[논문]Jaborandi extract와 Sorbitol이 구강미생물 증식에 미치는 영향

장종화; 유소연; 오태진

doi:10.13065/jksdh.2013.13.3.517

Jaborandi extract와 Sorbitol이 구강미생물 증식에 미치는 영향
Antimicrobial activity of jaborandi extract and sorbitol to oral microbes 원문보기

JKSDH : Journal of Korean Society of Dental Hygiene = 한국치위생학회지, v.13 no.3, 2013년, pp.517 - 523

장종화 (한서대학교대학원 치위생학과) , 유소연 (한서대학교대학원 치위생학과) , 오태진 (선문대학교 제약공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives : The aim of the study is to investigate the antimicrobial activity of jaborandi and sorbitol to various oral microbes. Methods : Jaborandi leaves contain pilocarpine. The conditions for extraction were optimized on the basis of substances, temperatures and pHs. Total pilocarpine content after extraction was analyzed by HPLC. The herbal antimicrobial activity of jaborandi and sorbitol were evaluated for oral microbes containing ATCC 25175 S. mutans, ATCC 13419 S. salivarius, ATCC 6249 S. mitis, ATCC 33398 S. equi, ATCC 29213 S. aureus, ATCC 14053 C. albicans. Results : The optimum conditions for highest yielding extraction were pilocarpine content after boiling at $100^{\circ}C$ for 1 hour at pH 3. The level of total pilocarpine content was analyzed at 833 mg/kg by HPLC. The most effective antimicrobial activity was obtained by combination of pilocarpine and sorbitol rather than pilocarpine, menthol and sorbitol, respectively. Conclusions : This results supported the preventive oral health care using safe and convenient jaborandi herb.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 Jaborandi leaves에서 최적의 Pilocarpine 추출방법을 도출하고, 추출된 Pilocarpine과 Menthol 및 Sorbitol이 구강내 주요 세균 6종에 미치는 항균효과를 측정하였다.
즉, 현대인에게 흔히 발생되고 있는 치아우식병과 치주질환유발 세균뿐 만 아니라 고령화에 의해 구내염으로 불편감을 겪고 있는 환자에게서 발견되고 있는 Candida albicans을 감소시킬 수 있는 천연물 소재를 첨가한 구강용품 개발은 임상학적으로 의의가 깊다고 판단된다. 이에 본 연구에서는 Jaborandi leaves을 이용하여 최적의 배합조건인 Pilocarpine 추출방법을 도출하고, Jaborandi extract인 Pilocarpine과 Menthol 및 Sorbitol이 구강미생물 증식에 미치는 영향을 파악하여 구강 용품 개발에 활용할 수 있는 기초자료로 제시하기 위함이다.
종합하면 본 연구는 구강건조증 치료를 위해 사용하고 있는 Pilocarpine을 천연물에서 얻기 위해 Jaborandi leaves을 여러 가지 조건으로 열수추출하여 최적의 조건을 파악하였고, 이에 의해 얻어진 추출물을 이용하여 구강미생물에 대한 항균활성을 측정하여 구강용품개발에 활용할 수 있는 기초자료를 확보하였다는데 의의가 깊다. 추후 연구에서는 현재 새롭게 소개되고 있는 초임계유출추출법이나 효소를 활용한 추출법을 시도해보고, 추출된 Pilocarpine을 껌이나 구강용품 개발에 활용하여 임상시험을 시도한 후 타액의 유동학적 특성을 분석해 볼 필요가 있다고 제시한다.

제안 방법

구강병 예방 및 치료에 유용하다고 알려져 있는 Jaborandi leaves에서 Pilocarpine에 대한 최적의 추출조건을 파악하고, 추출물인 Pilocarpine과, Menthol 및 Sorbitol이 구강세균에 대한 항균활성을 분석한 결과는 다음과 같다.
선택된 구강세균 6종을 대상으로 Jaborandi extract인 Pilocarpine과 Sorbitol의 항균력을 보고자 각 물질을 1 ~ 50% 수용액으로 제조하였다. 멸균된 실험관에 준비된 농도별 수용액을 1 ml씩 분주하고 대상균주를 Vitek 2 DensiCheck (BioMerieux, Durham, North Carolina)로 0.5 McFarland가 되도록 탁도를 맞추었다. Mueller-Hinton 혈액우무배지에 대상균주가 부유된 수용액 10 ㎕를 접종하고 나머지 수용액과 함께 35℃, 5% CO₂배양기에서 30분간 배양하였다.
분쇄된 Jaborandi leaves을 증류수와 함께 혼합한 뒤 황산 및 암모니아수를 이용하여 각각 pH 3, pH 7, pH 10으로 조정하였다. pH를 조정한 용액을 60℃, 100℃로 각각 1시간, 5시간씩 끓인 뒤 액체만을 걸러주고, pH를 10.
30분 주기로 4회 반복하여 10 ㎕씩 접종하고 동일한 조건으로 배양하였고, 마지막 접종이 끝나면 35℃, 5% CO₂배양기에서 24시간 배양하였다. 사용된 균주를 대상으로 Jaborandi extract인 Pilocarpine의 최소억제 농도(Minimum inhibitory concentration, MIC)를 측정하고자 각 물질의 수용액을 제조하여 판독기준에 따라서 집락형성 유무를 등급으로 표기하였다.
선택된 구강세균 6종을 대상으로 Jaborandi extract인 Pilocarpine과 Sorbitol의 항균력을 보고자 각 물질을 1 ~ 50% 수용액으로 제조하였다. 멸균된 실험관에 준비된 농도별 수용액을 1 ml씩 분주하고 대상균주를 Vitek 2 DensiCheck (BioMerieux, Durham, North Carolina)로 0.
전체 Pilocarpine의 추출량은 HPLC(high-performance liquid chromatography, Alliance 2965/PDA 2996, Waters)를 이용하여 분석하였다. Column은 Mightysil RP-18 GP(5 μm)를 사용하였으며, UV 212 nm 파장에서 측정하였다.

대상 데이터

Column은 Mightysil RP-18 GP(5 μm)를 사용하였으며, UV 212 nm 파장에서 측정하였다.
Jaborandi extract인 Pilocarpine과 Sorbitol의 항균력을 측정 하기 위해 CLSI guide line에서 제시한 MIC microbroth dilution method로 실험하였고, 사용된 균주 ATCC 25175 S. mutans, ATCC 13419 S. salivarius, ATCC 6249 S. mitis, ATCC 33398 S. equi, ATCC 29213 S. aureus, ATCC 14053 C. albicans이었다.
본 실험에 사용한 균주는 한국생명공학연구소에서 분양받아 치아우식과 구강내 치주질환을 유발하는 원인균으로 알려진 ATCC 25175 S. mutans, ATCC 13419 S. salivarius, ATCC 6249 S. mitis, ATCC 33398 S. equi, ATCC 29213 S. aureus, ATCC 14053 C. albicans을 사용하였다.

성능/효과

1. Jaborandi leaves을 1시간동안 pH 3과 100°C의 조건에서 열수추출하여 도출된 Pilocarpine은 833 mg/kg이 최대량이었고, 5시간 동안 pH 7과 60°C의 조건에서 열수추출한 결과에서는 451 mg/kg이 최대량으로 나타났다.
2. Jaborandi leaves에서 얻어진 천연물 Pilocarpine에 대한 HPLC 분석결과, pH 3과 100 °C의 조건에서 Pilocarpine이 피크로 나타났다.
Jaborandi leaves를 5시간 동안 열수추출한 결과, pH 7과 60°C의 조건에서 최대의 Pilocarpine이 도출되어 451 ㎎/㎏이 얻어졌다[Table 2]과 [Fig. 2].
Jaborandi leaves을 1시간동안 열수추출한 결과, pH 3과 100°C의 조건에서 최대의 Pilocarpine이 도출되어 833 ㎎/㎏로 나타났다[Table 1]과[Fig. 1].
또한 구강미생물에 대한 항균활성을 파악하기 위해 구강미생물 6종에 대해 In vitro 실험을 시도한 결과, Jaborandi extract인 Pilocarpine과 Sorbitol 및 Menthol 각각에 대한 항균력은 미비한 것으로 나타났다. 그러나 Sorbitol 40%에서 Pilocarpine이 8%일 경우 S.
이러한 Pilocarpine은 합성제재가 생산되어 구강건조증 치료를 위한 전문의약품 및 부외약품에 이용하고 있다. 본 연구에서는 선행연구에서²⁶⁾ 사용했던 방법으로 천연물 원료인 Jaborandi leaves에서 Pilocarpine을 최대로 추출할 수 있는 최적의 조건을 도출한 결과, 10g을 pH 3에서 1시간동안 100℃에서 열수추출했을 때 최대량은 833 ㎎/㎏으로 나타났다. 한편 Jaborandi leaves 5g을 5시간동안 열수출한 결과는 pH 7과 60℃에서 451 ㎎/㎏이 최대량이었다.
이상의 결과에 의해 Jaborandi leaves에서 최적의 Pilocarpine 추출조건은 pH 3과 100°C에서 도출된다는 것을 파악할 수 있었다.
한편 Jaborandi leaves 5g을 5시간동안 열수출한 결과는 pH 7과 60℃에서 451 ㎎/㎏이 최대량이었다. 전체 Pilocarpine은 HPLC를 이용하여 분석한 결과 pH 3과 100℃에서 1시간이 최적의 조건인 것으로 밝혀졌다.
Sorbitol과 Pilocarpine 혼합물과 Sorbitol과 Pilocarpine 및 Menthol 혼합물의 MIC 차이는 없었다. 즉, Menthol은 항균력이 없다는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

모두 자라지 않은 결과를 감안하면 이들 소재를 적절한 배합으로 껌이나 구강용품에 활용한다면 향후 타액분비촉진 및 구강내 항균활성 효과를 기대할 수 있을 것으로 여겨진다. 단, 본 연구결과를 이용하여 기능성 식품, 의약품 및 구강용품 개발에 활용하기 위해서는 실험실 연구뿐만 아니라 동물실험이나 인체실험 등의 임상시험을 시도하여 안전성과 유용성에 대한 검증이 필요하다.
albicans 그리고 Streptococci sp. 모두 자라지 않은 결과를 감안하면 이들 소재를 적절한 배합으로 껌이나 구강용품에 활용한다면 향후 타액분비촉진 및 구강내 항균활성 효과를 기대할 수 있을 것으로 여겨진다. 단, 본 연구결과를 이용하여 기능성 식품, 의약품 및 구강용품 개발에 활용하기 위해서는 실험실 연구뿐만 아니라 동물실험이나 인체실험 등의 임상시험을 시도하여 안전성과 유용성에 대한 검증이 필요하다.
상기에서 언급된 천연물 소재를 탐색하여 구강질환 예방및 치료를 위한 구강용품 개발 등에 활용한다면 학문적, 경제적, 산업적으로 크게 이바지할 것으로 여겨진다. 즉, 현대인에게 흔히 발생되고 있는 치아우식병과 치주질환유발 세균뿐 만 아니라 고령화에 의해 구내염으로 불편감을 겪고 있는 환자에게서 발견되고 있는 Candida albicans을 감소시킬 수 있는 천연물 소재를 첨가한 구강용품 개발은 임상학적으로 의의가 깊다고 판단된다.
위의 연구결과, Jaborandi leaves에서 도출된 Pilocarpine은 Sorbitol과 함께 구강질환 예방 및 치료 차원에서 껌에 배합하거나 구강청정제 등의 구강용품 개발에 활용한다면 각종 구강상기도를 통한 감염을 방지하여 구강건강을 증진 및 유지시키는데 유용할 것으로 제시된다.
종합하면 본 연구는 구강건조증 치료를 위해 사용하고 있는 Pilocarpine을 천연물에서 얻기 위해 Jaborandi leaves을 여러 가지 조건으로 열수추출하여 최적의 조건을 파악하였고, 이에 의해 얻어진 추출물을 이용하여 구강미생물에 대한 항균활성을 측정하여 구강용품개발에 활용할 수 있는 기초자료를 확보하였다는데 의의가 깊다. 추후 연구에서는 현재 새롭게 소개되고 있는 초임계유출추출법이나 효소를 활용한 추출법을 시도해보고, 추출된 Pilocarpine을 껌이나 구강용품 개발에 활용하여 임상시험을 시도한 후 타액의 유동학적 특성을 분석해 볼 필요가 있다고 제시한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	치아우식증의 가장 쉬운 예방법 중 하나는 무엇인가?	치아우식증은 인류에게서 가장 이환율이 높은 만성질환 중의 하나로 알려지고 있다. 이 질환의 가장 쉬운 예방법 중의 하나는 치아우식 원인 중의 주요 요인인 자당(Sucrose)의 섭취를 줄이는 것이지만, 현대의 식생활에서 Sucrose의 섭취를 막는다는 것은 불가능하기 때문에 실효를 거두지 못하는 실정이다. Sorbitol은 천연적으로 마가목(rowan), 배, 자두 등의 다양한 식물체에 다량 포함되어 있는 6탄당 당알코올로서18), Sorbitol의 감미도는 설탕의 60% 수준에 불과하나, 결정형의 경우 용해열이 –26.
	구강질환을 예방하거나 치료하기 위한 물질들의 문제점은 무엇인가?	현재 구강질환을 예방하거나 치료하기 위한 물질로는 생리식염수, 중조수, 과산화수소수, 클로르헥시딘, 베타딘액, 니스타틴액 등을 이용하고 있으나, 비선호적인 맛, 치아와 혀의 착색, 희석 사용 시 유효기간 및 보관상 우려 등이 문제로 지적되고 있다1).
	구강질환을 예방하거나 치료하기 위한 물질로 이용되고 있는 것은?	현재 구강질환을 예방하거나 치료하기 위한 물질로는 생리식염수, 중조수, 과산화수소수, 클로르헥시딘, 베타딘액, 니스타틴액 등을 이용하고 있으나, 비선호적인 맛, 치아와 혀의 착색, 희석 사용 시 유효기간 및 보관상 우려 등이 문제로 지적되고 있다1).

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저자의 다른 논문 :

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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