Isolation and Probiotic Characterization of Bacillus stercoris VR19 from the polyherbal Ayurvedic fermented formulation Madhookasavam

인간의 장은 음식물을 소화하고 면역 체계를 훈련하며 침입자로부터 보호하는 데 도움을 주는 수조 마리의 미생물 거주자들이 모여 사는 활기찬 생태계입니다. 이 거주자들 중에서도 프로바이오틱스라고 알려진 특정 집단—적절한 양으로 섭취했을 때 건강상의 이점을 제공하는 살아있는 미생물—은 오랫동안 의학적 관심의 대상이 되어 왔습니다. 많은 사람이 이러한 유익한 박테리아를 요거트나 유제품과 연관 지어 생각하지만, 과학자들은 특히 전통적인 발효 식품과 약제에서 새로운 균주를 찾기 위해 점점 더 다른 곳으로 눈을 돌리고 있습니다. 이러한 고대의 조제물들은 대개 자연 발효, 즉 식물과 당이 시간이 흐름에 따라 야생 미생물과 상호작용하며 견고하고 회복력 있는 박테리아를 키워낼 수 있는 복잡한 환경을 조성하는 과정에 의존합니다. 최근 연구를 이끄는 질문은 이러한 전통적인 원천들이 인간의 소화 기관이라는 가혹한 여정을 견뎌내고 장에 정착하여 유익한 역할을 수행할 수 있는 새롭고 효과적인 프로바이오틱스를 발견할 수 있는 미개척된 잠재력을 보유하고 있는지 여부입니다.

최치 최근 한 연구에서 연구진은 마두카(Madhuka) 나무의 꽃, 꿀, 그리고 카다멈이나 백단향 같은 다른 허브들로 만든 발효 액체인 마두카사밤(Madhookasavam)이라는 전통 아유르베다 약제에 주목했습니다. 이 제제는 수 세기 동안 장 건강을 지원하기 위해 사용되어 왔지만, 그 내부의 미생물 세계는 거의 탐구되지 않은 상태였습니다. 연구팀은 이 액체에서 박테리아를 분리하고, 이들이 프로바이오틱스로 기능하는 데 필요한 특정 특성을 갖추었는지 테스트하기 위해 나섰습니다. 그들은 단순히 아무 박테리아나 찾으려는 것이 아니었습니다. 위장의 산성 환경에서 살아남고, 장에 존재하는 담즙염을 견뎌내며, 해를 끼치지 않고 안전하게 장에 정착할 수 있는 유기체를 필요로 했습니다. 추출한 20가지의 서로 다른 박테리아 균주 중에서 한 가지가 유망한 후보로서 두드러졌습니다.

연구진은 이 눈에 띄는 균주를 VR19이라고 명명했습니다. 이를 잠재적 프로바이오틱스로 선언하기 전, 연구진은 엄격한 안전 점검을 실시했습니다. 먼저 박테리아가 적혈구를 파괴할 수 있는지 테스트했는데, 이는 잠재적 위험의 징후입니다. VR19은 그러한 활성을 보이지 않았으며, 이는 안전하다는 것을 나타냅/다. 그다음으로, 연구진은 이 균주가 약물 내성의 운반체가 되지 않도록 클로람페니콜과 아지트로마이신을 포함한 흔한 항생제들에 노출시켰습니다. 이 균주는 이 약물들에 민감하게 반응하여 사멸했으므로, 환자가 이 약들을 복용해야 할 때 살아남지 않을 것임을 입증했으며, 이는 중요한 안전 기능입니다. 안전성이 확보된 후, 팀은 이 균의 회복력을 테스트했습니다. 연구진은 인간의 위를 모사한 용액(매우 산성부터 중등도 산성까지)에 박테리아를 배치했고, VR19이 특히 pH 5와 6에 가까운 조건에서 잘 생존하고 성장한다는 것을 발견했습니다. 또한 연구진은 이를 펩신(소화 효소)과 소장에 존재하는 담즙염에 노출시켜 도전 실험을 진행했습니다. 박테리아는 이러한 스트레스 요인들을 놀라울 정도로 쉽게 견뎌냈으며, 담즙 농도가 3%에 달하고 염분 농도가 10%에 달하는 조건에서도 성장을 유지했습니다.

단순한 생존을 넘어, 연구진은 VR19이 장에 도착했을 때 실제로 무엇을 할 수 있는지 알고 싶었습니다. 그들은 이 균주가 식물의 세포벽에서 발견되는 단단한 섬유질인 셀룰로스를 분해하는 데 도움이 되는 셀룰라아제(cellulase)라는 효소를 생성한다는 것을 발견했습니다. 이러한 능력은 매우 중요한데, 이는 박테리아가 식이 섬유의 소화를 도와 장내의 다른 유익한 미생물들에게 먹이를 공급할 수 있음을 시사하기 때문입니다. 더욱이, 이 균주는 해로운 자유 라디칼을 중화하는 강력한 능력, 즉 항산화 활성을 보여주었습니다. 테스트 결과, 박테리아 추출물은 자유 라디칼을 최대 72.9%까지 제거했는데, 이는 염증 및 만성 질환과 연결된 산화 스트레스를 줄이는 능력을 측정하는 지표입니다.

이 박테리아가 실제 살아있는 유기체 내에 거처를 마련할 수 있는지 확인하기 위해, 과학자들은 작은 투명한 벌레인 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)을 모델로 사용했습니다. 이 벌레들은 대형 동물과 유사하게 작동하는 단순한 소화계를 가지고 있어, 박테리아가 숙주와 어떻게 상호작용하는지 관찰하기에 이상적입니다. 연구진은 벌레에게 VR19 균주를 먹이고 어떤 일이 일어나는지 관찰했습니다. 며칠에 걸쳐, 연구진은 박테리아가 벌레의 장에 성공적으로 정착하고, 심지어 벌레가 먹이 공급이 중단된 상태에서도 그곳에 지속적으로 머물러 있다는 것을 발견했습니다. 박테리아는 표준 실험실 먹이원보다 더 높은 수치로 벌레 내부에 남아 있었으며, 이는 VR1м이 여정에서 살아남을 뿐만 아니라 발판을 마련할 수 있음을 증명했습니다.

마지막으로, 이들이 정확히 어떤 종류의 유기체인지 식별하기 위해 팀은 유전 코드를 분석했습니다. 16S rRNA 유전자로 알려진 특정 유전자를 시퀀싱함으로써, 연구진은 VR19이 Bacillus stercoris라는 종에 속한다는 것을 결정했습니다. 이는 비교적 최근에 인식된 박테리아 종으로, 바이오매스를 분해하고 항균 화합물을 생성하는 능력에 대해 연구되어 왔으나, 이번 연구는 이것이 아유르베다 제제에서 분리되어 잠재적 프로바이오틱스로 특성화된 첫 사례입니다. 연구 결과는 Bacillus stercoris VR19이 안전성, 가혹한 소화 조건에서의 생존 능력, 그리고 섬유질 소화 및 항산화 생성과 같은 유용한 기능적 특성을 결합하고 있음을 시사합니다. 연구진은 이 균주를 치료제로 사용하기 전 포유류와 인간을 대상으로 한 추가 테스트가 필요하다고 주의를 기울였으나, 이 연구는 전통적인 발효 약제가 인간의 건강을 위한 새로운 미생물 동맹을 찾을 수 있는 풍부하고 미개척된 원천임을 강조합니다.