Effect of Lactobacillus gasseri BNR17 on Glucose Tolerance in Subjects with Overweight and Postprandial Glucose Intolerance

Abstract

This study was performed to evaluate the effect of Lb. gasseri BNR17 on glucose tolerance, and to find the effective dose after consumption of Lb. gasseri BNR17 isolated from human breast milk in human subjects. This was a double-blind, randomized, placebo-controlled and parallel study. Fifty-five overweight, post-prandial glucose intolerance, and additionally, subjective symptoms of irritable bowel syndrome subjects were recruited by online advertisements on several websites in Seoul, Korea. After 1-week run-in period, subjects were randomly assigned to four groups, placebo (dextrin) or low (2x108CFU), intermediate (2x109CFU), high (2x5x109CFU) dose of Lb. gasseri BNR17, and asked to consume test materials for 4 weeks. PCR was performed to evaluate the adhesion capacity of Lb. gasseri BNR17 on intestinal tract in fecal samples. And fecal Interleukin-10 (IL-10), Interleukin-6 (IL-6), and Tumor necrosis factor-a (TNF-a) were measured to evaluate the regulation of inflammatory cytokines. Blood glucose concentrations were checked after 75g glucose loading up to 2 hours and area under the curve (AUC), maximum concentration (Cmax), and peak time (Tmax) were calculated. Improvement of IBS symptoms was assessed by the questionnaire. Positively detected Lb. gasseri BNR17 in fecal samples showed the highest increase in intermediate dose group by 90% compared to baseline. Among the fecal inflammatory cytokines, TNF-a concentrations were significantly low in high dose group compared to placebo group after 4 weeks intervention by Dunnett’s test (P=0.058). No significant differences in AUC, Cmax, Tmax at baseline, 4 weeks, and in changes between pre-treatment and post-treatment among groups. However, AUC changes between pre-treatment and post-treatment were significantly decreased in low dose and intermediate dose group. And it was found that baseline inflammatory status, and baseline blood glucose level, compliance rate, and sex of subjects act as a confounder on improvement of glucose tolerance. Symptom scores of irritable bowel syndrome were significantly improved in abdominal pain in high dose group compared to placebo group. According to this result, as there was no dose-dependent manner, the consumption of Lactobacillus gasseri BNR17 has effect on glucose tolerance, and we find that a probiotic at a daily dose of 2x109CFU is the most effective on improving glucose tolerance.;본 연구는 모유 유래 균주인 Lb. gasseri BNR17의 내당능 개선 효과를 알아보고 가장 유효한 섭취 용량의 설정을 위해 수행되었으며, 이중 맹검, 무작위 배정, 평행설계, 대조식품 대조시험으로 진행되었다. 피험자는 과체중이며 내당능 장애가 있고, 추가적으로 과민성 대장 증후군 자각증상이 있는 20대 이상의 성인 남녀 55명으로, 인터넷 게시판을 통해 모집되었다. 연구 참여 기준에 의해 적합하다고 판정된 피험자는 1주 간의 probiotics와 prebiotics를 함유하고 있는 식품에 대한 고갈식이 기간을 두었다. 1주 후 방문한 55명의 대상자들을 군당 10명 이상으로 대조식품군(dextrin)과 Lb. gasseri BNR17 저용량 (2x108CFU), 중용량 (2x109CFU), 고용량 (2x5x109CFU) 군으로 무작위 배정하고, 4주간 섭취하도록 하였다. 시험식품 섭취 전과 후 Lb. gasseri BNR17의 장 점착능을 확인하기 위하여 PCR을 수행하고, 대변 검체에서 염증반응의 개선과 관련하여 Interleukin-10 (IL-10), Interleukin-6 (IL-6), 및 Tumor necrosis factor-a (TNF-a) 농도를 측정하였다. 경구 당 부하 검사를 통해 당 부하 후 혈당의 변화를 2시간 동안 관찰하였고, AUC (Area Under the curve), Cmax (maximum concentration), 그리고 Tmax (peak time)를 계산하였다. 또한 과민성 대장 증후군의 증상 개선을 확인하기 위하여 증상의 심각 정도를 평가하는 5점 척도 설문지를 작성하였다. 대변 검체 내 Lb. gasseri의 검출 여부로 장 점착능을 평가한 결과, 시험물질 섭취 후에 중용량군에서 검출률이 90% 증가하며 가장 큰 증가율을 보였다. 대변 검체에서 염증성 사이토카인 TNF-a과 IL-6 그리고 항염증성 사이토카인 IL-10을 측정한 결과, 시험물질 섭취 후 TNF-a의 발현이 대조군에 비해 고용량군에서 유의적으로 감소한 것이 관찰되었다 (P=0.058). Lb. gasseri BNR17의 내당능 개선을 평가하기 위한 AUC, Cmax, Tmax는 섭취 전후 변화량과 각 방문 시점 별 군간 유의적 차이가 보이지 않았다. 하지만 섭취 전후 비교 시 Lb. gasseri BNR17 저용량 군과 중용량 군에서 AUCglucose가 유의적으로 저하되었다 (P=0.039, P=0.014). 또한 초기 염증 반응 상태, 초기 혈당 수준, 순응도, 그리고 피험자 성별이 내당능 개선에 영향을 미치는 혼동 요인으로 분석되었다. 과민성 대장증후군의 증상 설문 결과 복통이 고용량군에서 유의적으로 개선된 것이 관찰되었다. 결론적으로 용량 의존적이지는 않았으나, Lb. gasseri BNR17은 내당능의 개선에 도움을 줄 수 있는 것으로 보이며, 종합하여 보았을 때 2x109CFU/day의 섭취가 가장 유효한 용량으로 사료된다.