<h1>결과 및 고찰</h1><p>본 연구에서는 MiSeq을 수행하여 총 \( 2,141,540 \)개의 clean reads를 얻었고, 각 샘플당 \( 2,500 \) reads를 임의적으로 선발하여 normalization을 수행하였다. 이 단계에서 Good's coverage의 \( 96 \% \) 이상인 것을 확인하였으며, 이는 normalization 이후에도 대부분의 OTUs가 손실되지 않았다는 것을 나타낸다. 종 균일도(evenness)를 나타내는 Shannon index는 피험자 A 에서는 \( 10 \)가지 식이, 피험자 B에서는 \( 3 \)가지 식이에 의해 유의적으로 감소하는 것을 확인하였다 \( ( p<0.05 ) \). 반면에 종 풍부도(richness)를 나타내는 Chao index에서는 유의적인 차이가 없었다.</p><p>Phylum 수준에서 Taxonomic composition 분석은 비만을 나타내는 지표중 하나로 알려진 Firmicutes/Bacteroidetes (F/B)에 대해 조사하기 위해 수행하였다. F/ B 비율은 피험자 A에서는 콜라, 소주, 피험자 B에서는 토마토, 소주를 처리한 샘플에서 유의적으로 증가하여 비만 관련 장내미생물이 증가하는 것으로 나타났다 \( (p<0.05) \). 반면에, genus 수준에서는 두 피험자 모두 Bacteroides, Blautia, Bifidobacterium의 높은 abundance가 확인되었다. 또한 두 피험자가 갖고 있는 장내미생물의 abundance 차이를 조사한 결과에서는 피험자 A는 Bacteroides형의 enterotype, 피험자 B는 Prevotella형의 enterotype임을 확인하였다. 본 연구에서 \( 2 \)시간 동안 FF 배양을 시킨 식품처리군과 동일하게 배양한 비처리군인 Blank 샘플과의 abundance 차이도 관찰하였다. Figure \( 3 \)은 각각의 식품 처리에 의해 유의적으로 증가 또는 감소한 genera를 나타냈다. 이 중 SCFAs를 생성한다고 알려진 유익균을 선별하여,식품 처리가 유익균의 abundance에 미치는 영향을 Table \( 1 \)에 요약했다. SCFAs 생성균으로 알려진 Blautia, Bifidobacterium , Faecalibacterium, Alistipes, Dialister, Lactobacillus, Bytyricicoccus, Odoribacter, Oscilibacter, Anaerostipes, Dorea 및 Roseburia를 포함한 \( 12 \)종의 genera가 확인되었다. Table \( 1 \)은 피험자의 enterotype에 따라 식품에 대한 반응이 다르게 나타나며, 특히 SCFAs 생성균의 abundance에 영향을 미치는 것으로 확인 되었다. 따라서 식이 요법이 각 사람에게 미치는 영향은 개별 장내미생물생태 유형에 따라 달라 질것으로 예상된다.</p><p>본 연구에서 소주를 처리한 시료에서 알코올 소독에 내성이 있다고 알려진 Blautia의 증가를 확인하였다. 각 피험자에서 대표적인 유익균으로 알려진 Bifidobacterium의 abundance를 관찰하였다. 피험자 A는 지방 식이(참기름, 아보카도유, 소고기)의 처리가 Bifidobacterium과 양의 상관관계가 있는 반면, 피험자 B는 식이섬유(현미, 김치, 토마토)의 처리가 양의 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다. 김치를 첨가한 이후 Lactobacillus의 증가는 피험자 B에서만 관찰되었는데, 이는 피험자 A의 장내미생물생태에는 김치로부터 파생된 Lactobacillus가 장 내에 군집형성이 되어 있지 않았을 것으로 사료된다. 한편, 많은 식품들이 Alistipes, Dialister, Odoribacter, Oscilibacter, Dorea 및 Roseburia를 포함한 SCFA producer들을 감소시켰다. Figure \( 3 \)에서 Collinsella가 피험자 A에서 유의적으로 증가한 것을 확인할 수 있었는데 \( (p<0.05) \), 이 미생물은 인체 내 장에서 잠재적인 병원균으로 알려져 있다. 또한 피험자 A에서는 다양한 식품 처리에 따라 Escherichia/Shigella가 유의적으로 증가하는 것으로 확인되었는데 \( (p<0.05) \), 이 미생물의 증가는 알코올성 지방간 질환과 관련이 있는 것으로 보고되어 있다. 주요 butyrate-producer로 알려진 Faecalibacterium도 대부분의 식품처리 이후 현저하게 감소하였지만 in vitro GID 과정에서의 bile salt 사용이 영향을 미쳤을 것으로 예상된다. 이 결과는 위 실혐에 사용하는 bile salt의 양을 제거하거나 줄이는 개선이 필요함을 시사한다. 또한 Figure S\( 5 \)의 결과는 in vitro 배양만으로도 여러 genera에 영향을 미친다는 것을 보여준다. 이 중 피험자 A에서 E. coli는 별도의 식품 첨가 없이도 증가하였으나, 식품 처리 이후 보다 많이 증가하는 것을 확인하였다. 이는 식품첨가와 in vitro 배양의 시너지 효과로 피험자 A의 E. coli가 증가할 수 있는 가능성을 보여준다. Bray-curtis 거리를 기반으로 식품 첨가 샘플 간의 유전적 거리를 분석했다. Figure S\( 3 \)의 결과는 in vitro 상에서 \( 2 \)시간 배양 후 식품 첨가가 Blank 샘플보다 더 많은 장내미생물생태를 변화시켰음을 보여주며, 이는 in vitro 상에서의 장내미생물 생태에 대한 식품의 처리 효과가 분명했음을 시사한다. 또한 본 연구 결과를 볼 때 지방류와 소고기 처리가 두 피험자에게 모두 유사한 장내미생물생태 로 변화 시키는 것을 확인하였으며, 또한 소주, 콜라, 토마토 처리 이후에서도 두 피험자 모두에서 유사한 장내 미생물생태 변화를 보였다. 피험자 A에서 현미, 김치, 청국장이 유사한 장내미생물 생태 변화를 보였고, 피험자 B에서는 현미, 면, 생선이 비슷한 결과를 나타내었다.</p><p>In vitro 상에서 GID-FF를 기반으로 하여 다양한 식이 유형이 장내미생물생태에 미치는 영향을 조사하였고, 더 나아가 이러한 영향에 대한 평가방법의 사용 가능성을 조사하였다. 비록 예비 연구 단계이지만, 본 연구결과는 다양한 장내미생물생태에 대한 식품의 반응 및 효과가 in vitro GID-FF 과정을 통해 평가 될 수 있음을 시사하며, 실험적 방법에 대한 개선(즉, bile salts 영향 최소화 및 장내 미생물에 대한 in vitro 배양환경 최적화)이 이뤄진다면, 동물실험을 대체할 수 있는 정확한 식품 영향 평가 모델로 발전할 수 있을 것으로 보여진다.</p>
종 균일도를 나타내는 것은 무엇인가?
Shannon index