[논문]가시오가피 추출물의 광노화에 의한 주름형성 억제 효과

박금주; 박승희; 김재기

doi:10.3746/jkfn.2010.39.1.042

가시오가피 추출물의 광노화에 의한 주름형성 억제 효과
Anti-wrinkle Activity of Acanthopanax senticosus Extract in Ultraviolet B (UVB)-induced Photoaging 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.39 no.1, 2010년, pp.42 - 46

박금주 (정산생명공학연구소) , 박승희 (정산생명공학연구소) , 김재기 (정산생명공학연구소)

초록
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본 연구는 가시오가피 추출물의 UVB 조사에 따른 광노화에서의 피부 주름 형성 억제에 미치는 영향을 검토하기 위하여 진행하였다. 그 결과 가시오가피 추출물은 항산화 활성 및 콜라게네이즈 효소 억제에서 ascorbic acid보다 우수한 효능을 가지며, CCD-986SK 사람섬유아세포에서 콜라겐 생성을 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 가시오가피 추출물의 실제적인 주름 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 UVB가 조사된 무모 생쥐에서 경구투여를 실시한 결과, 피부조직에서 주름의 형성 및 자외선에 의한 콜라겐 조직의 파괴 반응을 억제하고 콜라겐 생성을 촉진시켜 자외선에 의한 피부주름을 예방하거나 완화할 수 있는 효과가 있음을 증명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to investigate anti-wrinkle effects of Acanthopanax senticosus (AS) on ultraviolet B (UVB)-induced photoaging with wrinkle formation. AS extract showed higher DPPH radical scavenging activity (3 ${\mu}g/mL$ as $IC_{50}$) and collagenase inhibition (1.52 mg/mL as $IC_{50}$) than those of ascorbic acid (50 ${\mu}g/mL$ and 2.17 mg/mL, respectively). Cell proliferation and type I pN collagen synthesis were increased by 11.4% and 96.4%, respectively, compared with non treatment control. In vivo, SKH-1 hairless mice were administrated AS 400 mg/kg for 10 weeks with UVB irradiation three times a week. After 10 weeks, a visual assessment and replica assay were performed on each mouse. According to visual assessment of close-up photos and skin replica, oral administration of A. senticosus affected on inhibition of wrinkle formation caused by UVB irradiation on the skin of mice as compared to the vehicle treated control mice. These results indicated that A. senticosus could protect skin wrinkle formation caused by collagen synthesis of fibroblast cells and photo-irradiation of UVB in hairless mice.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)은 생체막에서 지질과산화 반응 중 전자를 공여 받아 산화 또는 환원 변화에 따라 색을 띄는 radical로 시료의 라디칼 제거능력을 흡광도 측정을 통해 직접 확인할 수 있는 일반적인 시험 방법이다. 본 실험에서는 가시오가피 추출물의 항산화 효과를 알아보기 위하여 DPPH를 이용하여 항산화 효과를 측정하였다.
본 연구는 가시오가피 추출물의 UVB 조사에 따른 광노화에서의 피부 주름 형성 억제에 미치는 영향을 검토하기 위하여 진행하였다. 그 결과 가시오가피 추출물은 항산화 활성 및 콜라게네이즈 효소 억제에서 ascorbic acid보다 우수한 효능을 가지며, CCD-986SK 사람섬유아세포에서 콜라겐 생성을 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다.
이에 본 연구에서는 가시오가피 추출물의 항산화, 콜라겐 합성 및 콜라게네이즈 억제 활성을 확인하였으며 자외선으로 주름을 유발시킨 무모쥐에 투여하여 광노화에 의한 주름 형성 억제의 효능을 검증하였다.
현재 주름개선의 치료제나 약물로 이용되는 것들은 비타민 A와 그 유도체, 비타민 C와 그 유도체, 그 외 많은 항산화제가 있다. 하지만 이러한 물질들을 화장품에 적용시 피부에 대한 안전성에 문제점이 있어 이를 해결하고자 비교적 부작용이 적은 천연물에서 주름개선 소재를 탐색하여 미용기능식품으로 개발하고자 노력을 기울이고 있다.

제안 방법

10주 동안 자외선 조사를 실시한 무모쥐의 피부를 실리콘고무로 모사판을 제작하여 주름의 형성정도를 측정하였다. 무모쥐의 등 부분에 지름이 1 cm가 되는 원모양의 구멍이 있는 디스크를 부착하고 모사판 제작용 시약을 혼합하여 무모쥐의 등 부분에 얇게 펴 바르고 완전히 말린 다음 디스크를 조심스럽게 떼어내어 모사판을 제작하였다.
UVB는 주 3회 무모쥐의 등 부분에 조사하였으며 자외선 조사량은 처음 1주간은 30 mJ/cm², 2주는 60 mJ/cm², 3주는 90 mJ/cm², 4주는 120 mJ/cm², 5주부터 10주까지는 150 mJ/cm²로 10주 동안 조사하였다.
UV에 의한 주름 형성의 결과가 직접적으로 콜라겐 섬유의 함량에도 영향을 미치는지 관찰하기 위하여 무모쥐의 등조직을 적출하여 진피층의 콜라겐 섬유 부위를 masson's trichrome staining 방법으로 염색하여 관찰하였다.
가시오가피 추출물의 투여가 피부주름의 형성정도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 10주 동안 UVB를 조사한 무모쥐에서 피부 주름 모사판을 제작하여 UV 대조군과 가시 오가피 추출물 투여군의 주름 개선 효과를 비교하였다. 또한 양성대조군으로 콜라겐을 섭취시킨 군을 추가시켜 그 결과를 비교하였다.
43℃에서 1시간 동안 반응시킨 후 반응이 완료되면 3000 rpm에서 10분 동안 원심분리 시켜 분해되지 않은 콜라겐은 침전시키고 분해된 콜라겐을 함유하는 상등액을 취하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군으로서 효소액 대신 반응완충액을 효소와 동량 첨가하여 흡광도를 측정하였으며 시료자체의 값도 측정하여 효소 활성 계산 시 보정하였다.
가시오가피 추출물의 투여가 피부주름의 형성정도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 10주 동안 UVB를 조사한 무모쥐에서 피부 주름 모사판을 제작하여 UV 대조군과 가시 오가피 추출물 투여군의 주름 개선 효과를 비교하였다. 또한 양성대조군으로 콜라겐을 섭취시킨 군을 추가시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 Fig.
10주 동안 자외선 조사를 실시한 무모쥐의 피부를 실리콘고무로 모사판을 제작하여 주름의 형성정도를 측정하였다. 무모쥐의 등 부분에 지름이 1 cm가 되는 원모양의 구멍이 있는 디스크를 부착하고 모사판 제작용 시약을 혼합하여 무모쥐의 등 부분에 얇게 펴 바르고 완전히 말린 다음 디스크를 조심스럽게 떼어내어 모사판을 제작하였다. 모사판 제작의 온도는 20～22℃, 습도 40～50%의 항온 항습 상태에서 실시하였으며 모사판 제작용 실리판 고무 인상재(Provil, Heraeus Kulzer, Hanau, Germany)를 사용하였다.
incubator에서 배양하였다. 배양액을 가지고 procollagen Type I C-peptide EIA kit(MK101, Takara Bio Inc., Shiga, Japan)를 이용하여 콜라겐 양을 측정하였다. 콜라겐 측정키트에 포함된 표준용액을 희석한 후 450 nm에서 흡광도를 측정하여 표준농도 곡선을 작성하고 콜라겐 생성량을 산정하였다.
섬유아세포에서 가시오가피 추출물의 처리가 세포증식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 MTT assay를 이용한 세포생존율을 측정하였다(Fig. 1). 피부를 구성하는 주단백질인 콜라겐은 피부진피에 존재하는 섬유아세포에서 합성된다.
실험동물은 습도 50%, 온도 22 ± 1℃로 유지되는 동물실험실에서 사육하였으며 물과 식이를 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다.
세포외 기질로 분비된 procollagen은 세포표면에 존재하는 procollagen peptidase에 의해 C-peptide가 분해되고 활성 collagen으로 형성된다(24). 이러한 원리를 이용하여 콜라겐 생성량의 변화를 확인하기 위해 사람 섬유아세포에 약물을 처리하여 C-peptide의 함량을 ELISA kit를 이용하여 측정하였다. Fig.
, Shiga, Japan)를 이용하여 콜라겐 양을 측정하였다. 콜라겐 측정키트에 포함된 표준용액을 희석한 후 450 nm에서 흡광도를 측정하여 표준농도 곡선을 작성하고 콜라겐 생성량을 산정하였다.

대상 데이터

6주령의 암컷 무모쥐(female SKH hairless mice)를 대한바이오링크(한국)로부터 구입하여 2주 동안 적응시킨 후 사용하였다. 실험동물은 습도 50%, 온도 22 ± 1℃로 유지되는 동물실험실에서 사육하였으며 물과 식이를 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다.
자유라디칼 소거율은 하기의 식에 따라 계산하였다. 또한 비교를 위하여 대표적인 항산화제 물질인 ascorbic acid(이하 AA로 표기)를 사용하였다. 항산화력(%)＝100－(시료의 흡광도/대조군의 흡광도) × 100
무모쥐의 등 부분에 지름이 1 cm가 되는 원모양의 구멍이 있는 디스크를 부착하고 모사판 제작용 시약을 혼합하여 무모쥐의 등 부분에 얇게 펴 바르고 완전히 말린 다음 디스크를 조심스럽게 떼어내어 모사판을 제작하였다. 모사판 제작의 온도는 20～22℃, 습도 40～50%의 항온 항습 상태에서 실시하였으며 모사판 제작용 실리판 고무 인상재(Provil, Heraeus Kulzer, Hanau, Germany)를 사용하였다. 디스크는 습도 60%, 온도 18～20℃에서 보관하였다.
실험동물은 습도 50%, 온도 22 ± 1℃로 유지되는 동물실험실에서 사육하였으며 물과 식이를 자유롭게 섭취할 수 있도록 공급하였다. 사료는 샘타코(한국)에서 판매하는 NIH#31M를 공급하였으며, 가시오가피 추출물과 콜라겐은 UV조사 일주일 전부터 투여를 시작하였다.
실험에 사용된 가시오가피(이하 AS로 표기)는 중국산을 사용했으며 경동시장(서울)에서 구입하였다. 가시오가피 200 g을 MeOH 1.
콜라겐 생합성능을 알아보기 위하여 사람 섬유아세포인 CCD-986SK 세포주를 한국세포주은행으로부터 분양받아 배양하고 96 well-plate에 1 × 104 cells/well씩 분주하여 10% FBS/DMEM 배지로 24 hr 배양시킨 다음, 새로운 serumfree 배지와 희석하여 가시오가피 추출물을 200 μg/mL의 농도로 첨가하여, 다시 48 hr 동안 CO2 incubator에서 배양하였다.

데이터처리

통계처리는 Students's t-test로 검정하였고 정상 세포군과 비교하여 p<0.05 이하의 경우 유의적인 차이가 있다고 판정하였다.

성능/효과

이러한 원리를 이용하여 콜라겐 생성량의 변화를 확인하기 위해 사람 섬유아세포에 약물을 처리하여 C-peptide의 함량을 ELISA kit를 이용하여 측정하였다. Fig. 2에서와 같이 대조군의 콜라겐 생성량을 100%로 볼 때 AA 처리군은 대조군에 비해 144.5%의 콜라겐 생성 증가율을 보였으며 가시오가피 추출물처리군은 대조군에 비해 196.4%의 증가율로 유의적인 콜라겐 생성을 나타내어 AA처리군보다 콜라겐 생성 촉진 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 가시오가피 추출물의 콜라겐 합성 촉진 작용은 Table 1의 항산화 효과 및 콜라게네이즈 억제 효과와 관련해 볼 때 AA에 비해 가시오가피 추출물의 항산화 활성은 낮으나 콜라겐 분해효소의 억제 효과가 높은 것으로 나타나 free radical 생성억제 효과 보다는 콜라게네이즈(MMPs)의 발현을 억제하는 작용이 콜라겐 생성 촉진 효과에 간접적인 영향을 주었을 것으로 사료된다.
4%의 증가율로 유의적인 콜라겐 생성을 나타내어 AA처리군보다 콜라겐 생성 촉진 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 가시오가피 추출물의 콜라겐 합성 촉진 작용은 Table 1의 항산화 효과 및 콜라게네이즈 억제 효과와 관련해 볼 때 AA에 비해 가시오가피 추출물의 항산화 활성은 낮으나 콜라겐 분해효소의 억제 효과가 높은 것으로 나타나 free radical 생성억제 효과 보다는 콜라게네이즈(MMPs)의 발현을 억제하는 작용이 콜라겐 생성 촉진 효과에 간접적인 영향을 주었을 것으로 사료된다.
또한 양성대조군으로 콜라겐을 섭취시킨 군을 추가시켜 그 결과를 비교하였다. 그 결과 Fig. 3과 같이 UV 대조군(B)은 정상군(A)에 비해 굵고 깊게 패인 주름과 함께 잔주름이 형성된 것을 관찰할 수 있었으며, 같은 세기의 UV가 조사되었음에도 불구하고 가시오가피 추출물 투여군(C)은 UV 대조군에 비해 주름의 굵기와 깊이가 개선된 것을 볼 수 있었다. 또한 콜라겐을 섭취시킨 군(D)에서도 역시 주름의 개선효과를 나타내었다.
본 연구는 가시오가피 추출물의 UVB 조사에 따른 광노화에서의 피부 주름 형성 억제에 미치는 영향을 검토하기 위하여 진행하였다. 그 결과 가시오가피 추출물은 항산화 활성 및 콜라게네이즈 효소 억제에서 ascorbic acid보다 우수한 효능을 가지며, CCD-986SK 사람섬유아세포에서 콜라겐 생성을 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 가시오가피 추출물의 실제적인 주름 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 UVB가 조사된 무모 생쥐에서 경구투여를 실시한 결과, 피부조직에서 주름의 형성 및 자외선에 의한 콜라겐 조직의 파괴 반응을 억제하고 콜라겐 생성을 촉진시켜 자외선에 의한 피부주름을 예방하거나 완화할 수 있는 효과가 있음을 증명하였다.
두 가지 물질 모두 라디컬 소거 활성능을 보였으며 AA는 3 μg/mL, AS 추출물은 50μg/mL의 농도에서 50%의 radical 소거 활성능을 보인 것을 확인하였다.
두 가지 물질 모두 라디컬 소거 활성능을 보였으며 AA는 3 μg/mL, AS 추출물은 50μg/mL의 농도에서 50%의 radical 소거 활성능을 보인 것을 확인하였다. 또한 AS 추출물의 collagenase 효소 활성 억제 능을 측정한 결과, AS 추출물과 AA 모두 collagenase 효소 활성 억제능을 보였으며 가시오가피는 IC₅₀ 농도값이 1.52 mg/mL로 AA의 IC₅₀ 농도값인 2.17 mg/mL보다 더 뛰어난 collagenase 효소 활성 억제능을 보였다(Table 1).
그 결과 가시오가피 추출물은 항산화 활성 및 콜라게네이즈 효소 억제에서 ascorbic acid보다 우수한 효능을 가지며, CCD-986SK 사람섬유아세포에서 콜라겐 생성을 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 또한 가시오가피 추출물의 실제적인 주름 형성에 미치는 영향을 알아보기 위하여 UVB가 조사된 무모 생쥐에서 경구투여를 실시한 결과, 피부조직에서 주름의 형성 및 자외선에 의한 콜라겐 조직의 파괴 반응을 억제하고 콜라겐 생성을 촉진시켜 자외선에 의한 피부주름을 예방하거나 완화할 수 있는 효과가 있음을 증명하였다.
모든 실험 결과는 평균±표준편차(mean±SD)로 나타내었다.
그에 비해 UV 대조군(B)은 조직의 맨 윗부분에서 굵은각질층을 형성하고 그 아래 광범위하게 표피층이 분포하고 있으며 콜라겐이 포함되어 있는 진피층에서 염색된 콜라겐 섬유는 거의 관찰되지 않았다. 반면에 UV 대조군과의 비교 결과 가시오가피 추출물(C)과 콜라겐을 투여한 그룹(D)에서는 UV 조사에 의한 각질층과 표피층의 증가는 감소하였고, 특히 가시오가피 추출물 투여군에서는 염색된 콜라겐 섬유가 증가되었음이 관찰되었다. 이는 가시오가피 추출물의 투여가 UV에 의해 파괴되는 진피층의 콜라겐 섬유를 보호하는 작용이 있으며 이로 인해 Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	피부노화는 어떻게 구분되는가?	피부노화는 다양하고 복잡한 생물학적 과정을 거쳐 일어나는 현상으로 지금까지 보고된 피부노화 과정은 반복적인 자외선(ultraviolet radiation, UV) 노출에 의해 일어나는 광노화와 시간이 흘러감에 따라 자연히 나타나는 내인성 노화로 구분되고 있다(2,3). 노화된 피부의 대표적 증상은 탄력저 하에 의해 유발된 잔주름 및 주름의 발생이다.
	가시오가피는 러시아에서 무엇이라고도 불리는가?	가시오가피(Acanthopanax senticosus)는 한반도와 일본, 중국, 시베리아 등의 고지대에 분포하는 오가피속(Acanthopanax) 식물로 줄기에는 전체에 가늘고 긴 가시가 있다(15). 러시아에서는“시베리아 인삼”이라고도 불리는 가시오가피는 강장제로서 인삼에 버금가는 신진대사 작용(adaptogenic activity)이 있다고 알려져 있으며, 우리나라를 비롯한 동양 에서 주로 강장, 중풍, 고혈압, 당뇨병 및 노인성 질환을 위한 한약재의 하나로 사용되어 오고 있다. 현재까지 밝혀진 가시 오가피의 성분은 eleutheroside A, B, C, D, E, I, K, L, M과 sesamin, chiisanoside, caffeic acid, chlorogenic acid, campesterol, 비타민, 미네랄 등이 있으며, 여러 논문에서 가시오가피의 항염, 항암 및 항당뇨에 대한 효능이 보고되고 있다 (16-22).
	피부노화의 대표적 증상은 무엇인가?	피부노화는 다양하고 복잡한 생물학적 과정을 거쳐 일어나는 현상으로 지금까지 보고된 피부노화 과정은 반복적인 자외선(ultraviolet radiation, UV) 노출에 의해 일어나는 광노화와 시간이 흘러감에 따라 자연히 나타나는 내인성 노화로 구분되고 있다(2,3). 노화된 피부의 대표적 증상은 탄력저 하에 의해 유발된 잔주름 및 주름의 발생이다. 이는 피부진피조직의 교원질 중 피부 탄력 성분 단백질인 콜라겐의 현저한 감소에 의해서라고 할 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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