NGS 기술이 발전함에 따라 우리 몸의 생리와 면역조절에 있어서 장내미생물의 중요성이 알려지면서부터 장내미생물군집의 구조를 직접 조절할 수 있는 프로바이오틱스의 중요성 역시 재조명 받고 있다. 인류는 프로바이오틱스를 오랫동안 발효식품 등을 통하여 섭취하였는데, 프로바이오틱스는 식품의 보존성 및 영양성을 높일 뿐 아니라 인체의 건강에 이로운 역할을 한다. 특히 프로바이오틱스의 섭취는 생체 내에서 Treg의 기능을 활성화하여 장내 환경을 개선시켜 유익한 장내미생물의 생육을 도우며, 염증반응, 알러지질환, 자가면역질환 등을 완화시키는 효과가 있다. 특히 프로바이오틱스는 장내 유익균인 Bifidobacterium, Faecalibacterium, Akkermansia 및 Bacteroides 속 미생물의 빈도를 증가시키고, 이들은 단쇄지방산 및 신체에 이로운 대사체 등을 생산한다. 지금까지 프로바이오틱스는 대부분 건강기능식품으로 사용되어 왔으나, 최근 들어 장내 유익균에 대한 기능성이 알려지면서 기존 프로바이오틱스를 포함한 장내 미생물을 이용한 NGPs 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 NGPs 개발에는 여전히 한계가 존재한다. 아직까지 장내 미생물의 분리, 동정은 일반 세균 배양에 비해 매우 까다롭고, 특별한 배양 기술이 필요하므로 현재까지 NGPs로 활용될 수 있는 장내 미생물은 매우 제한적이다. 또한 기존 프로바이오틱스와는 다르게 NGPs는 의약품처럼 전임상, 독성시험, 약물역학, 3단계의 임상시험을 거쳐야 한다. 하지만 기존 프로바이오틱스의 질병 개선 효과를 뛰어넘어 고형암, 대사질환 및 면역질환의 차세대 치료제로서의 활용 가능성이 매우 높기 때문에 앞으로 더 폭넓은 연구가 진행되어야 할 것이다.
NGS 기술이 발전함에 따라 우리 몸의 생리와 면역조절에 있어서 장내미생물의 중요성이 알려지면서부터 장내미생물군집의 구조를 직접 조절할 수 있는 프로바이오틱스의 중요성 역시 재조명 받고 있다. 인류는 프로바이오틱스를 오랫동안 발효식품 등을 통하여 섭취하였는데, 프로바이오틱스는 식품의 보존성 및 영양성을 높일 뿐 아니라 인체의 건강에 이로운 역할을 한다. 특히 프로바이오틱스의 섭취는 생체 내에서 Treg의 기능을 활성화하여 장내 환경을 개선시켜 유익한 장내미생물의 생육을 도우며, 염증반응, 알러지질환, 자가면역질환 등을 완화시키는 효과가 있다. 특히 프로바이오틱스는 장내 유익균인 Bifidobacterium, Faecalibacterium, Akkermansia 및 Bacteroides 속 미생물의 빈도를 증가시키고, 이들은 단쇄지방산 및 신체에 이로운 대사체 등을 생산한다. 지금까지 프로바이오틱스는 대부분 건강기능식품으로 사용되어 왔으나, 최근 들어 장내 유익균에 대한 기능성이 알려지면서 기존 프로바이오틱스를 포함한 장내 미생물을 이용한 NGPs 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 NGPs 개발에는 여전히 한계가 존재한다. 아직까지 장내 미생물의 분리, 동정은 일반 세균 배양에 비해 매우 까다롭고, 특별한 배양 기술이 필요하므로 현재까지 NGPs로 활용될 수 있는 장내 미생물은 매우 제한적이다. 또한 기존 프로바이오틱스와는 다르게 NGPs는 의약품처럼 전임상, 독성시험, 약물역학, 3단계의 임상시험을 거쳐야 한다. 하지만 기존 프로바이오틱스의 질병 개선 효과를 뛰어넘어 고형암, 대사질환 및 면역질환의 차세대 치료제로서의 활용 가능성이 매우 높기 때문에 앞으로 더 폭넓은 연구가 진행되어야 할 것이다.
Gut microbiome have recently provided evidence that the gut microbiota are capable of greatly influencing all aspects of physiology and immunology. Although a number of recent studies have shown that probiotics can modulate gut microbiota structure, the mechanism underlying this effect remains to be...
Gut microbiome have recently provided evidence that the gut microbiota are capable of greatly influencing all aspects of physiology and immunology. Although a number of recent studies have shown that probiotics can modulate gut microbiota structure, the mechanism underlying this effect remains to be elucidated. In a disease state, the relative abundances of beneficial gut bacteria are generally reduced, which is restored by constant probiotic supplementation. Oral administration of probiotics improved the disease state by (1) inducing differentiation and function of regulatory T cells, (2) reducing inflammatory response, (3) modulating the gut environment, and (4) increasing the proportions of short-chain fatty acid- or beneficial metabolite-producing gut microbiota including the genera Bifidobacterium, Faecalibacterium, Akkermansia, etc. In this review, current knowledge on how probiotics can influence host's health by altering gut microbiota structure and on how probiotics and beneficial gut bacteria can be applied as next-generation probiotics will be discussed.
Gut microbiome have recently provided evidence that the gut microbiota are capable of greatly influencing all aspects of physiology and immunology. Although a number of recent studies have shown that probiotics can modulate gut microbiota structure, the mechanism underlying this effect remains to be elucidated. In a disease state, the relative abundances of beneficial gut bacteria are generally reduced, which is restored by constant probiotic supplementation. Oral administration of probiotics improved the disease state by (1) inducing differentiation and function of regulatory T cells, (2) reducing inflammatory response, (3) modulating the gut environment, and (4) increasing the proportions of short-chain fatty acid- or beneficial metabolite-producing gut microbiota including the genera Bifidobacterium, Faecalibacterium, Akkermansia, etc. In this review, current knowledge on how probiotics can influence host's health by altering gut microbiota structure and on how probiotics and beneficial gut bacteria can be applied as next-generation probiotics will be discussed.
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문제 정의
본 총설에서는 장내 마이크로바이옴을 조절하는 프로바이오틱스의 종류와 이들의 다양한 기능성 중면역활성조절과 항비만 효능을 살펴보고, 더 나아가 차세대 프로바이오틱스 연구 동향을 고찰함으로써 건강기능식품으로서의 프로바이오틱스를 넘어 치료제로서의 프로바이오틱스 개발 방안을 제시하고자 한다.
성능/효과
유산균 위주의 프로바이오틱스뿐 아니라 장내 공생 미생물을 이용한 항비만 연구도 진행되었는데, 장내미생물인 Bacteroides uniformis CECT 7771을 HFD 유도 비만 마우스에 식이 한 결과, 체중, 간경화도, 혈중 콜레스테롤 수치 및 중성지방 수치가 감소하였고, 염증 반응 역시 감소하는 것으로 나타났다(Gauffin Cano 등, 2012). 또한 비만 동물모델에서 사람의 장에서 분리한 A. muciniphila의 식이는 비만 및 제2형 당뇨를 억제하며, 지방조직 내의 염증반응까지 낮추는 것으로 나타났다. 흥미롭게도 이러한 효과는 오로지 생균을 식이 하였을 때만 나타났는데, 열처리한 사균을 식이 한 경우 항비만 효능이 나타나지 않았다(Everard 등, 2013).
sakei 식이는 Ruminococcus의 빈도를 복원하였으며, 아토피 피부염 증상도 개선되었다(Kwon 등, 2018). 이 결과는 Ruminococcus가 마우스 아토피 피부염에서 질병의 개선과 관계 있는 핵심미생물임을 제시한다.
muciniphila의 존재여부에 따라 암 특이적 CD4+ T 세포가 암조직에 유입되는 것을 발견하였다(Routy 등, 2018). 이 뿐 아니라 담즙산을 2차 답즙으로 분해하는 Clostridium scindens는 마우스 간암 모델에서 자연살상 T 세포의 활성을 촉진시켜 간암을 치료하는 효능을 나타내었다. C.
이들 장내 미생물은 대사를 통해 단쇄지 방산을 직·간접적으로 생산하는 것으로 알려졌는데, 장내 단쇄지방산의 농도가 높아질수록 이들의 수용체인 G protein-coupled receptor(GPCR)의 발현 및 장상피세포의 junction 단백질인 occludin 발현도 증가하였다.
muciniphila의 존재 여부에 따라 PD-1 항체의 치료 효과가 달라진다는 것을 발견하였다. 저자들은 마우스 MCA205 sarcoma 이식 암모델에서 A. muciniphila의 식이 여부에 따라 PD-1 항체의 효능이 달라진다는 것을 규명하고 더 나아가서 A. muciniphila가 함유된 분변을 이식하였을 때도 같은 효과를 확인하였다. 특히, A.
최근 연구결과에 따르면 인체에 공생하는 미생물의 수는 전체 체세포 수보다 조금 많은 약 4×1013이 존재하는 것으로 알려졌다. 특히, 장내에는 가장 다양한 미생물이 서식하고 있는데, 문(phylum) 수준에서 Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria 및 Verrucomicrobia 등이 존재하는 것으로 알려졌다. 이들의 분포는 유전적 요인, 식습관, 건강 상태에 따라 달라지는데, 특히 질병 상태에 따라 이들 미생물군집(microbiota) 구조가 급격히 바뀌기도 한다.
후속연구
흥미롭게도 프로바이오틱스 유래의 β-glucan/galactan 다당류만 식이하여도 유사한 면역제어 효과가 나타난다는 것이다. 이 결과는 프로바이오틱스 균주뿐만 아니라 프로바이오틱스 유래의 물질을 면역제어 식의약 소재로 개발할 수 있다는 것을 시사한다.
또한 기존 프로바이오틱스와는 다르게 NGPs는 의약품처럼 전임상, 독성시험, 약물역학, 3단계의 임상시험을 거쳐야 한다. 하지만 기존 프로바이오틱스의 질병 개선 효과를 뛰어넘어 고형암, 대사질환 및 면역질환의 차세대 치료제로서의 활용 가능성이 매우 높기 때문에 앞으로 더 폭넓은 연구가 진행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
장내 미생물의 종류에는 어떤 것들이 있는가?
최근 연구결과에 따르면 인체에 공생하는 미생물의 수는 전체 체세포 수보다 조금 많은 약 4×1013 이 존재하는 것으로 알려졌다. 특히, 장내에는 가장 다양한 미생물이 서식하고 있는데, 문(phylum) 수준에서 Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria 및 Verrucomicrobia 등이 존재하는 것으로 알려졌다. 이들의 분포는 유전적 요인, 식습관, 건강 상태에 따라 달라지는데, 특히 질병 상태에 따라 이들 미생물군집 (microbiota) 구조가 급격히 바뀌기도 한다.
프로바이오틱스는 무엇인가?
프로바이오틱스(Probiotics)는 체내에서 숙주의 건강에 이로운 역할을 하는 살아있는 미생물을 뜻하는 것으로 pro(호의적인)와 biotics(생명체)의 합성어이다. 이와 반대 의미인 항생제(antibiotics)는 반생명체라는 의미로 미생물의 생육을 저해하는 물질을 말한다.
현재 NGPs 개발이 마주한 한계는 무엇인가?
하지만 NGPs 개발에는 여전히 한계가 존재한다. 아직까지 장내 미생물의 분리, 동정은 일반 세균 배양에 비해 매우 까다롭고, 특별한 배양 기술이 필요하므로 현재까지 NGPs로 활용될 수 있는 장내 미생물은 매우 제한적이다. 또한 기존 프로바이오틱스와는 다르게 NGPs는 의약품처럼 전임상, 독성시험, 약물역학, 3단계의 임상시험을 거쳐야 한다. 하지만 기존 프로바이오틱스의 질병 개선 효과를 뛰어넘어 고형암, 대사질환 및 면역질환의 차세대 치료제로서의 활용 가능성이 매우 높기 때문에 앞으로 더 폭넓은 연구가 진행되어야 할 것이다.
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