니신을 이용한 장내 미생물의 조절

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7899(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

니신은 거의 100년 전에 락토코커스 락티스에서 확인된 식품 방부제로 광범위하게 사용되는 광범위한 박테리오신입니다. 우리는 경구 섭취된 니신이 미생물총의 구성과 기능 모두에 영향을 미치는 (활성 및 분자량 측정에 의해 입증된 바와 같이) 돼지 위장관을 통해 그대로 살아남는다는 것을 보여줍니다. 특히, 니신 처리는 그람 양성 박테리아의 가역적 감소를 유발하여 페르미쿠테스의 재형성과 그에 상응하는 그람 음성 프로테오박테리아의 상대적 증가를 가져왔습니다. 이러한 변화는 대변 내 단쇄 지방산 수준의 전반적인 감소와 상관관계가 있는 아세테이트, 부티레이트(감소) 및 프로피오네이트(증가) 합성과 관련된 경로의 상대적 풍부함의 변형에 의해 반영되었습니다. 니신 섭취의 결과로 발생하는 이러한 가역적 변화는 니신과 같은 박테리오신이 포유류 미생물군집을 형성하고 공동체의 기능에 영향을 미칠 가능성을 보여줍니다.

박테리오신은 많은 박테리아 종에 의해 생산되는 항균 펩타이드입니다1. 니신은 락토코커스 락티스가 생산하는 박테리오신으로 그람 양성 박테리아에 대해 광범위한 활성을 가지고 있습니다2,3. 니신 A는 미국 식품의약청(FDA)(미국 식품의약국, 1988)과 유럽 식품 안전청(EFSA, E 번호 E234)에서 식품 방부제로 사용하도록 승인되었으므로 인간이 소비합니다4. 니신(시중에서 판매되는 Nisaplin 형태)을 쥐에게 체중 kg당 최대 239mg까지 부작용 없이 먹였습니다5. 니신은 Clostridioides difficile과 같은 그람 양성 장 병원균에 대해 시험관 내 효능이 있으며6 신남알데히드 및 ​​에틸렌 디아민 테트라아세트산(EDTA)과 함께 사용하면 그람 음성 장독소성 대장균(ETEC)7의 성장을 조절하는 것으로 나타났습니다. 니신은 또한 쥐8,9 및 닭 미생물군집10에 대한 생체 내 효능뿐만 아니라 인간 미생물군집11에 대한 생체외 효능도 있는 것으로 나타났습니다. 그럼에도 불구하고 지금까지 대형 포유류에 대한 생체 내 효능을 보여준 연구는 없습니다. 니신의 단백질성 특성으로 인해 이전에 다른 박테리오신, 즉 락신신 314712 및 투리신 CD13에 대해 설명한 것처럼 단백질 분해 효소에 대한 노출로 인해 니신이 대장에서 분해될 것으로 가정되어 왔습니다. 니신이 하부 GIT에 그대로 도달하지 못하는 경우14,15 경구 섭취 시 장내 미생물군에 영향을 주어서는 안 됩니다. 이 연구에서 우리는 16S 시퀀싱, 메타게놈학(샷건), GC-MS 및 Maldi-Tof MS를 사용하여 장내 미생물에 미치는 영향을 확인하기 위해 이유 후 새끼 돼지에게 고농도 니신을 공급했습니다. 우리는 또한 상부 GIT16의 분해 가능성으로부터 니신을 보호(캡슐화)하고 이를 이전 연구에서 테스트되지 않은 비캡슐화 니신과 비교하기 위해 에틸 셀룰로오스 기반 제제를 포함했습니다.

여기에서 우리는 손상되지 않은 비캡슐화된 니신이 돼지의 하부 GIT에 전달되어 치료 기간 동안 미생물 구성, 단쇄 지방산(SCFA) 수준 및 특정 대사 경로에 중요하지만 가역적인 변화를 일으킨다는 것을 입증합니다.

이 연구의 목적은 경구 섭취된 니신이 그대로 장에 도달하여 돼지의 장내 미생물을 조절할 수 있는지 평가하는 것이었습니다(그림 1a). 니신의 단백질성 특성으로 인해 우리는 돼지 사료에 직접 첨가되는 비캡슐화 니신(Nis-pdr)과 캡슐화 니신(Nis-en)을 모두 사용했습니다. 이 연구에는 또한 무처리 대조군(Ctl)과 니신을 캡슐화하는 데 사용된 물질을 공급한 그룹(Encap)이 포함되었습니다. 마지막으로, 우리는 치료 중단 후 장내 미생물의 구성과 기능을 모니터링하여 변화가 얼마나 오랫동안 지속되는지 확인했습니다.