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Natural Product Efficacy Evaluation

Postbiotic metabolites from Bifidobacterium adolescentis alleviates doxorubicin-induced aging in canine vascular endothelial cells

정리일 2026-07-03

Postbiotic metabolites from Bifidobacterium adolescentis alleviates doxorubicin-induced aging in canine vascular endothelial cells

  • 저자: Jin H; Bai H; Liu T; Wang H; Li Y; Wang Z
  • 출처: - (2026)
  • DOI/링크: https://doi.org/10.3892/etm.2026.13218
  • 연구 계열: Topics/Natural Product Efficacy Evaluation
  • 투고일: 2025-12-18

TL;DR

Bifidobacterium adolescentis 발효 갈조류추출물(LA20k9)은 독소루비신(DOX) 유도 견 혈관내피세포(CVEC) 노화모델에서 세포생존율을 회복시키고 SA-β-갈락토시다아제 활성을 감소시켰으며, 염증·산화스트레스 지표를 개선하고 세포주기·cAMP 신호·레티놀대사 경로를 조절함으로써 혈관노화를 억제하는 포스트바이오틱 후보로 확인되었다.

1. 연구 배경 및 동기

  • 다루는 문제: 혈관내피세포(EC) 노화는 심혈관 노화의 핵심 기전으로, 죽상경화판 형성·혈관탄성 저하·고혈압성 재형성에 직접 관여하지만 이를 표적으로 한 치료전략은 충분히 규명되지 않았다. 포스트바이오틱(불활성화 프로바이오틱 및 그 대사산물)은 항산화·항염 등 생리활성을 지닌 대안으로 주목받는다.
  • 기존의 공백 / 왜 필요한가: Bifidobacterium 및 그 대사산물이 심혈관 건강, 특히 반려동물의 혈관노화에 미치는 영향에 대한 연구는 상대적으로 부족하다.

2. 관련 연구

  • 기존 연구 흐름: 장수 고양이 분변에서 분리된 Bifidobacterium adolescentis Life Age 20 균주가 조로 마우스 모델에서 수명을 연장시킨 선행연구가 있었으며, 이를 바탕으로 장수견 분변에서 새로운 균주(LA20k9)를 분리하였다.
  • 이 논문의 위치: 이 연구는 장수견 유래 B. adolescentis LA20k9의 갈조류 발효대사산물이 견 혈관내피세포 노화모델에서 갖는 항노화 효과와 전사체·대사체 수준의 기전을 규명한다.

3. 핵심 기여

  1. LA20k9의 조성분석에서 말산·숙신산이 발효를 통해 새로 생성됨을 확인
  2. DOX 유도 CVEC 노화모델에서 LA20k9의 세포생존율 회복, SA-β-gal 활성 감소, SASP 마커(MMP-1/3, VEGF, bFGF) 개선 효과 입증
  3. 염증인자·산화스트레스지표(NAD+, SOD, GSH, MDA) 개선 효과 정량 제시
  4. RNA-seq 기반 차등발현유전자 분석 및 GO/KEGG 경로분석으로 세포주기·cAMP신호·레티놀대사 경로 관여를 규명

4. 제안 방법론

  • 전체 접근 논리: 견 혈관내피세포에 독소루비신으로 노화를 유도한 뒤 LA20k9(발효산물) 및 비발효 대조군(BMFM)을 처리하여 세포생존율·노화마커·염증/산화스트레스지표를 비교하고, 전사체·대사체 분석으로 기전을 탐색하였다.
  • 단계:
    • B. adolescentis LA20k9를 갈조류(다시마)추출물 함유 배지에서 발효, 동결건조하여 시험물질 제조(비발효 대조군 BMFM 별도 제조)
    • CCK-8 검사로 LA20k9/BMFM/DOX 각각의 농도별 세포생존율을 측정해 처리농도 결정(DOX 0.2umol/l, LA20k9 1280ug/ml, BMFM 640ug/ml)
    • SA-β-gal 활성·SASP 마커(MMP-1/3, VEGF, bFGF)·염증인자(IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-8, GM-CSF, MCP-1)·산화스트레스지표(NAD+, SOD, GSH, MDA)를 ELISA/비색법으로 정량
    • RNA-seq(NovaSeq 6000) 및 비표적 대사체 분석(LC-MS/MS) 수행, DESeq2로 차등발현유전자 분석, GO/KEGG GSEA 실시

5. 실험 설정

항목 내용
대상/재료 견 혈관내피세포주(CVEC, PETCC-199), 반복 4회 이상(CCK-8은 12회 이상)
처리 조건 DOX(0.2umol/l)로 노화 유도 후 LA20k9(1280ug/ml) 또는 BMFM(640ug/ml) 24시간 처리
대조군 무처리 음성대조군(NC, HBSS 단독) 및 DOX 단독 처리 노화모델군, 비발효 대조 발효산물(BMFM)군
측정 방법 세포생존율(CCK-8), SA-β-gal 활성, SASP 마커(MMP-1, MMP-3, VEGF, bFGF), 염증인자(IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-8, GM-CSF, MCP-1), 산화스트레스지표(NAD+, SOD, GSH, MDA), RNA-seq 차등발현유전자, GO/KEGG 경로분석

6. 실험 결과 분석

지표 변화(Δ) 조건 · 유의성
세포생존율 DOX 0.2umol/l에서 70.2%로 감소(p<0.05); LA20k9 1280ug/ml 병용 시 184.8%까지 회복(NC보다 높음, p<0.05); BMFM 640ug/ml는 90.7%까지만 회복 DOX 단독 대비
SA-β-갈락토시다아제 활성 DOX로 NC 대비 16% 유의 증가(p<0.05), LA20k9 처리로 16% 유의 감소(p<0.05); BMFM은 DOX군과 유의차 없음 DOX 단독군 대비
MMP-1 / MMP-3 MMP-1: NC 53.4에서 DOX 80.5로 증가 후 DOX+LA20k9 52.8ng/ml로 감소; MMP-3: NC 21.0에서 DOX 26.6으로 증가 후 DOX+LA20k9 24.8ng/ml로 감소, 모두 유의(p<0.001) DOX+LA20k9 vs DOX
VEGF / bFGF VEGF: NC 132.9에서 DOX 102.6으로 감소 후 DOX+LA20k9 129.6pg/ml로 회복; bFGF: NC 23.7에서 DOX 20.8로 감소 후 DOX+LA20k9 31.4pg/ml로 회복, 모두 유의(p<0.001) DOX+LA20k9 vs DOX
염증인자(IL-1β 등) IL-1β: NC 50.4에서 DOX 174.5로 증가 후 DOX+LA20k9 86.8ng/ml로 감소; TNF-α, IL-6, IL-8, GM-CSF, MCP-1도 유사하게 DOX로 증가 후 LA20k9로 감소(p<0.05) DOX+LA20k9 vs DOX
산화스트레스지표 NAD+: NC 0.978에서 DOX 0.426으로 감소 후 DOX+LA20k9 0.719uM로 회복; SOD: NC 27.2에서 DOX 12.8로 감소 후 DOX+LA20k9 32.1U/mg prot로 회복; GSH: NC 8.1에서 DOX 5.3으로 감소 후 DOX+LA20k9 7.4uM로 회복; MDA: NC 0.151에서 DOX 0.162로 증가 후 DOX+LA20k9 0.152umol/mg prot로 감소 모두 p<0.05
RNA-seq 차등발현유전자 NC vs DOX 비교에서 상향 2519개, 하향 3888개; DOX vs LA20k9 비교에서 상향 4120개, 하향 2915개 fold change 1.2 이상, 보정 p<=0.05

제안 기전(인과 사슬): LA20k9 발효대사산물(말산·숙신산 등) → 세포주기·cAMP신호·레티놀대사 경로 활성화 및 세포노화·산화손상·염증반응 억제 → SASP 마커(MMP-1/3 감소, VEGF/bFGF 증가) 및 염증·산화스트레스지표 개선 → 혈관내피세포 노화 억제

7. 비판적 평가

강점

  • 발효산물(LA20k9)과 비발효 원료(BMFM)를 병행 비교하여 발효 자체의 기여를 분리 확인
  • ELISA 기반 정량 지표에 더해 전사체·대사체 통합분석으로 기전을 다각도로 규명

한계 · 의문

  • 세포주 기반 in vitro 연구로 생체 내(in vivo) 효능 검증이 이루어지지 않음
  • DOX 유도 노화모델이 자연노화 과정을 완전히 재현하는지는 불확실

8. 향후 연구 방향

  • 동물 개체 수준(in vivo)에서 LA20k9의 항노화·혈관건강 효과 검증 필요
  • 전사체·대사체에서 확인된 신호경로(cAMP, 레티놀대사 등)의 기능적 검증 연구 필요

9. 결론

LA20k9은 견 혈관내피세포 노화모델에서 세포생존·항염·항산화 효과를 나타내는 유망한 포스트바이오틱 대사산물로, 혈관노화 억제 및 건강수명 연장을 위한 전략으로 활용될 가능성이 있다.

원문 그림

Figure 1. Effects of Bifidobacterium adolescentis LA20k9 fermentation metabolites on cell viability in CVECs. (A) Cell viability of CVECs treated with
Figure 1. Effects of Bifidobacterium adolescentis LA20k9 fermentation metabolites on cell viability in CVECs. (A) Cell viability of CVECs treated with
Figure 2. Effects of LA20k9 and BMFM on SA‑β‑gal activity in CVECs. Quantification (A) and representative images (B) showing SA‑β‑gal staining in
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Figure 3. Effects of LA20k9 on SASP in CVECs. Levels of (A) MMP‑1,
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Figure 4. Effects of LA20k9 on inflammatory cytokine levels in CVECs. Levels of inflammatory cytokines, including (A) IL‑1β, (B) IL‑6, (C) IL‑8, (D) TNF‑α,
Figure 4. Effects of LA20k9 on inflammatory cytokine levels in CVECs. Levels of inflammatory cytokines, including (A) IL‑1β, (B) IL‑6, (C) IL‑8, (D) TNF‑α,
Figure 5. Effects of LA20k9 on NAD+ and oxidative stress levels in CVECs. (A) Levels of NAD+ in CVEC with DOX‑induced senescence. CVEC were
Figure 5. Effects of LA20k9 on NAD+ and oxidative stress levels in CVECs. (A) Levels of NAD+ in CVEC with DOX‑induced senescence. CVEC were
Figure 6. Transcriptomic analysis of in CVECs upon LA20k9 treatment. (A) Inter‑sample correlation heat map, (B) Venn diagram and (C) and cluster heat map
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Figure 7. Metabolomics analysis of in CVECs upon LA20k9 treatment. (A) Piece chart, (B) Venn diagram and (C) cluster heat map of the proportion of
Figure 7. Metabolomics analysis of in CVECs upon LA20k9 treatment. (A) Piece chart, (B) Venn diagram and (C) cluster heat map of the proportion of

원문 그림 · 라이선스: cc-by-nc-nd

Keywords

postbiotic, Bifidobacterium adolescentis, vascular endothelial cell, cellular senescence, doxorubicin, oxidative stress, transcriptomics, canine