[논문]Probiotics의 병원성미생물에 대한 길항적 억제효과

육영삼; 이영기; 김가연

doi:10.5762/kais.2019.20.12.110

Probiotics의 병원성미생물에 대한 길항적 억제효과
Antagonistic inhibitory effects of probiotics against pathogenic microorganisms in vitro 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.20 no.12, 2019년, pp.110 - 116

육영삼 (단국대학교 임상병리학과) , 이영기 (단국대학교 임상병리학과) , 김가연 (단국대학교 치위생학과)

초록
AI-Helper

Probiotics와 다양한 병원성 미생물간의 혼합배양에서의 길항적 억제효과를 조사하기 위해 2016년 1월부터 12월까지 국내 김치로부터 다양한 probiotics 균주를 분리하여 16S rRNA sequencing을 통한 계통학적 분석을 통해 140주의 프로바이오틱스를 동정하였다. 이중 항균력이 우수한 probiotics 4종(Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, and Lactobacillus reuteri )과 병원성 미생물 6종 (Candida albicans, Salmonella Enteritidis, E. coli O157:H7, Shigella flexneri, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa)간의 혼합배양에서의 길항적 억제시험에서 probiotics 균주들은 대부분 배양 후에 균수가 정상적으로 크게 증가했지만 C. albicans를 포함하여 대부분의 병원성미생물들은 S. Enteritidis 를 제외하고 거의 완전하게 성장이 억제되었다. 이러한 in vitro 에서의 길항적 억제효과는 생성된 젖산과 유기산등의 낮은 pH에 의한 효과인 것으로 생각된다. 이상의 결과로 한국 김치에서 분리된 probiotics 균주 4종은 여성질염, 대장 및 피부관리 관련 치료제로써의 개발 가능성이 매우 큰 것으로 생각되며 향후 이러한 치료제는 probiotics 관련 국민건강 및 보건향상에 크게 기여할 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate the antagonistic inhibitory effects in a mixed culture between probiotics and various pathogenic microorganisms, 140 probiotics were identified using a 16 rRNA sequencing phylogenetic analysis method, and various probiotics strains were isolated from Korean kimchi from January to December 2016. The antagonistic inhibition test of a mixed culture of four probiotics (Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, and Lactobacillus reuteri) with excellent antimicrobial activity and six pathogenic microorganisms (Candida albicans, Salmonella Enteritidis, E. coli O157:H7, Shigella flexneri, Staphylococcus aureus, and Pseudomonas aeruginosa)showed that the growth of most probiotics strains increased normally after culture, but growth was inhibited almost completely in most pathogenic microorganisms, except for S. Enteritidis. This antagonistic inhibitory effect in vitro was attributed to the low pH of the lactic acid and organic acid produced during fermentation. As a result, four probiotics strains isolated from Korean Kimchi are very likely to be developed as therapeutic agents for female yeast infections and colon and skin care. In the future, these therapeutic agents will help improve public health related to probiotics.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Strains and media used in this study
표 Table 2. The competitive relationship of probiotics and C. albicans after 24 hours in mixed broth culture
표 Table 3. The competitive relationship of probiotics and S. Enteritidis after 24 hours in mixed broth culture
표 Table 4. The competitive relationship of probiotics and E. coli O157:H7 after 24 hours in mixed broth culture
표 Table 5. The competitive relationship of probiotics and S. flexneri after 24 hours in mixed broth culture
표 Table 6. The competitive relationship of probiotics and S. aureus after 24 hours in mixed broth culture
표 Table 7. The competitive relationship of probiotics and P. aeruginosa after 24 hours in mixed broth culture

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 실험의 선행연구에서 2016년 1월부터 12월까지 국내 유통중인 김치로부터 probiotics 140주를 분리하였고 16S rRNA sequencing을 통한 계통학적 균 동정과 18종의 항균제에 대한 내성 패턴을 조사하였다[16]. 본 연구는 김치에서 분리한 probiotics와 다양한 병원성 미생물간의 혼합배양에서의 길항적 억제효과를 조사하여 향후 여성질염 및 장 질환, 그리고 각종 피부질환의 치료체로 개발하고자 한다. 이에 항균성이 우수한 것으로 알려진 Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus 및 Lactobacillus reuteri 4종[16,17]을 선별하여 실험을 수행하였다.

제안 방법

병원성미생물과 probiotics 균주를 혼합배양하기 위하여 probiotics용 배지 MRS broth(Difco)와 병원성미생물용 배양배지인 tryptic soy broth(Difco) (한편 유산균배양은 MRS broth(Difco)를 사용함)를 동량 혼합한 후 probiotics 균주를 10⁶ CFU/mL 10 ㎕씩, 병원성균주는 10⁶ CFU/mL을 10 ㎕, 50 ㎕ 및 100 ㎕를 혼합 접종한 후 35℃에서 24시간 미호기성(10% CO₂) 배양을 한 후 24시간 후 병원성미생물과 probiotics를 균주에 맞는 배지를 사용하여 균수를 측정하였다. 혼합배양을 위하여 MRS broth(Difco)와 tryptic soy broth(Difco), Potato dextrose broth(Difco, MI, USA)를 동량 혼합한 후 probiotics는 10⁶ CFU/mL 10㎕ 씩과 10⁶ CFU/mL 병원성미생물을 10 ㎕, 50 ㎕ 및 100 ㎕를 접종하고 혼합하였다. 혼합한 배양액은 35℃에서 24시간 미호기성(10% CO₂) 배양을 하고(단 C.

대상 데이터

2016년 1월부터 12월까지 국내에서 시판되는 김치로부터 분리·동정하여 본 실험실에서 보관중인 항균력이 우수하게 밝혀진 probiotics 4종과 여성질염 관련 진균 및 식중독균 그리고 피부상재 병원균등 총 6종을 본 실험에 사용하였다(Table 1).
본 연구는 김치에서 분리한 probiotics와 다양한 병원성 미생물간의 혼합배양에서의 길항적 억제효과를 조사하여 향후 여성질염 및 장 질환, 그리고 각종 피부질환의 치료체로 개발하고자 한다. 이에 항균성이 우수한 것으로 알려진 Enterococcus faecalis, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus 및 Lactobacillus reuteri 4종[16,17]을 선별하여 실험을 수행하였다.

데이터처리

albicans는 Potato dextrose agar(Difco, MI, USA)를 사용하여 균수를 측정하였다. 균수 측정을 위하여 균 혼합배양액은 10배 단계 희석한 후 100 ㎕를 배지 평판에 도말한 후 적당한 조건에서 24-48시간 배양한 후 균수를 측정하였다.
혼합배양을 위하여 MRS broth(Difco)와 tryptic soy broth(Difco), Potato dextrose broth(Difco, MI, USA)를 동량 혼합한 후 probiotics는 10⁶ CFU/mL 10㎕ 씩과 10⁶ CFU/mL 병원성미생물을 10 ㎕, 50 ㎕ 및 100 ㎕를 접종하고 혼합하였다. 혼합한 배양액은 35℃에서 24시간 미호기성(10% CO₂) 배양을 하고(단 C. albicans는 호기배양), 혼합한 배양액은 즉시 황색포도상구균은 Baird-Parker agar(Difco, MI, USA), 살모넬라균과 쉬겔라균은 XLD agar(Difco, MI, USA), P. aeruginosa는 Cetrimide agar(Difco, MI, USA) 그리고 C. albicans는 Potato dextrose agar(Difco, MI, USA)를 사용하여 균수를 측정하였다. 균수 측정을 위하여 균 혼합배양액은 10배 단계 희석한 후 100 ㎕를 배지 평판에 도말한 후 적당한 조건에서 24-48시간 배양한 후 균수를 측정하였다.

이론/모형

Probiotics와 병원성미생물간 혼합배양에서의 경쟁적 길항 억제시험은 Denkova 등[18]과 Cunha 등[19], Ocana 등[20]의 실험방법을 따랐다.

성능/효과

probiotics와 다양한 병원성미생물(질염유발 Candid 속, 식중독균, 기타 병원균)간의 길항적 억제시험에서 probiotics 균주들은 대부분 배양후에 균수가 정상적으로 크게 증가했지만 C. albicans를 포함하여 대부분의 병원성미생물들은 S. Enteritidis 를 제외하고 거의 완전하게 성장이 억제되었다. 이러한 in vitro 에서 probiotics와 병원성미생물간의 길항적 억제효과는 생성된 젖산과 각종 유기산등의 효과에 의한 것으로 생각된다.
Enteritidis 를 제외하고 거의 완전하게 성장이 억제되었다. 이러한 in vitro 에서 probiotics와 병원성미생물간의 길항적 억제효과는 생성된 젖산과 각종 유기산등의 효과에 의한 것으로 생각된다. 이상의 결과로 김치에서 분리된 probiotics 균주 4종은 여성질염, 대장 및 피부관리 관련 치료제로써 개발 가능성이 매우 높은 것으로 생각되며 향후 발효야채 관련 probiotics의 국민적 요구에 부응하고 국민보건 향상에 기여 할 것으로 생각된다.

후속연구

효과적인 치료제 개발을 위해선 추가적인 in vivo 관련 연구와 대상 병원성 미생물의 확대도 필요할 것으로 생각된다. 또한 선별된 항균력이 우수한 4종의 probiotics가 향후 건강기능식품으로 인정받기 위해선 항균제 치료후의 probiotics 의 효과 및 대사활성, side effects, 독소생성 및 용혈 가능성, 동물연구에서의 감염성 결핍확인 등의 안전성 연구등도 꼭 필요하다고 생각된다. 이를 위해 앞으로 더 많은 기능성 유산균의 분리 및 다양한 항균성 시험과 적절한 probiotics 의 치료권장 등이 요구되며 이것은 향후 치료제개발 가능성을 크게 높일 수 있을 것이라 생각된다.
또한 선별된 항균력이 우수한 4종의 probiotics가 향후 건강기능식품으로 인정받기 위해선 항균제 치료후의 probiotics 의 효과 및 대사활성, side effects, 독소생성 및 용혈 가능성, 동물연구에서의 감염성 결핍확인 등의 안전성 연구등도 꼭 필요하다고 생각된다. 이를 위해 앞으로 더 많은 기능성 유산균의 분리 및 다양한 항균성 시험과 적절한 probiotics 의 치료권장 등이 요구되며 이것은 향후 치료제개발 가능성을 크게 높일 수 있을 것이라 생각된다.
이러한 in vitro 에서 probiotics와 병원성미생물간의 길항적 억제효과는 생성된 젖산과 각종 유기산등의 효과에 의한 것으로 생각된다. 이상의 결과로 김치에서 분리된 probiotics 균주 4종은 여성질염, 대장 및 피부관리 관련 치료제로써 개발 가능성이 매우 높은 것으로 생각되며 향후 발효야채 관련 probiotics의 국민적 요구에 부응하고 국민보건 향상에 기여 할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Probiotics의 기능성은?	Probiotics는 아동의 아토피, 습진, 피부염과 설사 예방 및 치료, 염증성 장염 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다[1, 2]. 건강한 여성의 질내에는 많은 종류의 유산균이 있어 건강한 질내 환경을 유지하는데 중요한 역할을 한다[3-5].
	probiotics 가 항균효과를 가진 이유는 무엇인가?	건강한 여성의 질내에는 많은 종류의 유산균이 있어 건강한 질내 환경을 유지하는데 중요한 역할을 한다[3-5]. 발효야채와 유제품에서 분리된 많은 종의 pobiotics는 박테리오신, 니신과 같은 항균물질을 생산함으로써 항미생물 작용을 갖고 있으며[6-11] 특히 김치에서 분리된 probiotics는 리스테리아, 황색포도상구균, 대장균 및 살모넬라균에 대한 강력한 항미생물 작용을 보인다[12]. 과거에는 유제품에서 기원한 probiotics의 관심이 높았지만 현재는 유당 불내증과 우유 알레르기증 같은 문제가 증가함에 따라 대안으로 과일, 채소 및 곡물을 기본으로 하는 기능성 probiotics 제품이 점증적으로 요구되고 있다.
	과일/채소/곡물을 기본으로 하는 기능성 probiotics 제품 요구가 늘어나는 이유는 무엇인가?	발효야채와 유제품에서 분리된 많은 종의 pobiotics는 박테리오신, 니신과 같은 항균물질을 생산함으로써 항미생물 작용을 갖고 있으며[6-11] 특히 김치에서 분리된 probiotics는 리스테리아, 황색포도상구균, 대장균 및 살모넬라균에 대한 강력한 항미생물 작용을 보인다[12]. 과거에는 유제품에서 기원한 probiotics의 관심이 높았지만 현재는 유당 불내증과 우유 알레르기증 같은 문제가 증가함에 따라 대안으로 과일, 채소 및 곡물을 기본으로 하는 기능성 probiotics 제품이 점증적으로 요구되고 있다. 김치는 100여종 이상의 probiotics가 포함되어 있으며 이중 일부만이 항균효과를 가진 것으로 보고되어 있다.

참고문헌 (27)

I. A. Rather, V. K. Bajpai, S. Kumar, J. Lim, W. K. Paek, Y. H. Park, "Probiotics and atopic dermatitis: an overview", Fronties in Microbiology, Vol.12, No.7, pp.507, Apr. 2016. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00507
E. M. Quigley, "Gut microbiota and the role of probiotics in therapy", Current Opionion in Pharmacology, Vol.11, No.6, pp.593-603, Dec, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coph.2011.09.010

상세보기
J. A. Drisko, C. K. Giles, B. J. Bischof, "Probiotics in health maintenance and disease prevention", Alternative Medicine Review, Vol.8, No.2, pp.143-155, May, 2003.

상세보기
Y. J. Jung, C. H. Kang, Y. J. Shin, J. S. So, "Characterization and Antifungal Activity against Candida albicans of Vaginal Lactobacillus spp. Isolated from Korean Women", Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal, Vol.32, No.2, pp.146-152, 2017. DOI: https://doi.org/10.7841/ksbbj.2017.32.2.146
F. Nomanbhoy, C. Steele, J. Yano, P. L. Fidel, "Vaginal and oral epithelial cell anti-Candida activity", Infection and. Immunity, Vol.70, No.12, pp.7081-7088, Dec. 2002. DOI: https://doi.org/10.1128/iai.70.12.7081-7088.2002

상세보기
J. P. Tamang, B. Tamang, U. Schillinger, C. Guigas, W. H. Holzapfel, "Functional properties of lactic acid bacteria isolated from ethnic fermented vegetables of the Himalayas", International journal of Food Microbiology, Vol.135, No.1, pp.28-33, Sep. 2009. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1008867511369

상세보기
H. Khan, S. Flint, P. L. Yu, "Enterocins in food preservation", International journal of Food Microbiology, Vol.141, No.1, pp.1-10, Jun. 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.03.005

상세보기
F. Gaggia, D. D. Gioia, R. Baffoni, B. Biavati, "The role of protective and probiotic cultures in food and feed and their impact in food safety", Trends in Food Science & Technology, Vol.22, No.1, pp.58-66, Nov. 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2011.03.003

상세보기
J. Jiang, B. Shi, D. Zhu, Q. Cai, Y. Chen, J. Li, M. Zhang, " Characterization of a novel bacteriocin produced by Lactobacillus sakei LSJ618 isolated from traditional chinese fermented radish", Food Control, Vo.23, No.1, pp.338-344, 2012.

상세보기
S. S. Grosu-Tudor, M. Zamfir, " Functional properties of LAB isolated from romanian fermented vegetables", Food Biotechnology, Vol.27, No.3, pp.235-248, Aug. 2013. DOI: https://doi.org/10.1080/08905436.2013.811082

상세보기
J. L. Patterson, A. Stull-Lane, P. H. Girerd, K. K. Jefferson, "Analysis of adherence, biofilm formation and cytotoxicity suggests a greater virulence potential of Gardnerella vaginalis relative to other bacterial-vaginosis-associated anaerobes", Microbiology. Vol.156, No.2, pp.392-399, Feb. 2010. DOI: https://doi.org/10.1099/mic.0.034280-0

상세보기
F. Gaggia, D. D. Gioia, R. Baffoni, B. Biavati, "The role of protective and probiotic cultures in food and feed and their impact in food safety", Trends in Food Science & Technology, Vol.22, No.1, pp.58-66, Nov. 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2011.03.003

상세보기
C. M. Peres, C. Peres, H. M. Adrian, F. X. Malcata, "Review on fermented plant materials as carriers and sources of potentially probiotic lactic acid bacteria-With an emphasis on table olives", Trends in Food Science & Technology, Vol.26, No.1, pp.31-42, Jul. 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2012.01.006

상세보기
S. Pairat, P. Sudthidol, "Probiotic isolates from unconventional sources: a review", TJournal of Animal Science and Technology, Vol.58, No.26, pp.1-11, Jul. 2016. DOI: https://doi.org/10.1186/s40781-016-0108-2

원문보기 상세보기
A. R. Choi, J. K. Patra, W. J. Kim, S. S. Kang, "Antagonistic Activities and Probiotic Potential of Lactic Acid Bacteria Derived From a Plant-Based Fermented Food", Frontiers in Microbiology, Vol.9, No.1, pp.1-12, Aug. 2018. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01963

상세보기
J. S. Kim, Y. S. Yuk, G. Y. Kim, "Inhibition Effect on Pathogenic Microbes and Antimicrobial Resistance of Probiotics", Korean Journal of Clinical Laboratory Science, Vol.51, No.3, pp.294-300, Sep. 2019. DOI: https://doi.org/10.15324/kjcls.2019.51.3.294

원문보기 상세보기
Ministry of Food and Drug Safety. Standards and specifications of health functional foods. Cheongju, KOR: MFDS; Notice 2014-204. https://mfds.go.kr/brd/m_211/view.do?seq8712
R. Denkova, V. Yanakieva, Z. Denkova, V. Nikolova, V. Radeva, "In vitro inhibitory activity of bifidobacterium and lactobacillus strains against Candida albicans", Bulgarian Journal of Veterinary Medicine, Vol.16, No.3, pp.186-197, Sep. 2013.
A. F. Cunha, L. B. Acurcio, B. S. Assis, D. L. Oliveira, M. O. Leite, M. M. Cerqueira, M. R. Souza, "In vitro probiotic potential of Lactobacillus spp. isolated from fermented milks", Arquivo Brasileiro de Medicina. Veterinaria e Zootecnia, Vol.65, No.6, pp.1876-1882, Dec. 2013.

상세보기
V. S. Ocana, A. A. Holgado, M. E. Nader-Macias, "Selection of vaginal H2O2-generating Lactobacillus species for probiotics use", Current Microbiology, Vol.38, No.5, pp.279-284, May. 1999. DOI: https://doi.org/10.1007/PL00006802

상세보기
A. Alok, D. Singh, S. Singh, M. Kishore, P. C. Jha, M. S. Iqubal, "Probiotics:A new era of biotherapy", Advanced Biomedical Research, Vol.6, No.1, pp.31, Mar. 2017. DOI: https://doi.org/10.4103/2277-9175.192625

상세보기
L. Peran, D. Camesco, M. Comalada, A. Nieto, A. Concha, M. P. Diaz-Ropero, M. Olivares, J. Xau, A. Zarzuelo, J. Galvez, "Preventative effects of a probiotic, Lactobacillus salivarious ssp. salivarius, in the TNBS model of rat colitis", World Journal of Gastrroenterology, Vol.11, No.33, pp.5185-5192, Sep. 2005. DOI: https://doi.org/10.3748/wjg.v11.i33.5185
N. A. Soleimani1, R. K. Kermanshahi, B. Y.akhchali, T. N. Sattari, "Antagonistic activity of probiotic lactobacilli against Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis", African Jorunal of Microbiology Research, Vol..4, No.20, pp.2169-2173, Oct. 2010.
S. Fijan, Antimicrobial Effect of Probiotics against Common Pathogens, In: Rao V, Rao LG(des) Probiotics and prebiotics in Human Nutrition and Health. InTech, 2016, pp.191-221.
M. R. Hesari, R. K. Darsanaki, A. Salehzadeh, "Antagonistic Activity of Probiotic Bacteria Isolated from Traditional Dairy Products against E. coli O157:H7", Journal of Medical Bacteriology, Vol.6, No.3-4, pp.23-30, 2017.
C. Prabhurajeshwar, R. K. Chandrakanth, "Probiotic potential of Lactobacilli with antagonistic activity against pathogenic strains: An in vitro validation for the production of inhibitory substances", Biomedical Journal, Vol.40, No.5, pp.270-283, Oct. 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bj.2017.06.008

상세보기
T. P. Singh1, G. Kaur, S. Kapila, R. K. Malik, "Antagonistic Activity of Lactobacillus reuteri Strains on the Adhesion Characteristics of Selected Pathogens", Frontiers in Microbiology, Vol.21, No.8, pp.1-8, Mar. 2017. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00486

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증