[학위논문]Macelignan의 방향족 탄화수소 수용체 반응 조절을 통한 미세먼지로 인한 피부손상 억제 효과 Inhibitory Effect of Macelignan on Particulate Matter-induced Skin Damage through Regulation of Aryl Hydrocarbon Receptor Signaling원문보기
미세먼지(Particulate matter; PM)는 직경이 10 μm 미만인 작은 먼지입자로 대기오염 물질의 주요 구성 성분이며, 피부 속으로 침투하여 피부 손상을 일으킨다. PM은 피부각질세포의 세포질에 있는 방향족 탄화수소수용체(aryl hydrocarbon receptor; AhR)에 결합하여 AhR을 활성화시킨다. 활성화된 AhR은 핵 안으로 전좌되어 xenobiotic responsive ...
미세먼지(Particulate matter; PM)는 직경이 10 μm 미만인 작은 먼지입자로 대기오염 물질의 주요 구성 성분이며, 피부 속으로 침투하여 피부 손상을 일으킨다. PM은 피부각질세포의 세포질에 있는 방향족 탄화수소수용체(aryl hydrocarbon receptor; AhR)에 결합하여 AhR을 활성화시킨다. 활성화된 AhR은 핵 안으로 전좌되어 xenobiotic responsive element (XRE)에 결합하여 cytochrome P450 (CYPs) 효소들의 발현을 촉진시킨다. CYPs 효소들의 과도한 활성화는 산화적 스트레스를 유발하게 되며, 과도한 산화적 스트레스는 세포자살, 피부 장벽 붕괴, 염증반응, 세포 외 기질 붕괴와 같이 다양한 피부 손상을 초래한다. Macelignan (ML)은 리그난계 물질로 항염증, 항당뇨, 및 간보호 효능이 있는 것으로 보고되고 있지만 현재까지 미세먼지로 인한 피부 손상에 대한 효과는 밝혀진 바 없다. 이에 본 연구에서는 ML의 AhR 매개 반응 조절을 통한 미세먼지로 인한 피부손상 억제 효과를 인간 피부각질세포(human epidermal keratinocyte; HaCaT)와 인공피부에서 검증하였다. HaCaT에서 ML은 PM에 의해 유도된 AhR 매개 전사활성을 억제시켰으며, AhR의 mRNA 발현과 CYPs 효소들의 mRNA 발현을 감소시켰다. 그리고 ML은 PM에 의해 과도하게 생성된 reactive oxygen species (ROS)를 감소시켰으며, lipid peroxidation을 억제하고 항산화 효소들의 발현을 증가시켰다. 또한 미토콘드리아 매개 세포자살을 억제하고, 피부 각질층 구성 단백질들의 발현을 촉진시켰다. 게다가, ML은 PM에 의해 활성화된 mitogen-activated protein kinase (MAPK)/activator protein-1 (AP-1) 복합체 신호전달경로를 억제하여 matrix metalloproteinase (MMPs) 발현을 감소시켜 세포 외 기질 단백질의 분해를 억제하였고 염증인자 들의 발현 역시 감소시켰다. 인공피부에서 ML은 PM에 의해 유도된 표피층의 구조와 형태 변화를 억제하였으며, 염증 인자와 MMPs 생성을 억제시켰다. 종합적으로, ML은 PM 처리에 의해 활성화된 AhR을 억제하여 AhR 매개 CYPs 효소 발현을 감소시키고 과도하게 생성된 ROS 생성을 억제하였다. 또한 피부장벽 구성 단백질 발현을 증가시킬 뿐 아니라 세포자살, MMPs 발현, 염증 반응을 감소시키는 효과를 보였다. 이러한 결과들은 ML이 뛰어난 천연 anti-pollution 소재로서 활용될 잠재성을 갖고 있음을 시사한다.
미세먼지(Particulate matter; PM)는 직경이 10 μm 미만인 작은 먼지입자로 대기오염 물질의 주요 구성 성분이며, 피부 속으로 침투하여 피부 손상을 일으킨다. PM은 피부각질세포의 세포질에 있는 방향족 탄화수소 수용체(aryl hydrocarbon receptor; AhR)에 결합하여 AhR을 활성화시킨다. 활성화된 AhR은 핵 안으로 전좌되어 xenobiotic responsive element (XRE)에 결합하여 cytochrome P450 (CYPs) 효소들의 발현을 촉진시킨다. CYPs 효소들의 과도한 활성화는 산화적 스트레스를 유발하게 되며, 과도한 산화적 스트레스는 세포자살, 피부 장벽 붕괴, 염증반응, 세포 외 기질 붕괴와 같이 다양한 피부 손상을 초래한다. Macelignan (ML)은 리그난계 물질로 항염증, 항당뇨, 및 간보호 효능이 있는 것으로 보고되고 있지만 현재까지 미세먼지로 인한 피부 손상에 대한 효과는 밝혀진 바 없다. 이에 본 연구에서는 ML의 AhR 매개 반응 조절을 통한 미세먼지로 인한 피부손상 억제 효과를 인간 피부각질세포(human epidermal keratinocyte; HaCaT)와 인공피부에서 검증하였다. HaCaT에서 ML은 PM에 의해 유도된 AhR 매개 전사활성을 억제시켰으며, AhR의 mRNA 발현과 CYPs 효소들의 mRNA 발현을 감소시켰다. 그리고 ML은 PM에 의해 과도하게 생성된 reactive oxygen species (ROS)를 감소시켰으며, lipid peroxidation을 억제하고 항산화 효소들의 발현을 증가시켰다. 또한 미토콘드리아 매개 세포자살을 억제하고, 피부 각질층 구성 단백질들의 발현을 촉진시켰다. 게다가, ML은 PM에 의해 활성화된 mitogen-activated protein kinase (MAPK)/activator protein-1 (AP-1) 복합체 신호전달경로를 억제하여 matrix metalloproteinase (MMPs) 발현을 감소시켜 세포 외 기질 단백질의 분해를 억제하였고 염증인자 들의 발현 역시 감소시켰다. 인공피부에서 ML은 PM에 의해 유도된 표피층의 구조와 형태 변화를 억제하였으며, 염증 인자와 MMPs 생성을 억제시켰다. 종합적으로, ML은 PM 처리에 의해 활성화된 AhR을 억제하여 AhR 매개 CYPs 효소 발현을 감소시키고 과도하게 생성된 ROS 생성을 억제하였다. 또한 피부장벽 구성 단백질 발현을 증가시킬 뿐 아니라 세포자살, MMPs 발현, 염증 반응을 감소시키는 효과를 보였다. 이러한 결과들은 ML이 뛰어난 천연 anti-pollution 소재로서 활용될 잠재성을 갖고 있음을 시사한다.
Particulate matter (PM), defined as small particles of air pollutants, readily penetrates the skin and leads to various skin diseases by activating the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Macelignan (ML), a lignan compound derived from Myristica fragrans extract, has been reported to possess a variety ...
Particulate matter (PM), defined as small particles of air pollutants, readily penetrates the skin and leads to various skin diseases by activating the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Macelignan (ML), a lignan compound derived from Myristica fragrans extract, has been reported to possess a variety of biological activities, including anti-inflammatory, anti-diabetic, and hepatoprotective. A previous study revealed that ML possessed an anti-photoaging effect on both UVB-treated human dermal fibroblasts (Hs68) and human epidermal keratinocytes (HaCaT). However, the protective effect of ML on PM-induced skin damage has not yet been examined. This study evaluated whether ML treatment attenuates PM-induced skin damage by regulation of AhR signaling in the PM-treated HaCaT cells and 3D reconstructed human skin. In HaCaT cells, ML treatment not only suppressed AhR-mediated transcriptional activity but also reduced the mRNA levels of AhR and cytochrome P450 (CYPs) enzymes. ML treatment significantly suppressed reactive oxygen species (ROS) production and lipid peroxidation by upregulating the mRNA expression of antioxidant enzymes. It also decreased the expression of mitochondria-mediated apoptotic factors and increased the protein expression of cornified envelope (CE)-related biomarkers. In addition, ML treatment down-regulated both matrix metalloproteinases (MMPs) and inflammatory factors by inhibiting the mitogen-activated protein kinase (MAPK)/activator protein-1 (AP-1) complex pathway. In 3D reconstructed human skin model, PM altered the structure and morphology of epidermal layer. However, ML treatment restored the structure and morphology of the epidermis altered by PM, suppressing the production of inflammatory factors and MMPs. Collectively, these results suggest that ML can be used as an anti-pollution agent to improve skin health by inactivating AhR signaling.
Particulate matter (PM), defined as small particles of air pollutants, readily penetrates the skin and leads to various skin diseases by activating the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Macelignan (ML), a lignan compound derived from Myristica fragrans extract, has been reported to possess a variety of biological activities, including anti-inflammatory, anti-diabetic, and hepatoprotective. A previous study revealed that ML possessed an anti-photoaging effect on both UVB-treated human dermal fibroblasts (Hs68) and human epidermal keratinocytes (HaCaT). However, the protective effect of ML on PM-induced skin damage has not yet been examined. This study evaluated whether ML treatment attenuates PM-induced skin damage by regulation of AhR signaling in the PM-treated HaCaT cells and 3D reconstructed human skin. In HaCaT cells, ML treatment not only suppressed AhR-mediated transcriptional activity but also reduced the mRNA levels of AhR and cytochrome P450 (CYPs) enzymes. ML treatment significantly suppressed reactive oxygen species (ROS) production and lipid peroxidation by upregulating the mRNA expression of antioxidant enzymes. It also decreased the expression of mitochondria-mediated apoptotic factors and increased the protein expression of cornified envelope (CE)-related biomarkers. In addition, ML treatment down-regulated both matrix metalloproteinases (MMPs) and inflammatory factors by inhibiting the mitogen-activated protein kinase (MAPK)/activator protein-1 (AP-1) complex pathway. In 3D reconstructed human skin model, PM altered the structure and morphology of epidermal layer. However, ML treatment restored the structure and morphology of the epidermis altered by PM, suppressing the production of inflammatory factors and MMPs. Collectively, these results suggest that ML can be used as an anti-pollution agent to improve skin health by inactivating AhR signaling.
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