불활성화된 미생물 균체인 파라프로바이오틱스가 기능성 식품으로 점차 발전하고 있다. 본 연구는 영유아 분변에서 분리한 열사멸된 Enterococcus faecium의 항산화 활성, 면역증진 효과 및 항암 효과를 평가하는 것을 목표로 하였다. 또한, Lacticaseibacillus rhamnosus GG와 비교하여 E. faecium의 프로바이오틱스 특성 및 안전성 평가를 확인하였다.
E. faecium KU22001, E. faecium KU22002, E. faecium KU22005는 잠재적인 프로바이오틱스 특성을 보였다. 그러나 항생제 내성 시험에서 대부분의 E. faecium 균주와 마찬가지로 모든 균주에서 반코마이신이 허용되지 않는 수준으로 나타났다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 균주를 열사멸시켜 실험에 사용하였다. 세 가지 잠재적 균주 중 E. faecium KU22001는 더 높은 항산화 활성을 보였으며 활성 산소종(ROS)의 생성이 감소하였다. 열사멸된 E. faecium의 면역 증진 효과는 산화질소(NO) 분석법을 사용하여 평가하였다. 또한, E. faecium KU22001은 RAW 264.7 세포에서 유도성 산화질소 합성효소(iNOS), 사이클로옥시게나제(COX)-2, 종양괴사인자(TNF)-α, 인터루킨(IL)-1β, IL-6를 포함한 염증성 사이토카인의 mRNA 발현 증가를 유도시켰다. 더하여, E. faecium KU22001은 면역 체계 조절에 중요한 역할을 하는 미토겐 활성화 단백질 키나아제(MAPK) 경로를 활성화시켰다.
인간 자궁경부암(HeLa) 세포주에 대한 열사멸된 E. faecium KU22001, KU22002 및 KU22005의 항암 효과는 서로 다른 배양 조건에서 확인하였다. 다양한 암 세포주에 대한 이 균주들의 항증식 활성은 3-[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5 diphenyl tetrazolium bromide (MTT) 분석법을 사용하여 평가하였다. 잠재적인 항암 특성을 가진 세포외다당류(EPS)의 생성을 확인하기 위해 25℃ 또는 37℃에서 배양한 균주의 무균 상층액으로 에탄올 침전 및 페놀-황산법을 사용하였다. E. faecium 균주들의 EPS 수율은 37℃보다 25℃에서 더 높게 나타났다. 이 균주들 중 25℃에서 배양한 KU22001은 HeLa 세포주에서 가장 높은 bax/bcl-2 비율, 효과적인 세포 사멸률, G0/G₁ 단계에서의 세포 주기 정지, 세포핵이 응축된 모습을 보였다.
결론적으로, 이러한 결과는 열사멸된 E. faecium KU22001의 항산화, 면역 증진 및 항암 활성에 대한 잠재적 예방 효과를 보인다. 따라서 E. faecium KU22001은 다기능성 식품 소재로 활용될 수 있다.