섬백리향(Thymus magnus)과 백리향(Thymus quinquecostatus)추출물의 피부 약리활성 연구 A Study of the Pharmacological Activity of Extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus on Skin원문보기
최근 인간의 아름다움에 대한 미적 욕구 상승으로 화장품 소비는 급격하게 증대되었으며, 유기농, 천연 화장품을 원하는 소비자의 니즈에 맞추어 화장품 산업계에서도 새로운 천연물 소재에 대한 개발과 수요가 늘어나고 있다. 한반도에는 고유한 자생식물들이 많이 분포하고 있는데, 예로부터 향이 백리를 간다는 꿀풀과 식물 백리향과 우리나라 자생식물로 토착화된 섬백리향의 피부 약리 활성을 분석함으로써 화장품 소재로서 섬백리향과 백리향 추출물의 효능을 확인하였다. 본 연구에서는 물과 ...
최근 인간의 아름다움에 대한 미적 욕구 상승으로 화장품 소비는 급격하게 증대되었으며, 유기농, 천연 화장품을 원하는 소비자의 니즈에 맞추어 화장품 산업계에서도 새로운 천연물 소재에 대한 개발과 수요가 늘어나고 있다. 한반도에는 고유한 자생식물들이 많이 분포하고 있는데, 예로부터 향이 백리를 간다는 꿀풀과 식물 백리향과 우리나라 자생식물로 토착화된 섬백리향의 피부 약리 활성을 분석함으로써 화장품 소재로서 섬백리향과 백리향 추출물의 효능을 확인하였다. 본 연구에서는 물과 에탄올을 사용한 용매추출법으로 섬백리향과 백리향 시료로부터 추출물을 얻어 인간의 피부세포를 활용한 다양한 in vitro 실험을 수행하여, 각각의 용매 추출물의 항산화, 미백, 주름개선, 항염증 등의 효능을 확인할 수 있는 실험을 실시하였다. 첫째, 항산화 효과 측정 실험에서는 섬백리향과 백리향 추출물의 폴리페놀 함량 측정 결과 열수 추출물에서 각각 113 mg/g, 135 mg/g, 70% 에탄올 추출물에서 각각 97 mg/g, 103 mg/g으로 나타났다. 섬백리향과 백리향 추출물은 1,000 ㎍/ml의 농도에 85% 이상의 ABTS+ radical 소거 활성을 확인하였고, 전자공여능 측정에서는 1,000 ㎍/ml의 농도에 백리향 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 87% 이상의 전자공여능을 보였다. 둘째 in vitro 미백실험들 중 tyrosinase 저해능 실험에서는 섬백리향과 백리향 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 저해능을 가지는 것으로 나타났다. Melanoma세포주 B16F10을 이용한 세포 생존율 실험에서 두 추출물 모두 100 μg/ml의 농도에서 세포 생존율이 80% 이상임을 확인 하였고, B16F10 세포주를 활용하여 melanin 생합성 저해능 측정 결과 섬백리향과 백리향 모두 70% 에탄올 추출물의 미백 효과가 더 우수하게 나타났다. 세포 내 tyrosinase 활성 역시 평균 12%∼15% 가량 억제되는 것으로 나타났으며, western blot을 이용한 MITF 단백질 발현 측정 결과 섬백리향 70% 에탄올 추출물과 백리향 열수 추출물에서 MITF 단백질 발현량이 감소하였으며, tyrosinase 단백질 발현 측정결과에서도 섬백리향과 백리향 모두 열수 추출물 처리 군에서 추출물 처리 농도에 비례하여 tyrosinase의 단백질 발현량이 감소함을 확인할 수 있었다. 이로써 섬백리향과 백리향 추출물이 가지는 melanin 생성 및 분비 억제 효능은 tyrosinase의 효소 활성의 직접적 저해뿐만 아니라 멜라닌 합성에 관여하는 일련의 효소들의 전사를 유도하는 MITF 억제를 통하여 tyrosinase의 발현 억제에 의해 나타나는 것임을 확인 하였다. 셋째, 항노화 활성 측정을 위한 elastase 및 collagenase의 저해능 실험을 수행하였다. elastase 저해능 실험 결과 섬백리향과 백리향의 70% 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 저해율이 높게 나타났으며, Collagenase의 저해능 실험에서는 각각 1,000 μg/ml의 농도에서 섬백리향과 백리향의 열수추출물 74.18%, 54.90%, 70% 에탄올 추출물 44.24%, 68.80%를 저해함이 나타났다. 다음으로, 섬유아세포 세포주인 CCD-986sk에서 세포독성이 미비한 조건 하에 섬백리향 및 백리향 추출물의 matrix metalloprotease(MMP)의 발현 억제 효과를 확인하고자 western blotting 실험을 진행하였다. 그 결과 두 추출물에서 MMP-1, MMP-2, MMP-9 단백질 발현이 모두 억제된 것을 확인하였다. 넷째, 대식세포주인 Raw 264.7에서 1 ppm LPS로 염증을 유도한 후 추출물을 처리하여 항염증 효능을 확인하였다. 그 결과 염증 반응에 의한 NO(Nitric Oxide)의 생성이 섬백리향과 백리향 추출물에 의해 저해되는 것을 확인하였다. 특히 섬백리향과 백리향 추출물 처리 농도 1,000 ppm에서 NO 농도가 각각 7.62 μM, 3.12 μM로 양성 대조군 각각 32 μM, 23 μM, 32 μM, 24 μM에 비해 현저히 저해되어, 우수한 항염 활성을 확인할 수 있었다. 또한 염증 관련 인자의 유전자 발현에 대한 섬백리향 및 백리향 추출물의 영향을 RT-PCR을 통해 확인한 결과, 네 가지 추출물 처리 군에서 모두 염증 사이토카인의 발현 감소가 확인되었다. 특히 IL-1β와 IL-6, 그리고 iNOS의 mRNA 발현이 크게 감소하였고, 이러한 경향성은 NO 생성량 측정 실험과 일치하는 결과로, 섬백리향과 백리향 추출물의 항염 효능에 대해 더욱 신뢰도 높은 실험적 근거를 제시하였다. 따라서, 본 실험을 통하여 섬백리향과 백리향 추출물의 LPS 유도성 염증반응에 대한 항염 효능은 주요 염증 사이토카인 IL-1β와 IL-6의 발현 억제와 iNOS 발현 저해를 통한 NO의 생성 억제에서 기인하였음을 확인하였다. 다섯째, 염증 유도에 따른 세포 내 활성산소종 축적 억제능 측정 결과에서는 LPS 처리 전 섬백리향과 백리향 열수, 70% 에탄올 추출물을 처리한 세포에서는 염증 반응으로 인해 미토콘드리아 내에 축적된 ROS의 신호가 대조군과 유사한 정도로 눈에 띄게 감소하였다. 이는 섬백리향과 백리향 추출물이 LPS에 의한 미토콘드리아 내 ROS 축적을 효과적으로 예방한다는 것을 나타내는 결과이다. 나아가 이러한 ROS 축적 억제 효과는 미토콘드리아의 막전위 손상을 막아 염증으로 인한 세포 손상을 예방할 수 있음을 보여주었다. 따라서 본 실험의 결과, LPS 유도 염증반응에서 백리향 및 섬백리향 추출물은 세포 내 NO와 미토콘드리아 내 ROS의 과도한 발생 또는 축적을 효과적으로 억제함으로써, 미토콘드리아의 손상을 예방하여 세포를 보호한다는 결론을 내릴 수 있다. 본 연구는 천연소재를 추구하는 시대적 트렌드에 따라 섬백리향과 백리향 추출물이 천연소재 기능성 화장품 개발에 응용될 수 있음을 보여 주었으며, 이는 새로운 천연 화장품 개발을 위한 과학적 기초자료로 제시 가능하다는 점에서 연구의 의의가 있음을 밝힌다.
최근 인간의 아름다움에 대한 미적 욕구 상승으로 화장품 소비는 급격하게 증대되었으며, 유기농, 천연 화장품을 원하는 소비자의 니즈에 맞추어 화장품 산업계에서도 새로운 천연물 소재에 대한 개발과 수요가 늘어나고 있다. 한반도에는 고유한 자생식물들이 많이 분포하고 있는데, 예로부터 향이 백리를 간다는 꿀풀과 식물 백리향과 우리나라 자생식물로 토착화된 섬백리향의 피부 약리 활성을 분석함으로써 화장품 소재로서 섬백리향과 백리향 추출물의 효능을 확인하였다. 본 연구에서는 물과 에탄올을 사용한 용매추출법으로 섬백리향과 백리향 시료로부터 추출물을 얻어 인간의 피부세포를 활용한 다양한 in vitro 실험을 수행하여, 각각의 용매 추출물의 항산화, 미백, 주름개선, 항염증 등의 효능을 확인할 수 있는 실험을 실시하였다. 첫째, 항산화 효과 측정 실험에서는 섬백리향과 백리향 추출물의 폴리페놀 함량 측정 결과 열수 추출물에서 각각 113 mg/g, 135 mg/g, 70% 에탄올 추출물에서 각각 97 mg/g, 103 mg/g으로 나타났다. 섬백리향과 백리향 추출물은 1,000 ㎍/ml의 농도에 85% 이상의 ABTS+ radical 소거 활성을 확인하였고, 전자공여능 측정에서는 1,000 ㎍/ml의 농도에 백리향 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 87% 이상의 전자공여능을 보였다. 둘째 in vitro 미백실험들 중 tyrosinase 저해능 실험에서는 섬백리향과 백리향 열수 추출물과 70% 에탄올 추출물이 저해능을 가지는 것으로 나타났다. Melanoma 세포주 B16F10을 이용한 세포 생존율 실험에서 두 추출물 모두 100 μg/ml의 농도에서 세포 생존율이 80% 이상임을 확인 하였고, B16F10 세포주를 활용하여 melanin 생합성 저해능 측정 결과 섬백리향과 백리향 모두 70% 에탄올 추출물의 미백 효과가 더 우수하게 나타났다. 세포 내 tyrosinase 활성 역시 평균 12%∼15% 가량 억제되는 것으로 나타났으며, western blot을 이용한 MITF 단백질 발현 측정 결과 섬백리향 70% 에탄올 추출물과 백리향 열수 추출물에서 MITF 단백질 발현량이 감소하였으며, tyrosinase 단백질 발현 측정결과에서도 섬백리향과 백리향 모두 열수 추출물 처리 군에서 추출물 처리 농도에 비례하여 tyrosinase의 단백질 발현량이 감소함을 확인할 수 있었다. 이로써 섬백리향과 백리향 추출물이 가지는 melanin 생성 및 분비 억제 효능은 tyrosinase의 효소 활성의 직접적 저해뿐만 아니라 멜라닌 합성에 관여하는 일련의 효소들의 전사를 유도하는 MITF 억제를 통하여 tyrosinase의 발현 억제에 의해 나타나는 것임을 확인 하였다. 셋째, 항노화 활성 측정을 위한 elastase 및 collagenase의 저해능 실험을 수행하였다. elastase 저해능 실험 결과 섬백리향과 백리향의 70% 에탄올 추출물이 열수 추출물보다 저해율이 높게 나타났으며, Collagenase의 저해능 실험에서는 각각 1,000 μg/ml의 농도에서 섬백리향과 백리향의 열수추출물 74.18%, 54.90%, 70% 에탄올 추출물 44.24%, 68.80%를 저해함이 나타났다. 다음으로, 섬유아세포 세포주인 CCD-986sk에서 세포독성이 미비한 조건 하에 섬백리향 및 백리향 추출물의 matrix metalloprotease(MMP)의 발현 억제 효과를 확인하고자 western blotting 실험을 진행하였다. 그 결과 두 추출물에서 MMP-1, MMP-2, MMP-9 단백질 발현이 모두 억제된 것을 확인하였다. 넷째, 대식세포주인 Raw 264.7에서 1 ppm LPS로 염증을 유도한 후 추출물을 처리하여 항염증 효능을 확인하였다. 그 결과 염증 반응에 의한 NO(Nitric Oxide)의 생성이 섬백리향과 백리향 추출물에 의해 저해되는 것을 확인하였다. 특히 섬백리향과 백리향 추출물 처리 농도 1,000 ppm에서 NO 농도가 각각 7.62 μM, 3.12 μM로 양성 대조군 각각 32 μM, 23 μM, 32 μM, 24 μM에 비해 현저히 저해되어, 우수한 항염 활성을 확인할 수 있었다. 또한 염증 관련 인자의 유전자 발현에 대한 섬백리향 및 백리향 추출물의 영향을 RT-PCR을 통해 확인한 결과, 네 가지 추출물 처리 군에서 모두 염증 사이토카인의 발현 감소가 확인되었다. 특히 IL-1β와 IL-6, 그리고 iNOS의 mRNA 발현이 크게 감소하였고, 이러한 경향성은 NO 생성량 측정 실험과 일치하는 결과로, 섬백리향과 백리향 추출물의 항염 효능에 대해 더욱 신뢰도 높은 실험적 근거를 제시하였다. 따라서, 본 실험을 통하여 섬백리향과 백리향 추출물의 LPS 유도성 염증반응에 대한 항염 효능은 주요 염증 사이토카인 IL-1β와 IL-6의 발현 억제와 iNOS 발현 저해를 통한 NO의 생성 억제에서 기인하였음을 확인하였다. 다섯째, 염증 유도에 따른 세포 내 활성산소종 축적 억제능 측정 결과에서는 LPS 처리 전 섬백리향과 백리향 열수, 70% 에탄올 추출물을 처리한 세포에서는 염증 반응으로 인해 미토콘드리아 내에 축적된 ROS의 신호가 대조군과 유사한 정도로 눈에 띄게 감소하였다. 이는 섬백리향과 백리향 추출물이 LPS에 의한 미토콘드리아 내 ROS 축적을 효과적으로 예방한다는 것을 나타내는 결과이다. 나아가 이러한 ROS 축적 억제 효과는 미토콘드리아의 막전위 손상을 막아 염증으로 인한 세포 손상을 예방할 수 있음을 보여주었다. 따라서 본 실험의 결과, LPS 유도 염증반응에서 백리향 및 섬백리향 추출물은 세포 내 NO와 미토콘드리아 내 ROS의 과도한 발생 또는 축적을 효과적으로 억제함으로써, 미토콘드리아의 손상을 예방하여 세포를 보호한다는 결론을 내릴 수 있다. 본 연구는 천연소재를 추구하는 시대적 트렌드에 따라 섬백리향과 백리향 추출물이 천연소재 기능성 화장품 개발에 응용될 수 있음을 보여 주었으며, 이는 새로운 천연 화장품 개발을 위한 과학적 기초자료로 제시 가능하다는 점에서 연구의 의의가 있음을 밝힌다.
The native plants are widely distributed on the Korean Peninsula. The efficacy of extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus as a cosmetic material was confirmed by analyzing the skin-based pharmacological activity of Thymus quinquecostatus as the honey grass plant whose incense is known...
The native plants are widely distributed on the Korean Peninsula. The efficacy of extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus as a cosmetic material was confirmed by analyzing the skin-based pharmacological activity of Thymus quinquecostatus as the honey grass plant whose incense is known to go as far as it can go from old times, and of Thymus magnus, which is naturalized as a native plant in our country. This study obtained extracts from the specimen of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus with a solvent extraction method using water and ethanol, conducted a variety of the in vitro experiments with the application of a human being's skin cell, and then carried out the test of confirming the effects such as anti-oxidation, whitening, wrinkle improvement and anti-inflammation of each solvent extract. First, as a result of measuring the polyphenol content of extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus in the experiment of gauging anti-oxidant effect, it was indicated to be 113 mg/g, 135 mg/g, respectively, in hot water extract, and to be 97 mg/g, 103 mg/g, respectively, in 70% ethanol extraction. The extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus were identified more than 85% of ABTS+ radical scavenging activity. The measurement of electron donating ability could be known that there is excellent anti-oxidant activity. Second, in the experiment of the cell survival rate using Melanoma cell line B16F10 among the in vitro whitening tests, both extracts were verified to have more than 80% of cell survival rate in the concentration of 100 μg/ml. In consequence of measuring the inhibitory efficacy of melanin bio-synthesis using this B16F10 cell strain, the inhibitory effect of melanin synthesis appeared to be higher in Thymus quinquecostatus than Thymus magnus. As a result of gauging the MITF protein expression using Western blot, the protein manifestation volume of tyrosinase could be confirmed to decrease in proportion to the extract treatment concentration. Hence, the inhibitory effect of melanin synthesis and secretion that Thymus magnus and Thymus quinquecostatus have was checked to be what is shown not only by the direct inhibition of tyrosinase enzyme activity but also by the suppression of tyrosinase expression through restraining MITF that induces the transcription of a series of enzymes, which are involved in melanin synthesis. Third, the experiment was performed on the inhibitory efficacy of elastase and collagenase for measuring anti-aging activity. As a result of testing the inhibitory activity of elastase, the 70% ethanol extract of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus appeared to have the higher inhibitory rate than the hot water extract. In the experiment on inhibitory effect of Collagenase, it appeared to suppress 74.18%, 54.90% of the hot water extract from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus, and 44.24%, 68.80% of the 70% ethanol extract, respectively, in the concentration of 1,000 μg/ml. In consequence of testing Western blotting, all the protein expressions of MMP-1, MMP-2, MMP-9 were identified to have been curbed in two extracts. Fourth, the anti-inflammatory efficacy was verified by treating extract after deriving inflammation with 1 ppm LPS in Raw 264.7, which is the macrophage cell line. As a result, the production of NO(Nitric Oxide) caused by inflammatory response was identified to be controlled by the extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus. Through this experiment, the anti-inflammatory efficacy on LPS-induced inflammatory reaction of the extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus was verified to have originated from the inhibition of NO production through the suppression of expression in IL-1β and IL-6, which are major inflammatory cytokines, and through the hindrance of iNOS manifestation. Fifth, in the outcome of measuring the ROS(reactive oxygen species) accumulation inhibitor within cells according to inflammatory induction, the signal of ROS, which was accumulated within mitochondria caused by inflammatory response, dropped noticeably, enough to be similar to the control group, in the cells with the treatment of hot water in Thymus magnus and Thymus quinquecostatus and of 70% ethanol extract before treating LPS. In the outcome of this experiment, the extracts from Thymus quinquecostatus and Thymus magnus in the LPS-induced inflammatory reaction effectively inhibited the excessive production or accumulation of ROS within mitochondria, thereby having been able to be concluded to protect cells through preventing the damage of mitochondria. This study showed that the extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus may be applied to the development in functional cosmetics of natural materials according to the trend of the times pursuing natural materials. This is clarified to have a significance of the research with regard to being available for being presented as scientific basic data for developing new natural cosmetics.
The native plants are widely distributed on the Korean Peninsula. The efficacy of extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus as a cosmetic material was confirmed by analyzing the skin-based pharmacological activity of Thymus quinquecostatus as the honey grass plant whose incense is known to go as far as it can go from old times, and of Thymus magnus, which is naturalized as a native plant in our country. This study obtained extracts from the specimen of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus with a solvent extraction method using water and ethanol, conducted a variety of the in vitro experiments with the application of a human being's skin cell, and then carried out the test of confirming the effects such as anti-oxidation, whitening, wrinkle improvement and anti-inflammation of each solvent extract. First, as a result of measuring the polyphenol content of extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus in the experiment of gauging anti-oxidant effect, it was indicated to be 113 mg/g, 135 mg/g, respectively, in hot water extract, and to be 97 mg/g, 103 mg/g, respectively, in 70% ethanol extraction. The extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus were identified more than 85% of ABTS+ radical scavenging activity. The measurement of electron donating ability could be known that there is excellent anti-oxidant activity. Second, in the experiment of the cell survival rate using Melanoma cell line B16F10 among the in vitro whitening tests, both extracts were verified to have more than 80% of cell survival rate in the concentration of 100 μg/ml. In consequence of measuring the inhibitory efficacy of melanin bio-synthesis using this B16F10 cell strain, the inhibitory effect of melanin synthesis appeared to be higher in Thymus quinquecostatus than Thymus magnus. As a result of gauging the MITF protein expression using Western blot, the protein manifestation volume of tyrosinase could be confirmed to decrease in proportion to the extract treatment concentration. Hence, the inhibitory effect of melanin synthesis and secretion that Thymus magnus and Thymus quinquecostatus have was checked to be what is shown not only by the direct inhibition of tyrosinase enzyme activity but also by the suppression of tyrosinase expression through restraining MITF that induces the transcription of a series of enzymes, which are involved in melanin synthesis. Third, the experiment was performed on the inhibitory efficacy of elastase and collagenase for measuring anti-aging activity. As a result of testing the inhibitory activity of elastase, the 70% ethanol extract of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus appeared to have the higher inhibitory rate than the hot water extract. In the experiment on inhibitory effect of Collagenase, it appeared to suppress 74.18%, 54.90% of the hot water extract from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus, and 44.24%, 68.80% of the 70% ethanol extract, respectively, in the concentration of 1,000 μg/ml. In consequence of testing Western blotting, all the protein expressions of MMP-1, MMP-2, MMP-9 were identified to have been curbed in two extracts. Fourth, the anti-inflammatory efficacy was verified by treating extract after deriving inflammation with 1 ppm LPS in Raw 264.7, which is the macrophage cell line. As a result, the production of NO(Nitric Oxide) caused by inflammatory response was identified to be controlled by the extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus. Through this experiment, the anti-inflammatory efficacy on LPS-induced inflammatory reaction of the extracts from Thymus magnus and Thymus quinquecostatus was verified to have originated from the inhibition of NO production through the suppression of expression in IL-1β and IL-6, which are major inflammatory cytokines, and through the hindrance of iNOS manifestation. Fifth, in the outcome of measuring the ROS(reactive oxygen species) accumulation inhibitor within cells according to inflammatory induction, the signal of ROS, which was accumulated within mitochondria caused by inflammatory response, dropped noticeably, enough to be similar to the control group, in the cells with the treatment of hot water in Thymus magnus and Thymus quinquecostatus and of 70% ethanol extract before treating LPS. In the outcome of this experiment, the extracts from Thymus quinquecostatus and Thymus magnus in the LPS-induced inflammatory reaction effectively inhibited the excessive production or accumulation of ROS within mitochondria, thereby having been able to be concluded to protect cells through preventing the damage of mitochondria. This study showed that the extracts of Thymus magnus and Thymus quinquecostatus may be applied to the development in functional cosmetics of natural materials according to the trend of the times pursuing natural materials. This is clarified to have a significance of the research with regard to being available for being presented as scientific basic data for developing new natural cosmetics.
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