
- 배지에 자당과 자일리톨을 병합 첨가하면 자당을 단독으로 첨가한 경우와 비교하였을 때, 배양 6시간과 8시간에 배양액의 흡광도가 더 높은 것은 자당에 작용하는 glucosyl transferase 을 자일리톨이 억제하여 Streptococcus mutans가 자당을 증식에 사용한 것으로 생각된다. 5% 자당과 0.25% yeast extract을 첨가한 M17 액체배지에 탄수화물을 첨가하여 Streptococcus mutans를 배양할때 4% 탄수화물을 첨가하였을 경우에 전체적으로 와이어상에 형성된 인공치태의 무게는 감소하였고 8% 당을 첨가하였을 경우에 더욱 감소하였다. 특히 8% 과당 첨가시 인공치태 형성은 현저히 감소하였다.
- 5% 자당과 0.25% yeast extract을 첨가한 M17 액체배지에서 1%, 2%, 4%, 8%의 탄수화물(자일리톨, 포도당, 만노스, 과당, 유당, 자당, 만니톨, 솔비톨)을 첨가하여 Streptococcus mutans를 배양할 때 4% 탄수화물을 첨가하였을 경우에는 전체적으로 와이어상에 형성된 인공치태의 무게는 감소하였고 8% 탄수화물을 첨가하였을 경우에는 더욱 감소하였다. 특히 8% 과당 첨가시 인공치태 형성은 현저히 감소하였다(Fig.
- 1). Streptococcus mutanst 8시간 배양시 대조군에서의 생균수는 ml당 7.5±1.4xl08인데 반 흐자일리톨 첨가시의 배양액의 생균수는 ml당 1%에서는 2.7 ±1.0X108, 2%에서는 1.9±0.3xl08, 4%에서는 1.6±0.1x 108, 8%에서는 1.5±0.2x108으로 감소되었다(Fig. 2). Streptococcus mutans를 24시간 배양할 때 대조군에서의 생균수는 ml당 9.
- 2). Streptococcus mutans를 24시간 배양할 때 대조군에서의 생균수는 ml당 9.9±2.9xl08인데 반해, 자일리톨 첨가시의 생균수는 ml당 2.8x KF에서 3.1x 108으로 감소되었다(Fig. 2).
- 배지의 자일리톨 농도가 증가함에 따라 Streptococcus mutans의 증식이 억제되었다. 포도당, 과당, 유당을 각각 첨가한 배지에서 Streptococcus mu场ns의 증식 이 처음부터 이루어진데 반해, 자일리톨을 병합하면 과당의 경우만 처음부터 증식이되었다.
- 본 연구에서는 Streptococcus mutans배양시 자일리톨의 농도가 높아짐에 따라 배양액의 흡광도와 생균수가 감소하였는데, 이와 같은 결과는 자일리톨의 경우만이 아니라 다른 탄수화물도 높은 농도로 가하게 되면 배양액의 흡광도가 감소하여서 자일리톨에 의한 Streptococcus mutans의 억제현상은 큰 의의가 없는 것이다. 액체배지에 포도당, 과당, 유당 첨가시 Streptococcus mutans의 증식이 배양 초기부터 이루어진데 반해, 만노스, 자당, 만니톨, 솔비톨 첨가시는 배양시간이 경과한 다음 Streptococcus mutans의 증식이 이루어졌다.
- 3). 여기에 자일리톨을 병합하여 Streptococcus mutans를 배양하면 포도당이나 유당을 첨가한 경우 배양시간이 경과한 후 Streptococcus mutans의 증식이 이루어졌으나, 과당을 첨가한 경우 자일리톨과의 병합 여부에 관계없이 배양 초기부터 증식이 되었으며 자당의 경우도 자당 단독의 경우보다 배양 초기부터 증식이 되었다. 만노스나 솔비톨을 첨가한 경우 자일리톨 병합시 세균 증식이 이루어지지 않았다(Fig.
- 이상의 결과는 배지의 자일리톨 농도가 증가함에 따라 Streptococcus mutans의 증식이 억제되었으며, 자일리톨과 과당을 병합하여 첨가하면 Streptococcus nmtans에 의한 인공치태 형성이 억제됨을 시사하였다.
- 포도당, 과당, 유당을 각각 첨가한 배지에서 Streptococcus mu场ns의 증식 이 처음부터 이루어진데 반해, 자일리톨을 병합하면 과당의 경우만 처음부터 증식이되었다. 자일리톨과 과당을 병합하여 첨가한 액체배지에서 형성된 인공치태 무게는 현저히 감소하였다(p<0.05).
- 이 xylitol phosphate는 세균내에서 대사되지 않고 축적되어서 Streptococcus mutans의 증식을 억제한다">. 자일리톨의 인산화는 존재하는 탄수화물의 종류에 따라 차이가 있는데 과당이 있을 때는 억제되고 포도당, 만노스, 갈락토오스가 있을 때는 억제되지 않는다, 자일리톨을 계속 사용하는 사람들의 구강에서 분리한 Streptococcus mutanse 87%의 균주에서 phosphoenolpyruvate: fructose phosphotransferase system이 낮은 수준으로 분포하여 자일리톨 작용에 저항성을 나타내는데 반해, 자일리톨과 접촉하지 않은 사람의 구강에서 분리된 Streptococcus mutans중에서는 10% 균주만이 내성을 보였다& 자일리톨을 사용하게 되면 치태와 타액속의 Streptococcus mutans중에서 자일리톨에 대한 내성 균주가 증가하게 된다.
후속연구
- 이상의 결과로 볼 때, 세균의 증식 억제작용과 치태 억제작용에 대한 자일리톨과 다른 탄수화물의 효과를 정확히 알기 위해서는 탄수화물에 관련된 효소에 대한 연구가 더 필요한 것으로 사료된다.
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