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논문 상세정보

저식이섬유 및 고지방 사료 급여 마우스의 장내 미생물 생태 변화

Comparison of gut microbiome between low fiber and high fat diet fed mice

초록

경제발전으로 인해 한국인의 식습관이 점차 서구화됨에 따라 웰빙(Well-being)의 문제가 야기되고 있다. 웰빙은 장내 미생물 군집과 밀접하게 연관되어 있으며, 이는 섭취한 음식에 따라 가변적이다. 이에 본 연구에서는 장내 미생물의 16S rRNA 유전자를 기반으로 하여 MiSeq을 진행하였고, 고지방 식이(HFD) 및 저식이섬유 식이(LFD)로 인한 장내의 미생물 생태 비교 및 분석하고자 수행되었다. 일반 대조군(CTL) 그룹과 비교하여 각각 LFD 그룹과 HFD 그룹은 species richness가 유의적으로 감소하였고, species evenness에서는 차이가 나타나지 않았다. phylum 수준에서는 Proteobacteria는 두 처리군에서 유의적으로 증가하였고(p<0.05), 그 중 Sutterella genus가 유의적으로 가장 많이 증가하였다. Bacteroidetes는 HFD 그룹에서 유의적으로 감소하였고, S24-7 family가 가장 큰 비율로 감소하였다. 한편 Firmicutes는 HFD:LFD 그룹에서 차이를 보였고, LFD 그룹에서 Lachnospiraceae family가 유의적으로 낮은 비율로 나타난 것이 확인되었다(p<0.05). PICUSt 기반 신진대사 분석에서 LFD 그룹은 아미노산 대사 및 탄수화물 대사에 관여하는 미생물 수가 유의적으로 감소하는 양상을 보였고(p<0.05), 에너지 대사에서는 메탄 대사에 관여하는 미생물이 유의적으로 감소하였다(p<0.01). 한편 HFD 그룹에서는 아미노산 대사에 관여하는 미생물 수가 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 글리칸 생합성 및 대사에 관여하는 미생물은 LFD 그룹과 HFD 그룹에서 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.01). 이상의 결과를 통해 지속적으로 불균형한 식단을 섭취하는 것은 장내 환경을 dysbiosis시켜, 대사성 질환 및 장 기능 저하를 유발할 것으로 예상된다.

Abstract

Due to the recent economic development, the diet style has become more and more westernized in Korea, which increased the concern of our well-beings. Our well-beings are also associated with the gut microbiota which vary depending on the dietary intake. In this study, we compared gut microbiome shifted by two diets: high-fat diets (HFD) and low-fiber diet (LFD) based on 16S rRNA gene sequences using MiSeq. Compared to the control diet, LFD and HFD treatments significantly decreased species richness, while there was no difference in species evenness. Both diet treatments significantly increased the relative abundance of the Proteobacteria (p<0.05), especially the genus Sutterella. Bacteroidetes was significantly decreased in HFD groups, where the family S24-7 was decreased most. On the other hand, significant difference between HFD and LFD was seen among Firmicutes, where the abundance of family Lachnospiraceae was lower in LFD groups (p<0.05). PICRUSt-based metabolic difference analyses showed LFD treatment significantly decreased metabolisms of amino acid, carbohydrate and methane (p<0.01). In contrast, HFD significantly increased amino acid metabolism (p<0.05). Glycan biosynthesis and metabolism were significantly increased in both treatment groups (p<0.01). Our results suggest that long-term unbalanced dietary intakes induce gut dysbiosis, leading to metabolic and colonic disorders.

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