학술논문
Effects of pistachio milk fermented with short-chain fatty acids-producing probiotics in human colon carcinoma cells / 단쇄지방산을 생산하는 프로바이오틱스로 발효시킨 피스타치오 우유의 인간 대장암 세포에 미치는 영향
Document Type
Dissertation/ Thesis
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English
Abstract
피스타치오 우유는 피스타치오에서 열수 추출된 식품으로 단백질과 지방 함량이 높다. 단쇄지방산(아세트산, 프로피온산 및 부티르산)은 대장암 세포에 세포독성과 세포자멸사를 유도한다고 알려져 있다. 본 연구는 피스타치오 우유에서 단쇄지방산 생성능이 높은 프로바이오틱스 조합을 찾고, 최적 프로바이오틱스 조합으로 발효시킨 피스타치오 우유의 인간 대장암 세포(Caco-2)에 대한 항암효과를 확인하기 위하여 실시하였다. 연구에 활용된 프로바이오틱스의 조합은 Streptococcus thermophilus + Lactobacillus bulgaricus (C), C + Lactobacillus acidophilus (C-La), C + Lactobacillus gasseri (C-Lg) 및 C + Bifidobacterium bifidum (C-Bb) 이다. 연구의 결과는 다음과 같다. 네 가지의 프로바이오틱스 조합 모두 피스타치오 우유에서 3.5 시간 이내의 짧은 발효 종료시간을 보였다. C-Bb는 피스타치오 우유에서 다른 프로바이오틱스 조합보다 최대 1.5배 높은 아세트산 생산량을 나타냈으며, C-Bb로 발효된 피스타치오 우유는 Caco-2 세포에 유의적인 세포독성을 보였다. 즉, 1, 2.5, 5%의 C-Bb 발효 피스타치오 우유를 처리한 Caco-2 세포는 각각 78, 56, 29%의 세포생존율을 보였다. Caco-2 세포에 5%의 C-Bb 발효 피스타치오 우유를 처리한 결과, 대조군에 비해 최대 6배 높은 초기 및 후기 세포자멸사가 유도되었다. 또한 C-Bb 발효 피스타치오 우유를 처리한 Caco-2 세포는 α-tubulin의 하향조절 및 활성화된 caspase-3의 상향조절이 유의적으로 유도되었으며, 핵의 응축 및 단편화도 나타났다. 결론적으로, 본 연구에서는 아세트산이 풍부한 발효 피스타치오 우유의 Caco-2 세포에 대한 세포독성, 세포자멸사 및 활성화된 caspase-3에 의한 미세소관 파괴 및 핵의 손상을 확인하였으며, 이를 통해 발효 피스타치오 우유가 항암 효과를 함유한 기능성 식품으로써의 이용 가능성을 제안하였다.
Pistachio milk (PM), an extraction product of pistachio, is protein- and fat-dense food. Short-chain fatty acids (SCFAs) are known for inducing cytotoxicity and apoptosis in colon carcinoma cells. This study aimed to find an optimal combination of probiotics that can produce a higher amount of SCFAs in PM. In addition, the anti-cancer effect of fermented PM on human colon carcinoma cells (Caco-2) was determined. The combinations of probiotics were as follows: Streptococcus thermophilus + Lactobacillus bulgaricus (C); C + Lactobacillus acidophilus (C-La); C + Lactobacillus gasseri (C-Lg); C + Bifidobacterium bifidum (C-Bb). The results indicated that fermented PM was produced within 3.5 hours of fermentation in all the probiotics combinations. C-Bb produced up to 1.5-fold more acetate than the other probiotics combinations did. A significant amount of cytotoxicity, i.e., 78, 56, and 29% cell viability was observed in Caco-2 cells by C-Bb-fermented PM at 1, 2.5, and 5%, respectively. C-Bb-fermented PM (5%) induced early and late apoptosis up to 6-fold. Additionally, Caco-2 cells treated with C-Bb-fermented PM significantly induced the downregulation of α-tubulin and the upregulation of cleaved caspase-3, as well as nuclear condensation and fragmentation. Our data suggest that fermented PM, which is rich in acetate, may have the potential as a functional food possessing anti-colon cancer properties.
Pistachio milk (PM), an extraction product of pistachio, is protein- and fat-dense food. Short-chain fatty acids (SCFAs) are known for inducing cytotoxicity and apoptosis in colon carcinoma cells. This study aimed to find an optimal combination of probiotics that can produce a higher amount of SCFAs in PM. In addition, the anti-cancer effect of fermented PM on human colon carcinoma cells (Caco-2) was determined. The combinations of probiotics were as follows: Streptococcus thermophilus + Lactobacillus bulgaricus (C); C + Lactobacillus acidophilus (C-La); C + Lactobacillus gasseri (C-Lg); C + Bifidobacterium bifidum (C-Bb). The results indicated that fermented PM was produced within 3.5 hours of fermentation in all the probiotics combinations. C-Bb produced up to 1.5-fold more acetate than the other probiotics combinations did. A significant amount of cytotoxicity, i.e., 78, 56, and 29% cell viability was observed in Caco-2 cells by C-Bb-fermented PM at 1, 2.5, and 5%, respectively. C-Bb-fermented PM (5%) induced early and late apoptosis up to 6-fold. Additionally, Caco-2 cells treated with C-Bb-fermented PM significantly induced the downregulation of α-tubulin and the upregulation of cleaved caspase-3, as well as nuclear condensation and fragmentation. Our data suggest that fermented PM, which is rich in acetate, may have the potential as a functional food possessing anti-colon cancer properties.