鐵皮石斛(Dendrobium officinale)추출물의 항노화화장품소재로서의 생리활성 연구 (A) Study on the Physiological Activities of Dendrobium officinale extracts as Anti-aging Cosmetic Material원문보기
철피석곡(鐵皮石斛, Dendrobium officinale)은 미종자목(Microspermae), 난초과(Orchidaceae), 석곡속(Dendrobium)에 속하는 다년생 상록초본류 식물로써 중국에서 오래전부터 인후부와 호흡기 및 안질환 등의 질병 치료에 탁월한 효능이 있는 고급 전통 약재로써 이용되어 왔다. 최근의 다수의 연구결과에서 간암, 위장질환, 당뇨, 폐쇄성 혈전혈관염 등의 질병 치료에 철피석곡이 효과가 있는 것으로 확인되었다. 현재까지 철피석곡에 관한 연구는 식품 또는 약리학적 연구가 대부분으로 철피석곡에 대해 천연 화장품 소재로서의 안정성과 유효성을 평가한 연구는 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 철피석곡 추출물에 관한 새로운 ...
철피석곡(鐵皮石斛, Dendrobium officinale)은 미종자목(Microspermae), 난초과(Orchidaceae), 석곡속(Dendrobium)에 속하는 다년생 상록초본류 식물로써 중국에서 오래전부터 인후부와 호흡기 및 안질환 등의 질병 치료에 탁월한 효능이 있는 고급 전통 약재로써 이용되어 왔다. 최근의 다수의 연구결과에서 간암, 위장질환, 당뇨, 폐쇄성 혈전혈관염 등의 질병 치료에 철피석곡이 효과가 있는 것으로 확인되었다. 현재까지 철피석곡에 관한 연구는 식품 또는 약리학적 연구가 대부분으로 철피석곡에 대해 천연 화장품 소재로서의 안정성과 유효성을 평가한 연구는 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 철피석곡 추출물에 관한 새로운 항노화를 위한 천연 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 이를 위해 먼저, 철피석곡 줄기에 대해 생리활성 성분을 정성정량분석 하였고, 철피석곡 메탄올 및 열수추출물의 안정성과 유효성에 대한 비교 검증을 위해 각 추출물에 대한 항산화 활성, 세포독성평가, 항염, 항주름, 세포재생 및 함습 효능 실험을 진행하였다. 실험결과는 다음과 같다.
첫째, 철피석곡 메탄올추출물 내 phenolic 화합물의 함량을 규명하기 위하여 quercetin, isoquercitrin, kaempferol, rutin, vitexin, apigenin, myricetin, astrogalin, luteolin, fisetin, tricin, catechin, epicatechin, ferulic acid, folic acid, chlorogenic acid, coumaric acid 그리고 caffeic acid 등 18종 phenolic 화합물을 타겟물질로 선정하고 HPLC-MS/MS를 사용하여 정성정량분석을 실시하였다. 그 결과 Water층 시료에서는 타겟물질이 검출되지 않았으며, BuOH층 시료에서 정량분석을 진행한 결과 quercetin, kaempferol, rutin, vitexin, apigenin, myricetin, luteolin, fisetin 그리고 tricin 등 9종의 flavonoid 화합물이 검출되었다.
둘째, 철피석곡 메탄올과 열수추출물의 항산화 활성을 알아보기 위해 DPPH radical scavenging activity assay, ABTS radical scavenging activity assay, Ferric reducing antioxidant power assay, Total polyphenol contents 측정을 수행하였다. 그 결과 철피석곡 메탄올과 열수추출물이 모든 항산화 실험에서 높은 활성을 보였으며, 특히 철피석곡 메탄올추출물이 열수추출물에 비해 더 높은 항산화 활성을 나타냈다.
셋째, 철피석곡 추출물의 안전성을 알아보기 위해 ＭTT assay를 실시하였다. RAW264.7 및 HaCaT cell에 철피석곡 메탄올 및 열수추출물을 농도별로 처리 후 관찰한 결과, 열수추출물 500 μg/mL를 제외한 모든 농도에 세포생존율이 90% 이상 나타났다. 이에 철피석곡 추출물은 독성이 거의 없으며, 화장품 원료로써 안전성이 확인되었다.
넷째, 철피석곡 추출물의 항염 효능을 알아보기 위해 LPS로 처리한 RAW264.7 cell에 각 추출물을 농도별로 투입하여 염증반응의 지표물질인 NO생성량, 염증성 cytokine TNF-α와 IL-6 분비량을 측정하였다. 그 결과, 철피석곡 메탄올 및 열수추출물의 62.5∼500 μg/mL 농도에 따라 NO생성량, TNF-α와 IL-6 분비량이 감소하였으며, 같은 농도에서 열수추출물보다 메탄올추출물의 항염 효능이 더 우수한 것으로 확인되었다.
다섯째, Quantitative real-time PCR에 의해 iNOS, TNF-α와 IL-6의 mRNA level을 측정하였다. 그 결과, 철피석곡 각 추출물의 농도에 따라서 iNOS, TNF-α와 IL-6의 mRNA level이 감소하였으며, 같은 농도에서 메탄올추출물이 열수추출물보다 더 뛰어난 전사 억제 효과를 보였다.
여섯째, 철피석곡 추출물의 항주름 효능을 알아보기 위해 TNF-α로 자극한 HaCaT cell에 메탄올 및 열수추출물을 처리하여 MMP-1 단백질 발현을 조사하였다. 그 결과, 철피석곡 메탄올추출물의 농도의존적으로 MMP-1 단백질 발현이 감소하였으나, 열수추출물은 MMP-1 단백질 발현에 대해 효과가 크지 않은 것으로 관찰되었다.
일곱째, 철피석곡의 항주름 및 주름 개선 효과를 확인하기 위해 TNF-α로 처리한 NHDF cell에 메탄올과 열수추출물 농도별로 투입하여, Type-Ⅰprocollagen의 합성양을 측정하였다. 그 결과, Type-Ⅰprocollagen의 합성양이 철피석곡 추출물 처리 농도의존적으로 상승하였으며, 철피석곡 열수추출물이 메탄올추출물과 비교하여 더 높은 Type-Ⅰ procollagen 합성 효능이 있는 것으로 확인되었다.
여덟째, 철피석곡 추출물의 세포재생 효능을 알아보기 위해 wound healing assay를 통해 철피석곡 메탄올추출물 및 열수추출물이 HaCaT cell의 이동성에 대한 영향을 관찰하였다. 그 결과, HaCaT cell에 농도별로(62.5∼500 μg/mL) 철피석곡 추출물을 처리 시, wound area에 대한 영향을 미쳤고, 메탄올추출물 농도의존적으로 wound area가 감소하였으며, 특히 메탄올추출물 500 μg/mL 처리 시 wound area가 40%로 감소하여 60%의 이동성을 나타냈다. 반면, 철피석곡 열수추출물의 경우 500 μg/mL 처리시 wound area가 60%로 감소하여 40%의 이동성을 나타냈다. 아홉째, 철피석곡 추출물의 피부 함수량 촉진 효과를 알아보기 위해 TNF-α로 NHDF cell를 자극한 후 철피석곡 메탄올 및 열수추출물을 NHDF cell에 처리하여 AQP-3의 발현을 조사하였다. 그 결과 철피석곡 각 추출물 농도에 따라 AQP-3의 발현량이 증가하였으며, 철피석곡 메탄올추출물에 비해 열수추출물을 처리한 경우 AQP-3의 발현량이 더 현저하게 증가함을 확인하였다.
이상의 연구결과를 종합하면, 철피석곡 추출물의 성분분석을 통해 다양한 flavonoid 화합물을 포함되어 있음이 확인되었고, 인체 피부세포에 대한 독성이 거의 없어 안전성이 확보되었으며, 항산화 활성을 비롯한 항염 효능, MMP-1 억제, collagen 합성 촉진, 세포재생 및 피부 함수량 촉진 효과가 있는 것으로 나타났다. 이에 철피석곡 추출물은 항노화를 위한 천연 기능성화장품 소재로서 활용 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.
철피석곡(鐵皮石斛, Dendrobium officinale)은 미종자목(Microspermae), 난초과(Orchidaceae), 석곡속(Dendrobium)에 속하는 다년생 상록초본류 식물로써 중국에서 오래전부터 인후부와 호흡기 및 안질환 등의 질병 치료에 탁월한 효능이 있는 고급 전통 약재로써 이용되어 왔다. 최근의 다수의 연구결과에서 간암, 위장질환, 당뇨, 폐쇄성 혈전혈관염 등의 질병 치료에 철피석곡이 효과가 있는 것으로 확인되었다. 현재까지 철피석곡에 관한 연구는 식품 또는 약리학적 연구가 대부분으로 철피석곡에 대해 천연 화장품 소재로서의 안정성과 유효성을 평가한 연구는 미흡하다. 따라서 본 연구에서는 철피석곡 추출물에 관한 새로운 항노화를 위한 천연 기능성화장품 소재로서의 활용 가능성을 확인하고자 하였다. 이를 위해 먼저, 철피석곡 줄기에 대해 생리활성 성분을 정성정량분석 하였고, 철피석곡 메탄올 및 열수추출물의 안정성과 유효성에 대한 비교 검증을 위해 각 추출물에 대한 항산화 활성, 세포독성평가, 항염, 항주름, 세포재생 및 함습 효능 실험을 진행하였다. 실험결과는 다음과 같다.
첫째, 철피석곡 메탄올추출물 내 phenolic 화합물의 함량을 규명하기 위하여 quercetin, isoquercitrin, kaempferol, rutin, vitexin, apigenin, myricetin, astrogalin, luteolin, fisetin, tricin, catechin, epicatechin, ferulic acid, folic acid, chlorogenic acid, coumaric acid 그리고 caffeic acid 등 18종 phenolic 화합물을 타겟물질로 선정하고 HPLC-MS/MS를 사용하여 정성정량분석을 실시하였다. 그 결과 Water층 시료에서는 타겟물질이 검출되지 않았으며, BuOH층 시료에서 정량분석을 진행한 결과 quercetin, kaempferol, rutin, vitexin, apigenin, myricetin, luteolin, fisetin 그리고 tricin 등 9종의 flavonoid 화합물이 검출되었다.
둘째, 철피석곡 메탄올과 열수추출물의 항산화 활성을 알아보기 위해 DPPH radical scavenging activity assay, ABTS radical scavenging activity assay, Ferric reducing antioxidant power assay, Total polyphenol contents 측정을 수행하였다. 그 결과 철피석곡 메탄올과 열수추출물이 모든 항산화 실험에서 높은 활성을 보였으며, 특히 철피석곡 메탄올추출물이 열수추출물에 비해 더 높은 항산화 활성을 나타냈다.
셋째, 철피석곡 추출물의 안전성을 알아보기 위해 ＭTT assay를 실시하였다. RAW264.7 및 HaCaT cell에 철피석곡 메탄올 및 열수추출물을 농도별로 처리 후 관찰한 결과, 열수추출물 500 μg/mL를 제외한 모든 농도에 세포생존율이 90% 이상 나타났다. 이에 철피석곡 추출물은 독성이 거의 없으며, 화장품 원료로써 안전성이 확인되었다.
넷째, 철피석곡 추출물의 항염 효능을 알아보기 위해 LPS로 처리한 RAW264.7 cell에 각 추출물을 농도별로 투입하여 염증반응의 지표물질인 NO생성량, 염증성 cytokine TNF-α와 IL-6 분비량을 측정하였다. 그 결과, 철피석곡 메탄올 및 열수추출물의 62.5∼500 μg/mL 농도에 따라 NO생성량, TNF-α와 IL-6 분비량이 감소하였으며, 같은 농도에서 열수추출물보다 메탄올추출물의 항염 효능이 더 우수한 것으로 확인되었다.
다섯째, Quantitative real-time PCR에 의해 iNOS, TNF-α와 IL-6의 mRNA level을 측정하였다. 그 결과, 철피석곡 각 추출물의 농도에 따라서 iNOS, TNF-α와 IL-6의 mRNA level이 감소하였으며, 같은 농도에서 메탄올추출물이 열수추출물보다 더 뛰어난 전사 억제 효과를 보였다.
여섯째, 철피석곡 추출물의 항주름 효능을 알아보기 위해 TNF-α로 자극한 HaCaT cell에 메탄올 및 열수추출물을 처리하여 MMP-1 단백질 발현을 조사하였다. 그 결과, 철피석곡 메탄올추출물의 농도의존적으로 MMP-1 단백질 발현이 감소하였으나, 열수추출물은 MMP-1 단백질 발현에 대해 효과가 크지 않은 것으로 관찰되었다.
일곱째, 철피석곡의 항주름 및 주름 개선 효과를 확인하기 위해 TNF-α로 처리한 NHDF cell에 메탄올과 열수추출물 농도별로 투입하여, Type-Ⅰprocollagen의 합성양을 측정하였다. 그 결과, Type-Ⅰprocollagen의 합성양이 철피석곡 추출물 처리 농도의존적으로 상승하였으며, 철피석곡 열수추출물이 메탄올추출물과 비교하여 더 높은 Type-Ⅰ procollagen 합성 효능이 있는 것으로 확인되었다.
여덟째, 철피석곡 추출물의 세포재생 효능을 알아보기 위해 wound healing assay를 통해 철피석곡 메탄올추출물 및 열수추출물이 HaCaT cell의 이동성에 대한 영향을 관찰하였다. 그 결과, HaCaT cell에 농도별로(62.5∼500 μg/mL) 철피석곡 추출물을 처리 시, wound area에 대한 영향을 미쳤고, 메탄올추출물 농도의존적으로 wound area가 감소하였으며, 특히 메탄올추출물 500 μg/mL 처리 시 wound area가 40%로 감소하여 60%의 이동성을 나타냈다. 반면, 철피석곡 열수추출물의 경우 500 μg/mL 처리시 wound area가 60%로 감소하여 40%의 이동성을 나타냈다. 아홉째, 철피석곡 추출물의 피부 함수량 촉진 효과를 알아보기 위해 TNF-α로 NHDF cell를 자극한 후 철피석곡 메탄올 및 열수추출물을 NHDF cell에 처리하여 AQP-3의 발현을 조사하였다. 그 결과 철피석곡 각 추출물 농도에 따라 AQP-3의 발현량이 증가하였으며, 철피석곡 메탄올추출물에 비해 열수추출물을 처리한 경우 AQP-3의 발현량이 더 현저하게 증가함을 확인하였다.
이상의 연구결과를 종합하면, 철피석곡 추출물의 성분분석을 통해 다양한 flavonoid 화합물을 포함되어 있음이 확인되었고, 인체 피부세포에 대한 독성이 거의 없어 안전성이 확보되었으며, 항산화 활성을 비롯한 항염 효능, MMP-1 억제, collagen 합성 촉진, 세포재생 및 피부 함수량 촉진 효과가 있는 것으로 나타났다. 이에 철피석곡 추출물은 항노화를 위한 천연 기능성화장품 소재로서 활용 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.
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