사람의 피부색에 결정적인 영향을 미치는 멜라닌은 표피 기저층의 멜라닌형성세포(Melanocyte)에 의해 생성되어 피부 전반에 분포하고 있으며, 표피의 가장 외각인 각질층에서도 멜라닌은 존재하고 있다. 이러한 각질세포 내 멜라닌과 피부색과의 관계를 알아보고자 각질세포 내 멜라닌의 선택적 염색(Fontana-Masson method) 및 영상분석을 통한 정량적 평가법을 확립하였고, 각질세포 내 멜라닌 양과 색차계를 통한 피부색과의 상관관계를 조사하였다. 71명의 여성 피시험자를 대상으로 색차계를 이용한 피부색과 동일부위의 각질세포에 함유된 멜라닌을 정량하여 비교하였을 때, 각질 세포 내 멜라닌이 차지하는 면적을 나타내는 MCA (Melanin covering area)값이 피부색의 $L^*$값, $ITA^{\circ}$ (Individual Typology Angle)값과 비교적 높은 상관관계를 보였다(각각 r = 0.6049, r = 6651). 이러한 결과를 통해 각질세포 내 멜라닌 양이 피부색 분류의 새로운 기준이 될 수 있는 가능성을 확인했으며, MCA값에 따라 새로이 피부색을 분류하는 기준을 제시할 수 있었다. 본 실험을 통해, 각질세포 내 멜라닌 정량법의 개발과 멜라닌 양에 따른 새로운 피부색 분류 기준을 세울 수 있었으며 개발된 각질세포 내 멜라닌 정량법은 향후 새로운 in vivo 미백 평가 및 피부 색상과 관련된 여러 분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
사람의 피부색에 결정적인 영향을 미치는 멜라닌은 표피 기저층의 멜라닌형성세포(Melanocyte)에 의해 생성되어 피부 전반에 분포하고 있으며, 표피의 가장 외각인 각질층에서도 멜라닌은 존재하고 있다. 이러한 각질세포 내 멜라닌과 피부색과의 관계를 알아보고자 각질세포 내 멜라닌의 선택적 염색(Fontana-Masson method) 및 영상분석을 통한 정량적 평가법을 확립하였고, 각질세포 내 멜라닌 양과 색차계를 통한 피부색과의 상관관계를 조사하였다. 71명의 여성 피시험자를 대상으로 색차계를 이용한 피부색과 동일부위의 각질세포에 함유된 멜라닌을 정량하여 비교하였을 때, 각질 세포 내 멜라닌이 차지하는 면적을 나타내는 MCA (Melanin covering area)값이 피부색의 $L^*$값, $ITA^{\circ}$ (Individual Typology Angle)값과 비교적 높은 상관관계를 보였다(각각 r = 0.6049, r = 6651). 이러한 결과를 통해 각질세포 내 멜라닌 양이 피부색 분류의 새로운 기준이 될 수 있는 가능성을 확인했으며, MCA값에 따라 새로이 피부색을 분류하는 기준을 제시할 수 있었다. 본 실험을 통해, 각질세포 내 멜라닌 정량법의 개발과 멜라닌 양에 따른 새로운 피부색 분류 기준을 세울 수 있었으며 개발된 각질세포 내 멜라닌 정량법은 향후 새로운 in vivo 미백 평가 및 피부 색상과 관련된 여러 분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
Melanin is synthesized by the melanocytes in basal layer of epidermis and distributed over all the layers of skin including corneocytes in stratum corneum, outermost layer of the epidermis. Melanin of corneocytes was stained using Fontana-Masson method and quantified by image analysis. The correlati...
Melanin is synthesized by the melanocytes in basal layer of epidermis and distributed over all the layers of skin including corneocytes in stratum corneum, outermost layer of the epidermis. Melanin of corneocytes was stained using Fontana-Masson method and quantified by image analysis. The correlation between melanin contents and skin color value was estimated in the skin of 71 Korean women. Melanin covering area (MCA) showed good correlation with $L^*$ value and $ITA^{\circ}$ (Individual Typology Angle) (r = 0.6049, 0.6651, respectively). MCA can be used as new parameter for skin color study and has potential application for evaluating the efficacy of the skin whitening cosmetics.
Melanin is synthesized by the melanocytes in basal layer of epidermis and distributed over all the layers of skin including corneocytes in stratum corneum, outermost layer of the epidermis. Melanin of corneocytes was stained using Fontana-Masson method and quantified by image analysis. The correlation between melanin contents and skin color value was estimated in the skin of 71 Korean women. Melanin covering area (MCA) showed good correlation with $L^*$ value and $ITA^{\circ}$ (Individual Typology Angle) (r = 0.6049, 0.6651, respectively). MCA can be used as new parameter for skin color study and has potential application for evaluating the efficacy of the skin whitening cosmetics.
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문제 정의
기존 연구로 각질세포 내 멜라닌 양이 피부색과 밀접한 관계가 있다는 것은 알 수 있지만 각질세포 내 멜라닌 양을 정량적으로 측정할 수 있는 객관적인 평가법은 확보되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 각질세포 내 멜라닌의 양을 객관적으로 평가할 수 있는 평가방법을 확립하고 그 평가법을 이용하여 측정된 각질세포 내 멜라닌 양과 색차계 측정을 통한 피부색과의 상관관계를 알아보고자 실험을 수행하였다.
제안 방법
5명의 피부색이 다른 피험자를 대상으로 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 얼굴 뺨 부위의 피부색을 측정하였고, 측정한 동일 부위에서 D-squame tape(D100, CuDerm, USA)를 이용, 각질세포를 채취하여 각질세포 내 멜라닌의 염색을 실시한 후 영상분석을 통해 멜라닌 양을 정량화하여 비교하였다.
각질세포 내 멜라닌의 염색을 이용한 정량화의 가능성을 확인하기 위하여 우선 자가 운전자 5명의 양쪽 손에서 피부색과 멜라닌 양의 차이를 각각 비교해 보았다.
먼저 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 손등 및 얼굴 뺨 부위의 피부색을 측정한 후 D-squame tape (D100, CuDerm, USA)를 이용하여 동일 부위의 각질세포를 채취하였고, 그 각질세포를 슬라이드 위에 고정한 다음 Fontana-Masson 염색법을 이용하여 각질세포 내 멜라닌에 대한 선택적인 염색을 실시하였다. 본 연구에 사용된 Fontana-Masson 염색법은 Table 1에 간략히 기술하였다.
본 연구를 통해 찾아낸 각질세포 내 멜라닌 양과 피부색과의 상관관계를 좀 더 정확히 확인하고자 피시험자 수를 71명으로 늘려 색차계 측정값과 MCA 파라미터와의 상관관계를 알아보았다. 먼저 얼굴 뺨 부위의 피부색을 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, 동일 부위의 각질세포를 D-squame tape (D100, CuDerm, USA)로 채취하였으며, 그 다음 Fontana-Masson법을 이용하여 멜라닌 염색을 실시하였다.
염색된 멜라닌을 광학 현미경(Metallux 3, Leitz, USA)과 CCD 카메라, 그리고 영상 분석 프로그램(Image-Pro plus, MediaCybernetics, USA)을 이용하여 각질세포 내에 존재하는 멜라닌을 정량화하였다.
먼저 얼굴 뺨 부위의 피부색을 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, 동일 부위의 각질세포를 D-squame tape (D100, CuDerm, USA)로 채취하였으며, 그 다음 Fontana-Masson법을 이용하여 멜라닌 염색을 실시하였다. 염색된 멜라닌을 광학 현미경(Metallux 3, Leitz, USA)과 CCD 카메라, 그리고 영상 분석 프로그램(Image-Pro plus, Mediacybernetics, USA)을 이용하여 각질세포 내에 존재하는 멜라닌을 정량화하였고, 색차계 측정값과 비교하였으며 그 결과는 Figure 3과 같다.
영상분석을 통한 멜라닌 정량방법에는 여러 가지가 있어 Lu[2]가 사용했던 MCI값을 비롯해서 4가지 파라미터로 멜라닌 양의 정량화를 시도하였다(Table 2).
05). 이러한 차이를 각질세포 내 멜라닌 양을 이용하여 비교해 보았다.
각질세포 내 멜라닌 양이 피부색과 밀접한 관계가 있음을 확인함으로써 MCA값이 피부색을 분류하는 새로운 기준으로 이용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 이에 MCA값에 따라 피부색을 Table 3과 같이 분류해 보았으며 새로운 MCA기준별로 평균적 피부색 데이터(L*, ITAo)를 제시해 보았다.
이론/모형
본 연구를 통해 찾아낸 각질세포 내 멜라닌 양과 피부색과의 상관관계를 좀 더 정확히 확인하고자 피시험자 수를 71명으로 늘려 색차계 측정값과 MCA 파라미터와의 상관관계를 알아보았다. 먼저 얼굴 뺨 부위의 피부색을 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였고, 동일 부위의 각질세포를 D-squame tape (D100, CuDerm, USA)로 채취하였으며, 그 다음 Fontana-Masson법을 이용하여 멜라닌 염색을 실시하였다. 염색된 멜라닌을 광학 현미경(Metallux 3, Leitz, USA)과 CCD 카메라, 그리고 영상 분석 프로그램(Image-Pro plus, Mediacybernetics, USA)을 이용하여 각질세포 내에 존재하는 멜라닌을 정량화하였고, 색차계 측정값과 비교하였으며 그 결과는 Figure 3과 같다.
먼저 색차계(CR-300, Minolta, Japan)를 이용하여 손등 및 얼굴 뺨 부위의 피부색을 측정한 후 D-squame tape (D100, CuDerm, USA)를 이용하여 동일 부위의 각질세포를 채취하였고, 그 각질세포를 슬라이드 위에 고정한 다음 Fontana-Masson 염색법을 이용하여 각질세포 내 멜라닌에 대한 선택적인 염색을 실시하였다. 본 연구에 사용된 Fontana-Masson 염색법은 Table 1에 간략히 기술하였다.
성능/효과
6651이었다. L*값 및 ITAo값과의 상관관계가 비교적 높은 편이었고, 이를 통해 멜라닌이 피부색, 그 중에서도 밝기(whiteness)와 밀접한 관계가 있음을 확인할 수 있었다.
각질세포 내 멜라닌 양이 피부색과 밀접한 관계가 있음을 확인함으로써 MCA값이 피부색을 분류하는 새로운 기준으로 이용될 수 있는 가능성을 확인하였다. 이에 MCA값에 따라 피부색을 Table 3과 같이 분류해 보았으며 새로운 MCA기준별로 평균적 피부색 데이터(L*, ITAo)를 제시해 보았다.
상기 결과를 보았을 때 피부색의 밝기를 나타내는 L*값과 상관관계가 높은 파라미터는 MCA (melanin covering area)와 MAI (melanin area & intensity)로 나타났다(Figure 2).
899)를 보였으나 실제 실험과정에서 이 진하기가 실제 멜라닌 입자의 진하기 외에도 현미경과 CCD카메라로 영상을 획득할 때 초점이 맞는 정도에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타나 재현성에 문제가 있다고 판단하게 되었다. 이에 최종적으로 4가지 후보 파라미터 중 MCA를 각질세포 내 멜라닌을 정량적으로 판단하기 위한 파라미터로 선정하게 되었으며 MCA는 피부색 L*값과 가장 높은 상관관계(r = 0.949)를 나타내었다.
후속연구
앞으로 더 추가되어야 할 실험은 많다. 더욱 많은 사람에 대한 각질세포 내 멜라닌 양의 데이터를 축적하여 더욱 객관성 높은 피부색과의 상관관계를 확인해야 되며, 또한 미백 효과가 뛰어난 물질을 이용하여 각질세포 내 멜라닌 양의 변화를 밝히는 실험도 남아있다. 피부 속의 특정유전자와 각질세포 내 멜라닌의 절대량 혹은 멜라닌양의 변화정도와의 상관관계에 대한 연구도 가능하리라 판단된다.
멜라닌 양과 피부색 사이에 밀접한 관계가 있음을 통해 각질세포 내 멜라닌 정량법은 많은 부분에서 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 먼저 새로운 미백 평가법으로 이용될 수 있다.
만약에 선블럭 제형이 많은 자외선의 투과를 막아준다면 멜라닌형성세포의 멜라닌 생성능은 크게 증가하지 않을 것이며, 표피 내 멜라닌 양 또한 별다른 변화가 없을 것이다. 이러한 점을 이용한다면 자외선 차단능도 측정할 수 있으며 추가적으로 피부층별 멜라닌양의 변화를 관찰하기 용이하다는 장점을 활용한다면 경시적인 변화를 연구하기에도 유용할 것으로 기대된다.
더욱 많은 사람에 대한 각질세포 내 멜라닌 양의 데이터를 축적하여 더욱 객관성 높은 피부색과의 상관관계를 확인해야 되며, 또한 미백 효과가 뛰어난 물질을 이용하여 각질세포 내 멜라닌 양의 변화를 밝히는 실험도 남아있다. 피부 속의 특정유전자와 각질세포 내 멜라닌의 절대량 혹은 멜라닌양의 변화정도와의 상관관계에 대한 연구도 가능하리라 판단된다.
그러나 색차계에 의한 측정은 미세한 차이가 있는 피부색의 경우 그 판정이 용이하지 않다. 하지만 각질세포 내 멜라닌 양을 이용한다면 그 미세한 차이도 비교 판정할 수 있을 것으로 기대된다.
하지만 본 연구의 결과를 통해 볼 때, 각질세포 내 멜라닌 양은 피부색과 관련이 매우 깊음을 알 수 있었고, MCA를 이용한 멜라닌의 정량적 측정법은 새로운 in vivo 미백 평가 및 피부색 관련 여러 분야에서 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
멜라닌 양 평가를 위한 척도인 melanin content index는 실제로 어떤 개념의 척도인가?
즉 자외선에 의한 피부 색소 침착이나 탠닝(tanning)의 정도는 각질세포 내 멜라닌 양과 매우 높은 관계가 있다는 의미이다. Lu 등은 각질세포 내 멜라닌 양을 평가하기 위한 척도로 melanin content index (MCI)라는 개념을 이용하였는데, 이는 전체 각질세포에서 멜라닌을 함유하는 각질세포의 비율을 의미하며, 실제 각질세포 내에 존재하고 있는 멜라닌의 실제 양을 의미하는 것은 아니다.
사람의 피부색에 영향을 줄 수 있는 요인들에는 어떤 것들이 있는가?
붉은 색은 주로 산화된 헤로글로빈(oxygenated hemoglobin)에 의하고, 노란색은 카로티노이드(carotenoid)라는 색소에 의하며, 푸른색은 정맥 속의 환원된 헤모글로빈(reduced hemoglobin)에 의하고, 갈색(brown color)은 주로 멜라닌형성세포(melanocyte)에서 생산된 멜라닌(melanin)에 의한다. 따라서 피부색이라는 것은 멜라닌, 헤모글로빈, 카로티노이드, 그리고 각질층 상태 등의 조합에 의해 최종적으로 결정된다[1]. 그 밖에 사람의 피부색에 영향을 줄 수 있는 것에는 각질층의 두께나 수화상태, 혈액의 양이나 혈중 산소의 양, 세포간의 접착상태 등이 있다[1]. 박편의 피부(flaky skin)는 빛을 잘 흡수하지 못하므로 같은 색일지라도 좀 더 하얗고 밝게 보이는 경우가 그 한 예이다.
피부색의 색조인 적색, 노란색, 갈색, 푸른색은 어떤 물질에서 발생하는가?
사람의 피부색은 적색, 노란색, 갈색 또는 푸른색의 색조를 모두 띄고 있다[1]. 붉은 색은 주로 산화된 헤로글로빈(oxygenated hemoglobin)에 의하고, 노란색은 카로티노이드(carotenoid)라는 색소에 의하며, 푸른색은 정맥 속의 환원된 헤모글로빈(reduced hemoglobin)에 의하고, 갈색(brown color)은 주로 멜라닌형성세포(melanocyte)에서 생산된 멜라닌(melanin)에 의한다. 따라서 피부색이라는 것은 멜라닌, 헤모글로빈, 카로티노이드, 그리고 각질층 상태 등의 조합에 의해 최종적으로 결정된다[1].
참고문헌 (4)
P. T. Pugliese, Physiology of the skin, 39, Allured Publishing Corporation, USA (1996).
H. Lu, C. Edxards, S. Gaskell, A. Pearse, and R. Marks, Melanin content and distribution in the surface corneocyte with skin phototypes, British J. Dermatol., 135, 263 (1996).
I. M. Freedberg, A. Z. Eisen, K. Wolff, K. F. Austen, L. A. Goldsmith, and S. I. Katz, Fitzpatrick's dermatology in general medicine 6th ed., I, 127, The McGraw-Hill Professional, USA (2003).
G. Prota, Melanins and melanogenesis, Cosmetics & Toiletries, 111, 43 (1996).
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