면우식증을예방할수있으며, 이를위하여치아의내산성을증대시키거나재석회화를촉진시키는방법과함께산을생성하는세균의성장을억제하는방법등이있다 7). 미생물학적관점에서살펴본다면우식을일으키는미생물이치면에정착하여증식되는것을막고, 미생물들이우식작용을유발하기위해필수적인기질의공급을가능한한억제하는

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1 구강내세균에대한 Essential oil 의항균효과에관한연구 이선영 김재곤 백병주 양연미 이경열 이용훈 김미아 전북대학교치과대학소아치과학교실및구강생체과학연구소 국문초록 Essential oil은식물로부터추출한휘발성의호지방성화합물로서 essential oil은잠재적으로항균, 항진균, 진경련, 항말라리아성, 곤충퇴치능력등의생물학적효과를가지고있다. 본연구에서는다양한방향식물에서추출한 Citral, Pineole, Linalool, Eugenol, Limonene, Pinene 등으로구성된다섯종류의 essential oil을사용하였으며, 여덟군의중요한병원성세균인 Streptococcus mutans(s. mutans), Staphylococcus aureus(s. aureus), Streptococcus sanguis(s. sanguis), Streptococcus anginosus(s. anginosus), Actinobacillus actinomycetemcomitans(a. actinomycetem- comitans), Streptococcus sobrinus(s. sobrinus), Staphylococcus epidermidis(s. epidermidis), Esherichia coli (E. coli) 에대한저항성으로서항균능력을평가하였다. Essential oil의항균능력은용액희석방법을사용하여검사하였으며, essential oil 농도범위는 10 mg/ml, 5 mg/ml, 2.5 mg/ml, 1.25 mg/ml, mg/ml, mg/ml, mg/ml, mg/ml, mg/ml, 그리고 mg/ml였다. Essential oil은용량의존적으로시험균주의성장을효과적으로억제하였으며, NM을제외하고 R, LG, FR, O oil은저농도에서구강병원성미생물의성장을억제하였다. 또한사용된 essential oil은 E.coli와 S. epidermidis의성장에는탁월한억제효과를보이지는못했으나구강병원성미생물에대해서는특별한성장억제효과를나타냈다. 주요어 : Essential oil, 최소억제농도 (MIC), 최소살균농도 (MBC) Ⅰ. 서론 21세기에들어서면서산업화, 서구화됨에따른생활습관의변화로점차구강관련질환도다양해지고, 심각한사회문제중하나로보고되고있다. 최근 WHO의치과질환에관한보고에의하면전세계성인의 60% 가치아우식과치주질환을겪고있다고한다 1). 이러한구강내질환은대개치면이나치은및치은하방에군집을이루는상주세균에의한감염질환들로서사람의구강내에는 500종이상의세균이상주하고있으며, 치태에는약 CFU/mg정도의세균이존재하는것으로보고되었다 2). 치주질환과치아우식증으로대표되는구강내질환의가장중요한요인은구강내상주세균으로구성된치태라고할수있는데, 치아우식증은 Streptococcus mutans나 Streptococcus sobrinus와같은세균에의해발생되며, 치주질환과관련된주요세균들로 Porphyromonas gingivalis, Actinobacillus actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum같은그람음성간균 (bacilli) 등이치주질환의시작과진행에연관되어있다는연구등이보고되었다 2-4). 또한최근구강내질환뿐아니라구강내세균들이폐렴이나심혈관질환등의전신질환과도연관이있는것으로보고되고있다 5,6). 치아우식증은구강세균에의해발생되어치질의파괴와상실을일으키는질환이다. 치아의법랑질표면에산을생성하는세균인 Streptococcus mutans 등이당분을영양분으로하여불용성당단백막을형성하고, 시간이지남에따라세균막내의높은산도에따라무기질의탈회가일어나게된다. 치아우식증의초기병소에서는무기질의탈회와침착이가역적으로발생하므로탈회를억제하고, 침착을일으킬수있도록조치를한다 교신저자 : 김재곤전북전주시덕진구금암동 / 전북대학교치과대학소아치과학교실 / / pedodent@chonbuk.ac.kr 원고접수일 : 2008 년 7 월 04 일 / 원고최종수정일 : 2008 년 10 월 16 일 / 원고채택일 : 2008 년 11 월 03 일 1

2 면우식증을예방할수있으며, 이를위하여치아의내산성을증대시키거나재석회화를촉진시키는방법과함께산을생성하는세균의성장을억제하는방법등이있다 7). 미생물학적관점에서살펴본다면우식을일으키는미생물이치면에정착하여증식되는것을막고, 미생물들이우식작용을유발하기위해필수적인기질의공급을가능한한억제하는것이최우선의전략이라할수있다. 이를위해치면세균막의기계적제거, 식생활의개선을포함하는당분의감소와대체감미료의이용, 항균제또는치면세균막억제제의이용, 우식유발미생물에대한백신의개발등의방법이추천되고있다 8-10). 치아우식의원인균인 S. mutans를구강세균총으로부터제거하려는시도는계속되어왔는데 Jarvinen 등 11) 은 chlorhexidine 이나 ampicillin, erythromycin, penicillin, tetracycline, vancomycin과같은항생제가치아우식을예방하는데효과적이라하였다. 치주질환은대부분치면세균막세균, 특히치은열구세균에의해발생하는치주조직을파괴하는질환으로서, 치은염은치아의부착조직에는영향을주지않고치은에국한된염증을일컬으며, 치주염은부착조직과치조골의파괴를동반하는질환이다 12). 치주질환을예방하기위하여치면세균막을제거하는것은중요한데치태를기계적으로제대로제거한다하더라도세균은남아있게된다. 이에보조적으로구강양치액을사용함으로서세균의수를감소시키는데도움을줄수있다는많은연구결과들이보고되고있다. Fine 등 13) 은구강양치액을사용하면살균효과뿐아니라치아표면에서세균층의형성을방해하는효과가있다고하였다. 클로르헥시딘 (Chlorhexidine) 은세균의세포막을공격하여세포구성물의누출이나침전을일으키고, 타액의뮤신 (mucin) 과결합하여 salivary pellicle 형성을감소시켜치태의군집을방해하며, 세균과결합하여세균이치면에흡착되는것을방해한다 14). 그러나클로르헥시딘은맛이쓰고, 혀와치아에착색을일으키며, 점막의작열감을일으키는등의부작용이있으며유기물이있는경우그효과가크게감소한다 15). 이러한화학제재의과도한사용으로인하여구강내미생물총뿐아니라장관미생물총에도혼란을초래하여다른세균에의한감염, 구토나설사등의원치않는부작용을가져올수있다 16). 또한 Sanguinaria canadensis의근경 (rhizome) 에서분리된 sanguinarine이라는알칼로이드가구강내의다양한세균에넓은항균범위를가지고있어항우식효과를가진치약이나구강양치액으로이용되어왔으나 sanguinarine이구강내전암병소인구강백반증 (oral leukoplakia) 과관련이있음이밝혀져그사용이크게감소하고있다 17). 최근이러한문제점을해결하고약물의부작용으로부터안전하게사용할수있는구강치료제에대한관심이고조되고있으며, 특히구강내세균에대한선택적효과가있는차세대항균소재에대한연구및개발의필요성이더욱요구되는실정이다. 이에치면세균막과관련된치아우식이나치주질환예방을위한천연물에대한관심이고조되고있으며, 항생제에대한내성이 증가함으로써새로운차세대항생소재로서천연항균물질에대한관심이더욱고조되고있다 18). Essential oil이란, 향기가나는식물에서물리적으로분리한휘발성물질을일컫는다. 일반적으로 essential oil은추출한식물의이름을따서명명하며맛과향기의정수 (, essence) 로여겨 essential oil( ) 이라불리어왔다. 식물에서는 essential oil의주된역할은고유한꽃의향기성분으로써자연선택적으로특정곤충을유인하는작용을하며, 잎 나무 뿌리등의 essential oil 성분은식물에기생하는생물이나외부동물로부터자신을방어하는수단으로사용된다. 또한식물에상처가생기면함유수지를분비함으로써수액이방출되는것을막고, 병균의침입을막는보호막으로작용하는것으로알려져있으며, 주로방향제 ( ) 화장품 향수 비누 세제 향신료등으로이용되고있다 19). 최근 essential oil의항균, 항염증, 항진균, 항바이러스및항암효과등에대한연구들이발표되어동물사료 살충제 치과용상품및대체의약품등으로다양한산업분야에활용되고있다 20-22). 연구에서는구강에서사용하기에적합한향기를가진식물성 essential oil을선별하여구강내세균에대한항균활성에대해알아보고자하였다. Essential oil들의혼합물로구성된 R, LG, FR, O, NM 등 5종을이용하여 essential oil의항균제로서의이용가치를확인하고, 향후효과적인구강질환치료제로서활용될수있는가능성을제시하고자한다. Ⅱ. 연구재료및방법 1. Essential oil 본실험에서사용한 essential oil은다양한방향성식물에서추출한혼합조성물로에코텍사 ( 경기, 한국 ) 제품으로서 essential oil의성분의원료및함량에따라조제된 5종의 essential oil을사용하였다. 이들 essential oil의원료로는로즈마리 (Rosemary-R), 레몬그라스 (Lemon grass-lg), 꽃잎 (Floral-FR), 오렌지 (Orange-O) 그리고님 (Neem-NM) 등이며, 이들혼합물의주요성분으로는 citral, pineole, linalool, eugenol, limonene, pinene 등이다 (Fig. 1). 2. 사용균주항균력의평가를위하여사용된균주는인체의구강에서상존하여다양한구강질환을야기하는대표적인 7종의병인균을사용하였으며, 보건지표균으로서 Escherichia coli를사용하였다 (Table 1). 3. 사용배지및기구실험균주배양에사용한배지는 Brain Heart Infusion(BHI : Difco, Detroit, USA) 이며, 121 에서 15분간고압멸균하여사용하였다. 혐기성균주들은 37 anaerobic chamber(coy Lab, USA) 에서혐기성배양조건을유지하여배양하였으며, 그외의균주는 37, 5% CO2 incubator에서배양하였다. 2

3 대한소아치과학회지 36(1) 2009 Anaerobic chamber 및 CO2 incubator에서 overnight 배양한후 plate를꺼내어각각 well의혼탁도를육안으로확인하였다. 이때배지에 essential oil을처리하지않고, 세균만접종한 well에서보이는혼탁정도에비하여 essential oil을농도별로처리한 well 중균의성장이억제되어혼탁하지않고투명한성상을나타내는경우이때의 essential oil의농도를최소억제농도 (MIC) 로정하였다. Fig. 1. Chemical structures of major components used several plant essential oils. Table 1. List of microorganisms used for antibacterial activity test Bacterial strains Gram positive bacteria Streptococcus mutans GS-5 Staphylococcus aureus ATCC Streptococcus sanguis KCTC 3284 Streptococcus anginosus ATCC Stapylococcus epidermidis ATCC Streptococcus sobrinus KCTC 3308 Gram negative bacteria Actinobacillus ATCC actinomycetemcomitans Escherichia coli ATCC 균주배양및배양조건사용한모든균주는 stock 균주를 2회이상계대배양하여실험에사용하였다. 대상균주는각각의균주특성에따라최적성장시간동안증식시킨후항균실험에사용하였다. 실험과정은무균상자안에서최단시간처리하여오염을방지하고혐기성균주의특성을유지하도록하였다. 24 well plate에증균배지 800 μl씩을분주한다음미리준비한균배양액을 cfu/ml이되도록 100 μl씩각 well에접종한다. Essential oil 의농도는 stock oil을액체희석법에의해준비하여 0.018, 0.039, 0.078, 0.156, 0.313, 0.625, 1.250, 2.500, 5.000, mg/ml 의농도가되도록각각 100 μl씩처리한다음 37, anaerobic chamber 및 CO2 incubator에서배양하였다. 항균활성의정도는 essential oil를처리하지않은군과 essential oil을농도별로처리한실험군을동일한배양조건에서일정시간동안배양하여세균의증식정도를비교관찰하였다. 5. 항균력측정 1) Minimal Inhibitory Concentration (MIC) test 각 essential oil에대한항균력측정은액체배지희석법 (broth dilution method) 을이용하여측정하였다. 각 essential oil의처리농도는최고농도 10 mg/ml에서부터 2배씩희석하여최저농도 mg/ml까지로하였다. 2) Minimal Bactericidal Concentration (MBC) test MIC로판별된 essential oil 농도로부터그이상농도에해당하는 well의배양액 100 μl씩을고체배지에직접도말하였다. 37, anaerobic chamber 및 CO2 incubator에서 overnight 배양한후 plate 상에서육안으로관찰되는 colony 수를직접계수하였다. 이때확인되어지는 colony 수가액체배양액으로부터접종한초기접종균수의 99.9% 를사멸시키는효과를나타내는것으로확인되어진경우이때의 essential oil 처리농도를최소살균농도, MBC로정하였다. 6. 통계처리모든실험은 3회이상반복한결과에대하여 SPSS 프로그램 (v. 9.0) 을이용하여통계처리하였으며, 각항목에따라평균과표준오차를구하고분산분석으로유의성을검정하였다. Ⅲ. 연구결과 치과관련균주 7종과보건지표균 1종을포함하여총 8종의공시균주에대한식물성 essential oil (R, LG, FR, O, NM 등 5종 ) 의항균효과를측정한결과, 실험에사용한대부분의균주에대해 R, LG, FR, O 4종의 essential oil은처리농도가증가할수록균의증식이효과적으로억제됨을관찰할수있었다. 그러나실험대상균주에따른 essential oil의항균활성정도는 oil의종류별로조금씩다른경향을나타냈으며, NM oil은모든세균에대해항균효과를나타내지못하여최소억제농도및최소살균농도를관찰할수없었다 (Table 2). Table 2. Antibacterial effect of several plant essential oils MIC (mg/ml) R LG FR O NM Streptococcus mutans (a) GS-5 Staphylococcus aureus (a) ATCC29213 Streptococcus sanguis (a) KCTC3284 Streptococcus anginosus (a) ATCC33397 Actinobacillus (a) actinomycetemcomitans ATCC43717 Streptococcus sobrinus (a) KCTC3308 Staphylococcus epidermidis (a) 5 (a) 10 (a) ATCC12228 Escherichia coli (a) 5 (a) (a) (a) ATCC25922 (a): No inhibition of growth. 3

4 1. Essential oil의 Streptococcus mutans 에대한항균효과치아우식유발균으로잘알려져있는 Streptococcus mutans에대해 R, LG, FR, O oil 모두최소억제농도 (MIC) 는 mg/ml이었다. 균배양액을직접배지에도말하여 colony 수를계수하여확인한결과, R, LG, FR oil의최소살균농도 (MBC) 는 mg/ml로확인되었고, O oil은 mg/ml에서균을사멸시키는것을확인할수있었다 (Table 3)(Fig. 2). Table 3. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Streptococcus mutans 의 essential oil의 Staphylococcus aureus에대한최소살균농도는 O oil은 mg/ml, LG oil은 mg/ml, FR 및 R oil은 mg/ml 으로나타났다 (Table 4)(Fig. 3). Table 4. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Staphylococcus aureus Fig. 2. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Streptococcus mutans. 2. Essential oil의 Staphylococcus aureus 에대한항균효과그람양성균인 Staphylococcus aureus에대해 essential oil 을처리한결과 LG, FR oil의최소억제농도 (MIC) 는 mg/ml이었고, R, O oil에대해서는 mg/ml였다. 각각 Fig. 3. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Staphylococcus aureus. 3. Essential oil의 Streptococcus sanguis 에대한항균효과 Streptococcus sanguis에대해서항균활성을검사한결과 LG, FR oil의최소억제농도 (MIC) 는 mg/ml이었으며 LG oil은 mg/ml 에서, FR oil은 mg/ml에서균을사멸시킴을확인할후있었다. R, O oil의최소억제농도 (MIC) 는 mg/ml로확인되었으며최소살균농도 (MBC) 는 R oil은 mg/ml, O oil은 mg/ml로나타났다 (Table 5)(Fig. 4). 4

5 대한소아치과학회지 36(1) 2009 Table 5. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Streptococcus sanguis Fig. 4. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Streptococcus sanguis. 4. Essential oil의 Streptococcus anginosus 에대한항균효과그람양성균인 Streptococcus anginosus 에대해 R, LG, FR oil의최소억제농도 (MIC) 는 mg/ml였고, O oil의최소억제농도는 mg/ml로나타났다. R oil과 FR oil의경우최소살균농도 (MBC) 는 mg/ml, LG oil과 O oil은각각 mg/ml, mg/ml으로나타났다 (Table 6)(Fig. 5). Table 6. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Streptococcus anginosus Fig. 5. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Streptococcus anginosus 5. Essential oil의 Actinobacillus actinomycetemcomitans에대한항균효과 Actinobacillus actinomycetemcomitans에대해서 R, LG, FR oil은 mg/ml가최소억제농도 (MIC) 및최소살균농도 (MBC) 로나타나매우낮은농도에서부터균의성장을억제할뿐아니라효과적으로균을사멸시키는것을확인할수있었다. O oil에대해서는최소억제농도및최소살균농도가 mg/ml로나타났으며, 고체배지배양결과접종된세균을완전히사멸시켜 colony를확인할수없었다 (Table 7) (Fig. 6). Table 7. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Actinobacillus actinomycetemcomitans

6 Fig. 6. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Actinobacillus actinomycetemcomitans. 6. Essential oil의 Streptococcus sobrinus 에대한항균효과 Streptococcus sobrinus 에대해 essential oil을처리한결과, FR oil은 mg/ml에서세균의성장을억제및사멸시킴을관찰할수있었다. R oil과 LG oil은 mg/ml 농도에서최소억제농도및최소살균농도를보였으며, O oil은 mg/ml 농도에서세균성장의억제및사멸효과를보였다 (Table 8)(Fig. 7). Table 8. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Streptococcus sobrinus Fig. 7. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Streptococcus sobrinus. 7. Essential oil의 Staphylococcus epidermidis 에대한항균효과 Staphylococcus epidermidis 에대해서는전반적으로균의증식을억제시키지못하는것으로나타났다. LG oil의경우에있어서 5 mg/ml에서최소억제농도를보였으며, 10 mg/ml 농도에서균을사멸시키는효과를확인할수있었다. O oil은 10 mg/ml에서세균의성장을억제시켰으나살균효과는관찰할수없었다 (Table 9)(Fig. 8). Table 9. Effect of various concentration of several plant essential oils on Staphylococcus epidermidis 10, , , , Fig. 8. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Staphylococcus epidermidis. 8. Essential oil의 Escherichia coli 에대한항균효과 Escherichia coli 에대해 essential oil을처리한결과, R, FR, O, NM oil 모두항균효과를나타내지못했다. 그러나 LG oil 5 mg/ml 농도에서는균을완전히사멸시켜고체배지에서전혀 colony를확인할수없었다 (Table 10) (Fig. 9). 6

7 대한소아치과학회지 36(1) 2009 Table 10. Effect of various concentrations of several plant essential oils on Escherichia coli 10, , , , Fig. 9. Minimal bactericidal concentration for plant essential oils against Escherichia coli. Table 11에는실험균주에대한각 essential oil의최소억제농도 (MBC) 를정리하였다. Table 11. List of Minimal Bactericidal Concentration(MBC) of several plant essential oils on tested bacteria MBCs (mg/ml) R LG FR O NM Streptococcus mutans (a) GS-5 Staphylococcus aureus (a) ATCC29213 Streptococcus sanguis (a) KCTC3284 Streptococcus anginosus (a) ATCC33397 Actinobacillus (a) actinomycetemcomitans ATCC43717 Streptococcus sobrinus (a) KCTC3308 Staphylococcus epidermidis (a) (a) (a) (a) ATCC12228 Escherichia coli (a) (a) (a) (a) ATCC25922 (a): No inhibition of growth. Ⅳ. 고찰 구강은다양한미생물이서식하는데매우용이한환경을제공함으로서병원성감염균주및상주균등에의한구강질환및전신질환이많이발생하는인체부위중하나이다. 이러한구강내미생물의생육조건을조절함으로서구강보건을향상시키려는방법이다양하게연구되고개발되어왔으나최근약물의오용및남용과원내감염균에대한약제내성이심각한문제로대두되면서새로운대체약물의필요성이대두되고있다. 이에본연구는천연항균소재중방향성식물에서추출한 essential oil 을이용하여구강관련균주및보건지표균에대한항균활성을 알아보고자 8종의공시균주에대하여 R, LG, FR, O, NM 5종의 essential oil을처리하여균의증식에미치는효과에대하여알아보았다. Essential oil 성분들은세균의세포벽을파괴하고, 세포의효소활성을방해하여세균을사멸시키는것으로알려져있다. 또한 essential oil은치태의초기발생에관여하는그람양성균들의군집을막고, 세균의복제를늦추며, 그람음성균으로부터내독소를빼내치태의양을감소시킴으로서병원성을감소시킨다고보고된바있다 23,24). 본연구에서사용한 essential oil 역시구강내미생물에대하여효과적인항균작용을가지고있음이확인되었다. Streptococcus mutans는 1924년 Clark에의해사람의치아우식병변에서발견되어명명된그람양성균으로단당류와과당류를분해하여유기산을생산하여치아의탈회를유발, 치아우식을발생시키는균주이며내산성으로산성환경에서젖산을활발히생산하여치아우식을유발하는주요원인균으로알려져있다 12). 본연구에서 essential oil은 S. mutans에대해nm을제외한 R, LG, FR, O oil 에서우수한성장억제양상을나타냈다. 그중 R, LG, FR 3종 oil은처리농도 mg/ml에서, O oil은 mg/ml에서미생물을사멸시키는것을확인할수있었다. 이러한결과는 Neem(Azadirachta indica) chewing stick의추출물이 S. mutans에대해증식억제효과가있으며, 농도가 50% 이상일때에효과적이었다는 Almas 25) 의연구와비교시본연구의 essential oil 혼합물은 S. mutans에대해매우낮은농도에서우수한살균효과를보이는것으로나타났다. 포도상구균은주로황색포도상구균 (Staphylococcus aureus) 와표피포도상구균 (Staphylococcus epidermidis) 및 Staphylococcus saprophyticus로분류된다. 황색포도상구균은건강인의비강, 인후의점막이나피부에정상미생물총으로존재하며, 구강내에서는혀나타액에상주하여기회감염을통하여국소및전신감염을유발하는그람양성구균으로이는화농성감염의 80% 이상을차지하고병원내감염의주요원인균중하나로알려져있다 26). 특히치과영역에서황색포도상구균은치과치료후의심내막염과균혈증에의한심장판막조직의감염을일으키는것으로보고된바있으며 27), 최근광범위항생제에대한내성문제로더욱관심을가지게된균주이다 28). 표피포도상구균은피부의상주균으로일반적으로비병원성이나구강질환중치주염, 치은염, 치근단농양, 근관감염시에발견되는주요포도상구균이다 8). 최근에는세균성각막염 (infectious keratitis) 에의한실명의주요원인균으로보고된바있다 29). 본연구에서 LG oil과 FR oil은 mg/ml 농도에서 Staphylococcus aureus의성장을억제시켰으며, 각각 mg/ml, mg/ml에서균을사멸시키는효과를나타냈다. O oil은 mg/ml 농도에서균을사멸시키는것을확인할수있었으며, R oil은 mg/ml 농도에서사멸시키는효과를확인할수있었다. 이러한살균효과를볼때항생제내성으로문제시되고있는 Staphylococcus aureus의항생제내성균 7

8 주에대해서도실험을통해우수한살균효과를보임을밝힌다면내성균주에의한감염의치료에효과적인천연물로의가능성을기대할수있을것이다. 피부상주균이면서구강내감염에서발견되는주요포도상구균인표피포도상구균 (Staphylococcus epidermidis) 에대해서는 LG oil만성장억제및살균효과를보였다. 본연구결과로볼때실험에이용된 essential oil들은표피포도상구균이나대장균에대해서는그다지항균효과를보이지않았으나구강내세균에대해보다특이적으로항균효과를보임으로서구강내세균에대한유용한항균물질로활용가능성이큼을알수있다. Streptococcus sanguis는그람양성의연쇄구균의일종으로아급성세균성심내막염 (subacute bacterial endocarditis) 환자의혈액으로부터분리되었기때문에최초에는 streptococcus SBE라불리었다. 주로치면세균막에서높은비율로검출되며, 쥐를이용한동물실험에서평활면우식을형성하는능력은보이지않았고, S. mutans보다는약하지만열구우식을일으킨다 8). 본연구에서 FR oil은 S. sanguis에대해 mg/ml 농도에서 MIC, MBC로확인되어매우우수한항균효과를보였으며, 그다음으로 LG, R oil은모두 mg/ml농도에서균을사멸시키는것을관찰할수있었다. O oil도 mg/ml 이상에서는균을사멸시키는것으로나타나전반적으로 essential oil의항균효과가뛰어난것으로생각된다. Streptococcus anginosus는상기도및위장관, 비뇨생식도관 (urogenial tracts) 의상주균으로감염성심내막염, 뇌농양 (brain abscess), 간농양 (liver abscess), 장관감염, 비뇨생식도관염 (genitourinary tract infection) 등의화농성감염과관련성이보고되었으며 30), 최근에는 S. anginosus가구강편평세포암종, 식도암, 위암과도깊은관련이있다는연구가보고되었다 31,32). 5종의 essential oil 중 R, LG, FR oil 모두 mg/ml에서 MIC로확인되었고, R, FR oil은동일농도에서균을사멸시키는우수한효과를보였다. LG 및 O oil도각각 mg/ml, mg/ml 농도에서는균을사멸시키는효과를확인할수있어전반적으로실험에사용한 essential oil이 S. anginosus균에대해우수한항균효과를가지는것으로판단된다. 그람음성, 간상균으로알려져있는 Actinobacillus actinomycetemcomitans는점착성이강한특성을가진균주로치주질환환자의국소미생물총중에이세균종이증량하고있는사실을발견한이래치주질환원인균으로서영구전치와제1대구치의치조골파괴를동반하는국소적유년형치주염 (Localized Juvenile Periodontitis: LJP) 의주원인균으로알려져있다 8). A. actinomycetemcomitans에대한본연구결과는매우우수한항균효과를나타냈다. R, LG, FR oil 모두 mg/ml 농도에서균의증식을억제할뿐아니라살균효과도뛰어나고체배지에배양한결과몇개의콜로니만확인되어사용된세균중가장좋은효과를보였다고할수있다. 또한 O oil도 mg/ml에서균의성장을억제하고, 사멸시켰다. 따라서 NM oil을제외한 4종의 oil에 A. actimomycetemcomitans에유용한항균성분이함유되어있는것으로생각된다. Fine 등 33) 은구강내세균이치면세균막이라고하는바이오필름을형성하고있음에착안하여 A. actinomycetemcomitans 중실험상에서바이오필름을형성하는균주인 CU1000과 NJ4300와이에대한플랑크톤형변이균주인 CU1060과 NJ4350을대상으로몇몇양치액에대한효과를비교실험한결과, 플랑크톤형태의균주에대해서는모든구강양치액이이세균을 99.99% 사멸시켰지만바이오필름형태의균주에대해서는그효과가모두떨어지며양치액의종류에따라많은차이가있었음을보고하여양치액의활성이바이오필름에의해크게영향을받는다는사실을보고하였다. 따라서본연구에서사용된 essential oil이구강내의치면세균막속에포함되어있는 A. actinomycetemcomitans에대해미치는효과에관해지속적인연구가수행되어유용한결과가제시된다면앞으로치주질환치료에활용할수있는우수한항균물질이될수있을것으로생각된다. Streptococcus sobrinus는 mutans streptococci의일종으로 S. mutans와함께중요한치아우식증을유발하는균주이다 34). 일부 S. sobrinus가 S. mutans보다산의생산능력이뛰어다는연구결과가보고된바있으며 35), S. mutans만존재하는경우보다 S. mutans와 S. sobrinus가같이공존하는경우확연하게높은치아우식발생을보였다고하였다 36). S. sobrinus에대한항균력은 FR oil이 mg/ml 농도에서균을사멸시키는것으로나타나 5종의 essential oil 중가장뛰어난효과를나타냈으며, R, LG, O oil도우수한항균효과를보였다. R, LG, FR oil 등은 mg/ml 농도에서 S. mutans 를사멸시키는효과를보일뿐아니라 S. sobrinus에도우수한항균작용을나타냄으로서치아우식유발억제를위한활용이매우클수있음을알수있었다. E. coli는사람장관에상주하는그람음성균으로보통은병원성이없으나유아설사증, 세균성식중독의원인이되기도하는데이를병원성대장균 (enteropathogenic E. coli) 이라고한다. 이러한대장균은장관상주균으로음용수및식품중에이균주가확인되는경우사람의분변으로인한오염으로간주되며, 이는다른장관감염증원인균에의한오염의간접적증명으로서위생학상중요한오염지표균이다 8). 본연구에서사용한 essential oil은치과관련균주들에대한항균효과와는달리 E. coli에대해서는그다지효과적이지는않았다. 다만, LG oil의경우처리농도 mg/ml 이상에서균을사멸시키는효과를보였다. 본연구에서사용한 essential oil에대해최소살균농도에서확인되어진결과에의하면, 8종의공시균주중 A. actinomycetem comitans 균주에대해가장우수한항균효과를나타냈으며, 다음으로 S. sanguis 및 S. sobrinus 에대해우수한항균효과를나타내었다. 또한 S. mutans, S. anginosus, S. aureus 에대해서도유의적으로균을사멸시키는것으로보아 essential oil이비병원성균주보다는병원성균주에대해우수 8

9 대한소아치과학회지 36(1) 2009 한항균효과를나타내었고치과관련균주에대해유용한항균활성을나타내었다. Shapiro 등 37) 은다양한단일식물로부터추출한 essential oil 성분을이용하여구강내세균에대한항균효과를검사한연구에서 oil의종류에따라항균효과유무가다양하게나타났으며, oil의구성성분중 thymol과 eugenol이강력한항균효과를가짐을보고하였다. 또 Botelho 등 3) 은 Lippia sidoides의잎에서추출한 essential oil과성분을이용하여치아우식유발균주에대한항균효과를조사하여 oil자체와 oil의주요성분인 thymol과 carvacrol이우수한항균효과를보임을보고한바있다. 본연구에서는 essential oil 중 NM oil을제외하고나머지모든 essential oil에서항균효과를나타냈으며, 낮은농도에서반응하였는데이는실험에이용된 oil이단일식물에서추출된것이아니라여러식물에서추출된 essential oil들의혼합물로구성되어그구성성분들이시너지효과를보인결과로생각된다. 본연구결과를바탕으로향후다양한형태의임상적연구가진행된다면구강내감염질환의예방및치료를위한 essential oil 제재들이개발되어널리활용될수있을것이다. Ⅴ. 결론본연구에사용한 essential oil은 5종의 R, LG, FR, O, NM으로서 8종의중요한병원성세균에대한항균능력을최소억제농도 (MIC) 와최소살균농도 (MBC) 로서평가한결과, 다음과같은결론을얻었다. 1. S. mutans, S. aureus, S. sanguis, S. anginosus, A. actinomycetemcomitans, S. sobrinus에대해 R, LG, FR, O oil에서특정농도이상에서농도가높아질수록세균의증식을억제및사멸시켰다. 각각의세균에대해 MBC가낮은순으로 essential oil을나열하면다음과같다. S. mutans : R, LG, FR > O S. aureus : O > LG > R, FR S. sanguis : FR> R, LG > O S. anginosus : R, FR > LG > O A. actinomycetemcomitans : R, LG, FR > O S. sobrinus : FR> R, LG> O 2. S. epidermidis에대해 LG oil은 10 mg/ml 이상의농도에서세균을사멸시켰으나나머지 4종의 oil은 S. epidermidis에대한항균효과가나타나지않았다. 3. E. coli 에대해 LG oil 5 mg/ml 농도이상에서세균을사멸시키는효과를보였으나나머지 4종의 oil은항균효과가관찰되지않았다. 4. 사용한 NM oil은실험에이용된모든균주에대한항균효과가나타나지않았다. 참고문헌 1. Petersen PE : Challenges to improvement of oral health in the 21st century-the approach of the WHO Global Oral Health programme. Int Dent J, 54: , Rosan B, Lamont RJ : Dental plaque formation. Microbes Infect, 2: , Botelho MA, Nogueira NA, Bastos GM, et al. : Antimicrobial activity of the essential oil from Lippia sidoides, carvacrol and thymol against oral pathogens. Braz J Med Biol Res, 40: , Takarada K, Kimizuka R, Takahashi N, et al. : A comparison of the antibacterial efficacies of essential oils against oral pathogens. Oral Microbiol Immunol, 19:61-64, Beck J, Garcia R, Heiss G, et al. : Periodontal disease and cardiovascular disease. J Periodontol, 67: , Li X, Kolltveit KM, Tronstad L, et al. : Systemic diseases caused by oral infection. Clin Microbiol Rev, 13: , Newbrun E : Cariology. Quintessence, , 김강주, 이갑상, 박정순등 : 치학미생물학. 대학사, , 서정아, 김재곤, 백병주등 : Chlorohexidine과 fluoride 성분의 varnish가타액내 mutans streptococci 수에미치는효과. 대한소아치과학회지, 31: , 김수경, 김재곤, 백병주등 : Streptococcus mutans GS- 5 Glucosyltransferase의클로닝과발현. 대한소아치과학회지, 35:73-82, Jarvinen H, Tenovuo J, Huovinen P : In vitro susceptibility of Streptococcus mutans to chlorhexidine and six other antimicrobial agents. Antimicrob Agents Chemother, 37: , Slots J, Taubman MA : Contemporary oral microbiology and immunology. Mosby, , Fine DH, Furgang D, Lieb R, et al. : Effects of sublethal exposure to an antiseptic mouth rinse on representative plaque bacteria. J Clin Periodont, 23: , Fine DH : Mouthrinses as adjuncts for plaque and gingivitis management. A status report for the American Journal of Dentistry. Am J Dent, 1: , Wolff LF : Chemotherapeutic agents in the prevention and treatment of periodontal disease. Northwest 9

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11 대한소아치과학회지 36(1) 2009 Abstract ANTIMICROBIAL EFFECT OF ESSENTIAL OILS ON ORAL BACTERIA Sun-Young Lee, Jae-Gon Kim, Byeong-Ju Baik, Yeon-Mi Yang, Kyung-Yeol Lee, Yong-Hoon Lee, Mi-A Kim Department of Pediatric Dentistry and Institute of Oral Bioscience, School of Dentistry, Chonbuk National University Essential oils are mixture of volatile, lipophilic compounds originating from plants. Essential oils have potential biological effects, i.e., antibacterial, antifungal, spasmolytic and antiplasmodial activities and insect-repellent property. In this study, five essential oils, namely R, LG, FR, O, and NM, extracted from various aromatic plants were used to test their antimicrobial activity against the oral microorganisms. The effects of essential oils were investigated against eight important bacteria, Streptococcus mutans (S. mutans), Staphylococcus aureus (S. aureus), Streptococcus sanguis (S. sanguis), Streptococcus anginosus (S. anginosus), Actinobacillus actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), Streptococcus sobrinus (S. sobrinus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis), and Escherichia coli (E. coli). Essential oils, except NM, effectively inhibited the growth of tested oral pathogenic microorganisms dose-dependently. However, the essential oils didn t show a significant inhibitory effect against E. coli and S. epidermidis. Consequently, these results represented that essential oil-mediated anti-microbial activity was prominent against the oral pathogenic bacteria. For example, minimum bactericidal concentration(mbc) of R, LG, FR oil against A. actinomycetemcomitans was very low as mg/ml. In addition, minimum inhibitory concentration (MIC) of R, LG, FR, O oil against S. mutans was low as mg/ml in vitro. Key words : Essential oil, Minimal Inhibitory Concentration(MIC), Minimal Bactericidal Concentration(MBC) 11