크랜베리 항균 효능에 관한 연구

항생제 내성은 세계적인 문제가 되었다.중국에서는 특히 환자 &로 인해 문제가 심각하다#39;항생제에 대한 맹목적 의존과 항생제 사용에 대한 비효율적인 규제.박테리아로부터 새로운 항생제를 발견하는 것과 같은 전통적인 방법은 새로운 종류의 박테리아를 발견하기 어려운 것과 같은 많은 문제에 직면하고 있다.따라서 동물 및 식물로부터 새로운 항생제를 찾는 것이 중요한 연구 개발 방향이 되었다.

크랜베리 (Vaccinium macrocarpon Ait.)는 북아메리카 3대 과일 중 하나이다.미국에서, 경작하고 있는 지역크랜베리는 약 1.41×102 평방킬로미터입니다그리고 세계적으로 크랜베리를 재배하고있는 면적은 1.50×102 평방킬로미터에 달했습니다.재배농가는 1,200여 명이며 총 매출은 15억 달러를 넘는다.크랜베리 제품의 90% 이상이 북미에서 판매되고 소비된다 [1].크랜베리와 그 성분은 영양가 외에도 세균의 성장과 세균의 접착을 억제하는 것으로 밝혀졌다.최근 외국 문헌 보고에 따르면 크랜베리와 그 조제물이 요로 감염을 예방하고 충치와 치주염의 발생을 줄일 수 있다고 한다 [2].이 글에서는 크랜베리의 성분, 항균 및 유착방지 효과, 작용기전 등을 검토한다.

1. 크랜베리의 구성 (Composition)

크랜베리는 88% 가 물이고, 나머지는 유기산으로 이루어져 있다, 비타민 C, 플라보노이드, 안토시아닌, 프로안토시아니딘 및 기타 물질.표 1에는 크랜베리의 주요 성분이 나와 있다.

현재는 일반적으로 프로안토시아니딘이 주성분이라고 알려져 있다크랜베리에 들어있는 항균 성분다.프로안토시아니딘은 다양한 식물 (은행, 대황, 산사나무, 포도 등)에서 널리 발견되는 폴리페놀성 화합물의 큰 종류이다.그들은 원래 응축된 타닌 또는 플라바놀로 분류되었다.기술의 발전과 심도 있는 연구로 현재는 프로안토시아니딘 [3] 이라는 큰 부류의 물질을 총칭하는 용어로 분류되고 있다.이들의 구조는 카테킨, 에피카테킨 또는 카테킨과 에피카테킨의 중합체이다.연구자들이 프로안토시아니딘에 대해 많은 연구를 했는데 특히 크랜베리 프로안토시아니딘은 항균 효과가 있기 때문에 그 구조가 특수할 수밖에 없다.

다른 식물들 (예를들어 포도)에서 발견 된 Proanthocyanidins은 폴리머의 flavan-3-ols, 각 모노 머와 다음과 같은 방식으로 polymerized:의 C4 위치 가"최고"량의 C6 또는 C8 위치에 연결 되어 있는"바닥"모노 머 암반에 의해 본드 (4 β → C6 또는 4 β → C8), B-type 연결 (B1과 B2)이 형성 된다.크랜베리 프로안토시아니딘 또한 플라반 3-ol의 중합체이다.b 형 연결 외에도, 다음과 같은 연결도 존재한다:"상단"단량체의 C2 및 C4는 각각 C-O 및 C-C 결합을 통해"하단"단량체의 C7 및 C6 또는 C8의 O에 연결되어 a 형 연결을 형성한다 (그림 1 참조).이 특히크랜베리에 함유된 프로안토시아니딘proanthocyanid에서A.로 명명되며, proanthocyanidin 한가 항균, 항균 유착 및 항염증 효과가 있다는 것이 문헌에 보고되었다 [4-5].

2. 크랜베리의 항균 효과와 작용 메커니즘

외국 연구자들은 크랜베리의 항균 효과에 대해 많은 연구를 진행했다.세균성 실험은 크랜베리 주스, 크랜베리 농축액 및크 랜 베리 추출대장균, 황색포도상구균 등 여러 그람 양성균과 그람 음성균에.다양한 정도의 세균성 효과가 확보되어 크랜베리의 세균성 효과가 존재함을 확인하였다.표 2는 크랜베리 박테리아 정균 효과 실험의 연구원, 실험 재료, 테스트 박테리아 및 실험 결과 중 일부를 나열합니다.

크랜베리의 항균 효과가 확인된 후 연구자들은 크랜베리의 항균 성분과 가능한 항균 기전을 탐구하기 시작했다.

Lacombe 등 [7]이 사용하였다크랜베리를 분리하기 위한 column chromatography에 대한 자료입니다성분하고 이들을 당 및 유기산, 페놀, 안토시아닌 (안토시아닌, 프로안토시아니딘 등)의 세 그룹으로 나눈다.Escherichia coli O157:H7에 대한 이들 세 그룹의 물질의 최소 억제 농도를 자연 pH와 중성 pH 조건에서 실험하였다.그 결과 중성 pH에서 세균성 효과가 없었던 당과 유기산군을 제외한 나머지 군들은 천연 pH와 중성 pH 조건에서 모두 세균성 효과가 좋은 것으로 나타났다.전송전자현미경으로 관찰한 결과 당과 유기산을 처리한 세포의 세포막이 흐릿해지고, 세포 모양이 불규칙하며, 세포질이 집적되는 것을 확인하였다.페놀성 물질과 안토시아닌을 처리한 두 세포군에서도 세포막의 부분적인 분해와 세포질의 누출이 관찰되었다.

당과유기산군은 주로 유기산을 통해 세포내 및 세포외 pH를 현저히 감소시킴으로써 세균성 효과를 발휘한다.연구에 따르면 [13] 대장균 K-12의 세포 내 아세테이트 수치가 증가하면 칼륨 이온 농도도 증가한다고 한다.이러한 현상은 세포막에 유기산 음이온의 축적을 유발하여 궁극적으로 삼투압의 급격한 증가를 초래한다.위의 전자현미경 관찰에서도이 이론이 확인된다.

phenolic 군은 자연 및 중성 pH 조건에서 모두 양호한 제균 효과를 나타냈으며, 이는 제균 효과가 pH 조건과 무관함을 증명한다.크레졸의 소수성은 세포막에 결합할 수 있게 하여 막의 유동성에 변화를 초래한다.전자현미경의 결과는 페놀을 처리한 세균세포의 모양이 불규칙하다는 것을 보여주는데,이 또한 세포막의 표면에 국소적인 화학결합이 있다는 것을 증명한다.세포막이 관통되면 페놀의 작은 분자들이 세포에 들어가 신진대사에 영향을 줄수 있다.

안토시아닌 그룹의 박테리아의 세포막은 부분적으로 분해되었고, 세포질은 밖으로 유출되었으며, 세포막 표면은 부분적으로 응집되었다.프로안토시아니딘은 EDTA와 유사한 금속이온 킬레이트 효과를 가지며 Ca2+와 Mg2+를 세포막에 결합시켜 세포막을 불안정하게하고 LPS를 방출하며 세포막의 투과성을 증가시킬 수 있다.또한, 프로안토시아니딘은 LPS를 킬레이트 할 수 있어 [7] 막 표면에 국소적인 중합을 일으킬 수 있다.

린 등 6명은 유전자 칩 기술을 이용해 크랜베리가 대장균의 유전자 발현에 미치는 영향을 관찰했다.그 결과 일반 배양된 대장균과 비교했을 때, 함께 배양된 세균의 유전자 발현이 나타났다크랜베리 주스나 크랜베리에서 나오는 프로안토시아니딘은 규제가 완화되었다, 반면 pH의 변화에 대한 적응과 관련된 유전자 발현은 상향 조절되었다.세균의 성장에서 철의 중요성 때문에 연구진은 특히 철 관련 유전자에 주목했다.그 결과 철 이온 수송 및 대사와 관련된 모든 유전자의 발현이 하향 조절되었음을 알 수 있었다.

의 가장 분명한 효과를 위의 결과에서 유추해 볼 수 있다대장균에 크랜베리 주스철 이온 수송과 관련된 유전자의 발현을 감소시키는 것이다.일부 연구에서는 탄닌과 그들의 가수분해물이 미생물의 성장에 필요한 금속 이온의 공급을 차단함으로써 항균 효과를 얻는다고 제안했다.크랜베리 주스는 철 이온 수송을 위한 대장균 유전자의 발현을 감소시키는 반면, 크랜베리 주스에 포함된 프로안토시아니딘은 철 이온에 강한 킬레이트 효과를 가지고 있어 철 결핍이 심한 환경에서 대장균이 자라게 한다.이것은 크랜베리가 항균 효과를 발휘하는 주요한 메커니즘이다.

그러나 연구진이 크랜베리 주스로 배양한 세균에 외인성 철분을 첨가했을 때 대장균의 성장률이 완전히 회복되지 않아 (65%) 크랜베리의 항균 효과에는 다른 시너지 기전이 있는 것으로 나타났다.유전자 칩과 이전 연구 결과에 따르면, Lin은 우선 다음과 같다크랜베리 성분의 ability전분, 단백질, 소화 효소 등과 복합체를 형성하려면 세균 성장에 필요한 영양소가 부족해질 수 있다.둘째, 크랜베리에 의한 다른 금속 이온의 막힘은 박테리아의 대사와 막의 일부 중요한 기능에 영향을 줄 수 있다.그 외에 가능한 두 가지 기전은 산화적 인산화를 억제하여 대사에 영향을 미치는 탄닌과 비슷한 작용과 ATP 합성에 필요한 효소가 파괴되는 [6] 막의 불안정화이다.

크랜베리의 유착 방지 효과와 작용 메커니즘 3

일찍이 자프리리 등 [14]은의 효과를 관찰했다Escherichia coli의 접착에 크랜베리 주스서로 다른 세포 (Y1 마우스 부신 피질 종양 세포, 마우스 복막 대식세포, 햄스터 난소 세포)에.그 결과 크랜베리 주스에는 두 종류의 1필리 (pili) 활착 억제제와, 투alyzable이 아닌 p 형 fimbrial 활착 억제제 (후에 Lin 등에 의해 프로안토시아니딘으로 밝혀졌음 [6]) 가 들어 있는 것으로 나타났다.Allison etal. [15]은 크랜베리가 Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes의 슬라이드에 부착하는 효과를 관찰했다.그 결과 크랜베리는 대장균 (Escherichia coli), 포도상구균 (Staphylococcus aureus), 살모넬라 티피무륨 (Salmonella typhimurium)이 코버슬립에 부착되는 것을 감소시켰다.

여러 실험을 통해 p크랜베리에 들어있는 로안토시아니딘은 유착 방지 역할을 한다다.Foo 등 16)은 프로안토시아니딘이 체외에서 유착을 효과적으로 억제할 수 있으며, 최소 유효농도는 75 mg/L임을 발견하였다.하 웰등 17)은 pH 6.5 크랜베리 프로안토시아니딘 추출물을 이용하여 P 형 필리를 갖는 병원성 대장균의 요로 상피세포로의 유착에 대한 억제효과를 관찰하였다.유착방지를 위한 농도범위는 6-375 mg/L로 확인되었다.

하웰 등 [18]은 프로안토시아니딘 A (크랜베리에서 발견)와 프로안토시아니딘 B (포도, 차, 사과 등에서 발견)의 체외 세균 유착을 억제하는 능력을 비교했다.그들은 proanthocyanidins는 anti-adhesive 효과 가 있 다는 것을 발견/mL ≥ 60 μ g에서, 반면에포도에 함유된 b 형 프로안토시아니딘위 약하 anti-adhesion 효과를 가지고 있 (농도에서 1200 μ g/mL), 다른 B-type proanthocyanidins anti-adhesion 효과 가 없다.Foo 등 [19]은 다른 실험에서 병원성 대장균의 부착에 대한 단량체, 이량체, 트리머의 부착방지 효과를 p 형 필리에 비교하였다.그 결과 트리머만 강한 점착 방지 효과가 있는 것으로 나타났다.

린 등 [6]은 유전자 칩 연구에서 그것을 발견했다크랜베리 주스는 대장균의 유착 관련 유전자의 발현을 하향 조절한다.아래조절 유전자에는 편모기저체단백질 FlgB와 편모운동단백질 FliG, 트립토파나아제 TnaA 등이 있다.FlgB와 FliG의 Down-regulation은 대장균의 P-fimbriae의 감소를 유발하여 접착력을 감소시킨다.tnaA의 불활성화는 대장균이 다른 생물학적 표면에 부착하는 능력을 감소시킵니다.

4 결론

크랜베리는 오랫동안 요로감염에 효과가 있는 것으로 알려져 왔다.이들의 항균 및 유착 방지 효과에 대해서는 수많은 연구가 진행되었지만, 이들의 작용 메커니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았다.사실,크랜베리는 또한 생물막 형성을 억제한다그리고 단백질 분해효소의 세균 분비에 저항한다 [20].크랜베리는 그러므로 자연 &의 하나입니다#39;의 세균에 대한 무기, 그리고 항생제 내성 문제가 점점 더 심각해지고 있는 오늘날 그것들은 더욱 소중하다.항균 메커니즘, 항균 스펙트럼, 약물 내성 및 기타 문제에 대한 추가 연구는 크랜베리 제품을 의약품으로 사용하기 위한 이론적 토대를 마련할 것입니다.

참조

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