Next-generation probiotics, parabiotics 및 postbiotics

조광근,이승호,최인순,이상원,Cho, Kwang Keun,Lee, Seung Ho,Choi, In Soon,Lee, Sang Won 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.6

사람의 장내 미생물은 숙주의 대사 조절에서 중요한 역할을 한다. 장내 미생물 균총의 불균형은 비만, 대사 증후군과 밀접하게 병리학적, 생리학적 상호작용을 한다. A. muciniphila는 최근 인간의 대변에서 분리되었으며, 장내 미생물의 약 1-4%를 차지하는 우점균이다. A. muciniphila 유래 외막(external membran) 단백질 Amuc_1100과 세포외 소포(EVs)의 이용은 비만치료를 위한 새로운 전략이 될 수 있다. A. muciniphila는 비만과 같은 대사 장애치료를 위한 차세대 probiotics로 고려되고 있다. F. prausnitzii는 next-generation probiotic로서 건강한 성인의 경우 장내미생물 균총의 약 5%를 차지하며 성인 장 건강의 지표이다. F. prausnitzii는 butyrate-producing bacterium로서 항염증 효과를 나타내며, 면역 질환과 당뇨병 치료를 위한 next-generation probiotics로 기대된다. Postbiotics는 probiotics에 의해 분비되는 세포 상층액에 포함된 대사산물의 복잡한 혼합물이다. 반면, parabiotics는 probiotics를 불활성화 시킨 미생물 세포이다. Paraprobiotics와 postbiotics는 probiotics에 비해 명확한 화학구조(clear chemical structures)와 안전한 투여 용량(safety dose parameters), 장기간의 유통 기간(longer shelf life) 등 많은 장점을 가지고 있어서 probiotics를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 장 생태계의 불균형을 정상적으로 복원하기 위해서 장내 공생 박테리아(commensal bacteria) 중 next-generation probiotics (NGPs)를 사용하는 것이 가장 자연스런 방법이다. 따라서 next-generation probiotics 를 대상으로 parabiotics와 postbiotics와 같은 새로운 식품이나 약품으로 개발하는 것이 필요하다. Human intestinal microbiota play an important role in the regulation of the host's metabolism. There is a close pathological and physiological interaction between dysbiosis of the intestinal microflora and obesity and metabolic syndrome. Akkermansia muciniphila, which was recently isolated from human feces, accounts for about 1-4% of the intestinal microbiota population. The use of A. muciniphila- derived external membrane protein Amuc_1100 and extracellular vesicles (EVs) could be a new strategy for the treatment of obesity. A. muciniphila is considered a next-generation probiotic (NGP) for the treatment of metabolic disorders, such as obesity. Faecalibacterium prausnitzii accounts for about 5% of the intestinal microbiota population in healthy adults and is an indicator of gut health. F. prausnitzii is a butyrate-producing bacterium, with anti-inflammatory effects, and is considered an NGP for the treatment of immune diseases and diabetes. Postbiotics are complex mixtures of metabolites contained in the cell supernatant secreted by probiotics. Parabiotics are microbial cells in which probiotics are inactivated. Paraprobiotics and postbiotics have many advantages over probiotics, such as clear chemical structures, safe dose parameters, and a long shelf life. Thus, they have the potential to replace probiotics. The most natural strategy to restore the imbalance of the intestinal ecosystem normally is to use NGPs among commensal bacteria in the gut. Therefore, it is necessary to develop new foods or drugs such as parabiotics and postbiotics using NGPs.

매실 첨가 대봉감 발효 숙성주의 이화학적 특성

조광근(Kwang Keun Cho),갈상완(Sang Won Gal),이상원(Sang-Won Lee) 한국생명과학회 2022 생명과학회지 Vol.32 No.11

대봉감과 매실의 소비를 촉진시키고 지역특산품을 개발할 목적으로 매실첨가 대봉감 발효주의 개발을 행하였다. 발효시간이 경과함에 따라 알코올 함량의 증가와 °Brix 당도의 감소는 급격하게 일어났다. 발효 2일째부터 CO₂의 발생과 함께 대봉감 과피 및 과육 고형물 등이 서로 엉켜 발효용기의 상층부로 부상하였다. 이러한 현상은 발효 4~5일째까지 유지되어 발효 5일째에 에탄올 함량은 11.4%, 당도는 9.8 °Brix를 나타내었다. 대봉감 발효 시의 최적 매실 첨가량은 6~9%(w/w)로 나타났다. 발효주를 5℃, 60일 동안 저장하면서 숙성기간이 pH 및 에탄올 함량변화에 미치는 영향을 검토한 결과 모두 큰 변화는 없었다. 환원당 함량은 숙성이 진행됨에 따라 대조구와 매실 첨가구 모두 천천히 감소하여 숙성 8주째에 각각 10.4와 9.8 mg/ml를 나타내었다. 총산 함량은 숙성초기 0.79~0.81%를 나타내었으나 숙성 2주째에는 0.84~0.86%로 약간 증가하였다. 관능검사 결과 신맛, 단맛 및 향기 등은 대조구보다 매실첨가 시험구에서 약간 높게 나타났다. The purpose of this study was to prepare Daebong persimmon-fermented liquor supplemented with Prunus mume fruit to promote the consumption of Daebong persimmon and to develop local specialties. As fermentation progressed, the alcohol content rapidly increased, whereas the sugar content decreased. With the production of CO₂ from the second day of fermentation, the epidermis and flesh solids of the Daebong persimmons began mixing together and rose to the surface of the fermentation container. This phenomenon continued until the fourth and fifth days of fermentation; on the fifth day, the ethanol and sugar contents were 11.4% and 9.8°Brix, respectively. A concentration of 6 to 9% (w/w) P. mume fruit was found to be the optimal amount during Daebong persimmon fermentation. When the fermented liquor was stored for 60 days at 5℃, the pH and ethanol content showed no significant change during the aging period. As aging progressed, the content of sugar slowly decreased in both the control sample and in the one to which P. mume was added, showing 9.8 and 10.4 mg/ml at the eighth week post-aging, respectively. The total acid content was 0.79~0.81% at the beginning of aging but slightly increased to 0.84~0.86% in the second week of aging. As a result of the sensory test, the sour taste, sweetness, and flavor were slightly stronger in the P. mume fruit group than in the control group.

Bifidobacteria의 allergy 면역 조절과 synergism

조광근(Kwang Keun Cho),최인순(In Soon Choi) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.4

Allergy 질환은 지난 십여년 동안 개발도상국을 포함해서 전 세계적으로 증가하고 있다. Allergy 염증 반응은 수지상 세포와 같은 항원제시 세포에 의한 allergy 항원섭취를 시작으로 하여 Th2 면역 반응에 의해서 일어난다. 장내 미생물은 신체의 대사나 생리적 기능을 조절하고, 생애 초기의 면역 체계 성숙과 일생 동안 면역 체계 항상성 및 상피세포 총체성에 기여한다. Bifidobacteria는 Th1/Th2 balance에 strain-specific 한 면역 자극 특성을 가지며, TSLP와 IgE 발현을 억제 시키고 Flg과 FoxP3 발현을 촉진 시켜 allergy를 완화시킨다. 또한 Unmethylated CpG motif ODN은 B 세포와 수지상 세포의 TLR9에 의해 인식 되어 선천성과 적응성 면역 반응을 유도하고, Clostridium butyricum에 의해서 생산된 butyrate는 수지상 세포의 anti-inflammatory 유전자의 발현을 유도하기 위해 GPR109a signaling pathway를 활성화시키고, GPR43 활성화를 통하여 tTreg 세포 proliferation을 직접 자극하거나 HADC 활성을 억제시켜 Foxp3 gene intronic enhancer의 histone H3 acetylation을 통해 naive CD4⁺ T 세포를 pTreg 세포로 분화시킨다. Allergic diseases have increased over the past several decade worldwide including developing countries. Allergic inflammatory responses are caused by Th (T helper)2 immune responses, triggered by allergen ingestion by antigen presenting cells such as dendritic cells (DCs). Intestinal microorganisms control the metabolism and physiological functions of the host, contribute to early immune system maturation during the early life, and homeostasis and epithelial integrity during life. Bifidobacteria have strain-specific immunostimulatory properties in the Th1/Th2 balance, inhibit TSLP (thymic stromal lymphopoietin) and IgE expression, and promote Flg (Filaggrin) and FoxP3 (Treg) expression to alleviate allergies. In addition, unmethylated CpG motif ODN (oligodeoxynucleotides) is recognized by TLR (toll-like receptors)9 of B cells and plasmacytoid dendritic cells (pDCs) to induce innate and adaptive immune responses, while the butyrate produced by Clostridium butyricum activates the GPR (G-protein coupled receptors)109a signaling pathway to induce the expression of anti-inflammatory gene of pDCs, and directly stimulates the proliferation of thymically derived regulatory T (tTreg) cells through the activation of GPR43 or inhibits the activity of HADC (histone deacetylase) to differentiate naive CD4⁺ T cells into pTreg cells through the histone H3 acetylation of Foxp3 gene intronic enhancer.

Effects of Butyrate on Colorectal Cancer

Ji Young Jin(진지영),Kwang Keun Cho(조광근),In Soon Choi(최인순) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.1

현재 우리나라는 높은 암 발생률과 사망률로 인해 암에 대한 관심과 심리적 불안감이 높아지고 있고, 따라서 많은 연구가 진행되고 있는 실정이다. 그럼에도 불구하고 암 발생률 빈도는 현저하게 증가하고 있는 추세이며, 그 중에서도 발병률이 높은 대장암은 발견 또한 늦어 사망률이 높다. 따라서 대장암의 예방이 무엇보다도 시급하다. 원인은 아주 다양하면서도 정확하게 규명되진 않았지만, 가장 크게 식생활의 서구화로 인한 결과로 여겨진다. 육류 위주의 서구식 식이습관 개선을 위해 식이섬유를 풍부하게 섭취하게 되면 항암제 역할을 하는 단쇄지방산인 butyrate가 위장관 내에서 장내 미생물에 의해 발생된다. 암의 치료에 있어서 항암제들은 종양세포의 apoptosis를 유도한다는 것이 알려졌고, 종양세포의 apoptosis 기전과 암의 치유기전 사이에는 서로 깊은 연관이 있음이 확인되었다. 따라서 butyrate가 직접적으로 대장암 세포의 apoptosis를 일으킴으로써 대장암을 억제하는 효과를 연구결과들을 통해서 확인하였고, 이는 대장암의 예방 및 치료에 직접적으로 영향을 미칠 것을 기대한다. Due to the high incidence of cancer and cancer-related mortality in Korea, there is increased concern and psychological anxiety about this disease, leading to increasing numbers of cancer studies. Despite these, the trend of the cancer incidence rate has shown a significant increase. The detection of colorectal cancer, which has a high incidence rate, often tends to be delayed, causing a high mortality rate. Therefore, the prevention of colorectal cancer has become an important emergent issue. The cause of this cancer has not been confirmed. However, it may be attributable to westernized dietary patterns, which include consuming a high quantity of red meat. Consumption of dietary fiber promotes the production of butyrate short-chain fatty acids by enteric bacteria. In the treatment of cancer, anticancer medications have been shown to lead to the apoptosis of tumor cells, and a strong relationship between apoptosis mechanisms of tumor cells and cancer treatment has been confirmed. The results of many studies have confirmed that butyrate can directly promote the apoptosis of colorectal cancer cells. Therefore, increased consumption of dietary fiber, which promotes the production of butyrate shortchain fatty acids, can be expected to have an effect on the prevention and treatment of colorectal cancer.

Inflammatory Bowel Disease and Cytokine

Eun Young Choi(최은영),Kwang Keun Cho(조광근),In Soon Choi(최인순) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.3

크론병과 궤양성 대장염으로 잘 알려져 있는 염증성 장질환은 재발과 호전을 반복하는 만성적인 염증 및 이에따른 합병증을 특징으로 하는 원인 불명의 질환이다. 염증성 장질환의 발생 원인은 아직 명확히 알려져 있지 않지만 흡연이나 식이와 같은 환경적 요인, 장내 세균총과 같은 미생물학적 요인, 면역 매개에 의한 조직 손상과 같은 면역학적 요인 그리고 유전학적 요인 등이 복합적으로 발생기전에 관여 할 것이라고 추정한다. 특히 사이토카인과 같은 염증매개물질에 의해 세포매개염증반응의 일련의 과정이 유발 혹은 증폭되거나, 면역 조절 기능의 면화로 장 점막의 국소적 조직 손상을 유발하게 되며 면역 및 염증 반응이 적절하게 감소되지 않고 지속되어 만성 염증에 이르게 된다. 최근 이러한 염증반응에 중요한 역할을 담당하는 사이토카인 유전자에 관심이 몰리고 있다. 사이토카인은 활성화된 면역세포에서 주로 생성되는 당단백으로서 분자량이 8~10 kD 정도이며, 면역 반응시 T세포, B세포, 대식세포 등의 면역세포 상호간에 활성화, 증식 및 분화 등에 관계하여 국소적 조직 손상 및 염증반응을 일으킨다. 반면에 장의 구조와 기능에 있어 중요한 기질인 식이 섬유소에서 유래되는 Butyrate는 친염증성 사이토카인을 감소시키고 항염증성 사이토카인을 증가시킴으로써 장관 면역계에 대한 조절기능을 보이고 있다. 따라서 본 총설에서는 Butyrate의 항염증 효과에 대한 분자적 기작을 면역세포에서 Butyrate가 가지는 사이토카인 조절 능력을 통해 이해하고 Butyrate가 염증성 장질환에 대해 새로운 치료 전략을 제시 해 줄 것으로 기대한다. Inflammatory bowel disease, known as Crohn’s disease and ulcerative colitis, is an unexplained disease characterized by chronic inflammation that repeats a cycle of relapse, improvement, and complications. The cause of inflammatory bowel disease is not clearly known, but it is predicted that a complex of various factors precipitate its occurrence. In particular, inflammatory mediators, such as cytokine, induce an increase in cell-mediated inflammatory responses. Focal tissue damage then occurs in the intestinal mucosa because of the weakening of the immune-modulating functions of cotton. Immune and inflammatory responses do not decrease appropriately but continue until they lead to chronic inflammation. Current research has focused on the cytokine genes, which have important roles in these inflammatory responses. Cytokine is a glycoprotein that is produced mostly in activated immune cells. It connects the activation, multiplication, and differentiation between immune cells, which causes focal tissue damage and inflammatory response. Moreover, butyrate, which originates in dietary fiber and plays an important role in the structure and function of the intestinal area, shows control functions in the intestinal immune system by decreasing the proinflammatory cytokine and increasing the anti-inflammatory cytokine. Therefore, this research investigated the molecular mechanism of the anti-inflammatory effects of butyrate to comprehend the cytokine controlling abilities of butyrate in the immune cells. Butyrate is expected to have potential in new treatment strategies for inflammatory bowel disease.

Insights into the Roles of Prebiotics and Probiotics in the Large Intestine

Su Jin An(안수진),Jae Yeong Kim(김재영),In Soon Choi(최인순),Kwang Keun Cho(조광근) 한국생명과학회 2013 생명과학회지 Vol.23 No.10

현재까지 밝혀진 사실에 의하면 지구상에는 55개 phylum의 bacteria와 13개 phylum의 archaea가 존재하여 총68개 phylum 있으며, 대장에는 9개 phylum의 미생물이 존재하여 일반 토양환경이나 해양환경에 비하여 상대적으로 낮은 미생물 다양성을 가지고 있다. 장내 미생물의 다양성은 Host의 고유특성(genetic background, sex, age, immune system, gut motility)과 식이(nondigestible carbohydrates fat, prebiotics or probiotics), 항생제 섭취 등으로 인하여 영향 받으며, 이러한 영향이 에너지 저장 과정과 유전자 발현을 영향을 주고 나아가 비만과 같은 대사질환에 영향을 미친다. Probiotics는 숙주의 장내 균총을 개선하여 건강에 유익함을 줄 수 있는 살아있는 미생물을 말하며, 주로 lactic acid bacteria들이 이용되어 왔다. 최근 probiotics를 이용한 설사나 과민성대장증후군 등과 같은 질병 치료를 위하여 bacteriotherapy가 활용되고 있다. Prebiotics는 장내 미생물을 선택적으로 조절할 수 있는 식품 성분으로 inulin, fructo-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides, lactulose 등이 이용되고 있으며, 최근에는 비만, 항암과 관련하여 대장 내 식이섬유소의 이용과 단쇄지방산(short-chain fatty acids) 생산에 대한 관심이 집중되고 있다. 다양한 nondigestible carbohydrates와 prebiotics, probiotics에 의해서 조절되는 대장 내 특정미생물 종을 규명하고, 이들 미생물 종이 생산하는 단쇄지방산과 같은 대사산물들과 질병과의 연관성 규명하는 대장 미생물 연구가 더욱 필요하다. According to facts revealed up until the present, there are a total of 68 known phyla on earth, including 55 phyla of bacteria and 13 phyla of archaea. The human large intestine has 9 phyla of microorganisms, which is a relatively lower diversity compared to the general environments of soil or sea. The diversity of intestinal microorganisms is affected by the characteristics of the host (genetic background, sex, age, immune system, and gut motility), the diet (non-digestible carbohydrates, fat, prebiotics, probiotics), and the intake of antibiotics, which in turn have an effect on energy storage processes, gene expressions, and even metabolic diseases like obesity. Probiotics are referred to as living microorganisms that improve the intestinal microbiota and contribute to the health of the host; in addition, probiotics usually comprise lactic acid bacteria. Recently, bacteriotherapy using probiotics has been utilized to treat sicknesses like diarrhea and irritable bowel syndrome. Prebiotics are a food ingredient which can selectively adjust intestinal microorganisms and which comprise inulin, fructooligosaccharides, galactooligosaccharides, and lactulose. In recent days, attention has been paid to the use of dietary cellulose in the large intestine and the production of short chain fatty acids (short-chain fatty acids) in relation to obesity and anticancer. More research into microorganisms in the large intestine is necessary to identify specific microorganism species, which are adjusted by diverse non-digestible carbohydrates, prebiotics, and probiotics in the large intestine and to understand the connection between sicknesses and metabolites like short chain fatty acids produced by these microorganism species.

미세먼지의 질병에 미치는 유해성

최종규(Jong Kyu Choi),최인순(In Soon Choi),조광근(Kwang Keun Cho),이승호(Seung Ho Lee) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.2

사회의 급속한 발전과 함께 수반되는 환경오염이 인간의 건강을 위협하는 커다란 위험인자로 인식되기 시작하면서 공기오염을 억제하기 위한 노력과 공기오염에 의해 유발되는 여러 질환을 억제 및 치료하기 위한 연구개발이 급속히 증가하고 있다. 인간 건강에 나쁜 영향을 주는 공기오염의 주된 원인중의 하나인 미세먼지는(particulate matter, PM) 크기에 따라 일반미세먼지와(PM10) 초미세먼지(PM2.5)로 나누어 질 수 있으며, 호흡기, 소화기, 및 피부에 흡수 및 부착되어 이상 면역반응을 유발하여 만성호흡기질환, 당뇨병 및 면역질환등을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 그동안 인류의 건강을 위해 미세먼지의 발생을 억제하기 위한 범 국가적 노력과 함께 미세먼지의 유해성을 증명하기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 총설에서는 여러 인체질환에 있어서 미세먼지가 미치는 유해성을 중심으로 소개하고 미세먼지의 생물학적 위험성을 평가하는 세포 및 동물실험법에 대해 요약하였다. As society develops rapidly, environmental pollution is becoming a greater risk factor threatening human health. One of the major causes of air pollution that affects human health is particulate matter (PM), which contains a heterogeneous mixture of different particle sizes and chemical compositions. PM is classified by size into general PM (PM10; diameter below 10 μm) and fine PM (PM2.5; diameter below 2.5 μm). PM2.5 can pass through the respiratory tract into the circulatory system and thence throughout the body. PM2.5 is known to stimulate oxidative stress and inflammatory responses to cells, promoting diseases such as asthma, chronic respiratory disease, cardiovascular disease, diabetes mellitus, and immunological disorders. Although detailed molecular mechanisms for how PM stimulates disease progression still need to be elucidated, together with national efforts to reduce PM production, significant research has been conducted that demonstrates the harmfulness of PM in disease progression through in vitro and in vivo experiments. This review focuses on the harmfulness of PM in disease progression; we also introduce a biological verification method for determining the hazards of PM.

Use of Cellulose and Recent Research into Butyrate

Tae Jong Yeo(여태종),In Soon Choi(최인순),Kwang Keun Cho(조광근) 한국생명과학회 2012 생명과학회지 Vol.22 No.11

지구상에는 약 5,400여 종의 포유동물이 있고 그 중 약 1,000여 종은 풀을 뜯어 먹고 사는 초식동물이다. 초식 동물 중에서 약 250여 종이 반추동물로 알려져 있다. 반추동물인 소와 양은 반추위에서 주로 발효가 일어나지만 비반추동물인 돼지와 사람은 맹장과 결장, 직장에서 주로 발효가 일어난다. 반추위 미생물의 종류와 우점도 Bacteroidetes 51%, Firmicutes 43% 존재하며, 사람의 대장미생물의 우점도Firmicutes 65%, Bacteroidetes 25%로 존재 한다. 풀의 세포벽 구성성분은 미생물에 의해 분해, 발효에 의해 SCFA (short chain fatty acid)를 생성하게 되고 acetate, propionate, butyrate 생성비율은 60:25:15이다. 장내 primary butyrate transporter인 MCT1 (monocarboxylatetransports-1)에 의해서 흡수된 butyrate는 SCFA receptor GPR43과 GPR41을 활성화시킨다. Butyrate는 강력한 anti-tumorigenic 기능을 가지고 있다. Butyrate는 다양한 cancer cell에 효과를 나타내며 세포 내의 기능 조절에 기여하고, 암세포사멸을 유도하는 특성이 있다. Butyrate는 caspase의 활성화, HDAC (histone deacetylase) 활성을 억제하여apoptosis를 유도하고, p53 발현증가로 cell cycle arrest와 apoptosis를 유도한다. SCFA의 항 염증작용으로는 장 상피세포에서 IL-8 발현 감소, NO합성과 NF-kB (nuclear factor kB)의 활성을 억제하여 염증으로 인한 암 발생을 억제한다. Butyrate는 장 점막의 생리적 기능을 유지하는데 중요한 역할을 하며 IBD (inflammatory bowel disease) 치료법으로 이용되고 있다. On earth, there are about 5,400 kinds of mammals, of which about 1,000 kinds are herbivores. Among herbivores, about 250 kinds are known to be ruminants. As for cattle and sheep, which are ruminants, fermentation takes places mainly in their rumen; in contrast, for pigs and men, which are non-ruminants, fermentation takes place mainly in their caecum, colon, and rectum. As for the kind and dominance of rumen microorganisms, Bacteroidetes account for 51% and Firmicutes for 43%. As for the dominance of the large intestine microorganisms in men, Firmicutes account for 65% and Bacteroidetes for 25%. Cell wall components are decomposed by microorganisms, and short chain fatty acids (SCFAs) are generated through fermentation; the ratio of acetate, propionate, and butyrate generate is 60:25:15. Butyrate absorbed through the primary butyrate transporter MCT1 (mono carboxylate transports-1) in the intestines activates such SCFA receptors as GPR43 and GPR41. Butyrate has a strong anti-tumorigenic function. Butyrate is characterized by the fact that it has an effect on many cancer cells, contributes to the coordination of functions in the cells, and induces cancer apoptosis. Butyrate activates caspase but inhibits the activity of HDAC (histone deacetylase), so as to induce apoptosis. In addition, it increases p53 expression, so as to induce cell cycle arrest and apoptosis. Anti-inflammation actions of SCFA include the reduction of IL-8 expression in intestinal epithelial cells, the inhibition of NO synthesis, and the restraint of the activity of NF-kB (nuclear factor kB), so as to suppress the occurrence of cancers caused by inflammation. Butyrate plays an important role in maintaining physiological functions of intestinal mucous membranes and is used as a cure for inflammatory bowel disease (IBD).

Effects of Detoxified Sulfur as a Feed Supplement on in Vitro Rumen Fermentation and Methane Mitigation

Seon-Ho Kim(김선호),Mahfuzul Islam(이스람 마푸줄),Ashraf Ali Biswas(비스와스 아쉬라프 알리),Kwang-Keun Cho(조광근),Sang-Suk Lee(이상석) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.9

제독유황은 황산염의 환원제로서 황화수소로 환원되면서 메탄생성과정에서 에너지 이용 경쟁을 통해 저감 할 수 있다. 본 연구는 유독성분이 제거된 유황을 in vitro를 통해 반추위 발효 성상 및 메탄 저감 효과를 평가하였다. 반추 위액은 케뉼라가 부착되어 있는 홀스타인 젖소에서 채취하여 이용하였으며, 기질 사료는 농후사료 1 g (DM)을 사용하였다. 처리구는 0% (대조구), 0.2% (처리구 1), 0.4% (처리구 2), 0.6% (처리구 3), 0.8% (처리구 4) 및 1.0% (처리구 5)로 실시하였다. pH, 총가스발생량 (TG), 메탄, 건물 소화율, 유기물 소화율 및 휘발성지방산을 분석하였다. 메탄생성량은 0.2% 처리구에서(13.78 ml) 가장 낮았으며, 대조구에서(20.16 ml)로 가장 높았다(p<0.05). 휘발성 지방산은 0.2% 처리구에서 64.28 mM 높았다. A/P 비율은 0.2% 처리구에서 1.90으로 가장 낮았으며, 0.8%에서 2.44로 유의성이 있었지만, pH, 총가스발생량, DM 소화율, OM 소화율, acetate, propionate 및 butyrate에서는 차이가 없었다. 총 세균의 DNA는 대조구보다 모든 처리구에서 낮았다. 이 연구를 통해 0.2% 처리구에서 반추위 발효 성상 및 메탄 저감에 효과가 있었다. Sulfate is a reductant that competes for electrons and may lower CH₄ production in the rumen. This study was designed to evaluate the beneficial effect of detoxified sulfur powder supplementation on in vitro rumen fermentation and methane mitigation. A ruminally cannulated Holstein Friesian cow was used as a rumen fluid source, and commercial pelleted concentrate was used as a substrate at 1 g dry matter. Treatments included the addition of detoxified sulfur powder at the rate of 0% (Control), 0.2% (T1), 0.4% (T2), 0.6% (T3), 0.8% (T4), and 1.0% (T5) as dry matter (DM) basis. The pH, total gas (TG), methane (CH₄) production, DM digestibility, organic matter (OM) digestibility, and volatile fatty acids (VFA) production were analyzed after 12 hr of incubation. The results showed that CH₄ production was significantly lowest in T1 (13.78 ml) but highest in the control (20.16 ml). Insignificantly higher total VFA was observed in control and T1 (64.99 and 64.28 mM, respectively) compared to other treatments after 12 hr of incubation. After 12 hr of incubation, the significantly lowest acetate: propionate was observed in T1 (1.90) while the highest was observed in T4 (2.44). However, no significant differences were recorded for pH, TG, DM digestibility, OM digestibility, acetate, propionate, and butyrate between the control and T1. Total number of bacterial DNA copies was significantly lower in the treatment group than the control. Therefore, it can be concluded from this study that detoxified sulfur at 0.2% inclusion level is optimal for production performance and ruminal CH4 mitigaton.

In vitro Activities of Polycalcium, a Mixture of Polycan and Calcium Lactate-Gluconate, on Osteoclasts and Osteoblasts

Jae-Suk Choi(최재석),Joo-Wan Kim(김주완),Ki-Young Kim(김기영),Hyung-Rae Cho,Yu-Mi Ha(하유미),Sae Kwang Ku(구세광),Kwang Keun Cho(조광근),In Soon Choi(최인순) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.8

본 실험에서는 폴리칸(베타-글루칸)과 칼슘 락테이트 글루코네이트 1:9 (g/g) 복합 조성물인 Polycalcium의 시험관 내(in vitro) 골다공증에 대한 효과를 사람 유래 조골세포(human primary osteoblast)와 설치류 유래 파골전구세포(raw264.7 cell)를 이용하여 평가하였다. Polycalcium이 조골세포에 미치는 영향을 확인한 결과, 10 ㎎/㎖ 농도의 polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성 있는 조골세포의 수적 증가가 각각 배양 3, 7 및 10일 후에 확인되었으며, 또한 10 ㎎/㎖ 농도의 polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성 있는 ALP함량의 증가가 확인되었다. Polycalcium이 파골세포에 미치는 영향을 확인한 결과, 각각 10-5, 10-3 및 10?¹ ㎎/㎖ polycalcium 처리군에서 무처리 대조군에 비해 유의성 있는 파골세포의 수적 감소가 배양 4일 후에 확인되었다. 이 같은 결과를 바탕으로, polycalcium이 조골세포의 증식 촉진 효과와 함께 파골세포 형성 억제 효과가 있는 것으로 확인되었다. The present study evaluated the beneficial effects of polycalcium (a mixture of Polycan and calcium lactate-gluconate 1:9 [g/g]) on osteoporosis using in vitro assays. Cell proliferation and alkaline phosphatase activities of osteoblasts (human primary osteoblasts) and osteoclast differentiation of RAW264.7 cells (murine osteoclast progenitor cells) treated with different concentrations of polycalcium for various periods were assessed. Osteoblast proliferation was stimulated and prevented RANKL-induced osteoclast differentiation of RAW264.7 cells. These results support the development of ideal anti-osteoporotic agents, such as polycalcium, that exhibit properties that accelerate bone formation and inhibit bone resorption.