[논문]프로바이오틱스 섭취를 통한 비만 및 제2형 당뇨의 완화

어주영; 박미현; 김세헌

프로바이오틱스 섭취를 통한 비만 및 제2형 당뇨의 완화
Prevention of Obesity and Type 2 Diabetes by Using Probiotics 원문보기

Journal of milk science and biotechnology = 한국유가공학회지, v.33 no.4, 2015년, pp.231 - 235

어주영 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) , 박미현 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부) , 김세헌 (고려대학교 생명과학대학 식품공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

The beneficial effects of probiotics on human health have been extensively studied. Strains of Lactobacillus and Bifidobacterium have gained considerable attention, as they are major groups of probiotic bacteria that improve gastrointestinal health. Recently, probiotics have been found to have positive effects on obesity and type 2 diabetes mellitus (T2D) that go beyond the improvement of gut health. Probiotics can alter the secretion of substances such as leptin and adiponectin from white adipose tissue via certain mechanisms. Additionally, probiotics can modulate the adaptive immune system against low-grade inflammation caused by obesity. The potential role of probiotics in the treatment of T2D has garnered interest because of increasing evidence of the anti-diabetic effect of probiotics. In this review, we discuss the results of in vivo studies that have examined the use of probiotics to prevent obesity and T2D, while primarily focusing on the studies that explore the cellular and molecular mechanisms underlying the activity of promising probiotic strains. The conclusions of this review could be of help to researchers who are investigating the effects of probiotics on obesity or T2D, and to patients with these diseases.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 2011). 따라서 본 원고는 프로바이오틱스 섭취에 따른 비만 개선과 비만 관련 질환들의 증상 완화 효과에 대한 최근 연구 동향을 살펴보고자 한다.
실제로 최근 들어 저 열량 식습관 및 다이어트에 대한 사람들의 관심이 쏟아지면서 프로바이오틱스의 항비만 효과에 더욱더 큰 이목이 쏠렸다. 본 원고에서는 유산균이 직접적으로 체내에서의 지방의 축적 억제 그리고 간접적으로는 비만으로 인한 낮은 단계의 염증에 대한 인자의 발현 억제 등을 문헌적인 고찰을 통해 살펴보았다. 유산균을 포함한 프로바이오틱스와 그들의 발효물의 다양한 생체 외 실험, 동물 모델 실험, 그리고 비만 또는 당뇨 환자를 대상으로 한 실험의 결과를 종합해 본 결과, 유산균이 비만 및 제2형 당뇨에 대한 질환을 억제하는 것을 볼 수 있었다.

제안 방법

유산균은 염증 유발 사이토카인인 TNF-α를 억제함으로써 염증반응을 막을 수 있다. 실제로 쥐에게 12주 동안 High fat diet(60% fat)를 먹이고 프로바이오틱스의 종류인 L. rhamnosus, L. paracasei, B. animalis 세 가지와 일반 그룹으로 나누어 매일 108 CFU/mL로 경구투여를 시켰다. 그 결과, 지방세포에서의 아디포넥틴은 큰 유의차가 없었지만, 지방세포, 공장, 간에서의 TNF-α는 유의적인 차이가 발생하며, 고지방 식이만을 섭취했을 때보다 감소하였고, 혈중 LBP는 비피더스균 그룹에서만 감소한 결과를 알 수 있었다.
당뇨병과 유산균의 관한 연구 중 50~60대 연령대인 18명의 당뇨 환자들을 대상으로 한 연구가 있다. 이들을 9명씩 두 그룹으로 나눈 후, 하나의 그룹은 synbiotic(10⁸ CFU/mL Lacto-bacillus acidophilus, 10⁸ CFU/mL Bifidobacterium bifidum 그리고 2 g oligofructose)을 30일 동안 섭취시키고, 다른 한 그룹은 플라시보 그룹으로 지정한 후 결과를 조사하였다. 조사 결과의 척도로는 total cholesterol, triglyceride, 그리고 glycemia가 있었다.

성능/효과

한 연구는 유전적으로 비만인 C57BL/6J ob/ob 마우스와 일반 마우스의 장내 균총을 16S rRNA를 통해 분석을 하여 비교해본 실험을 행하였다. 그 결과, 장내에 존재하는 bacteroidetes는 비만 마우스에서 50% 정도 감소하였고, firmicutes는 증가한 경향성을 보였다. 이러한 결과는 비만이 동물이나 인체 내에서 유발되어졌을 때, 지방세포뿐만 아니라, 장내 균총의 구성 비율에 영향을 주어 에너지 소비의 효율을 정상보다 낮게 만드는 것으로 분석이 되고 있다(Ley et al.
그 결과, 지방세포에서의 아디포넥틴은 큰 유의차가 없었지만, 지방세포, 공장, 간에서의 TNF-α는 유의적인 차이가 발생하며, 고지방 식이만을 섭취했을 때보다 감소하였고, 혈중 LBP는 비피더스균 그룹에서만 감소한 결과를 알 수 있었다.
한 연구는 SD rat에 40%의 고지방 식이를 7주 동안 그룹을 3가지로 나누어 일반, 고지방, 고지방식이에 비피더스균을 함께 먹여 비만을 유도한 다음, 혈액에서 TC, TG, HDL, LDL 등의 증감을 조사하고, 체내에서 이루어지는 지방대사와 연관되어 있는 라이페이즈, 베타글루코시데이즈, 트립토파네이즈 등을 알아보는 실험을 시행하였다. 그 결과, 프로바이오틱스를 먹인 그룹에 서는 고지방식이만 섭취시켰을 때 보다 유의적으로 낮은 혈액 내 LDL, TC, TG 등이 감소하였고, 지방분해에 관여하는 라이페이즈는 증가하였고, 베타글루코시데이즈와 트립토파네이즈는 감소한 결과가 나왔다. 이는 프로바이오틱스가 체내에서 지질대사를 높여주는 역할을 하는 것으로 보이며, 프로바이오틱스가 고지방식이로 비만을 유도한 쥐에게 항비만 효과를 보여주는 결과뿐만 아니라, 각 그룹의 SD rat의 분변에서도 살아남는 프로바이오틱스가 존재한다는 것을 보였다(An et al.
이러한 배경을 바탕으로 프리바이오틱스의 비만과 장내 균총을 관계로 한 연구 결과도 존재하는데, 6주령의 C57BL/6J ob/ob 마우스 그룹을 일반그룹, 프리바이오틱스 그룹, GLP-2 투여 그룹으로 나누어 4주 동안 투여한 결과, 혈액에서 염증인자인 IL-1a, IL-1b, TNF-α, MCP-1, MIP-1a, INFc, IL-6, IL-10, IL-18, IL-15 등의 농도가 비만 그룹에서 가장 높았으며, 프리바이오틱스 그룹에서 현저히 낮게 나왔다. 또한 장 투과성에 영향을 미치는 tight junction protein인 occludin, ZO-1의 mRNA 발현을 조사한 결과, 프리바이오틱스를 먹인 그룹에서만 유의적으로 증가한 경향을 보였다. 프리바이오틱스 그룹은 또한 장내 균총 중에서 비피더스균총과 유산균총의 수를 증가시켰으며, 이러한 결과는 프로바이오틱스나 프리바이오틱스가 장내 균총에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 장 투과성에도 영향을 미치기 때문에 지질의 산화적 스트레스로 인한 장벽의 손상을 완화시키는 것으로 보인다(Cani et al.
앞서 언급된 두 Lactobacillus 균종 두 개는 in vitro 상에서도 MMP-12가 각각의 프로바이오틱스 그룹에서 감소되는 것으로 보아, anti-inflammatory 효과가 있는 것으로 증명되었다. 마지막으로 454 pyrosequencing과 16s rRNA를 통해 분변에 대한 분석을 한 결과, 프로바이오틱스가 고지방 식이로 뒤바뀐 장내 균총의 구성을 제자리로 회복시킨 사실이 발견되었다. 또한 대사증후군과 연관되어 있던 49종의 장내 균총이 유익한 균으로 뒤바뀌어 있음을 보여주었다(Wang et al.
비만의 지표로써 사용되는 체지방률에 따른 대사증후군 발병 정도를 실험한 결과, 20대와 70대를 제외한 모든 연령군에서 성별에 관계없이 체지방률이 높은 경우(체지방률: M ≥ 20%, F ≥ 30%)에 체지방률이 정상인 사람보다 대사증후군을 발생시킬 가능성이 5배에서 9배 정도 높게 통계적으로 유의하게 나타났다.
그 결과, 지방세포에서의 아디포넥틴은 큰 유의차가 없었지만, 지방세포, 공장, 간에서의 TNF-α는 유의적인 차이가 발생하며, 고지방 식이만을 섭취했을 때보다 감소하였고, 혈중 LBP는 비피더스균 그룹에서만 감소한 결과를 알 수 있었다. 앞서 언급된 두 Lactobacillus 균종 두 개는 in vitro 상에서도 MMP-12가 각각의 프로바이오틱스 그룹에서 감소되는 것으로 보아, anti-inflammatory 효과가 있는 것으로 증명되었다. 마지막으로 454 pyrosequencing과 16s rRNA를 통해 분변에 대한 분석을 한 결과, 프로바이오틱스가 고지방 식이로 뒤바뀐 장내 균총의 구성을 제자리로 회복시킨 사실이 발견되었다.
본 원고에서는 유산균이 직접적으로 체내에서의 지방의 축적 억제 그리고 간접적으로는 비만으로 인한 낮은 단계의 염증에 대한 인자의 발현 억제 등을 문헌적인 고찰을 통해 살펴보았다. 유산균을 포함한 프로바이오틱스와 그들의 발효물의 다양한 생체 외 실험, 동물 모델 실험, 그리고 비만 또는 당뇨 환자를 대상으로 한 실험의 결과를 종합해 본 결과, 유산균이 비만 및 제2형 당뇨에 대한 질환을 억제하는 것을 볼 수 있었다. 하지만 아직도 유산균의 제2형 당뇨에 대한 완화 메카니즘은 밝혀지지 않았다.
이러한 배경을 바탕으로 프리바이오틱스의 비만과 장내 균총을 관계로 한 연구 결과도 존재하는데, 6주령의 C57BL/6J ob/ob 마우스 그룹을 일반그룹, 프리바이오틱스 그룹, GLP-2 투여 그룹으로 나누어 4주 동안 투여한 결과, 혈액에서 염증인자인 IL-1a, IL-1b, TNF-α, MCP-1, MIP-1a, INFc, IL-6, IL-10, IL-18, IL-15 등의 농도가 비만 그룹에서 가장 높았으며, 프리바이오틱스 그룹에서 현저히 낮게 나왔다.
이들을 9명씩 두 그룹으로 나눈 후, 하나의 그룹은 synbiotic(10⁸ CFU/mL Lacto-bacillus acidophilus, 10⁸ CFU/mL Bifidobacterium bifidum 그리고 2 g oligofructose)을 30일 동안 섭취시키고, 다른 한 그룹은 플라시보 그룹으로 지정한 후 결과를 조사하였다. 조사 결과의 척도로는 total cholesterol, triglyceride, 그리고 glycemia가 있었다. 30일 동안 프로바이오틱스를 포함한 synbiotic을 먹인 그룹에서 total cholesterol과 total glyceride에서는 큰 차이가 없었지만, HDL, 공복 시 혈당증은 유의적인 차이를 가지며 감소하였다(Moroti et al.
비만이 인슐린 저항성의 가장 중요한 원인으로 인식되고 있으나, 비만인 사람이 모두 인슐린 저항성이 있는 것이 아니다. 체질량수에 근거하여 정상체중군, 과체중군, 비만군으로 나누어, 인슐린 저항성 평가한 실험결과에 의하면 체질량지수가 25 kg/m² 이상인 비만남자에서 인슐린 저항성의 유병률은 43.9%였고, 허리둘레가 90 cm 이상인 복부 비만 남자에서의 유병률은 54.3%이었다. EGIR study에 인슐린 저항성의 유병률 26%와 비교하면 비만군에서 상당히 높은 유병률을 보였다는 것을 알 수 있다(Park et al.

후속연구

가까운 미래에 그러한 메커니즘이 하나 둘씩 규명됨에 따라 유산균의 의약제로써의 가치는 더욱 늘어날 것으로 전망된다. 마지막으로, 프로바이오틱스와 연관되어 있는 질병에 대한 연속적인 연구와 관심뿐만 아니라, 높은 수준의 연구가 이루어져야 할 것이다.
하지만 아직도 유산균의 제2형 당뇨에 대한 완화 메카니즘은 밝혀지지 않았다. 이제는 유산균의 현상학적인 효과에 그치지 않고, 정확한 메커니즘을 규명하는 연구가 필요하다고 생각된다. 가까운 미래에 그러한 메커니즘이 하나 둘씩 규명됨에 따라 유산균의 의약제로써의 가치는 더욱 늘어날 것으로 전망된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	세계보건기구에 따르면 비만은 전 세계적으로 얼마나 나타나고 있는가?	세계보건기구(World Health Organization, WHO)에 따르면 비만은 전 세계적으로 3억 명 이상의 성인에게 나타나는 현상으로 산업화된 나라에만 국한되어 나타나는 현상이 아니며, 개발도상국의 1억1천5백만 명 이상의 인구가 비만으로 고통을 받고 있다고 보고한다(Lee et al., 2012).
	제2형 당뇨병은 왜 발병하는가?	, 2011). 제2형 당뇨병은 포도당을 혈류에서 세포로 운반하고, 에너지로 전환시키는데 필요한 인슐린으로 불리는 호르몬의 생산이 부족하거나 적기 때문에 정상인보다 혈중 포도당 수준이 높아지면서 발병된다. 당뇨병 환자들의 경우, 혈당치를 정상인에 가깝게 낮추기 위해서 치료제로서 sulfonylureas나 metformin, glitazones 등을 경구투여하는데, 이러한 약물투여는 저혈당, 체중 증가, 간 독성 및 높은 혈중 젖산과 같은 다양한 부작용이 발생된다(Chung et al.
	지방세포에서 분비되는 호르몬인 아디포카인은 어떤 역할을 하며 비만인과 정상인 사이에서 어떤 차이점을 나타내는가?	분비되는 여러 아디포카인은 제2형 당뇨와 대사증후군을 일으킨다고 여겨지고 있다. 실제 비만인과 정상인을 대상으로 한 실험에서 아디포카인의 일종인 visfatin의 농도는 20.53±31.76 ng/mL로 정상인의 6.09±4.83 ng/mL에 비해 높게 나타났고, 혈청 visfatin의 농도가 높은 군일수록 혈압이 상승되는 경향성을 보였다(Kim et al., 2009).

참고문헌 (15)

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Cani, P. D., Possemiers, S., Van de Wiele, T., Guiot, Y., Everard, A., Rottier, O., Geurts, L., Naslain, D., Neyrinck, A., Lambert, D. M., Muccioli, G. G. and Delzenne, N. M. 2009. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. GUT 58:1091-1103.

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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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