에치와이

프로바이오틱스는 장 건강에만 좋은 것이 아닌 우리 몸에 필수적인 비타민을 직접 생성하여 영양 결핍을 해소하고 전신 건강을 돕는 데 효과를 줄 수 있습니다.

이 연구에서는 김치 유래 유산균 중 비타민 B2(리보플라빈) 생성 능력이 탁월한 L. plantarum  HY7715를 선발하여, 그 유전적 기전과 실제 결핍 모델에서의 개선 효과를 분석하였습니다.

그 결과, HY7715는

• 독보적인 비타민 B2 생성 능력: 비타민 B2 합성에 관여하는 핵심 유전자 집단(ribA, B, C, H, G)의 높은 발현을 통해 24시간 만에 고농도(34.5±2.41 mg/L)의 리보플라빈을 생산함
• 장내 비타민 공급원 역할: 모의 장내 환경에서도 안정적으로 리보플라빈을 생성하여 체내 비타민 공급원이 될 수 있음을 입증함
• 영양 결핍 회복: 비타민 B2 결핍을 유도한 쥐 모델에 투여한 결과, 혈장과 소변 내 리보플라빈 농도를 대조군 대비 유의미하게 높여 결핍 상태를 효과적으로 개선함
• 우수한 장내 생존율: 위장관의 가혹한 조건에서도 높은 생존율을 보이며 장까지 안전하게 도달함
• 철저한 안전성 검증: 항생제 내성 기준(EFSA 가이드라인)을 충족하며 용혈 현상이 없는 안전한 균주임을 확인

세포 및 동물 실험을 통해 분석한 결과, HY7715는 단순히 유익균을 보충하는 것을 넘어 장내에서 직접 비타민을 생산함으로써 현대인의 영양 불균형을 해소할 수 있는 혁신적인 '비타민 공장' 유산균임을 입증하였습니다.

프로바이오틱스는 장 건강에만 좋은 것이 아닌 노화로 인해 감소하는 근육량과 근력을 보존하고 신체 운동 능력을 높이는 데 효과를 줄 수 있습니다.

이 연구에서는 김치에서 유래한 L. plantarum  HY7715가 80주령의 노령 쥐 모델의 골격근량과 신체 활동 능력에 어떤 변화를 주는지 분석하였습니다.

그 결과, HY7715는

• 골격근량 및 운동 능력 증가: 노화로 인해 줄어드는 근육량을 보존하고, 전반적인 신체 수행 능력을 유의미하게 향상시킴
• 근육 세포 분화 촉진: 근육 세포인 근아세포(Myoblast)의 분화를 유도하여 근육 조직의 재생과 유지를 도움
• 미토콘드리아 생성 활성화: 세포 내 에너지 공장인 미토콘드리아의 생성을 촉진하여 근육의 에너지 대사 효율을 높임
• 근감소 공정 억제: 골격근에서 일어나는 근감소(Sarcopenic process) 과정을 직접적으로 저해함
• 장내 미생물 생태계 복구: 노화로 인해 변화된 장내 미생물 구성과 다양성(Beta-diversity)을 건강한 상태로 회복시킴

동물 실험을 통해 분석한 결과, HY7715는 노화의 필수적인 과정으로 여겨졌던 근감소증을 억제하고 근육 기능을 개선하는 '머슬(Muscle) 유산균'으로서의 높은 잠재력을 입증하였습니다.

유산균이 단순히 장에 머무는 것을 넘어, 유익한 대사 물질(포스트바이오틱스)을 생성하고 다른 유익균의 성장을 돕는 '생태계 조성자' 역할을 하는 것이 중요합니다.

이 연구에서는 실제 장내 환경을 모사한 시스템(SGS)을 통해 L. plantarum  HY7715가 장내 미생물과 어떻게 상호작용하고 대사산물을 만들어내는지 대조군과 비교 분석하였습니다.

그 결과, HY7715는

• 낙산(Butyrate) 생성 증대: 장벽을 보호하고 염증을 억제하는 핵심 단쇄지방산인 '낙산'의 함량을 대조군 대비 유의미하게 높임
• 리보플라빈(비타민 B2) 지속 생산: 대조 균주와 달리 섭취 중단 기간(Washout)에도 상행 결장에서 비타민 B2를 지속적으로 생산하는 뛰어난 유지력을 증명함
• 유익균 동반 증식(Cross-feeding): HY7715가 생성한 리보플라빈이 Blautia, Flavonifractor와 같은 낙산 생성 유익균의 증식을 돕는 상관관계를 확인
• 장내 생태계 풍요화: 단순 균수 증가를 넘어 장내 미생물 구성과 대사 환경을 긍정적으로 재편함을 입증
• 뛰어난 정착 및 대사 능력: 위장관 통과 후에도 장내에서 활발하게 대사 활동을 이어가며 환경을 개선하는 능력을 확증

장내 환경 시뮬레이션을 통해 분석한 결과, HY7715는 스스로 비타민 B2를 생산할 뿐만 아니라 이를 통해 다른 유익균들과 공생하며 장내 생태계를 건강하고 풍요롭게 만드는 '멀티 플레이어' 유산균임을 입증하였습니다.

프로바이오틱스는 살아있는 상태뿐만 아니라 열처리된 사균체와 그 세포외 소포체(EVs)만으로도 근육 단백질 합성을 돕고 장벽을 강화하여 노화에 따른 근감소를 방어하는 데 효과를 줄 수 있습니다.

이 연구에서는 열처리된 L. plantarum  HY7715와 해당 균주가 분비하는 **세포외 소포체(EVs)**가 근육 세포(C2C12)와 장 상피 세포(Caco-2)에 미치는 영향을 분석하여 '장-근육 축' 관점에서의 효능을 확인하였습니다.

그 결과, **HY7715 사균체 및 유래 소포체(EVs)**는

• 근육 분화 및 재생 촉진: 근육 세포 분화 인자(Myf5, MYOG)를 상향 조절하여 근육 세포가 더 잘 형성되도록 유도함
• 에너지 대사(미토콘드리아) 활성: 미토콘드리아 생성 및 활성 단백질(PGC1α, mTOR)의 발현을 높여 근육 세포의 활력을 증대시킴
• 근육 위축 억제: 염증 유도 물질(TNFα)로 인한 근육 위축 시, 근위축 관련 지표(Fbox32, MuRF1, Myostatin)의 발현을 억제하여 근육 소실을 방어함
• 장벽 강화 및 항염 작용: 장 내 밀착 결합 단백질(ZO-1, Occludin 등)의 발현을 높여 장벽을 탄탄하게 하고, 유해 물질(LPS)로 인한 염증을 감소시킴
• 장-근육 축(Gut-Muscle Axis) 조절: 장벽 건강을 지키는 동시에 근육 재생을 돕는 다각적 경로를 통해 안전한 '포스트바이오틱스'로서의 근감소증 예방 가능성을 입증함

세포 실험을 통해 분석한 결과, HY7715 사균체와 그 유래 성분은 장 건강과 근육 건강을 동시에 케어할 수 있는 차세대 포스트바이오틱스 소재로서, 특히 근육 염증과 위축을 막는 강력한 보호 효과를 나타냈습니다.

프로바이오틱스는 장 건강에만 좋은 것이 아닌 **스트레스로 인한 불안감을 완화하고 뇌세포의 손상을 막아주는 '사이코바이오틱스(Psychobiotics)'**로서 효과를 줄 수 있습니다.

이 연구에서는 L. plantarum  HY7715가 스트레스 유발 불안 모델(쥐)과 신경 세포 모델에서 어떤 보호 작용을 하는지 심도 있게 다루었습니다.

그 결과, HY7715는

• 불안 행동 완화: 개방 구역 탐색 및 미로 실험에서 불안 관련 행동을 유의미하게 감소시켜 정서적 안정 효과를 입증함
• 스트레스 호르몬 조절: 스트레스로 인해 급증하는 혈청 내 노르에피네프린 수치를 낮추어 신체의 긴장 반응을 완화함
• 뇌 영양 인자(BDNF) 복구: 기억과 감정 조절에 중요한 해마 내 뇌유래신경영양인자(BDNF)의 발현을 정상 수준으로 회복시킴
• 신경 세포 보호 및 염증 억제: 뇌 조직 내 염증 인자(NF-κB, IL-6)와 세포 사멸 지표(BAX, Caspase-3)를 억제하여 해마(CA1, CA3) 구역의 신경 세포를 보호함
• 미토콘드리아 활력 유지: 뇌세포 내 에너지 조절 유전자(SIRT1, mTOR)를 활성화하고 세포 손상을 유도하는 사이토크롬 c의 방출을 막아 뇌세포 건강을 유지함
• 차세대 사이코바이오틱스 잠재력: 표준 균주 대비 우수한 항산화 및 항세포 사멸 효과를 보여, 현대인의 스트레스성 정신 건강 질환 관리에 유망한 소재임을 확인

동물 및 세포 실험을 통해 분석한 결과, HY7715는 산화 스트레스와 세포 사멸 경로를 차단함으로써 스트레스에 취약한 뇌 환경을 보호하고 불안감을 완화하는 강력한 신경 보호 능력을 입증하였습니다.

HY7715 균주는 로즈오플라빈(roseoflavin)에 대한 내성을 갖도록 개량되어 비타민 B2(리보플라빈)를 고농도로 생합성하는 능력이 매우 우수하며, 이를 통해 구각염, 구내염, 설염, 지루성 피부염, 빈혈 등 비타민 B2 결핍으로 인한 리보플라빈 결핍증(ariboflavinosis)을 예방하거나 개선하는 데 효과적이고 우수한 항산화 활성도 보유하고 있습니다

이 발명은 다환 방향족 탄화수소가 포함된 미세먼지에 노출된 인체 피부 각질 세포(HaCaT)에서 독성 반응을 유발하는 수용체인 AhR(Aryl hydrocarbon receptor) 및 관련 효소인 CYP1A1의 발현을 HY7715 균주가 감소시킴으로써 미세먼지로 인한 산화적 스트레스를 줄이고 피부 세포의 사멸을 억제하여 피부 손상을 방지하고 개선하는 효능을 가짐을 설명합니다

HY7715 균주는 근육 세포의 분화 인자인 MyoD의 발현을 증가시켜 근육 분화를 촉진하고 근육 단백질 합성을 도울 뿐만 아니라 근육 단백질 분해를 억제하여, 노화 등으로 인한 근육량 감소(근감소증), 근력 저하, 근육 피로도를 개선하고 운동 수행 능력을 향상시키는 효과가 있어 근육 건강을 위한 기능성 식품이나 약학 조성물로 활용될 수 있습니

HY7715 균주는 스트레스 호르몬인 코르티코스테론(corticosterone)에 의해 유발되는 뇌신경 세포의 사멸을 억제하는 효능이 있으며, 구체적으로 뇌 유래 신경영양인자(BDNF)와 세포 생존 인자(RELA)의 발현을 증가시키고 세포 사멸 인자(Caspase 3)를 감소시킴으로써 치매, 알츠하이머병 등의 인지기능 장애와 우울증의 예방 및 치료에 유용하게 사용될 수 있음을 보여줍니다

락토바실러스 카제이 HY2782와 락토바실러스 플란타룸 HY7715의 배양액 혼합물은 단독 사용할 때보다 장 상피세포의 치밀결합 단백질(ZO-1, TJP-1, TJP-2, Occludin)과 점액 단백질(MUC2, MUC4)의 발현을 더욱 효과적으로 증가시켜 장 장벽 기능을 강화하고 장 누수 증후군과 같은 장 질환을 예방하거나 개선하며 장내 유해균 침입을 막는 데 도움을 줍니다