Int J Food Microbiol 1999 Apr 1;48(1):51-7

Survival of a probiotic, Lactobacillus casei strain Shirota, in the gastrointestinal tract: selective isolation from faeces and identification using monoclonal antibodies.

 

Yuki N, Watanabe K, Mike A, Tagami Y, Tanaka R, Ohwaki M, Morotomi M.

 

Yakult Central Institute for Microbiological Research, Tokyo, Japan.

 

Lactobacillus casei strain Shirota (LCS) is a probiotic bacterium used in the production of fermented milk products and lactic acid bacteria preparations. To investigate the survival of LCS in the gastrointestinal tract, we have developed a selective medium and specific monoclonal antibodies to isolate and identify this strain. Selective LLV agar medium was prepared by modifying LBS medium, a selective medium for lactobacilli, through the replacement of glucose with lactitol as a carbon source and vancomycin as a selective antibiotic. Culture in LLV agar medium followed by ELISA using monoclonal antibodies specific for LCS was able to detect the organism in faeces. Using this method, we studied the faecal recovery of LCS in individuals who drank 125 ml of fermented milk which contained 10(10) live LCS for 3 days. The mean recovery was about 10(7) live bacteria per gram of faeces, indicating that LCS survived transit through the gastrointestinal tract after ingestion of the fermented milk.

 

PMID: 10375134 [PubMed - indexed for MEDLINE]

 

Prebiotic인 락티톨

미생물총 (microflora)대장에는 상당량의 Bifidobacteria와 Lactobacilli가 존재한다. 이들은 인간과 동물에서 가장 많은 미생물이며 건강에 영향을 미친다. 건강한 미생물총에서는 병원균이 아닌 고유 박테리아(그램 양성이며 당화성 타입)가 많다. 이러한 환경에서는 부패성 그램 음성 총 또는 잠재적인 병원균이 세균의 과성장이나 질병을 야기시킬 수 없다. 그러나 질병, 노화 및 식사와 같은 여러 인자에 의해 이러한 균형이 교란될 수 있다.

 

Prebiotics 와 Probiotics

유익한 세균은 탄소와 에너지가 필요하고 이러한 것들은 소장에서 소화되지 않는 음식물 중 탄수화물에서 나온다. 그러므로 이러한 탄수화물의 섭취가 유익한 세균의 성장을 자극하거나 건강한 미생물총을 유지시킬 수 있다. 이러한 탄수화물을 prebiotics이라고 부른다.

Prebiotics은 결장내 일정수의 세균의 성장 또는 활성을 선택적으로 자극하여 숙주에게 긍정적인 영향을 주며 흡수되지 않는 탄수화물이라고 정의할 수 있다. Prebiotics으로 분류되기 위해서는 다음과 같아야 한다;

- 상부 위장관에서 가수분해되거나 흡수되지 않는다

- 결장에서 유익한 세균의 성장을 선택적으로 자극한다

- 병원균의 성장과 독성을 억제한다

 

건강한 미생물총을 자극하는 또 다른 방법은 유익한 세균을 직접 투여하는 것이다. 이러한 미생물을 probiotics라고 부른다. Probiotics에는 Lactobacillus spp., Enterococcus spp., 및 Bifidobacteria spp. 속이 있다.

미생물총 자극제로 개발된 제품에서 종종 Prebiotics와 Probiotics가 복합적으로 사용된다.

 

Prebiotic인 락티톨

Prebiotic으로 분류되기 위해서는 위에서 언급한 세가지 조건을 충족시켜야 한다.

락티톨은 흡수가 되지 않는 이당류로 이에 대응하는 lactase가 없기 때문에 소화되지 않고 대장에 도달한다. 대장에 도달하면 결장의 미생물총에 의해 발효된다. 이 결과 단사슬 지방산, 락테이트(lactate) 및 가스가 생성된다.

Prebiotic으로서 락티톨은 결장에서 유익한 세균을 선택적으로 자극한다. 이러한 유익한 세균은 Bifidobacteria와 Lactobacilli 와 같은 혐기성 당화성 세균이다. 락티톨 존재 시 세균의 성장에 관한 여러 시험에서 얻은 in vitro 결과를 표에 요약하였다. 이러한 결과는 락티톨이 혐기성 세균의 성장을 촉진시키고 E.coli와 같은 병원균의 성장을 억제한다는 사실을 증명한다. 이러한 긍정적인 결과는 Ballongue외 다수에 의한 in vivo에서도 확인되었다.이들은 1997년에 36명의 건강한 지원자를 대상으로 위약과 락티톨의 효과를 비교 시험하였다.; Probiotic 세균은 증가하고 부패성 세균과 잠재적 병원균은 유의하게 감소하였다.

 

결장 미생물총에서의 이러한 변화는 다음과 같은 결과를 낳았다:

- procarcinogenic enzyme의 활성을 감소

- 배변에서 단사슬 지방산을 증가

- 배변의 pH와 수분에 영향

- 방향성 화합물의 양 감소 (Ballongue외 다수 1997)

 

유기산 생성(acetic acid와 lactic acid)으로 유해한 효소를 생성하는 부패성 세균과 병원균의 성장이 억제된다. 락티톨은 acetic acid와 lactic acid의 생성을 증가시키고 독성이 강한 butyric acid와 valeric acid의 생성을 감소시킨다. 1997년 Ballongue외 다수는 포도당과 젖당(lactose)으로 구성된 위약과 비교시 락티톨이 배변에서 아세트산의 양을 15%, 유산을 11%까지 증가시키고 propionic, butyric 및 valeric acid의 양을 감소시킨다는 사실을 발견하였다.

 

락티톨은 부패성 세균이 세포벽에 부착하지 않도록 방해하여 부패성 세균의 양을 감소시킨다. 그림에 상피세포의 벽에 부착한 E.coli 의 평균 수를 표시하였다. 이러한 숫자는 락티톨의 양이 증가하면 세포벽에 대한 세균의 부착이 방해된다는 사실을 증명한다 (Scevola 외 다수 1993). 이에 대한 가능한 설명은 세균이 자기 자신의 렉틴(당단백질;glycoprotein)으로 세포벽에 부착한다는 것이다. 이 렉틴은 세포벽에 있는 수용체와 일치한다. 락티톨은 이러한 렉틴와 동일한 구조를 가지고 있으므로 같은 수용체에 대해 경쟁할 수 있다는 것이다.