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.

Cranberries (Vaccinium macrocarpon Ait.) are one of the three major fruits 에서North America. In the United States, the area under cultivation of 크 랜 베리is about 1.41×102 square kilometers, 그리고the area under cultivation of cranberries worldwide has reached 1.50×102 square kilometers. There are about 1,200 growers, with total sales exceeding 1.5 billion US dollars. More than 90% of cranberry products are sold 그리고consumed in North America [1]. In addition to its nutritional value, cranberries 그리고their components have been found to inhibit bacterial growth and bacterial adhesion. Recent foreign literature reports show that cranberries and their preparations can prevent urinary tract infections and reduce the incidence of dental caries and periodontitis [2]. This article reviews the components of cranberries, their antibacterial and anti-adhesion effects, and their mechanisms of action.

1. 크랜베리의 구성 (Composition)

크랜베리는 88% 가 물이고 나머지는 유기산, 비타민 C, 플라보노이드, 안토시아닌, 프로안토시아닌과 기타 물질로 이루어져 있다.표 1에는 크랜베리의 주요 성분이 나와 있다.

현재 일반적으로 프로안토시아니딘이 크랜베리의 주요 항균 성분이라고 알려져 있다.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 연결체 외에도 다음과 같은 연결체도 존재한다:"상단"단량체의 C2와 C4는 각각 C-O와 C-C 결합을 통해"하단"단량체의 C7과 C6 또는 C8의 O에 연결되어 한형 연결체를 형성하고 있다 (그림 1 참조) 크랜베리에 함유된이 특별한 프로안토시아니딘은 프로안토시아니딘 A로 명명되었다 프로안토시아니딘 A는 항균, 항균 접착력 및 항염증 효과가 있다는 것이 문헌에서 보고되었다 [4-5].

2. 크랜베리의 항균 효과와 작용 메커니즘

외국 연구자들은 크랜베리의 항균 효과에 대해 많은 연구를 진행했다.크랜베리 주스, 크랜베리 농축액, 크랜베리 추출물을 이용하여 대장균, 황색포도상구균 등 여러 그람양성균과 그람음성균에 대한 세균성 실험을 수행하였다.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]은 컬럼 크로마토그래피를 이용하여 크랜베리 성분을 분리하고 당 및 유기산, 페놀, 안토시아닌 (안토시아닌, 프로안토시아닌 등)의 세 그룹으로 나누었다.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 비교하여 크랜베리 즙이나 크랜베리의 프로안토시아니딘으로 배양된 세균의 유전자 발현은 하향 조절된 반면, pH 변화에 대한 적응과 관련된 유전자 발현은 상향 조절된 것으로 나타났다.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 있다크 랜 베리 주스 on Escherichia coli is to reduce the expression of genes related to iron ion transport. Some studies have suggested that tannins and their hydrolysates achieve their antibacterial effect by blocking the supply of metal ions necessary for microbial growth. Cranberry juice reduces the expression of the E. coli gene for iron ion transport, while the proanthocyanidins contained in cranberry juice have a strong chelating effect on iron ions, making E. coli grow in an environment with a severe iron deficiency. This is a major mechanism by which cranberries exert their antibacterial effect.

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 크랜베리 성분이 전분, 단백질, 소화 효소 등과 복합체를 형성하는 능력이 박테리아 성장에 필요한 영양소를 부족하게 만들 수 있다고 믿고 있습니다.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]은 크랜베리 주스가 대장균이 다른 세포 (Y1 마우스 부신 피질 종양 세포, 마우스 복막 대식세포, 햄스터 난소 세포)에 부착하는 효과를 관찰했다.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.

Several experiments have shown that proanthocyanidins in cranberries play an anti-adhesion role. Foo et al. [16] found that proanthocyanidins can effectively inhibit adhesion in vitro, with a minimum effective concentration of 75 mg/L. 하 웰et al. [17] used a pH 6.5 cranberry proanthocyanidin extract to observe its inhibitory effect on the adhesion of pathogenic Escherichia coli with type P pili to urinary epithelial cells. The concentration range for anti-adhesion was found to be 6–375 mg/L.

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, 반면 B-type proanthocyanidins 포도 약하 anti-adhesion 효과를 가지고 있에 포함 되어 있 (위의 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 6명은 유전자 칩 연구에서 크랜베리 주스가 대장균의 유착 관련 유전자의 발현을 하향 조절한다는 사실을 발견했다.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

Cranberries have long been known to be effective against urinary tract infections. Numerous studies have been conducted on their antibacterial and anti-adhesion effects, but their mechanism of action is still not fully understood. In fact, cranberries also inhibit biofilm formation and resist bacterial secretion of proteases [20]. Cranberries are therefore one of nature'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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