생강계피 복합물이 장내 유익균 증식 및 염증조절 기능에 미치는 영향 Effect of ginger and cinnamon extract mixtures on the growth of intestinal bacteria and intestinal inflammation원문보기
본 연구에서 생강과 계피 추출물 및 복합물의 장내 개선 효능을 조사하였다. 생강계피 복합물을 Modified EG 액체배지에 처리하고 대표적인 유익균인 B. longum, Lactobacillus sp.와 L. acidophilus 균주를 접종하여 생육 활성을 관찰하였다. 그리고 사람의 장상피세포인 Caco-2 cell과 마우스의 대식세포인 RAW 264.7을 co-culture한 model에서 생강계피 복합물을 처리한 후 lipopolysaccharide (LPS)로 자극시켜 Transepithelial electrical resistance (TEER), permeability 그리고 nitrite 생성량을 확인하였다. 그 결과, 생강계피 복합물을 생강 : 계피 1:5로 처리 시, B. longum, Lactobacillus sp. 및 L. acidophilus 세 가지 균주의 성장을 모두 최대로 상승시켜 생육 활성 효과가 우수하였다. 특히 생강계피 복합물은 대조군에 비해 Lactobacillus sp. 균주의 가장 높은 생육 상승을 나타내어 생강계피 복합물에 젖산균의 생육인자를 함유할 것으로 추정된다. 반면 장 염증활성 조절을 확인하기 위한 co-culture model에서는, LPS 처리군과 비교하여, 생강계피 복합물 처리군 중 생강 : 계피 1 : 1, 1 : 3, 1 : 5와 1 : 7 복합물이 대조군과 비슷하거나 더 높게 증가하였고, tight junction(TJ) permeability는 생강 : 계피 3 : 1, 1 : 1, 1 : 3과 1 : 5 복합물에서 대조군과 비슷하게 감소하였다. 또한, 생강: 계피 1 : 1, 1 : 5와 1 : 7 복합물은 nitrite의 수준을 감소시켰다. 장내 유익균의 생육 및 장 염증 억제 활성 결과를 종합하여 볼 때 생강계피 복합물 중 생강 : 계피 1 : 5 복합물이 장내 유익균과 염증 조절에 좋은 효과를 나타내는 최적 복합비율이라고 판단할 수 있다.
본 연구에서 생강과 계피 추출물 및 복합물의 장내 개선 효능을 조사하였다. 생강계피 복합물을 Modified EG 액체배지에 처리하고 대표적인 유익균인 B. longum, Lactobacillus sp.와 L. acidophilus 균주를 접종하여 생육 활성을 관찰하였다. 그리고 사람의 장상피세포인 Caco-2 cell과 마우스의 대식세포인 RAW 264.7을 co-culture한 model에서 생강계피 복합물을 처리한 후 lipopolysaccharide (LPS)로 자극시켜 Transepithelial electrical resistance (TEER), permeability 그리고 nitrite 생성량을 확인하였다. 그 결과, 생강계피 복합물을 생강 : 계피 1:5로 처리 시, B. longum, Lactobacillus sp. 및 L. acidophilus 세 가지 균주의 성장을 모두 최대로 상승시켜 생육 활성 효과가 우수하였다. 특히 생강계피 복합물은 대조군에 비해 Lactobacillus sp. 균주의 가장 높은 생육 상승을 나타내어 생강계피 복합물에 젖산균의 생육인자를 함유할 것으로 추정된다. 반면 장 염증활성 조절을 확인하기 위한 co-culture model에서는, LPS 처리군과 비교하여, 생강계피 복합물 처리군 중 생강 : 계피 1 : 1, 1 : 3, 1 : 5와 1 : 7 복합물이 대조군과 비슷하거나 더 높게 증가하였고, tight junction(TJ) permeability는 생강 : 계피 3 : 1, 1 : 1, 1 : 3과 1 : 5 복합물에서 대조군과 비슷하게 감소하였다. 또한, 생강: 계피 1 : 1, 1 : 5와 1 : 7 복합물은 nitrite의 수준을 감소시켰다. 장내 유익균의 생육 및 장 염증 억제 활성 결과를 종합하여 볼 때 생강계피 복합물 중 생강 : 계피 1 : 5 복합물이 장내 유익균과 염증 조절에 좋은 효과를 나타내는 최적 복합비율이라고 판단할 수 있다.
We aimed to assess the potential growth-promoting effects of ginger and cinnamon mixtures (GCM) on intestinal bacteria and their anti-inflammatory effects in a cellular model of intestinal inflammation. Bifidobacterium longum, Lactobacillus sp., and Lactobacillus acidophilus served as intestinal bac...
We aimed to assess the potential growth-promoting effects of ginger and cinnamon mixtures (GCM) on intestinal bacteria and their anti-inflammatory effects in a cellular model of intestinal inflammation. Bifidobacterium longum, Lactobacillus sp., and Lactobacillus acidophilus served as intestinal bacteria. Further, in the inflammatory co-culture model, Caco-2 cells co-cultured with RAW264.7 cells were treated with GCM before the addition of lipopolysaccharide (LPS) to induce inflammation in RAW264.7 cells. Addition of GCM to modified Eggerth Gagnon media at a ginger:cinnamon ratio of 1:5 increased the growth of B. longum, Lactobacillus sp., and L. acidophilus compared to that of the control. In a cellular model, compared to LPS-treated groups, GCM-treated groups maintained high transepithelial electrical resistance at ginger:cinnamon ratios of 1:1, 1:3, 1:5, and 1:7 and decreased the tight junction permeability at 3:1, 1:1, 1:3, and 1:5 ratios, similar to that shown by the control groups. In addition, GCM-treated groups showed decreased levels of nitrite at 1:1, 1:5, and 1:7 ginger:cinnamon ratios. Based on these results, it can be concluded that among the various combinations of GCM, the ginger:cinnamon ratio of 1:5 is the optimal composite ratio that shows positive effects on the intestinal beneficial bacteria and in anti-inflammation.
We aimed to assess the potential growth-promoting effects of ginger and cinnamon mixtures (GCM) on intestinal bacteria and their anti-inflammatory effects in a cellular model of intestinal inflammation. Bifidobacterium longum, Lactobacillus sp., and Lactobacillus acidophilus served as intestinal bacteria. Further, in the inflammatory co-culture model, Caco-2 cells co-cultured with RAW264.7 cells were treated with GCM before the addition of lipopolysaccharide (LPS) to induce inflammation in RAW264.7 cells. Addition of GCM to modified Eggerth Gagnon media at a ginger:cinnamon ratio of 1:5 increased the growth of B. longum, Lactobacillus sp., and L. acidophilus compared to that of the control. In a cellular model, compared to LPS-treated groups, GCM-treated groups maintained high transepithelial electrical resistance at ginger:cinnamon ratios of 1:1, 1:3, 1:5, and 1:7 and decreased the tight junction permeability at 3:1, 1:1, 1:3, and 1:5 ratios, similar to that shown by the control groups. In addition, GCM-treated groups showed decreased levels of nitrite at 1:1, 1:5, and 1:7 ginger:cinnamon ratios. Based on these results, it can be concluded that among the various combinations of GCM, the ginger:cinnamon ratio of 1:5 is the optimal composite ratio that shows positive effects on the intestinal beneficial bacteria and in anti-inflammation.
따라서 본 연구에서는 장세포의 염증을 조절하는 생강 추출물과 계피 추출물을 혼합하여 장세포의 염증 억제 활성의 상승효과 및 유익균을 선택적으로 증식시키는 활성을 확인하고자 한다. 동시에 장 건강에 도움이 되는 복합물의 개발을 통해 건강기능식품으로의 산업적인 적용 가능성 여부에 대한 과학적 기초자료를 얻고자 한다.
생강 에탄올 추출물은 이전 연구에서 장세포의 염증을 조절하는 효과가 확인된 바 있으며, 계피추출물은 유익균을 선택적으로 증식시키는 활성이 연구된 바 있다(Kim 2016; Kim과Kim 2016). 따라서 본 연구에서는 장세포의 염증을 조절하는 생강 추출물과 계피 추출물을 혼합하여 장세포의 염증 억제 활성의 상승효과 및 유익균을 선택적으로 증식시키는 활성을 확인하고자 한다. 동시에 장 건강에 도움이 되는 복합물의 개발을 통해 건강기능식품으로의 산업적인 적용 가능성 여부에 대한 과학적 기초자료를 얻고자 한다.
제안 방법
생강계피 복합물이 장내 세균의 생육에 미치는 영향을 조사하기 위해 Modified EG (Eggerth Gagnon) (Mitsuoka 1980) 액체배지(Table 2)를 사용하였다. 생강추출물을 동결건조시켜 만든 추출물을 0.1, 1, 10 mg/mL 농도로 첨가한 Modified EG broth에 활성화 시킨 각 균의 전배양액을 접종하여 혐기적으로 37°C에서 24시간 배양한 후 600 nm에서 O.D. (optical density)을 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 계피와 생강 원료는 경기도 성남시 소재 농협매장에서 구입하여 계피는 10, 40 메쉬 및 편상(가로 2×세로10×두께 0.2 cm)으로 전처리 분쇄하여 사용하였으며, 생강은 건조생강(가로 2×세로 1.5×두께 0.2 cm)을 세절하여 사용하였다.
본 실험에서는 장내 유익균의 지표로 Bifidobacterium longum KCCM11953, Lactobacillus sp. KCCM32821, Lactobacillus acidophilus KCCM32820를 사용하였다. B.
데이터처리
측정된 결과는 SPSS program (20.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 일원배치분산분석을 실시한 후 유의적 차이가 있는 경우 다중비교분석법인 Duncan’s multiple range test one-way ANOVA를 활용하여 유의수준 p<0.05에서 비교하였다.
성능/효과
3). 반면에, 생강계피 복합물 처리군은LPS로 유도된NO 생성량을 감소시켰으며, 여러 복합물 중 생강 : 계피 1 : 1, 1: 5와 1 : 7 복합물이 약 2배씩 감소시켜 가장 좋은 효과를 나타냈다. 양성대조군으로 사용된 butein은 항암(Li등, 2008; Pandey 등, 2009) 및 항염증(Zhang 등, 2008) 효과를 나타낸다고 알려져 있는 물질로 LPS로 유도된 NO 생성량을 4배 감소시켰다.
많은 천연물질들이 Caco-2의 TJ를 강화시킨다는 연구들이 보고되고 있으며(Lee 등, 2011; Lee 등, 2015; Kim 2016), 이번 연구에서도 LPS가 TJ를 손상시키지만 생강과 계피 복합물이 TJ손상을 억제하고 강화시킨다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 결과를 통해 생강 : 계피 1 : 1, 1 : 3, 1 : 5 복합물은 장세포의결합을 유지하는데 도움을 줄 수 있다고 판단할 수 있다.
의 생육을 촉진시키고 장내 미생물 균총의 생육에 영향을 끼친다고 보고하였다. 본 연구에서 생강계피 복합물은 장내 유익균인 B. longum, Lactobacillus sp.와 L. acidophillus균주의 생육을 촉진시켰고 특히, 1:5 복합물이 세 가지 장내 유익균의 생육을 모두 최대로 상승 시키는 것으로 관찰되었다.
후속연구
본 연구에서는 생강 : 계피 1 : 1, 1 : 5, 1 : 7 복합물이 LPS로 유도된 NO 생성을 억제하였다. 생강과 계피 복합물의 장에서의 염증 억제와 관련된 기전에 대해서는 추가적으로 연구가 필요할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
생강은 무엇인가?
생강(Ginger)은 생강과(Zingiber officinale Roscoe)에 속하는 다년생 초본식물로 특유의 매운맛과 방향성 향기를 지니고 있어 전 세계적으로 널리 애용되고 있으며, 우리나라에서도 식품과 음료 등에 많이 사용되고 있는 향신료 중의 하나이다(Kim과 Ahn 1993; Sung 2010). 생강추출물에 관한 연구로 Yang등(1992)이 생강추출물의 항위염·항궤양 작용을 입증하였고,생강의 항균성에 관하여 식중독 세균에 대한 증식저해작용 연구(Kim 등, 2000) 및 천연 생강 추출물의 약리학적 특성 및 분석 연구(Sung 2010) 등이 보고되고 있고, 이들의 약리효과에 대한 성분들이 밝혀지면서 기능성식품으로의 이용도가 높아지고있다(Han 2012).
인류가 이용한 가장 오래된 항신료 중의 하나인 계피는 어떤 약리효능을 갖는 가?
계피(Cinnamomum japonicum SIEB)는 녹나무과(Lauraceae)에 속하고 Cinnamomum속인 열대성 상록수의 외피를 제거하여 건조하거나 껍질을 그대로 건조시킨 것이며, 인류가 이용한 가장 오래된 항신료 중의 하나이다. 계피의 약리효능으로는 항균작용 및 항궤양효과(Jeong 등, 1998), 항산화작용(Park과 Park 2000), 항알레르기 효과(Park 등, 2001), B형간염 바이러스 억제 효과(Kang 등, 1999) 등이 보고된 바 있다.
장내 세균총들은 어떤 역할을 하는 가?
인체의 장내에 존재하는 100조의 세균들은 섭취된 음식물과 소화관으로부터 분리되는 생체성분을 이용하여 증식하고 분변으로 배출된다(Park 등, 2010). 장내 세균총들은 장관 내에 증식함으로서 상호공생관계에 의해 세균총의 균형을 정상적으로 유지하거나 길항 관계에 의하여 유해 미생물의 증식을 억제하고 있다(Fuller 1992). 장내 미생물들 이외에 장세포들 또한 염증과 관련된 유전자의 발현을 조절하는 다양한 세포 내 신호전달경로의 활성화를 통해 여러 염증 신호에 반응한다(Beatrice 등, 2009; Romier-Crouzet 등, 2009; Wullaert 등, 2011; Olejnik등, 2016).
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