Combined effects of oligofructose and Bifidobacterium animalis on gut microbiota and glycemia in obese rats (2014)

https://doi.org/10.1002/oby.20632

 

해당 논문은 프리바이오틱인 프락토올리고당(Fructooligosaccharide, OFS)과 프로바이오틱인 Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12(BB-12)의 개별적 및 결합 효과를 통해 비만과 연관된 장내 미생물군 및 대사 개선 가능성을 확인한 연구이다. 두 물질의 효과를 비교하고 조합 시 시너지 효과가 나타나는지 평가했다.

 

연구 배경

인간의 장내 미생물군은 에너지 균형과 대사에 중요한 역할을 한다. 비만은 장내 미생물군의 불균형과 연관이 있으며, 이는 대사 장애를 유발할 수 있다. 최근 연구에 따르면 프리바이오틱과 프로바이오틱을 통해 이러한 불균형을 조정하여 대사 건강을 개선할 수 있다.

• 프리바이오틱: 장내 유익균의 성장을 촉진하는 비소화성 식이 섬유
  • 프락토올리고당(OFS): 비만 및 관련 대사 문제를 해결하기 위해 주목받는 프리바이오틱
• 프로바이오틱: 충분한 양으로 섭취 시 건강상 이점을 제공하는 살아있는 미생물
  • BB-12: 대사 개선과 장내 균형 회복을 위한 대표적인 프로바이오틱

 

연구 방법

• 대상: 고지방/고당 식단을 제공하여 비만을 유도한 Sprague Dawley 쥐 40마리
• 처치 그룹
  1. 대조군: 표준식만 제공
  2. 프락토올리고당(OFS): 식이의 10%를 OFS로 대체
  3. BB-12: BB-12(1 × 10¹⁰ CFU/day)를 투여
  4. OFS + BB-12: 두 물질을 함께 제공
• 측정 항목: 체성분(체중, 지방량 등), 혈당, 인슐린 민감성, 장내 투과성, 장내 미생물군 구성, 포만 관련 호르몬

 

연구 결과

1. 체성분 및 에너지 섭취 변화

• OFS는 에너지 섭취량, 체중 증가, 체지방량을 유의미하게 감소시켰다.
  • 지방량: 대조군 대비 17% 감소
• BB-12는 체중 증가나 지방량에 별다른 영향을 미치지 않았다.
• OFS + BB-12 조합 역시 OFS 단독 효과를 넘어서지 못했다.

2. 혈당 조절과 인슐린 감수성 개선

• OFS와 BB-12는 모두 혈당을 낮추고 인슐린 감수성을 개선했다.
  • OFS는 공복 혈당과 식후 혈당 모두에서 유의미한 감소 효과를 보였다.
  • BB-12는 특히 공복 상태에서 인슐린 농도를 감소시켰다.
  • 인슐린 감수성 지표(CISI): OFS와 BB-12 각각 37% 및 31% 개선

3. 포만 관련 호르몬

• OFS는 GLP-1(글루카곤 유사 펩타이드-1)과 PYY(펩타이드 YY)를 증가시켜 포만감을 높였다.
• BB-12는 GLP-2를 증가시켜 장내 투과성 개선 가능성을 시사했다.

4. 장내 미생물군 변화

• OFS는 장내 유익균인 Bifidobacterium spp.와 Lactobacillus spp.를 유의미하게 증가시키고, 유해균(Clostridium spp., Enterobacteriaceae)을 감소시켰다.
  • Bifidobacterium spp. 농도: 대조군 대비 약 16배 증가
  • Firmicutes/Bacteroidetes 비율 감소: 대사 개선과 관련
• BB-12는 주로 Bifidobacterium animalis의 농도를 소폭 증가시켰지만, 장내 전체 균형 변화는 크지 않았다.

5. 장내 투과성과 염증 반응

• BB-12는 장내 투과성과 관련된 단백질(TJP1)의 발현을 증가시켰다.
• 혈중 염증 표지자(LPS, TNF-α 등)에는 유의미한 변화가 없었다.

6. 프락토올리고당과 BB-12의 조합 효과

• 두 물질의 조합은 개별 효과를 초과하지 않았다.
• OFS는 BB-12보다 더 강력한 효과를 보였으며, 지방 감소와 장내 미생물군 조정에서 특히 우수했다.

 

 

그래프 설명

1. 혈당 변화(A)

   • X축: 시간(분, 0~120분)
   • Y축: 혈당 농도(mmol/L)
   • 그래프는 포도당 부하 이후 시간 경과에 따라 각 그룹의 혈당 변화를 나타낸다.
   • 결과
     • OFS, BB-12, OFS + BB-12 모두 대조군에 비해 혈당 농도가 낮았다.
     • 특히 90분 시점에서 OFS와 BB-12 각각 혈당 농도를 대조군보다 유의미하게 감소시켰다.

2. 인슐린 변화(B)

   • X축: 시간(분, 0~120분)
   • Y축: 인슐린 농도(nmol/L)
   • 포도당 섭취 후 인슐린 농도의 변화가 각 그룹에서 어떻게 다른지 보여준다.
   • 결과
     • OFS와 BB-12 모두 인슐린 농도를 낮추었으며, 두 물질의 조합(OFS + BB-12)에서도 유사한 효과가 나타났다.
     • 공복 인슐린 농도는 BB-12가 가장 크게 감소시켰다.

 

연구 결론

프락토올리고당은 지방 감소와 장내 미생물군 개선에서 높은 효과를 보였으며, BB-12는 혈당 조절과 장내 투과성 개선에서 긍정적인 영향을 미쳤다. 두 물질 모두 비만 및 대사 건강 개선을 위한 비침습적 치료 옵션으로 유망하다. 특히, 프리바이오틱과 프로바이오틱은 각각의 장점을 살려 비만과 대사 증후군 관리에 기여할 수 있다.

 

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