정형외과에 있어 감염성 골수염은 매우 심각한 합병증 중 하나이다. 수의학에서 나타나는 골수염의 주요 원인은 Staphylococcus pseudintermedius로 알려져 잇다. 반려동물에서 메티실린 내성 S. pseudintermedius(MRSP)가 보고되었으며 최근에는 다양한 항생제에 저항성을 가지는 다제내성(MDR) S. pseudintermedius가 주요한 문제로 부각되고 있다. 이러한 저항성의 심화는 대체적인 항생물질에 대한 요구를 강화하며 최근 연구 경향들은 이러한 물질을 발견하고 개발하는 데에 집중되고 있다. 박테리오신과 같은 유익균 유래의 항생물질은 기존의 항생제에 대해 유망한 대체제로 주목받고 있다. 본 연구는 Ligilactobacillus animalis SWLA-1과 무세포 상층액의 Staphylococcus 억제 효과를 평가하였다.
제 1장에서는 다제내성 S. pseudintermedius에 강한 억제작용을 보이는 후보 균주를 선발하기 위한 생체외 시험을 진행하였다. 총 다섯 L. animalis 균주를 평가하였으며 L. animalis SWLA-1이 가장 우수한 억제효과를 보여 추가 실험을 위한 균주로 선별되었다. 다제내성균 역할을 위한 세균을 선발하기 위해 건국대학교 부속동물병원에 방문한 환자에서 분리된 다섯 종류의 S. pseudintermedius 임상 균주에 대해 항생제 감수성 테스트를 진행하였다. 열한 종류의 항생제를 이용하였으며 S. pseudintermedius KUVM1701GC가 가장 많은 항생제에 저항성을 보여 다제내성균 역할로 선별되었다. 이어서 S. pseudintermedius KUVM1701GC에 대한 L. animalis SWLA-1과 무세포 상층액의 항생 효과를 평가하였으며 억제효과가 확인되었다. 추가적으로 CCK-8 assay를 진행하여 대조군과 무세포 상층액 처치군 간의 세포 생존력이 유의미한 차이가 없는 것으로 확인되었다 (p>0.05). 이 결과를 통해 L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액이 쥐의 뼈모세포와 근육모세포에 독성이 없음을 확인하였다. 전체적으로 종합하여, L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액은 동물에서 유효성을 평가할 준비가 되었다고 판단되었다.
제 2장에서는 L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액의 항생 효과가 생체에서 평가되었다. 이를 위해 S. pseudintermedius KUVM1701GC를 이용한 새로운 급성 골수염 랫드 모델이 정립되었으며 처치된 물질에 따라 음성대조군, phosphate buffered saline(PBS) 처치군, Man Rogosa and Sharpe broth(MRS) 처치군, 클린다마이신 처치군, L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액 처치군으로 구분하였다. 각 물질은 콜라겐 패치를 이용하여 적용되었다. 랫드를 수술 후 7일차에 육안적, 방사선학적, 조직병리학적, 미생물학적 평가를 진행하였다. 모든 평가에서 점수가 높을수록 항생효과가 떨어지는 것으로 판단하였다. 육안평가에서 PBS 및 MRS 처치군은 음성대조군에 비해 유의미하게 높은 점수를 받았다 (p<0.0001). 무세포 상층액 처치군은 음성대조군과 유의미한 차이를 보이지 않았다 (p >0.05). MRS 처치군은 클린다마이신 및 무세포 상층액 처치군보다 높은 점수를 받았다 (p<0.001). 방사선 평가에서는 각 군별 유의미한 차이가 존재하지 않았으며 (p >0.05), 모든 군에서 방사선학적 병변이 확인되었다. 조직병리학 평가에서 PBS 및 MRS 처치군은 음성대조군에 비해 유의미하게 높은 점수를 받았다 (p <0.0001). 클린다마이신 처치군은 PBS 및 MRS 처치군보다 유의미하게 낮은 점수를 받았다 (p <0.001). 무세포 상층액 처치군은 PBS 및 MRS 처치군보다 유의미하게 낮은 점수를 받았다 (p <0.001, p <0.01). 미생물학 평가를 통해 위 결과들이 보완되었다. 무세포 상층액 처치군의 골수는 PBS 및 MRS 처치군보다 유의미하게 낮은 균락수를 보였고 (p <0.0001, p <0.001), 음성대조군과는 균락수 간의 유의미한 차이가 없었다 (p >0.05). 수술에 사용한 스크류의 균락수 결과는 골수와 유사했다. 그러나 무세포 상층액 처치군이 MRS 처치군과 유의미한 차이가 없고 (p >0.05) 음성대조군보다는 유의미하게 높은 균락수를 보였다 (p <0.05). 이는 S. pseudintermedius의 바이오필름의 영향으로 판단되었다.
위 결과들을 종합하여 볼 때, L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액은 확실한 Staphylococcus 억제 효과를 가지고 있으며 동물에서의 Staphylococcus 감염에 대한 대체적인 항생제재로 사용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 더불어 콜라겐 패치는 L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액의 효과적인 전달 매개체로 이용될 수 있는 가능성이 확인되었다.
결론적으로 L. animalis SWLA-1은 동물에서 발생하는 감염성 골수염의 주요 원인체인 다제내성 S. pseudintermedius에 대한 항생 효과를 보였다. S. pseudintermedius를 이용한 새로운 급성 골수염 랫드 모델이 정립되었으며 L. animalis SWLA-1의 무세포 상층액은 콜라겐 패치를 통해 적용되어 생체 내에서 유의미한 Staphylococcus 억제 효과를 보였다. 이를 통해 이번 연구는 수의학에서 다제내성 균에 대한 대체적인 항생물질 연구에 대한 초석이 될 수 있을 것이다.