커뮤니티 > Microorganism



Microorganism 장내 미생물 연구 역사 국내외 기술개발 현황 장내미생물 연구 시작 장내 미생물에 의한 독성평가기술 개발동향 이엠생명과학연구원 서범구
2013-09-30 11:23:10

국내외 기술개발현황


장내미생물연구 역사


- 장내미생물 연구는 1970년대 말에 시작되었고, 초기에는 주로 실험동물의 장내미생물 또는 장 내용물의 homogenate를 대사효소원으로 활용하였음.

 

Brown과 Dietrich(1979a; 1979b)는 Salmonella/microsome test를 이용하여 약 70종의 anthraquinone류, 20종의 benzanthrone류, 70여종의 천연 또는 합성 flavonoid류에 대하여 돌연변이원성을 시험하였음.


장내미생물에 의한 독성 평가기술 개발동향
- 이 연구를 통하여 일반적인 Ames test에서는 음성의 결과를 보이던 몇 가지 배당체 화학물질이 랫드의 대장으로부터 분리한 cell-free extract(cecalase)를 작용시킬 때 양성의 결과가 나타난다는 사실을 밝혀 장내 미생물에 의한 대사과정이 화학물질의 독성에 중요한 역할을 담당할 수 있음을 밝혔음.


- 식이를 통하여 노출될 수 있는 배당체인 rutin, 8-hydroxyquinonline-β


-D-glucoside, quercitrin 등에 대하여 fecalase로 incubation 한 시료가 Salmonella 균주를 이용한 복귀돌연변이 시험에서 양성이 나타나는 것을 밝혔고, 실제 사람 분변 extract가 배당체를 가수분해 시키는 효소활성을 가지고 있음을 밝힌 바 있음.


- 적포도주, 적포도주스, 홍차 등도 fecalase와 incubation 할 때 Ames test에서 양성의 결과가 나와 충격을 주었음(Tamura 등, 1980)


- 미백화장품 원료로 각광받고 있는 arbutin(hydroquinone-β


-D-glucopyranoside) 중에는 독성이 강한 hydroquinone이 배당체 형태로 존재하는데, 위액에서는 배당체 구조가 안정하지만 사람의 분변에서 분리한 Eubacterium ramulus, Enterococcus casseliflavus, Bacteroides distasonsis, Bifidobacterium adolescentis 등은 당을 가수분해 시켜 hydroquinone이 유리되는 것이 확인되었으며, 이 hydroquinone이 Chinese

hamster V79 세포주에서 돌연변이원성이 있음이 입증된 바 있음(Blaut 등,2006).


- 식품의 색소제로 사용되는 화합물들 중 상당수가 수단홍을 비롯한 다아조화합물들은 장내세균의 azoreductase에 의해 대사되어 sulfonamide 화합물 및 아민화합물을 생성하고, 이 아민 화합물들 중 상당수가 급성독성, 발암활성등을 갖고 있으며 이 반응을 촉매하는 장내세균으로 Streptococcus faecalis, Bacteroides fragilis, Clostridium perfringens 등이 밝혀졌음.


- 치자, 황기 등에 함유하고 있는 이리도이드 배당체 성분들은 장내세균에 의해 대사되면 비당체가 되며 아민 화합물이 있으면 이 화합물과 쉬프 반응을 일으켜 알카로이드 화합물을 생성하고, 체내로 흡수되어 다량의 아미노산 또는 단백질의 아민 화합물이 존재하고 있어 이와 반응하며, 이렇게 생성된 화합물 들은 새로운 항원으로 작용하여 우리 몸에서 알러지 등을 일으키는 항원으로 작용하는 것이 밝혀졌음. 예) aucubin, geniposide 등


- Irinotecan 항암제 독성이 장내세균총에 의해 강하게 발생하는 것으로 알 려져 있으며, 무균동물에 투여하면 LD50가 150 mg/kg이었으나 일반 동물에 투여하면 60-80 mg/kg임이 밝혀 소화관 서식 장내미생물의 irinotecan의 독성발현에 관여함을 밝혔음.

 

- In vivo 시험을 활용한 연구에는 무균동물을 활용하거나 무균동물에 특정
장내미생물을 서식하도록 만든 실험동물을 활용하는 기술 또는 두 동물을 동시에 이용하는 경우가 대부분임.


- 다환 방향족 아민류에 대한 발암성에 있어서 장내미생물의 역할에 대한 연구가 진행되어 왔음. 특히 2-amino-3-methylimidazo [4,5-f]quinoline(IQ)는 모델물질로 많이 사용되어 왔는데, Ames test에서는 S-9 fraction 존재하에서 양성을 보이는 2차발암물질임.


- IQ를 conventional animal과 무균동물에 투여한 다음 대장세포와 간세포에서의 DNA damage를 측정하면 무균동물에서는 DNA 손상이 거의 일어나지않으며(Kassie 등, 2001), 사람 장내미생물을 접종시킨 동물에서 얻은 분변과 IQ를 incubation 할 때 복귀돌연변이원성이 증가되는 결과로부터(Hirayama등, 2000), 장내미생물이 IQ의 대사활성화에 일정한 역할을 할 수 있음을 판단할 수 있음.

F344 랫드에서 무균동물, 무균동물에 사람 장내미생물을 서식시킨 동물모델, 그리고 conventional animal에서 IQ에 의한 DNA damage를 연구한 보고에서도 동일한 결과를 보였음(Knasmuller 등, 2001).


- Schneider 등(2000)도 사람 장내미생물인 Eubacterium ramulus, Enterococcus casseliflavus 등을 서식시킨 gnotobiotic 랫드에서quercetin-3-glucoside의 대사능을 시험하여 장내미생물이 생산하는 배당체 가수분해효소가 이 물질의 대사에 중요함을 보고했음.


- Aiub 등(2006)은 diethylnitrosamine과 같은 nitro 화학물의 대사에 있어 nitroreductase 및 N-acetyltransferase의 역할을 살펴보기 위하여 Amestest 균주에 이들 효소가 발현되도록 유전자 조작을 하여 실험에 사용하여 nitroreductase 발현시diethylnitrosamine의 독성이 증가된다는 사실을 보고 한 바 있음.




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved