영아 흰쥐에서 실험적 E. coli 요로감염에 대한 유산균의 예방효과

Abstract

Objective : Urinary tract infection (UTI) has been known as an ascending infection of own fecal uropathogens and urogenital lactobacilli were documented to inhibit the adhesion of uropathogens to uroepithelial cells. This study was to investigate whether lactobacillus mixture given to pregnant and lactating mother rats, successfully colonize the breast-fed infant rats and prevent the experimental E. coli UTI. Methods : To Sprague Dawley rats in late pregnancy, lactobacillus mixture (10^(10) CFU/mL) and PBS (phosphate-buffered saline, 1mL) were given orally in the lactobacillus groups (I, II) and control group, respectively through delivery and lactation (4 weeks). Lactobacillus mixture were produced by three strains (L. casei YIT 9029 Shirota strain, L. rhamnosus 273W, and L. reuteri 218), which inhibit standard E. coli strain (ATCC No. 25922) in vitro sensitivity test. After delivery, all newborn rats were breast fed. At 3 weeks of age, PBS (1 mL) were instilled into the bladders of infant rats in the latotobacillus I (n=22) and the control group (n=20), and the same lactobacillus mixture (1 mL) in latotobacillus II group (n=24). Twenty four hours later, experimental E. coli UTI was induced by instillation of 3 mL of standard E. coli (ACTC No. 25922, 10^(7) CFU/mL) into the bladder. Lactobacillus and E. coli culture were done in stool and urine of infant rats before and 24 hours after E. coli instillation. Experimental rats were sacrificed at 72 hours after E. coli infusion. Results : Stool and urine lactobacilli were more colonized lactobacillus I and II groups than control group, although not statistically significant. After inducing experimental E. coli UTI models, cystitis incidence was not significantly different in the three groups, but pyelonephritis incidence of lactobacillus II group (16.7%) was significantly lower than lactobacillus I group and control (72.7%, 75%)(P=0.015). The cystitis score were not significantly different in the three groups (P>0.05). In the lactobacillus II group, pyelonephritis score (0.33 ± 0.68) was significantly lower than lactobacillus I group and control (1.31 ± 1.21, 1.95 ± 1,72)(P=0.006). Conclusion : Oral lactobacillus mixture, given to pregnant and lactating rats with intravesical instillation to the bladder of infant rats significantly prevented the experimental E. coli UTI. The preventive effects of lactobacillus is promissing for development of urogenital probiotics.;목적: 요로 감염은 Escherichia coli (E. coli) 등 자신의 장내 세균에 의한 상행성 감염으로 알려져 왔고 요로 생식계에 존재하는 유산균 (lactobacillus)이 요로 병원균의 요상피세포 부착을 억제함이 확인되었다. 본 연구에서는 임신기와 수유기 어미 흰쥐에게 투여한 혼합 유산균이 모유 수유한 영아 흰쥐의 유산균 집락에 미치는 영향과 실험적 E. coli 요로감염 영아 흰쥐 모델에서 유산균의 요로감염 예방효과를 관찰하고자 하였다 방법: 임신 후기 Sprague Dawley 흰쥐에게 분만후 모유수유 종료시까지 약 4 주간 유산균 실험군 (I, II군)에게는 혼합 유산균 1 mL를, 대조군에게는 인산 완충용액 1 mL를 투여하였다. 혼합 유산균은 실험실 검사에서 E. coli 표준균주 (ATCC No. 25922)에 항균력이 높은 3개의 균주 (L. casei Shirota strain, L. rhamnosus, L. reuteri)를 혼합하여 10^(10) CFU/mL 농도로 제조하였다. 어미 흰쥐에서 태어난 새끼가 생후 3주경이 되는 시기에 유산균 II군 (n=24) 영아 흰쥐에게는 혼합 유산균 1 mL를, 유산균 I군 (n=22)과 대조군 (n=20) 영아 흰쥐에게는 인산 완충용액 1 mL를 방광내 주입하였다. 24 시간 후에 E. coli 표준균주 (10^(7) CFU/mL) 3 mL를 영아 흰쥐의 방광내 주입하여 실험적 E. coli 요로감염을 유발하였다. E. coli 주입전과 주입 후 24시간에 소변과 대변에서 유산균과 E. coli 배양 검사를 시행하였고 72시간에 실험동물을 희생시켜 병리학적 관찰을 시행하였다. 결과: 유산균 I군과 II군은 대조군에 비해 대변과 소변내 유산균 집락수가 높았지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 실험적 E. coli 요로감염 영아 흰쥐 모델에서 방광염의 빈도는 세 군간에 유의한 차이가 없었지만 신우신염의 빈도는 유산균 II군에서 16.7% (4/24)로 대조군의 75.0% (15/20)에 비해 유의하게 낮았다 (P=0.015). 반정량적 평가를 위하여 방광과 신장의 염증의 정도를 등급화 하였을때 유산균 I군과 II군의 방광염 점수는 각각 1.5±0.78점, 1.25±0.98점으로 대조군의 1.8±1.06점에 비해 유의한 차이가 없었고 신우신염 점수는 유산균 II군 (0.33±0.68점)뿐 아니라 유산균 I군 (1.31±1.21점) 에서도 대조군 (1.95±1.72점)에 비하여 유의하게 감소되었다 (P=0.006). 결론: 어미 흰쥐에게 경구 투여한 혼합 유산균은 모유 수유한 영아 흰쥐의 유산균 발달과 실험적 E. coli 요로감염 발생에 대한 예방효과가 미약하였으나 영아 흰쥐의 방광내 주입한 유산균은 유의한 예방효과가 있었다. 영유아 요로감염 예방을 위한 유산균 제제의 역할을 제시할 수 있었다.