Part I에서는 인삼은 아시아 국가에서 다양하게 사용되는 약초이다. 인삼의 주요 활성 성분으로는 진세노사이드와 다양한 산성 다당류, 안토시아닌 등이 있다. 특히 뿌리의 진세노사이드의 성분은 암, 당뇨, 항 노화, 항 비만, 심혈관 질환, 뇌 질환, 면역 질환 등 다양한 질병의 치료와 예방에 입증되어 왔다. 하지만, 이러한 효능은 인삼 뿌리에 초점이 맞춰져 있다. 최근 뿌리 뿐 아니라 인삼 열매에도 많이 발견되고 있고, 많은 연구 단체에 의해 효과가 확인되어 왔다. 그럼에도 불구하도 인삼 열매가 미토콘드리아 대사를 통해 운동 수행 능력과 근육 기능에 미치는 영향에 대한 연구 결과 아직 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 인삼 열매가 미토콘드리아 대사에 영향을 미칠 수 있고, 운동 수행 능력과 근육 기능을 향상시킬 수 있는 지 효능을 확인하고자 하였다. 수컷 쥐에게 인삼 열매 추출물을 체중의 100, 200 및 400 mg/kg 용량으로 9 주 동안 경구 투여하여 운동 수행 능력과 운동 관련 신진대사를 향상시키는 효과를 조사하였다. 운동 전후에 젖산 수치를 측정하기 위하여 다음과 같이 그룹을 나누었습니다: (1) 운동과 인삼열매 추출물을 섭취하지 않은 대조군, (2) 주 2 회 지구력 테스트만 실시한 그룹, (3) 주 2 회 지구력 테스트와 매일 인삼열매 추출물 100 mg/kg 을 섭취한 그룹, (4) 주 2 회 지구력 테스트와 인삼열매 추출물 농도(200 mg/kg) (5) 주 2 회 지구력 테스트와 인삼열매 추출물 400 mg/kg 을 섭취한 그룹을 달리하여 2 번 그룹과 비교하였다. 운동 후 관찰한 결과, 두 그룹 모두 혈중 젖산 수치가 통계적으로 유의미하게 감소한 것으로 나타났고, 조직학적 분석에서는 근육 비대가 뚜렷하게 나타나지 않았지만, RNA 염기서열 분석 결과 젖산 대사 및 미토콘드리아 기능과 관련된 유전자 세트의 변화가 나타났다. 이는 인삼열매 추출물을 투여하면 미토콘드리아 기능 조절에 영향을 미쳐 운동 능력과 운동 후 젖산염 수치를 개선할 수 있음을 시사한다. 또한, 인삼열매 추출물을 섭취하면 비복근의 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD) 수치가 향상되어 미토콘드리아 전자 수송 시스템과 젖산 대사가 개선될 수 있다. 본 연구 결과는 미토콘드리아가 직간접적으로 골격근 기능과 운동 능력을 지원하고 젖산 수치를 개선한다는 사실을 입증함으로써 인삼 열매의 임상적 활용을 뒷받침한다. 그러나 이러한 결과를 검증하기 위해서는 추가적인 분자 메커니즘 연구가 필요하다.

Part II에서는 암 악액질이 장내 미생물 구성과 군집 형성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목표로 하였다. 루이스 페암종 세포를 동종 이식하여 암 악액질을 유도한 모델을 만들었다. 암 악액질 모델에서 장내 미생물의 구성을 조사하고, 근육량 변화와 근력 감소를 모니터링 하여 근육 기능과 관련된 표현형을 조사하였다. 대변 샘플을 채취하여 단쇄 지방산에 대한 표적 대사체 분석과 장내 미생물 분석을 수행하였고, 암 악액질 그룹에서 장내 미생물 총의 알파 다양성이 낮고 베타 다양성이 더 뚜렷하게 나타났음을 확인하였다. 암 악액질 그룹은 비피도박테리움과 롬부티아의 농도는 높았지만 스트렙토코커스 농도는 낮았다. 장내 미생물 대사체 분석 결과, 아세테이트와 부티레이트의 비율도 암 악액질 그룹에서 더 낮게 관찰되었다. 추가로, 숙주에게 장 건강상의 이점을 제공하는 프로바이오틱스 특성을 가진 락토플란티바실러스 플란타룸의 투여가 암 악액질 모델에서 장내 미생물 구성에 직접적으로 영향을 미치는지 조사하였고, 근육량 변화와 근력 개선을 평가하여 암 악액질 모델에서 흔히 나타나는 증상인 근감소증을 개선하는 락토플란티바실러스 플란타룸의 효과를 확인하였다. 암 악액질 모델에 락토플란티바실러스 플란타룸의 투여 시 체중이나 종양 형성에는 영향을 미치지 않았지만, 암 악액질만 유도한 그룹에 비해 근육량이 보존되었고, 근력이 약간 증가한 것을 관찰하였다. 본 연구에서 근육량의 변화와 근력의 개선을 평가하였고, 락토플란티바실러스 플란타룸이 암 악액질 모델에서 흔히 나타나는 증상인 근육감소증을 개선하는 데 효과적임을 입증하였다. 또한, 락토플란티바실러스 플란타룸의 생물학적 확인 결과, 락토플란티바실러스 플란타룸을 투여한 그룹은 그렇지 않은 그룹에 비해 염증성 mRNA 수준을 나타내는 IL-6 와 TNFα 의 발현이 감소했고, 마이오스타틴, Murf1, 아트로긴-1 의 수치가 유의미하게 감소하였다. 이러한 결과는 락토플란티바실러스 플란타룸이 암 악액질로 인한 근육 소모를 예방할 수 있음을 시사한다. 락토플란티바실러스 플란타룸이 어떻게 근육량을 보호하고 근육 기능을 향상시키는지 이해하기 위해서는 추가적인 메커니즘 연구가 필요하다. 본 연구는 건강한 장내 미생물이 암 악액질 증상을 개선하는 데 중요한 역할을 할 수 있으며, 근육량 감소와 근육 기능 저하를 개선하는 새로운 치료제로 개발될 수 있음을 시사한다.