• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1571-1586
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• 2012

지구상에는 약 5,400여 종의 포유동물이 있고 그 중 약 1,000여 종은 풀을 뜯어 먹고 사는 초식동물이다. 초식동물 중에서 약 250여 종이 반추동물로 알려져 있다. 반추동물인 소와 양은 반추위에서 주로 발효가 일어나지만 비반추동물인 돼지와 사람은 맹장과 결장, 직장에서 주로 발효가 일어난다. 반추위 미생물의 종류와 우점도 Bacteroidetes 51%, Firmicutes 43% 존재하며, 사람의 대장미생물의 우점도Firmicutes 65%, Bacteroidetes 25%로 존재한다. 풀의 세포벽 구성성분은 미생물에 의해 분해, 발효에 의해 SCFA (short chain fatty acid)를 생성하게 되고 acetate, propionate, butyrate 생성비율은 60:25:15이다. 장내 primary butyrate transporter인 MCT1(monocarboxylatetransports-1)에 의해서 흡수된 butyrate는 SCFA receptor GPR43과 GPR41을 활성화시킨다. Butyrate는 강력한 anti-tumorigenic 기능을 가지고 있다. Butyrate는 다양한 cancer cell에 효과를 나타내며 세포내의 기능 조절에 기여하고, 암세포사멸을 유도하는 특성이 있다. Butyrate는 caspase의 활성화, HDAC (histone deacetylase) 활성을 억제하여apoptosis를 유도하고, p53 발현증가로 cell cycle arrest와 apoptosis를 유도한다. SCFA의 항 염증작용으로는 장 상피세포에서 IL-8 발현 감소, NO합성과 NF-${\kappa}B$ (nuclear factor ${\kappa}B$)의 활성을 억제하여 염증으로 인한 암 발생을 억제한다. Butyrate는 장 점막의 생리적 기능을 유지하는데 중요한 역할을 하며 IBD (inflammatory bowel disease) 치료법으로 이용되고 있다.

• Nutrition Research and Practice
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• 제9권4호
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• pp.343-349
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• 2015

BACKGROUND/OBJECTIVES: Fermentation of dietary fiber results in production of various short chain fatty acids in the colon. In particular, butyrate is reported to regulate the physical and functional integrity of the normal colonic mucosa by altering mucin gene expression or the number of goblet cells. The objective of this study was to investigate whether butyrate modulates mucin secretion in LS174T human colorectal cells, thereby influencing the adhesion of probiotics such as Lactobacillus and Bifidobacterium strains and subsequently inhibiting pathogenic bacteria such as E. coli. In addition, possible signaling pathways involved in mucin gene regulation induced by butyrate treatment were also investigated. MATERIALS/METHODS: Mucin protein content assay and periodic acid-Schiff (PAS) staining were performed in LS174T cells treated with butyrate at various concentrations. Effects of butyrate on the ability of probiotics to adhere to LS174T cells and their competition with E. coli strains were examined. Real time polymerase chain reaction for mucin gene expression and Taqman array 96-well fast plate-based pathway analysis were performed on butyrate-treated LS174T cells. RESULTS: Treatment with butyrate resulted in a dose-dependent increase in mucin protein contents in LS174T cells with peak effects at 6 or 9 mM, which was further confirmed by PAS staining. Increase in mucin protein contents resulted in elevated adherence of probiotics, which subsequently reduced the adherent ability of E. coli. Treatment with butyrate also increased transcriptional levels of MUC3, MUC4, and MUC12, which was accompanied by higher gene expressions of signaling kinases and transcription factors involved in mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways. CONCLUSIONS: Based on our results, butyrate is an effective regulator of modulation of mucin protein production at the transcriptional and translational levels, resulting in changes in the adherence of gut microflora. Butyrate potentially stimulates the MAPK signaling pathway in intestinal cells, which is positively correlated with gut defense.

• 한국식품영양학회지
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• 제28권2호
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• pp.171-177
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• 2015

본 동물실험은 STZ로 유도한 C57BL/6에게 5% sodium butyrate를 급여했을 때 항당뇨 및 항염증 효과를 연구하고자 하였다. 본 연구에서 STZ로 당뇨를 유발한 마우스에게 5% sodium butyrate를 급여했을 때 체중과 식이섭취량에서는 크게 유의적 차이가 없음을 확인하였다(p<0.05). STZ에 의한 당뇨 쥐는 인슐린의 분비가 감소되면서 당대사의 불균형을 초래하며 간 등이 비대해진다고 알려져 있으나, 본 연구에서는 간의 장기 무게에서는 크게 실험군 간에 유의적인 차이가 없었다(p<0.05). 또한 비장과 흉선의 무게는 0.5% sodium butyrate 첨가 식이군에서 유의적으로 낮아짐을 알 수 있었다(p<0.05). 당뇨병은 염증 상태로서 고혈당으로 인하여 monocyte에서는 여러 염증성 사이토카인이 분비가 활성화된다. TNF-${\alpha}$, IL-6 등은 염증성 사이토카인으로서 혈관염증의 중요한 마커로 인식되고 있고, 당뇨병 환자들은 이러한 염증성 사이토카인이 높은 수준으로 활성화 된다. STZ 처리 시 마우스 혈청에서의 염증성 사이토카인의 분비 및 발현이 증가되었으나, 5% sodium butyrate를 급여했을 때 염증성 사이토카인의 분비 및 발현이 저해됨을 확인할 수 있었다. 본 연구는 sodium butyrate 보충은 당뇨병이 유발된 동물모델에서 혈청지질 농도 및 혈당 조절, 염증 상태를 개선에 다소간의 효과가 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 당뇨병과 같은 만성적인 대사질환 개선에 sodium butyrate가 효과적인 식이인자가 될 것으로 생각된다. 그러나 앞으로 더 명확한 효능을 탐색하기 위해서 시료 첨가수준의 다각화 및 여러 가지 보완연구가 필요할 것으로 생각 된다.

• 생명과학회지
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• 제31권5호
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• pp.464-474
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• 2021

대사성질환, 암, 손상, 및 패혈증 등에 의해 유도되는 염증은 산화스트레스를 통해 세포의 미토콘드리아의 기능을 감퇴시켜 신경증과 근육위축증 등을 야기한다. 본 연구에서는 lipopolysaccharide (LPS)에 의해 유도된 미토콘 드리아의 기능감퇴와 근육위측증에 대한 butyrate의 억제효과를 확인하고자 하였다. LPS의 처리는 C2C12세포에서 MAPK의 활성을 통해 미토콘드리아 분열을 촉진하는 DRP1 (Ser616) 인산화와 Atrogin-1의 발현을 증가시켰다. 그러나 butyrate를 처리한 C2C12세포에서는 LPS 처리에 의한 염증 효과가 유의적으로 감소하며, 미토콘드리아 분열을 억제하는 DRP1 (Ser637)의 인산화와 mitofugin2 (Mfn2)의 발현을 증가를 유도하는 것을 확인하였다. 또한 butyrate를 처리한 세포에서 대사성질환을 유발하는 pyruvate dehydrogenase kinase 4 (PDK4)의 발현을 억제함이 관찰되었다. 이는 butyrate가 포도당 대사에서 염증에 의해 유도되는 Warburg 효과를 억제하여 산화스트레스를 개선함으로써, JNK의 활성을 억제하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과들은 butyrate가 항산화효과를 통해 패혈증과 대사성질환과 같은 염증에 의해 유도되는 미토콘드리아의 기능 감퇴와 이에 따른 근육위축증을 개선할 수 있는 후보물질로 활용될 가능성이 있을 것으로 기대된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제45권3호
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• pp.587-595
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• 1998

연구배경: 유전자치료에 이용되는 adenovirus를 기초로 하는 벡타는 상피세포에 강한 친화력이 있고 증식하지 않는 세포에도 유전자의 이입이 가능하며, in vivo에서 다른 백타에 비해 유전자이입 효율이 높은 장점이 있다. 그러나 adenovirus에 이해 전달된 유전자는 세포의 chromosome에 삽입되지 않기 때문에 세포가 분열하면 딸세포에 형질이 전달되지 않을 뿐 아니라 adenovirus가 숙주의 면역반응을 초래하여 이입된 유전자가 제거됨에 따라 전달된 유전자의 발현기간이 짧은 단점이 있다. 포화지방산인 butyrate는 histone의 acetylation을 증가시켜 전달된 유전자의 발현을 증가시킨다고 한다. 저자들은 유전자치료시 butyrate를 병용투여 할 경우 이입한 유전자의 발현이 증가되고, 따라서 유전자치료의 효과를 증가시킬 수 있을 것이라는 가정하에 butyrate가 herpes simplex virus thymidine kinase 유전자를 이용한 유전자치료에 미치는 영향을 조사하였다. 방 법: 악성 중피종세포인 REN세포에 Ad.CMVtk를 이입한 후 세포들을 3군으로 분류하였다. 1 군은 butyrate를 처리하지 않고 7일간 배양하였으며, 2군은 이입 후 1일째에 그리고 3군은 이입 후 2일째 1.5mM/L butyrate를 함유하는 배지에서 24시간 동안 배양한 후 butyrate가 함유되지 않은 배지로 교환하여 배양하였다. 유전자 이입 후 2일, 3일, 그리고 7일에 Western blotting을 시행하여 유전자의 발현정도를 조사하였으며, butyrate 처리 유무에 따른 bystander effect에 의한 살상효과의 차이를 조사하였다. 결 과: Butyrate를 처리하지 않은 대조군은 유전자이입 후 7일째에 유전자의 발현이 없었으나 butyrate를 처리한 군은 7일째에도 유전자의 발현이 있었다. 그리고 butyrate를 처리한 경우 bystander effect에 의한 살상효과가 유의하게 증가되었다. 결 론: 이상의 결과로 butyrate는 유전자의 발현을 증가시킴에 의해 bystander effect를 증가시킴을 알 수 있었으며, 향 후 adenovirus를 이장한 유전자치료의 효과를 증가시킬 수 있는 새로운 방법이 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제9권2호
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• pp.160-168
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• 1999

Butyrate는 탄소사슬이 짧은 지방산 중 하나로 소화되지 않은 식이성 섬유의 혐기적 발효결과 포유동물의 위장관내에 millimolar 농도로 유지되며 대장의 상피세포에서 흡수되어 energy원으로 사용된다. 70%정도 confluent하게 자란 사람의 대장암세포주인 HT29 cell에 5mM sodium butyrate를 시간별로 처리하고 세포의 생존율, 암세포의 분화정도의 biomarker로 알려진 alkaline phosphatase 및 PLC-rl의 발현정도를 측정하였으며 sphingolipid의 생합성 및 ceramidase 활성도 측정하였다. Sodium butyrate 처리는 성장중인 HT29 cell의 부착을 저해하여 처리 1일째부터 세포수가 감소하였고 형질막 효소인 alkaline phosphatase의 발현을 증가시켰으며 PLC-${\gamma}$의 발현을 감소시켰다. 또한, 복합 sphingolipid들의 생합성을 측정한 결과, 세포성장의 저해와 함께 sphingomyelin은 2일째부터 감소하였으며, galactosyl ceramide는 1일째부터 급속히 감소하였다. 그러나 ceramide의 경우, 1일째는 처리하기 전보다 680dpm/mg protein정도 증가하였으며 2일째에는 다시 급속히 감소하였다. 또한 butyrate처리에 의하여 HT29 cell의 acid ceramidase와 neutral ceramidase활성이 저해됨을 관찰하였는데 그 결과 ceramide함량이 초기에 증가된 것으로 생각된다. 본 실험결과들로부터 HT29 cell의 sodium butyrate처리는 세포분화 또는 세포성장저해를 가져오는데 이와 함께 초기의 ceramide함량 및 alkaline phosphatase활성의 증가와 galactosylceramide함량 및 LC-rl 발현의 감소현상이 동반됨을 알 수 있다.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.214-217
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• 2005

본 연구에서는 재조합 단백질 IDS의 생산성을 향상시키기 위한 방법으로 혈청이 첨가되거나 첨가되지 않은 배지에서 세포를 배양하는 동안 sodium butyrate를 첨가하였다. 두 배양 배지에서 모두 비록 세포 농도나 생존률이 감소되긴 했지만 생산성에서 상당히 높은 효과를 보였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제44권4호
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• pp.215-218
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• 2001

쪽(Polygonum tinctortium) 세포에서 외래 단백질 발현을 검토하기 위하여 green fluorescent protein(GFP)가 내재하는 pCAMBIA1302를 형질 전환시켰으며 Western blot 분석에 의해 GFP의 발현을 확인하였다. Sodium butyrate가 GFP생성에 미치는 효과를 검토한 결과, 10 mM에서 세포성장이 지연되었으며, 15 mM 이상에서는 정지되었다. 세포 내 GFP 생성량은 세포 접종 후 3일째 5 mM sodium butyrate를 첨가하였을 때가 0일째 처리에 비해 120% 증가하였다. 또한 접종후 3일 후 5 mM의 sodium butyrate를 처리한 경우가 10 mM의 경우보다 GFP의 수율이 50% 증가하였다. 본 실험을 통하여 세포 접종 후 3일째, 5 mM의 농도로 처리한 sodium butyrate가 외래 단백질의 발현을 효과적으로 증가시키는 결과를 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제10권4호
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• pp.186-191
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• 2000

Ethyl esters (aroma model compounds; ethyl acetate, ethyl propionate, ethyl butyrate) 수용액으로부터 aroma 화합물의 회수를 위해, 표면 개질한 알루미나막을 이용하여 증기 투과를 수행하였다. Ethyl butyrate의 구동력이 가장 큼에도 불구하고, 투과부에서 ethyl ester의 농도는 ethyl butyrate가 가장 높았으며, ethyl propionate, acetate의 순서로 나타났다. 또한, 물에 대한 ester 화합물의 용해도가 상당히 낮기 때문에 투과부에서 상분리가 일어나 순수한 aroma 화합물을 얻을 수 있었다. 실험 결과, 제조된 소수성 알루미나막은 에스테르 화합물에 대해 높은 선택도와 투과 플럭스를 보여 주었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제22권7호
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• pp.1026-1031
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• 2009

An experiment was conducted to study the effect of graded levels of butyric acid (butyrate) on performance, gastrointestinal tract health and carcass characteristics in young broiler chickens. Control starter (0-3 wk) and finisher (4-5 wk) diets were formulated to contain 2,900 kcal ME/kg and 22% CP, and 3,000 kcal ME/kg and 20% CP, respectively. Subsequently, four other experimental diets were formulated to contain 0.05% antibiotic (furazolidone) or 0.2, 0.4 and 0.6% butyric acid. Each diet was fed at random to 8 replicates of 6 chicks each throughout the experimental period (0-5 wk). The results showed that 0.4% butyrate in the diet was similar to antibiotic in maintaining body weight gain and reducing E. coli numbers but superior for feed conversion ratio. No added advantage on these parameters was obtained by enhancing the concentration of butyrate from 0.4 to 0.6% in the diet. Feed intake and mortality were not influenced by the dietary treatments. A reduction in pH of the upper GI tract (crop, proventiculus and gizzard) was observed by inclusion of butyrate in the diets of broilers compared to either control or antibiotic-fed group. Butyrate at 0.4% was more effective in reducing the pH than 0.2% butyrate. Within the lower GI tract, 0.4 and 0.6% butyrate was effective in lowering pH in the duodenum, but no effect was found in either the jejunum or ileum. The villus length and crypt depth in the duodenum increased significantly in all the butyrate treated diets irrespective of the level tested. Carcass yield was higher and abdominal fat content was lower significantly in all the butyrate treatment groups compared to the control or antibiotic group. From these findings, it is concluded that 0.4% butyric acid supplementation maintained performance, intestinal tract health, and villi development and carcass quality in broiler chickens.