[논문]치아우식증 및 치주질환 원인균에 대한 Carvacrol의 항균효과

박순낭; 이동균; 임윤경; 김화숙; 조유진; 김동춘; 김생곤; 국중기

doi:10.7845/kjm.2012.48.1.052

치아우식증 및 치주질환 원인균에 대한 Carvacrol의 항균효과
Antimicrobial Effect of Carvacrol against Cariogenic and Periodontopathic Bacteria 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.48 no.1, 2012년, pp.52 - 56

박순낭 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실) , 이동균 (조선대학교 치과보존학교실) , 임윤경 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실) , 김화숙 (전남과학대학 치위생과) , 조유진 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실) , 김동춘 (중국 연변대학교 농학원 동물의학교실) , 김생곤 (조선대학교 치과대학 인체생물학교실) , 국중기 (조선대학교 치과대학 구강생화학교실)

초록
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본 연구는 치아우식증 및 치주질환 원인균들에 대한 carvacrol의 항균능을 알아보고, 사람의 구강조직 세포에서 세포의 생존율을 분석하여 세포독성 정도를 알아보기 위해 실시하였다. Carvacrol의 항균능은 뮤탄스 연쇄상구균과 5종류의 치주질환 원인균을 이용하여 MIC 및 MBC 값을 측정하여 분석하였고, 세포생존율은 정상 사람 치은섬유모세포를 이용하여 MTT 분석법으로 평가하였다. 구강질환 원인균에 대한 carvacrol의 MIC 및 MBC 값은 각각 $16-128{\mu}g/ml$과 $32-128{\mu}g/ml$이었다. 세포독성 실험 결과 carvacrol은 $128{\mu}g/ml$ 농도에서 세포생존율이 현저히 감소하였다. 따라서 carvacrol은 치아우식증과 치주질환 원인균에 대한 항균작용이 뛰어나지만, 구강조직 세포에 대해 세포독성을 가지고 있어 가글린제 및 치약 등의 구강위생용품에 활용하기 위해서는 $64{\mu}g/ml$ 이하의 농도로 사용하고 정상 사람 치은섬유모세포에 대한 독성이 없는 다른 항균물질과 혼합하여 사용하는 것이 효과적일 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of this study was to evaluate the antimicrobial effect of carvacrol against periodontopathic and cariogenic bacteria and its cytotoxicity in human oral tissue cells. We tested their antibacterial properties against mutans streptococci and five major periodontopathic bacterial species involved in periodontal disease. The antimicrobial activity was evaluated by the minimal inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC). The cell viability of carvacrol on normal human gingival fibroblast (NHGF) cells was tested by metyl thiazolyl tetrazolium assay. The data showed that carvacrol had remarkable antimicrobial effect on tested bacteria with a MIC and MBC values ranged from 16 to $128{\mu}g/ml$ and from 32 to $128{\mu}g/ml$, respectively. In cell toxicity studies, carvacrol had significantly decreased cell viability when NHGF cells were treated at $128{\mu}g/ml$. These findings suggest that carvacrol has a strong antimicrobial activity against periodontopathic and cariogenic bacteria. However, in order to use it as a component of gargling solution or toothpaste, its concentration should be below $64{\mu}g/ml$ and other compounds having an antimicrobial activity against periodontopathic and cariogenic bacteria should be used together.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

MTT[3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide, a tetrazole] 분석법은 NHGF 세포에 carvacrol의 세포독성을 평가하기 위해 실시하였다. 24-well plate에 80% NHGF 세포가 함유되도록 분주하고, 16, 32, 64, 128 및 256 μg/ml의 carvacrol 용액 및 음성대조군인 배지만 첨가한 군과 DMSO가 1% 함유된 세포배양액을 각각의 well에 분주하여, 37℃, 5% CO₂ 세포 배양기에서 24시간 배양하였다.
그러므로 본 연구는 치아우식증 및 치주질환 원인균들에 대한 carvacrol의 항균능을 알아보고, 사람의 구강조직 세포에서 carvacrol의 세포 생존율을 조사하여 가글린제 및 치약 등의 구강위생용품의 항균 성분으로 사용 가능한지를 알아보기 위하여 실시하였다.

제안 방법

24-well plate에 80% NHGF 세포가 함유되도록 분주하고, 16, 32, 64, 128 및 256 μg/ml의 carvacrol 용액 및 음성대조군인 배지만 첨가한 군과 DMSO가 1% 함유된 세포배양액을 각각의 well에 분주하여, 37℃, 5% CO2 세포 배양기에서 24시간 배양하였다.
Carvacrol (Sigma, USA)은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128 μg/ml가 되도록 세균배양액에 첨가(세균배양액의 1%가 되도록 첨가)하였다.
MBC는 위의 세균배양액을 10 μl 취하여 10² 및 10⁴배 희석하였고, 한천배지에 도말하여 24시간 동안 37℃ 세균배양기에서 배양한 후 형성된 군락을 계수화하여 측정하였다. 각 반응은 모두 세 번 반복하여 평균하였다.
실험의 음성대조군은 DMSO를 사용하였고, 양성대조군은 ampicillin (100 μg/ml)를 사용하여 세균배양액의 1%가 되도록 첨가하였다.
이후 반응액을 제거하고, Isopropanol (Sigma)을 각 well에 300 μl씩 첨가하여 잘 흔들어 준 후 96-well plate에 200 μl씩 분주하여 파장 595 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이 때 실험군 및 대조군은 각각 3 well씩 배정하였고, 이를 각각 3회 반복 실험하였다.

대상 데이터

nucleatum subsp. animalis ATCC 51191^T, A. actinomycetemcomitans ATCC 33384^T, A. actinomycetemcomitans ATCC 43717, A. actinomycetemcomitans ATCC 43718, S. mutans ATCC 25175^T 및 S. sobrinus ATCC 33478^T으로 American Type Culture Collection (ATCC, USA)에서 구입하여 사용하였다. 또한 한국인의 구강에서 분리 동정된 11균주의 S.
sobrinus ATCC 33478^T으로 American Type Culture Collection (ATCC, USA)에서 구입하여 사용하였다. 또한 한국인의 구강에서 분리 동정된 11균주의 S. mutans (KCOM 1054, KCOM 1111, KCOM 1113, KCOM 1116, KCOM 1126, KCOM 1128, KCOM 1136, KCOM 1197, KCOM 1202, KCOM 1207, KCOM 1217) 및 3균주의 S. sobrinus (KCOM 1157, KCOM 1196, KCOM 1221)들은 한국 구강미생물자원은행(Korean Collection for Oral Microbiology; KCOM, Korea)에서 분양 받아 사용하였다. 연쇄상구균들을 제외한 세균들은 Tryptic Soy broth에 0.
정상 사람 치은섬유모세포는 조선대학교 치과대학 장현선 교수로부터 분양 받아 사용하였고, Dulbecco’s Modified Eagles Medium (DMEM, Gibco BRL, USA)에 10% Fetal Bovine Serum (PAA Laboratories, Canada), 100 U/ml penicillin 및 100μg/ml streptomycin (Gibco BRL)이 혼합된 세포배양액을 37℃, 5% CO2가 첨가된 세포배양기에서 배양하였다.

이론/모형

최소성장억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC) 및 최소살균농도(Minimum Bactericidal Concentration, MBC) 측정은 NCCLS standard (National Committee for Clinical Laboratory Standards, 2000)에 따라 microdilution하여 분석하였다. 본 연구에 사용된 세균들은 선택배지를 이용하여 37℃ 세균배양기에서 24시간 배양한 후, 1×10⁶ CFU/ml가 되도록 희석하여 96-well plate에 분주하였다.

성능/효과

Carvacrol이 NHGF 세포의 생존에 미치는 영향을 알아보기 위해 MTT 분석법을 실시한 결과 carvacrol 128 μg/ml 농도에서는 0.3%의 세포생존율을 보였고, 64 μg/ml에서는 50.8%의 생존율을 보였다(Fig. 1).
animalis ATCC 51191^T를 제외하고, 나머지 치주질환 원인균에서는 64 μg/ml 이하의 농도에서 감수성을 보였다(Table 1). P. gingivalis와 F. nucleatum은 carvacrol에 대한 감수성이 균주마다 차이를 보였고, P. intermedia, P. nigrescens 및 A. actinomycetemcomitans는 종(species)별로 동일한 농도에서 감수성을 보였다(Table 1).
최근의 보고에 의하면, 치주조직은 세균과 그 생성물, 염증과 면역 매개체들의 저장고 역할을 담당하고 있어 그 영향이 혈관을 통해 다른 신체기관에 작용하게 됨으로써 당뇨, 임산부의 저체중아 출산 및 심혈관계 질환의 위험요인이 될 수 있음을 제안하였고 그에 따른 치주조직관리의 중요성을 강조하였다(Board of Trustees of the American Academy of Periodontology, 2000). 본 연구 결과 carvacrol은 치주질환 원인균 및 치아우식증 유발 세균 종에 대한 항균작용이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 치면세균막을 형성하는 세균을 억제하기 위해 사용되는 penicillin, vancomycin 및 tetracycline 등의 항생제는 빈번하게 사용할 경우 내성을 유발할 수 있으므로 이러한 항생제의 단점을 극복하기 위한 대체제로 천연추출물인 carvacrol을 사용한다면 치아우식증 및 치주질환을 예방하는데 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.
이상의 결과를 종합하면, carvacrol은 치아우식증과 치주질환 원인균에 대한 항균작용이 뛰어나지만, 구강조직 세포에 대해 세포독성을 가지고 있어 가글린제 및 치약 등의 구강양치용액에 활용하기 위해서는 64 μg/ml 이하의 농도로 사용하고 구강조직 세포에 대한 독성이 없는 다른 항균물질과 혼합하여 사용하는 것이 효과적일 것으로 생각된다.
임상분리 균주인 S. mutans KCOM 1136과 S. sobrinus KCOM 1157을 제외하고, 본 연구에 사용된 모든 뮤탄스 연쇄상구균에 대한 carvacrol의 MIC 및 MBC 값은 128 μg/ml로 동일하였다(Table 2).

후속연구

반면에 구강세균은 바이오 필름을 형성하기 때문에 부유세균에 대해 항균력을 나타내는 농도보다 더 높은 농도의 항균제가 필요하다고 본다. 그러므로, 추후 연구에서는 carvacrol의 효능과 안정성을 in vivo로 실험할 수 있는 방법에 관한 연구 및 세균 바이오 필름 모델을 이용한 연구가 필요할 것으로 여겨진다.
본 연구 결과 carvacrol은 치주질환 원인균 및 치아우식증 유발 세균 종에 대한 항균작용이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 치면세균막을 형성하는 세균을 억제하기 위해 사용되는 penicillin, vancomycin 및 tetracycline 등의 항생제는 빈번하게 사용할 경우 내성을 유발할 수 있으므로 이러한 항생제의 단점을 극복하기 위한 대체제로 천연추출물인 carvacrol을 사용한다면 치아우식증 및 치주질환을 예방하는데 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치주질환의 원인균은 무엇이 있습니까?	sobrinus를 포함하는 뮤탄스 그룹 연쇄상구균(뮤탄스 연쇄상구균) 들로 보고되었다(Loesche, 1986). 치주질환은 치은연하치면세균막에 존재하는 Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum 등의 그람 음성 혐기성 세균 종으로 알려져 있다(Haffajee and Socransky, 1994; Darveau et al., 1997).
	치아우식증은 어떻게 생깁니까?	치아우식증은 치면세균막 내에 존재하는 세균들의 당질 대사 산물인 젖산 등의 유기산에 의해 치아의 법랑질이 탈회되면서 발생하며, 이러한 세균들 중에서 Streptococcus mutans와 S. sobrinus를 포함하는 뮤탄스 그룹 연쇄상구균(뮤탄스 연쇄상구균) 들로 보고되었다(Loesche, 1986).
	치아우식증과 치주질환의 일차적인 원인은 무엇인가?	최신 WHO의 보고에 따르면 치아우식증과 치주질환은 전세계 성인 인구의 약 60%에서 발병하는 것으로 보고되었다(Petersen, 2003, 2004). 이와 같은 구강질환을 일으키는 일차적 원인은 치면세균막 내에 존재하는 세균으로 알려져 있다(Marsh, 1992).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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