[국내논문]다엽의 5가지 페놀성분과 R-(-)-carvone의 치아우식균 Mutans Streptococci에 대한 항균력 상승효과 Antimicrobial synergism of Camellia sinensis-isolated five phenol compounds and R-(-)-carvone against mutans streptococci원문보기
Objectives : Camellia sinensis (Theaceae) possesses a various beneficial effects such as free radical-scavenging, inactivation of urokinase in cancer cell proliferation, antibacterial, and hypotensive. Dental caries is one of the most common oral infectious disease in a human. Oral microorganisms pl...
Objectives : Camellia sinensis (Theaceae) possesses a various beneficial effects such as free radical-scavenging, inactivation of urokinase in cancer cell proliferation, antibacterial, and hypotensive. Dental caries is one of the most common oral infectious disease in a human. Oral microorganisms play a significant role in the etiology of dental caries. An aberration to this ecology due to dietary habits, improper oral hygiene or systemic factors lead to an increase in cariogenic microorganisms. Cariogenic microorganisms like Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus encourage the accumulation and adherence of plaque biofilm by metabolizing sucrose into glucans. The purpose of this study was to investigate the antimicrobial activity of phenolic compounds of Camellia sinensis and R-carvone, monoterpenes, is can be found naturally in numerous essential oils, on Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus .Methods : The antimicrobial activity of these compounds was determined by the broth microdilution method and checkerboard dilution assay to investigate the potential synergistic effects of each five compounds of Camellia sinensis (C. sinensis) and R-carvone.Results : C. sinensis-isolated compounds and R-carvone were determined with MIC of more than 1,000 ㎍/mL. However, the combination test showed significant synergism against S. mutans and S. sobrinus, implicated in the lowered MICs.Conclusions : These results suggest that combinatory application of phenolic five compounds (theophyllin, l-theanine, epicatechin, epicatechin gallate, and caffeine) from C. sinensis and R-carvone has a potential synergistic effect and thus may be useful as a mouthrinse in helping control cariogenic microorganism.
Objectives : Camellia sinensis (Theaceae) possesses a various beneficial effects such as free radical-scavenging, inactivation of urokinase in cancer cell proliferation, antibacterial, and hypotensive. Dental caries is one of the most common oral infectious disease in a human. Oral microorganisms play a significant role in the etiology of dental caries. An aberration to this ecology due to dietary habits, improper oral hygiene or systemic factors lead to an increase in cariogenic microorganisms. Cariogenic microorganisms like Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus encourage the accumulation and adherence of plaque biofilm by metabolizing sucrose into glucans. The purpose of this study was to investigate the antimicrobial activity of phenolic compounds of Camellia sinensis and R-carvone, monoterpenes, is can be found naturally in numerous essential oils, on Streptococcus mutans and Streptococcus sobrinus .Methods : The antimicrobial activity of these compounds was determined by the broth microdilution method and checkerboard dilution assay to investigate the potential synergistic effects of each five compounds of Camellia sinensis (C. sinensis) and R-carvone.Results : C. sinensis-isolated compounds and R-carvone were determined with MIC of more than 1,000 ㎍/mL. However, the combination test showed significant synergism against S. mutans and S. sobrinus, implicated in the lowered MICs.Conclusions : These results suggest that combinatory application of phenolic five compounds (theophyllin, l-theanine, epicatechin, epicatechin gallate, and caffeine) from C. sinensis and R-carvone has a potential synergistic effect and thus may be useful as a mouthrinse in helping control cariogenic microorganism.
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문제 정의
본 연구는 치아우식증 치료제 개발을 위한 전 단계로써 다엽의 성분과 방향성 정유성분인 R-carvone의 병용이 치아우식증의 주 원인균인 S. mutans와 S. sobrinus에 대한 항균 활성이 있음을 확인하고 이를 통해 치아우식증을 예방하는 제제로써 이용 가능성을 제시하고자 한다.
이러한 구강 내 미생물의 생육을 억제하기 위한 다양한 방법들이 개발되어 왔으나 원내 감염균에 의한 약제내성 문제가 대두되면서 대체약물의 필요성이 커지고 있다. 이에 본 연구에서는 천연 항균소재 중 다엽의 페놀성분과 방향성 식물에서 분리한 정유성분을 이용하여 구강균주에 대한 항균활성을 탐색하고자 4종의 표준 구강분리균주와 다엽의 5가지 성분과 방향성 정유성분인 R-carvone에 대한 항균실험을 진행하였다.
본 연구에서는 다엽에 포함되어 있는 5가지 폴리페놀류와 방향성 테르페노이드계 정유성분인 R-carvone의 치아우식 유발 균인 S. mutans와 S. sobrinus에 대한 항균 상승효과 (antimicrobial synergism)를 조사하였다. 그 결과, 다엽의폴리페놀 성분인 theophylline, l-theanine, epicatechin, epicatechin gallate, caffeine과 R-carvone의 mutans streptococci (S.
이로써, 다엽의 폴리페놀 성분과 R-carvone의 mutans streptococci에 대한 항균 시너지효과를 나타내는 것을 근거로 하여 향후 치아우식증을 개선 및 치료할 수 있는 치의 약품을 개발하는데 있어 다엽의 폴리페놀 성분과 R-carvone의 병합이 후보물질로써의 가능성이 있음을 시사하는 바이다.
제안 방법
. 각 성분들을 Brain Heart Infusion (BHI)를 이용하여 약물을 순차적으로 희석하였고, 여기에 탁도 0.5 McFarland 1.5 × 108 CFU/mL을 기준으로 10 ㎕ 접종하여 최종적으로 1.5 × 105 CFU/well이 되게 하였다. 다음으로 37℃ incubator에서 18시간 배양한 후에 미생물이 증식되지 않는 가장 낮은 약물의 농도를 MIC로 측정하였다.
5 × 105 CFU/well이 되게 하였다. 다음으로 37℃ incubator에서 18시간 배양한 후에 미생물이 증식되지 않는 가장 낮은 약물의 농도를 MIC로 측정하였다.
5가지 차성분과 정유성분인 R-carvone을 농도별로 병용하였을 때 항균효능의 변화를 통해 FICI (Fractional inhibitory concentration index)를 측정하였다31).
0, antagonism을 따른다. 따라서 이들의 범위에 따라 두 항균물질의 시너지효과를 측정하였다.
대상 데이터
Theophyllin, L-theanine, epicatechin, epicatechin gallate, caffeine 각각의 성분은 Sigma-aldrich (St. Louis, USA)로부터, R-(-)-carvonee TCI (Tokyo Chemical Industry Co., LTD)로부터 구입하였다. Brain- Heart Infusion (BHI) (Becton, Dickinson and company) 은 배지로써 사용하였다.
, LTD)로부터 구입하였다. Brain- Heart Infusion (BHI) (Becton, Dickinson and company) 은 배지로써 사용하였다.
본 실험에 사용한 균주 Streptococcus mutans [KCOM 1116, KCOM 1136]와 Streptococcus sobrinus [KCOM 1157, KCOM 1221]는 한국구강미생물자원은행 (Korean Collection for Oral Microbiology, KCOM)에서 구입하였다. 각각의 균주들은 –79℃ deep freezer에서 보관하고, Brain-Heart Infusion agar(BHI agar)에 도말하여 37℃ incubator에서 24시간 배양하였다.
데이터처리
실험결과는 각 항목에 따라 평균치±표준편차 (SEM)를 구하여 그 유의성은 Student’s t-test 분석법을 이용하여 신뢰수준 95% (p < 0.05)에서 통계적 유의차를 평가하였다.
이론/모형
최소억제농도는 배지 미량 희석법(broth microdilution method)을 통해 측정하였다29-30). 각 성분들을 Brain Heart Infusion (BHI)를 이용하여 약물을 순차적으로 희석하였고, 여기에 탁도 0.
두 약물의 병용효과를 보기위해 checkerboard dilution 법을 이용하였다. 5가지 차성분과 정유성분인 R-carvone을 농도별로 병용하였을 때 항균효능의 변화를 통해 FICI (Fractional inhibitory concentration index)를 측정하였다31).
성능/효과
Theophyllin (TP)과 R-carvone (R-car)의 병용 시 최소억제농도는 각각 8~64배, 4~32배 감소하였으며, FICI 0.04~0.27의 시너지효과를 나타냈다.
L-theanine (LT)과 R-carvone (R-car)의 병용 시 최소억제농도는 각각 8~64배, 4~32배 감소하였으며, FICI 0.05~0.27의 시너지효과를 나타냈다.
Epicatechin (EC)과 R-carvone (R-car)의 병용 시 최소억제농도는 각각 16~64배, 2~32배 감소하였으며, FICI 0.09~0.52의 시너지효과를 나타냈다.
Table 3. Results of the combination of l-theanine (LT) and R-carvone (R-car) against S. mutans (KCOM 1116 and KCOM 1136) and S. sobrinus (KCOM 1157 and KCOM 1221).
Table 4. Results of the combination of epicatechin (EC) and R-carvone (R-car) against S. mutans (KCOM 1116 and KCOM 1136) and S. sobrinus (KCOM 1157 and KCOM 1221).
Epicatechin gallate (ECG)와 R-carvone (R-car)의 병용 시 최소억제농도는 각각 16~128배, 2~64배 감소하였으며, FICI 0.03~0.52의 시너지 및 부분적 시너지효과를 나타냈다.
Caffeine (CF)과 R-carvone (R-car)의 병용 시 최소억제농도는 각각 8~64배, 4~32배 감소하였으며, FICI 0.04~0.28의 시너지효과를 나타냈다.
Table 5. Results of the combination of epicatechin gallate (ECG) and R-carvone (R-car) against S. mutans (KCOM 1116 and KCOM 1136) and S. sobrinus (KCOM 1157 and KCOM 1221).
다엽의 5가지 페놀성분과 R-carvone의 S. mutans (KCOM 1336)에 대한 항균 시너지효과에 기인하여 분할 저해농도인 1/8 MIC와 1/4 MIC를 병용하여 비교 분석한 결과, 각각의 단일 성분에서는 S. mutans에 대해 낮은 억제효과를 보였으나 병용했을 시 두 약물의 항균활성이 현저히 상승하였다.
다엽의 5가지 페놀성분과 R-carvone의 S. sobrinus (KCOM 1221)에 대한 항균 시너지효과에 기인하여 분할 저해농도인 1/8 MIC와 1/4 MIC를 병용하여 비교 분석한 결과, 각각의 단일 성분에서는 S. sobrinus에 대해 낮은 억제효과를 보였으나 병용했을 시 두 약물의 항균활성이 현저히 상승하였다.
aureus)에 대해서 항균력이 있음이 보고되었다16). R-carvone을 S-carvone과 아미노글리코사이드(aminoglycoside)계 항생제인 gentamacin을 각각 병용하였을 때 MRSA에 대한 우수한 시너지효과를 보여주었다. R-carvonee 광학 이성질체를 나타내는 2종류의 분자구조 중 하나로써, 박하, 감국, 초피 등 다양한 식물의 정유 성분(essential oil)에 포함되어 있다.
sobrinus에 대한 항균 상승효과 (antimicrobial synergism)를 조사하였다. 그 결과, 다엽의폴리페놀 성분인 theophylline, l-theanine, epicatechin, epicatechin gallate, caffeine과 R-carvone의 mutans streptococci (S. mutans, S. sobrinus)에 대한 최소억제농도(MIC)는 1,000 ㎍/mL 이상에서 나타났으나, R-carvone 의 병용 시 항균효과가 현저히 상승하였다. 이것은 병용한 두 약물의 mutans streptococci에 대한 시너지효과를 통해 단일로 사용하였을 때 보다 항균활성이 증진되었음을 짐작할 수 있다.
이것은 병용한 두 약물의 mutans streptococci에 대한 시너지효과를 통해 단일로 사용하였을 때 보다 항균활성이 증진되었음을 짐작할 수 있다. 반면, 다엽의 폴리페놀 성분끼리의 병용 시 항균효과가 상승하지 않았던 것으로 보면 C. sinensis 분리성분이 R-carvone과는 상보적인 항균기전을 나타냄을 알 수 있다.
본 연구에서 다엽의 폴리페놀 성분의 S. mutans와 S. sobrinus에 대한 항균효과는 테르페노이드계 정유성분인 R-carvone과 병용함으로써 현저히 상승했다. 각 단일성분의 항균 활성을 측정한 결과, 1,000 ㎍/mL 이상에서 저해 효과를 나타냈으나, 다엽의 5가지 페놀류와 R-carvone의 병용 결과 최소억제농도(MIC)가 각각 8~128배, 2~64배 감소하는 것으로 우수한 시너지효과를 나타냈다.
sobrinus에 대한 항균효과는 테르페노이드계 정유성분인 R-carvone과 병용함으로써 현저히 상승했다. 각 단일성분의 항균 활성을 측정한 결과, 1,000 ㎍/mL 이상에서 저해 효과를 나타냈으나, 다엽의 5가지 페놀류와 R-carvone의 병용 결과 최소억제농도(MIC)가 각각 8~128배, 2~64배 감소하는 것으로 우수한 시너지효과를 나타냈다.
후속연구
이러한 결과를 토대로 다엽의 분리성분과 R-carvone의병용이 치아우식증에 직접적인 영향을 미치는 mutans streptococci에 의해 생성된 유기산과 치아표면의 부착능력에 직접적인 저해효과를 나타내는지 분석하여 치아 우식에 효과적인 천연물질로써 그 기전을 명확히 입증하는 것이 앞으로의 과제라 하겠다.
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