Bacillus amyloliquefaciens GF424 SOD consumption improves protection against oxidative stress in healthy subjects

Abstract

Excessive reactive oxygen species (ROS) can damage cells, causing a variety of degenerative diseases such as atherosclerosis, ischemic heart disease, and cancer. SOD is thought to play a central role in scavenging ROS generated in cells by enhancing the antioxidant defense system, including catalase and glutathione peroxidase. This study aims to test the hypothesis that exogenous SOD supplementation can help to protect against oxidative stress encountered at early stages in the daily life of healthy subjects. A total of 80 healthy adults were allocated to either an intervention group consuming B. amyloliquefaciens GF424 SOD (250 IU/capsule) daily for 8 weeks or a placebo in a randomized, double-blind and parallel design. Acute aerobic exercise by a treadmill for 30 minutes at an intensity of 60% of the maximal oxygen consumption (VO2 max) of each subject was used to induce oxidative stress at the beginning and end of the experimental period. Blood and urine samples were collected before, immediately after and 30 min after the exercise challenge to measure biochemical markers related to oxidative stress and inflammation. In the single supplementation of BA-SOD, antioxidant enzyme activity increased and SOD/GPx ratio decreased during AAE load compared to the placebo group. In the recovery phase, the SOD/CAT ratio increased and the oxidative stress markers such as ROS activity, urinary 8-OHdG, and MDA decreased. The plasma pro-inflammatory cytokine remained low both in the AAE and recovery phases. With repeated supplementation of BA-SOD for eight weeks, SOD/(CAT+GPx) ratio was significantly lower at the AAE load stage. GSH/GSSG ratio, an indicator of redox balance, improved in both the AAE challenge and recovery phase compared to the placebo group. Also, repeated administration of BA-SOD significantly reduced the baseline of the oxidative damage indicator. These findings suggest that the BA-SOD has the potential to enhance the antioxidant defense capacity and anti-inflammatory reaction in response to exercise-induced oxidative stress.;본 연구는 B. amyloliquefaciens GF424에서 유래된 SOD 효소의 유산소 운동으로 유도된 산화스트레스에 대한 보호 및 개선 효과를 확인하기 위해 시행되었다. 본 연구는 8주간, 무작위 배정, 이중맹검, 평행 설계, 대조식품 비교 시험으로 진행되었으며, 모든 과정은 이화여자대학교 IRB에 따라 진행되었다. 연구 대상자는 만 30세 이상, 65세 미만의 건강한 성인 남녀 중, 산화스트레스가 높으며 신체 활동 정도가 낮은 사람들로 모집되었다. 연구 참여 기준에 적합하다고 판정된 연구 대상자는 2주의 run-in 기간 동안 항산화 능력이 높은 식품의 섭취를 일정하게 제한하며 과격한 운동을 절제하였다. 2주 후 연구대상자들은 무작위 배정을 통해 BA-SOD 섭취군 또는 대조군으로 각 40명씩 배정되었으며, 8주 간 캡슐 형태의 시험/대조식품을 섭취하였다. 0주와 8주에 트레드밀을 이용하여 각 실험 대상자의 최대 산소 섭취량 (VO2 max)의 60% 강도로 30분간 유산소 운동을 실시하여 산화스트레스를 유도하였다. 혈액과 소변은 유산소 운동 전, 후 그리고 운동이 끝나고 30분 휴식 후에 수집되었다. 기능성 평가는 단일 섭취와 8주 간의 반복 섭취로 나누어 이루어졌다. BA-SOD의 단일 보충에서는 운동 부하 직후 대조군에 비해 시험군의 ROS 활성도가 유의하게 감소하고 (P = 0.040), SOD 효소의 활성이 상대적으로 더 증가하였다 (P = 0.047). SOD/CAT 비율은 30분 휴식 후 시험군에서 증가하였으며 (P = 0.007), SOD/GPx 비율은 운동 직후 감소하였다 (P = 0.027). 소변 8-OHdG와 소변 MDA는 휴식 후 모두 시험군에서 유의하게 감소하였으며 (각각 P = 0.001, P = 0.006), IL-6는 운동 직후 (P = 0.011), 휴식 후 (P = 0.002) 모두 시험군에서 상대적으로 낮게 유지되었다. BA-SOD의 반복 섭취에서는 시험군에서 SOD/(CAT+GPx) 비율이 운동 직후 시험군에서 현저히 감소하였다 (P = 0.002). GSH/GSSG 비율은 운동 직후와 휴식 후 모두 시험군에서 유의적으로 증가하였다 (각각 P = 0.011, P = 0.027). BA-SOD는 8 주간 반복 섭취 후, 소변 8-OHdG의 운동 전 수준을 유의하게 감소시켰으며 (P = 0.014), 소변 MDA도 감소하는 경향을 보였다 (P = 0.068). 이러한 결과를 통해 산화스트레스가 높은 건강한 성인 남녀에게서 BA-SOD의 섭취는 운동으로 인한 산화스트레스에 대한 항산화 방어 능력과 항염증 반응을 향상시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.