• 제목/요약/키워드: human intestinal bacteria

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Changes in Gut Microbial Community of Pig Feces in Response to Different Dietary Animal Protein Media

  • Jeong, Yujeong;Park, Jongbin;Kim, Eun Bae
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제30권9호
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    • pp.1321-1334
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    • 2020
  • Beef, pork, chicken and milk are considered representative protein sources in the human diet. Since the digestion of protein is important, the role of intestinal microflora is also important. Despite this, the pure effects of meat and milk intake on the microbiome are yet to be fully elucidated. To evaluate the effect of beef, pork, chicken and milk on intestinal microflora, we observed changes in the microbiome in response to different types of dietary animal proteins in vitro. Feces were collected from five 6-week-old pigs. The suspensions were pooled and inoculated into four different media containing beef, pork, chicken, or skim milk powder in distilled water. Changes in microbial communities were analyzed using 16S rRNA sequencing. The feces alone had the highest microbial alpha diversity. Among the treatment groups, beef showed the highest microbial diversity, followed by pork, chicken, and milk. The three dominant phyla were Proteobacteria, Firmicutes, and Bacteroidetes in all the groups. The most abundant genera in beef, pork, and chicken were Rummeliibacillus, Clostridium, and Phascolarctobacterium, whereas milk was enriched with Streptococcus, Lactobacillus, and Enterococcus. Aerobic bacteria decreased while anaerobic and facultative anaerobic bacteria increased in protein-rich nutrients. Functional gene groups were found to be over-represented in protein-rich nutrients. Our results provide baseline information for understanding the roles of dietary animal proteins in reshaping the gut microbiome. Furthermore, growth-promotion by specific species/genus may be used as a cultivation tool for uncultured gut microorganisms.

근채류의 기호도와 장내세균의 유해효소 억제효과 (The Preference and Inhibitory Effect of Root Vegetables on β-Glucuronidase and Tryptophanase of Human Intestinal Bacteria)

  • 한명주;김나영
    • 한국식품조리과학회지
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    • 제15권6호
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    • pp.555-564
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    • 1999
  • 식이섬유를 함유한 근채류의 기호도를 조사하고 장내유산균 증식효과와 장내유해균이 생산하는 ${\beta}$-glucuronidase와 tryptophanase 저해효과를 측정한 결과는 다음과 같다. 1. 조사대상자가 가장 선호하는 근채류는 고구마(4.05)였으며 남자의 선호도는 감자(3.88), 고구마(3.68), 더덕(3.77), 무(3.59), 양파(3.56)의 순으로 나타났으며 여자는 고구마(4.17), 감자(4.03), 양파(3.76), 무(3.61), 더덕(3.55)의 순으로 나타났다. 2. 여자가 남자보다 '근채류가 건강에 좋다'고 인식하고 있었으며 건강에 좋다고 생각하는 근채류는 남자의 경우 마늘 26.4%, 당근 16.7%, 감자 15.3%, 더덕 12.5%의 순으로 나타났고 여자의 경우 마늘 26.7%, 더덕 17.3%, 감자 13.9%, 당근 10.4%의 순으로 나타났다. 3. 근채류 추출물 0.5%를 첨가한 배지에서 장내유익균인 B. breve K-110의 증식효과는 감자(139%), 더덕(145%), 마(164%), 토란(144%), 연근(147%)에서 높았다. 장내유익균(B. breve K-110)과 유해균(E. coli HGU-3와 Bacteroides JY-6)을 혼합배양시 근채류 추출물 0.5% 첨가한 배지에서 장내유해균이 생산하는 유해효소인 ${\beta}$-glucuronidase와 tryptophanase 활성저해 효과는 감자, 더덕, 마, 토란에서 높게 나타났다. 감자, 더덕, 마, 토란추출물을 0.5% 첨가한 배지에 사람의 장내세균총을 배양하였을 때 이들 유해효소의 활성은 50%이상의 억제효과가 나타났다. 4. Sephadex G-100 column chromatography에 의하여 분리한 감자, 마, 더덕, 토란추출물의 고분자 분획에서 장내유익균인 B. breve K-110의 증식효과와 ${\beta}$-glucuronidase와 tryptophanase 활성저해 효과가 높게 나타났다. 5. 분리한 고분자 분획의 ninhydrin 발색반응은 감자, 마, 더덕, 토란에서 음성을 나타내어 아미노산이 아닌 것을 확인하였고 요오드반응은 마, 더덕, 토란에서 음성을 나타내었고 감자에서는 양성을 나타내었다. 이상과 같은 결과에 의하면 근채류중 감자, 마, 더덕, 토란이 유산균을 효과적으로 증식시켜 장내 pH를 저하시킴에 의해 ${\beta}$-glucuronidase, tryptophanase와 같은 장내의 유해효소를 억제할 것이라고 기대되어진다. 그러므로 이들 근채류는 장내의 유해효소에 의해 발생하는 대장암등의 질병예방과 장내균총의 불균형에 의해 야기될 수 있는 설사와 변비같은 질병의 예방에도 효과를 나타낼 것으로 생각된다.

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Risk Assessment of Growth Hormones and Antimicrobial Residues in Meat

  • Jeong, Sang-Hee;Kang, Dae-Jin;Lim, Myung-Woon;Kang, Chang-Soo;Sung, Ha-Jung
    • Toxicological Research
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    • 제26권4호
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    • pp.301-313
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    • 2010
  • Growth promoters including hormonal substances and antibiotics are used legally and illegally in food producing animals for the growth promotion of livestock animals. Hormonal substances still under debate in terms of their human health impacts are estradiol-$17\beta$, progesterone, testosterone, zeranol, trenbolone, and melengestrol acetate (MGA). Many of the risk assessment results of natural steroid hormones have presented negligible impacts when they are used under good veterinary practices. For synthetic hormonelike substances, ADIs and MRLs have been established for food safety along with the approval of animal treatment. Small amounts of antibiotics added to feedstuff present growth promotion effects via the prevention of infectious diseases at doses lower than therapeutic dose. The induction of antimicrobial resistant bacteria and the disruption of normal human intestinal flora are major concerns in terms of human health impact. Regulatory guidance such as ADIs and MRLs fully reflect the impact on human gastrointestinal microflora. However, before deciding on any risk management options, risk assessments of antimicrobial resistance require large-scale evidence regarding the relationship between antimicrobial use in food-producing animals and the occurrence of antimicrobial resistance in human pathogens. In this article, the risk profiles of hormonal and antibacterial growth promoters are provided based on recent toxicity and human exposure information, and recommendations for risk management to prevent human health impacts by the use of growth promoters are also presented.

대장에서 prebiotics와 probiotics 역할에 대한 조명 (Insights into the Roles of Prebiotics and Probiotics in the Large Intestine)

  • 안수진;김재영;최인순;조광근
    • 생명과학회지
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    • 제23권10호
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    • pp.1295-1303
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    • 2013
  • 현재까지 밝혀진 사실에 의하면 지구상에는 55개 phylum의 bacteria와 13개 phylum의 archaea가 존재하여 총 68개 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 특정 미생물 종을 규명하고, 이들 미생물 종이 생산하는 단쇄지방산과 같은 대사산물들과 질병과의 연관성 규명하는 대장 미생물 연구가 더욱 필요하다.

Enterotoxigenic Bacteroides fragilis에 의한 질환과 검출 (Enterotoxigenic Bacteroides fragilis-Associated Diseases and Detection)

  • 권선영;장인호;이기종
    • 대한임상검사과학회지
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    • 제47권4호
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    • pp.161-167
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    • 2015
  • 정상인에서 장내세균은 숙주의 면역이나 영양 흡수를 돕지만, 때로는 기회감염균으로서 그들을 위협하기도 한다. 그 중 절대 혐기성 세균인 Bacteroides fragilis는 분비되는 장독소(enterotoxin)인 Bacteroides fragilis toxin (BFT)의 유무에 따라 non-enterotoxigenic B. fragilis (NTBF)와 enterotoxigenic B. fragilis (ETBF)로 나뉜다. ETBF는 가축 및 사람에서 설사 질환 및 대장 질환을 유발한다 그러나 때때로 ETBF를 가지고 있으나 증상이 없는 사람도 존재한다. ETBF는 염증성 설사 질환, 여행자 설사 환자의 대변에서 검출되어 주목 받고 있다. 또한, 몇몇 연구를 통해 inflammatory bowel disease (IBD)나 대장염 및 대장암 환자에서 ETBF가 증가한다는 것이 밝혀졌다. 일반 C57BL/6 마우스 및 germ-free 마우스, multiple intestinal neoplasia (Min) 마우스, 토끼, Mongolian gerbil 등 여러 동물 모델에서 ETBF가 IBD나 대장염, 대장암을 유발 또는 촉진한다는 것이 발표되었다. ETBF의 유일한 병원성 인자인 BFT는 E-cadherin의 분절을 유도하여 장상피 세포의 투과성을 높인다. 이어서 ${\beta}$-catenin 신호전달계가 활성화하여 장상피세포의 증식이 증가한다. 또한 ETBF의 감염은 일반 마우스에서 급성이나 만성의 대장염을 일으키고 Min 마우스에서 종양 형성을 촉진한다. 이는 Stat3에 의존한 $T_H17$ 면역반응의 활성화를 통해 일어난다. 현재 ETBF의 검출 방법에는 크게 BFT toxin assay와 몇 가지 PCR 방법이 있다. 최근 real-time PCR과 같은 분자진단학적 기법의 발달로 일반적인 PCR보다 더 정확한 ETBF의 검출이 가능하게 되었다. 이것을 이용하여 앞으로 실제 임상에서 ETBF와 대장염 및 대장암의 발달 관계에 대한 심도 깊은 연구가 이뤄질 것으로 본다.

IPA and its precursors differently modulate the proliferation, differentiation, and integrity of intestinal epithelial cells

  • Shamila Ismael;Catarina Rodrigues ;Gilberto Maia Santos ;Ines Castela ;Ines Barreiros-Mota ;Maria Joao Almeida ;Conceicao Calhau ;Ana Faria ;Joao Ricardo Araujo
    • Nutrition Research and Practice
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    • 제17권4호
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    • pp.616-630
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    • 2023
  • BACKGROUND/OBJECTIVES: Indole-3-propionic acid (IPA) is a tryptophan-derived microbial metabolite that has been associated with protective effects against inflammatory and metabolic diseases. However, there is a lack of knowledge regarding the effects of IPA under physiological conditions and at the intestinal level. MATERIALS/METHODS: Human intestinal epithelial Caco-2 cells were treated for 2, 24, and/or 72 h with IPA or its precursors - indole, tryptophan, and propionate - at 1, 10, 100, 250, or 500 μM to assess cell viability, integrity, differentiation, and proliferation. RESULTS: IPA induced cell proliferation and this effect was associated with a higher expression of extracellular signal-regulated kinase 2 (ERK2) and a lower expression of c-Jun. Although indole and propionate also induced cell proliferation, this involved ERK2 and c-Jun independent mechanisms. On the other hand, both tryptophan and propionate increased cell integrity and reduced the expression of claudin-1, whereas propionate decreased cell differentiation. CONCLUSIONS: In conclusion, these findings suggested that IPA and its precursors distinctly contribute to the proliferation, differentiation, and barrier function properties of human intestinal epithelial cells. Moreover, the pro-proliferative effect of IPA in intestinal epithelial cells was not explained by its precursors and is rather related to its whole chemical structure. Maintaining IPA at physiological levels, e.g., through IPA-producing commensal bacteria, may be important to preserve the integrity of the intestinal barrier and play an integral role in maintaining metabolic homeostasis.

프로바이오틱스 섭취를 통한 알코올성 간 질환의 완화 (Prevention of Alcoholic Liver Disease by Using Probiotics)

  • 이인옥;김세헌
    • Journal of Dairy Science and Biotechnology
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    • 제32권1호
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    • pp.1-6
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    • 2014
  • Probiotics have been extensively studied for their beneficial effects on human health. In particular, Lactobacillus and Bifidobacterium strains have gained considerable attention as major groups of probiotic bacteria that improve gastrointestinal health. However, emerging evidence suggests that probiotics offer benefits beyond those observed in the gut recent studies suggest that probiotics and/or their components exert favorable effects on alcoholic liver disease (ALD) pathogenesis such as decreasing intestinal permeability, inhibiting pathogenic bacteria growth, increasing the activity of alcohol metabolism enzymes, modulating the adaptive immune system, and suppressing fatty acid synthesis genes. In this review, we discuss the results of in vivo and in vitro studies that have examined the use of probiotics to prevent ALD, primarily focusing on those that explore the cellular and molecular mechanisms underlying the activities of promising probiotic strains. The evidence presented in this review could help in screening for probiotic strains that have protective effects in ALD patients and in further elucidating the mechanisms of their actions.

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Anti-Allergic Activity of 18$\beta$-Glycyrrhetinic acid-3-O-$\beta$-D-glucuronide

  • Park, Hae-Young;Park, Sung-Hwan;Yoon, Hae-Kyung;Han, Myung-Joo;Kim, Dong-Hyun
    • Archives of Pharmacal Research
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    • 제27권1호
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    • pp.57-60
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    • 2004
  • Glycyrrhizin (18$\beta$-glycyrrhetinic acid-3-O-$\beta$-D-glucuronopyranosyl-(1$\rightarrow2)-\beta$-D-glucuronide, GL) was transformed to 18$\beta$-glycyrrhetinic acid-3-O-$\beta$-D-glucuronide (GAMG) by Streptococcus LJ-22. The antiallergic activities of GL and GAMG was measured using a RBL cell assay system and contact hypersensitivity model mice. GAMG exhibited anti-allergic activity with $IC_{50}$ values of 0.28 mM. GAMG, which is sweeter than GL, and 18$\beta$-glycyrrhetinic acid, which is a GAMG metabolite by human intestinal bacteria, also inhibited the passive cutaneous anaphylaxis and skin contact inflammation. In conclusion, GAMG may be useful as a new sweet food additive and an anti-allergic agent.

항생제 내성을 가진 유산균의 현황과 전망 (Status and Prospect of Lactic Acid Bacteria with Antibiotic Resistance)

  • 천정환;서건호;배동렬;정동관;송광영
    • Journal of Dairy Science and Biotechnology
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    • 제38권2호
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    • pp.70-88
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    • 2020
  • 대부분의 스타터 배양균은 유산균(LAB)군(group)에 속하며 미국 식품의약국(FDA)과 유럽식품안전청(EFSA)에 의해 안전하다고 인정받고 있다. 그러나, LAB는 항생제 내성(antibiotic resistance) 유전자를 위한 내적 또는 외적 저장소로 작용할 수 있다. 하지만 저항 유전자 전달이 수직이기 때문에 이 사실은 그 자체가 안전상의 문제가 아닐 수도 있다. 그럼에도 불구하고 외부 유전적 요소는 심각한 안전 문제를 나타내는 인체 장내 미생물뿐만 아니라 병원균의 저항성 수평 전달에 유리한 변화를 유도할 수 있다. 항생제 내성을 가진 유산균의 일부 속(genus)에는 발효육 및 유제품에서 분리된 Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus 등이 포함된다. 현재 WHO는 식품산업에서 사용되는 LAB는 저항이 없어야 한다고 권고하고 있다. 다행히도 한국의 식품의약품안전처가 인정한 프로바이오틱스 균주 중 Enterococcus에 해당되는 균주는 E. faecium과 E. faecalis인데, 2019년 4월 1일부터 E. faecium과 E. faecalis의 독성인자와 항생제 내성전달인자 모두 없다고 인정된 경우에면 사용이 허가된다. 따라서 LAB의 산업적 중요성을 고려할 때 앞으로 인체와 동물장관 유래의 LAB은 체계적인 탐색 및 동정, 병원성 및 항생제 내성 유전자의 확인, 식품 및 가축사료 첨가제로의 활용, 안전성 평가연구는 계속 필요하다고 사료된다.

Hesperidin 대사에 의한 대금음자(對金飮子)와 평위산(平胃散)의 처방해석 (Scientific Analysis of Daekumeumja and Pyungwesan by the Metabolism of Hesperidin)

  • 김남재;배은아;한명주;김동현
    • 생약학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.136-141
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    • 1998
  • To analyze scientifically the polyprescription principle of Daekumeumja(對金飮子), which has been used for alcoholic damage, and Pyungwesan(平胃散), which has been used for indigestion, the transforming rate of hesperidin of these polyprescriptions to hesperetin was investigated. The transforming rate of the former was higher 3 times than that of the latter. The transforming rate of hesperidin of Aurantii nobilis Pericarpium was inhibited by Magnoliae Cortex, but was activated by Glycyrrhizae Radix. The activity of trypsin was inhibited by Glycyrrhizae Radix and Daekumeuja. However, Aurantii nobilis Pericarpium, Atractylodis Rhizoma, Magnoliae Cortex and Pyungwesan did not inhibited it. When human intestinal microflora were cultured with the media containing Daekumeumja, Pyungwesan and herbal medicines consisting of them, Aurantii nobilis Pericarpium and Magnoliae Cortex inhibited the activity of ${\beta}$-glucosidase. These results suggests that the therapeutic effect of Daekumeumja may be better than that of Pyungwesan on alcoholic damage and the therapeutic effect of Pyungwesan may be better than that of Daekumeumja on indigestion, although these prescriptions are consisted of the same herbal medicines.

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