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문제 정의
- 본 논문에서는 인삼열매 추출물의 혈행 개선 효과를 동물실험에서 확인하고, 이를 포함한 한방 캡슐 제재를 복용하는 간이 임상 평가를 실시하여 미용개선 기능성 효과를 확인하여, 한방 피부미용 이론인 肺主皮毛 이론을 검증하고자 하였다.
- 본 연구에서는 인삼열매 추출물의 혈행개선 효능과 피부개선 효능을 알아보기 위하여, 고지방 식이를 섭취한 동물 모델을 이용하여 혈행 지표의 개선효과를 검증하고 간이 인체시험을 이용하여 혈행지표 개선에 따른 피부개선 효능을 관찰하여 다음의 결과를 얻었다.
- 본 연구팀은 혈행 개선을 통한 경피성 산소분압의 증가와 이를 통한 피부개선의 연관성을 밝히고자 하였다. 이를 위해 우선 동물실험 모델을 사용하여 인삼열매 추출물의 효능을 살펴보았다.
- 이와 같은 이유로 인하여 피부에서 원활한 혈액순환을 통해 피부개선 효과를 소구하는 물질들에 대한 검토가 많이 증가하고 있다. 이를 위하여, 우리는 인삼 열매 추출물의 효과를 검증하기 위해, 피부에 근본적으로 중요한 폐의 기능과 관련하여 경피성 산소포화도와 혈류속도 등 혈액 순환 지표를 관찰하고, 상기 추출물이 피부 미용에 미치는 영향을 확인하여 가설을 검증 하고자 하였다.
제안 방법
- 12주 실험 종료 후, 무모생쥐를 희생하여 등 부위 피부를 적출하여 두 가지 바이오마커를 분석하여 군간 비교하였다. Fig.
- Effect of ginseng-berry extract adminstration on skin microcirculation. 4 weeks after administration of ginseng-berry extract, blood flow rate intensity was measured and thermological photograph was acquired by Periscan Laser Doppler Imaging system from each subject. Each column represents the mean±SD of all subjects.
- 동물 실험에 사용한 생쥐는 생후 8주령 된 25–30 g 정도의 SPF(specific pathogen free) 암컷 hairless mouse(Skh:HR-a)를 Charles River Laboratories(Wilmington, MA, USA)로부터 구입하여 사용하였다. 동물 입수 후 검역과 일주일간의 순화 기간을 거치도록 하였으며, 시험 실시 하루 전 각각 8마리씩 4그룹으로 군 분리를 시행하였다. 실험 동물의 사육환경은 온도 (23±2℃), 습도 (55±10%), 그리고 12시간 light/dark cycle을 유지하도록 하였다.
- 실험 동물의 사육환경은 온도 (23±2℃), 습도 (55±10%), 그리고 12시간 light/dark cycle을 유지하도록 하였다.
- 실험 동물의 사육환경은 온도 (23±2℃), 습도 (55±10%), 그리고 12시간 light/dark cycle을 유지하도록 하였다. 실험군은 Table 1과 같으며, 정상식이군은 마우스용 일반 사료(AIN-93G, Feedlab Korea)를, 고지방식이군은 고지방식이 사료(AIN-93G 기본사료에 40% fat 추가 함유 제조함, Feedlab Korea)를 자유 급여하였으며, 음수는 자외선 소독한 상수도수를 자유 급여하였다. 인삼열매 추출물은 각 사료에 0.
- 5%(w/w) 용량으로 혼합하여 섭취시켰다. 실험은 12주 동안 수행하였으며, 혈류속도 (SmartDop45, Bidirectional doppler flowmeter, KOVEN Tech.) 및 경피성 산소/탄소 분압 (TcpO2/CO2, TCM40)을 측정하여 군간 비교하였다.
- 이러한 혈행개선 효과를 통해 피부의 색조가 밝아지고 피부톤이 환하게 변화하는 것을 Facial Stage DM3 기기를 이용한 평가하였고, 그 대표적인 예를 사진으로 나타내었다(Fig. 4). 그림에서 보는 바와 같이 피험자에 따라 안면볼 부위의 피부톤 혹은 눈밑 피부톤이 육안으로도 밝아진 것을 확인할 수 있었으며, 일부 피험자에서는 기미와 주근깨 증상도 개선됨을 확인하였다.
- 본 연구팀은 혈행 개선을 통한 경피성 산소분압의 증가와 이를 통한 피부개선의 연관성을 밝히고자 하였다. 이를 위해 우선 동물실험 모델을 사용하여 인삼열매 추출물의 효능을 살펴보았다. 12주간 동물에 투여할 경우, 등 부위에서 측정한 수축기 혈류속도와 평균 혈류 속도가 증가하는 경향을 나타냈으며 이는 정상 사료군과 고지방 사료군에서 동일하였으나 유의성은 없었다(Table 3).
- 인삼열매 추출물의 혈행개선 효능과 이에 따른 피부미용 개선 효능을 임상단계에서 검증하고자, 30세에서 40세 사이의 일반 여성 15명을 선정하여 4주간 본 성분이 함유된 캡슐 제재 (600 mg/개)를 하루에 4개 섭취하게 하고, 말초혈액순환 (LDI, Periscan Laser Doppler Imaging system), 경피성 산소/탄소 분압 (TcpO2/CO2, TCM40), 피부색 (Facial stage DM3) 및 설문 조사를 통하여 복용전과 복용후를 비교하였다. 피험자 선정/제외 기준과 시험 방법은 (주)아모레퍼시픽 기술연구원의 표준화된 기준과 방법을 적용하였다.
- 인삼열매 추출물의 효과를 검증하기 위해 이를 함유한 캡슐 제재를 조제하여, 인체효능시험을 4주간 실시하였다. Fig.
- 피험자 선정/제외 기준과 시험 방법은 (주)아모레퍼시픽 기술연구원의 표준화된 기준과 방법을 적용하였다. 측정 시에는 얼굴 및 손을 세안한 후, 항온/항습실에서 15분간 대기한 후 측정하였으며, 평가 제품은 매일 아침과 저녁 식사 30분 후 등 일일 2회 복용 (2개/회) 하는 것을 원칙으로 하였다. 복용한 캡슐 제재의 조성은 Table 2와 같으며, 캡슐 제재의 조제는 서흥캅셀 (Suheung capsule, Gyeonggi-do, Korea)에서 표준화된 방법으로 제조하였으며, 일일 섭취량 중 인삼열매 추출물로서의 섭취량은 1200 mg 이다.
- 피부 세포의 활성도를 비교하기 위하여, 부검 후 피부 조직을 적출하여 ATP 생성량을 측정하고, 군간 항산화력 비교를 위해 TEAC assay를 수행하였다. ATP 생성량은 Promega사의 CellTiter Gloluminescent assay(G7570)을 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 측정했으며, TEAC assay는 ABTS 라디칼을 이용하여 ABTS+•cation decolorization 방법에 의하여 시행하였다.
대상 데이터
- 동물 실험에 사용한 생쥐는 생후 8주령 된 25–30 g 정도의 SPF(specific pathogen free) 암컷 hairless mouse(Skh:HR-a)를 Charles River Laboratories(Wilmington, MA, USA)로부터 구입하여 사용하였다.
- 측정 시에는 얼굴 및 손을 세안한 후, 항온/항습실에서 15분간 대기한 후 측정하였으며, 평가 제품은 매일 아침과 저녁 식사 30분 후 등 일일 2회 복용 (2개/회) 하는 것을 원칙으로 하였다. 복용한 캡슐 제재의 조성은 Table 2와 같으며, 캡슐 제재의 조제는 서흥캅셀 (Suheung capsule, Gyeonggi-do, Korea)에서 표준화된 방법으로 제조하였으며, 일일 섭취량 중 인삼열매 추출물로서의 섭취량은 1200 mg 이다.
- 본 실험에서 사용된 인삼열매 추출물은 생(生)인삼 열매(충청남도 금산유래, 4-5년생)를 수확하여 종자를 분리하고 제거한 후 인삼 열매의 과육과 과피를 일광건조 또는 열풍건조를 통하여 인삼 열매 건조 원료를 제조한 후, 인삼 열매 건조물 1 kg에 에탄올 3 L를 가하여 환류 추출한 다음 여과한 후 40~45℃에서 감압 농축하여 인삼 열매 추출물 300 g을 얻었다. 본 실험에 사용한 인삼열매 추출물의 제조는 바이오랜드 (Bioland Co, Gyeonggi-do, Korea)에서 표준화된 공정으로 제조하였다.
- 본 실험에서 사용된 인삼열매 추출물은 생(生)인삼 열매(충청남도 금산유래, 4-5년생)를 수확하여 종자를 분리하고 제거한 후 인삼 열매의 과육과 과피를 일광건조 또는 열풍건조를 통하여 인삼 열매 건조 원료를 제조한 후, 인삼 열매 건조물 1 kg에 에탄올 3 L를 가하여 환류 추출한 다음 여과한 후 40~45℃에서 감압 농축하여 인삼 열매 추출물 300 g을 얻었다. 본 실험에 사용한 인삼열매 추출물의 제조는 바이오랜드 (Bioland Co, Gyeonggi-do, Korea)에서 표준화된 공정으로 제조하였다.
데이터처리
- 모든 결과는 mean±S.D로 나타내었고, 전임상단계의 그룹간 비교에는 one-way ANOVA 및 사후분석으로 Duncan 분석법을 사용하였으며, 임상 단계의 복용 전후비교는 paired t-test를 사용하였다.
이론/모형
- ATP 생성량은 Promega사의 CellTiter Gloluminescent assay(G7570)을 이용하여 사용자 매뉴얼에 따라 측정했으며, TEAC assay는 ABTS 라디칼을 이용하여 ABTS+•cation decolorization 방법에 의하여 시행하였다.
- , TCM40), 피부색 (Facial stage DM3) 및 설문 조사를 통하여 복용전과 복용후를 비교하였다. 피험자 선정/제외 기준과 시험 방법은 (주)아모레퍼시픽 기술연구원의 표준화된 기준과 방법을 적용하였다. 측정 시에는 얼굴 및 손을 세안한 후, 항온/항습실에서 15분간 대기한 후 측정하였으며, 평가 제품은 매일 아침과 저녁 식사 30분 후 등 일일 2회 복용 (2개/회) 하는 것을 원칙으로 하였다.
성능/효과
- 이를 위해 우선 동물실험 모델을 사용하여 인삼열매 추출물의 효능을 살펴보았다. 12주간 동물에 투여할 경우, 등 부위에서 측정한 수축기 혈류속도와 평균 혈류 속도가 증가하는 경향을 나타냈으며 이는 정상 사료군과 고지방 사료군에서 동일하였으나 유의성은 없었다(Table 3). 이러한 결과는 동물 실험의 생리학적 데이터의 개체 차에 기인하는 것으로 생각되며, 각 실험군의 생물 조직을 적출하여 분석한 생화학적 데이터인 ATP 합성량과 TEAC 값의 유의적 증가를 통하여(Fig.
- 12주 실험 종료 후, 무모생쥐를 희생하여 등 부위 피부를 적출하여 두 가지 바이오마커를 분석하여 군간 비교하였다. Fig. 1a에서 알 수 있는 바와 같이 고지방 식이를 하면 피부 세포에서의 ATP 생성량은 급격히 감소하지만, 인삼열매 추출물을 함께 섭취하면 ATP 생성량이 약 2.2배 증가한 것으로 확인되었다. 또한 Fig.
- 또한, 인체시험에서 인삼열매 추출물을 4주간 복용하게 한 후 전후비교를 실시한 결과 혈류의 흐름이 유의적으로 개선되고 경피성 산소분압이 증가되었으며 피부톤의 유의적 개선 효과가 확인되었다. 결과적으로, 한의학적 피부개선 이론인 폐주피모의 바이오마커로서 경피성 산소 분압을 제시하고, 인삼열매 추출물이 피부개선 및 미용 소재로서 활용될 가능성을 확인하였다.
- 4). 그림에서 보는 바와 같이 피험자에 따라 안면볼 부위의 피부톤 혹은 눈밑 피부톤이 육안으로도 밝아진 것을 확인할 수 있었으며, 일부 피험자에서는 기미와 주근깨 증상도 개선됨을 확인하였다. 또한, 설문 평가에서도 “다차원피로척도” 항목의 경우 복용 전 39.
- 동물실험에서는 실험대조군에 비하여 인삼열매 추출물 섭취군은 피부 세포 대사가 활성화되고 항산화 능력도 크게 증가되며 혈행 지표가 개선되었다. 또한, 인체시험에서 인삼열매 추출물을 4주간 복용하게 한 후 전후비교를 실시한 결과 혈류의 흐름이 유의적으로 개선되고 경피성 산소분압이 증가되었으며 피부톤의 유의적 개선 효과가 확인되었다.
- 2b는 그 중 대표적인 3명의 결과를 전후 비교한 그림으로 나타내고 있다. 두 번째로 경피성 산소/탄소 분압을 피험자의 왼쪽 손등 부위에서 측정하여 전후 비교하였으며, 복용 4주전에 비해 산소 분압은 약 25% 증가하고 이산화탄소분압은 약 15% 감소하여, 전반적인 피부에서의 경피성 가스 교환이 활발해짐을 확인하였다(Fig. 3).
- 2배 증가한 것으로 확인되었다. 또한 Fig. 1b에서 알 수 있는 바와 같이 항산화 능력을 나타내는 TEAC assay에서도 TEAC 값이 약 2.4배 증가한 것으로 나타났으며 이는 상대적인 항산화 활성이 크게 증가한 것을 의미한다.
- 또한, 설문 평가에서도 “다차원피로척도” 항목의 경우 복용 전 39.3점에서 복용 후 31.4점으로 피로도가 현저히 낮아짐을 확인하였고, “차가운 손발” 항목의 경우 복용 전 4.73점에서 복용 후 3.6점으로 개선됨을 확인하여 대부분의 참가자가 효능에 대한 만족을 표시함을 알 수 있었다.
- 동물실험에서는 실험대조군에 비하여 인삼열매 추출물 섭취군은 피부 세포 대사가 활성화되고 항산화 능력도 크게 증가되며 혈행 지표가 개선되었다. 또한, 인체시험에서 인삼열매 추출물을 4주간 복용하게 한 후 전후비교를 실시한 결과 혈류의 흐름이 유의적으로 개선되고 경피성 산소분압이 증가되었으며 피부톤의 유의적 개선 효과가 확인되었다. 결과적으로, 한의학적 피부개선 이론인 폐주피모의 바이오마커로서 경피성 산소 분압을 제시하고, 인삼열매 추출물이 피부개선 및 미용 소재로서 활용될 가능성을 확인하였다.
- 또한, 인체효능평가를 위해 인삼열매 추출물을 캡슐제재로 조제하여 4주간 복용하게 한 후 전후비교를 실시한 결과, 혈류의 흐름이 유의적으로 개선되고 경피성 산소분압이 증가되었으며 피부톤도 밝게 개선되었다(Fig. 2-4). 또한, 피부상태 개선에 대한 만족도와 피로도 점수도 개선되고 손발시림 개선에 대한 만족도가 증가함을 설문에서 확인할 수 있어 혈류개선을 통한 부가적인 인지효능이 개선됨을 검증할 수 있었다.
- 2-4). 또한, 피부상태 개선에 대한 만족도와 피로도 점수도 개선되고 손발시림 개선에 대한 만족도가 증가함을 설문에서 확인할 수 있어 혈류개선을 통한 부가적인 인지효능이 개선됨을 검증할 수 있었다.
- 지금까지 인삼열매 추출물 소재의 혈류개선 효과와 피부개선 효과를 동물 실험 및 간이임상 실험을 통해 그 유효성에 대한 가능성을 확인하였다. 비록 잘 조직화된 임상 실험은 아니었지만, 피부 효능에 있어 기능성 평가를 확인할 수 있는 충분한 피험자 규모이며, 이러한 15명의 복용 전후 주요 생리적 마커를 비교한 결과 그 유효성을 유의적으로 확인할 수 있었으며, 한방학적인 폐주피모 이론에 대한 주요 생리적 지표로서 경피성 가스 분압을 제시할 수 있었으며, 상기 추출물이 피부개선 및 미용 소재로서 활용될 가능성을 확인하였다.
- 12주간 동물에 투여할 경우, 등 부위에서 측정한 수축기 혈류속도와 평균 혈류 속도가 증가하는 경향을 나타냈으며 이는 정상 사료군과 고지방 사료군에서 동일하였으나 유의성은 없었다(Table 3). 이러한 결과는 동물 실험의 생리학적 데이터의 개체 차에 기인하는 것으로 생각되며, 각 실험군의 생물 조직을 적출하여 분석한 생화학적 데이터인 ATP 합성량과 TEAC 값의 유의적 증가를 통하여(Fig. 1) 인삼열매 추출물의 혈행 개선 효능과 피부 상태 개선에 대한 가능성을 확인할 수 있었다. 즉, TEAC 값이 증가했다는 것은 피부 세포의 항산화력이 증가되어 UV 등 외부 요인에 의한 산화적 스트레스에 대한 저항성이 증가됨을 의미하며18), ATP 함성량이 증가했다는 것은 피부 세포내 대사가 활발히 진행되고 세포주기 및 턴오버가 개선됨을 의미한다19).
- Table 3에서 알 수 있는 바와 같이 인삼열매 추출물을 장기 복용한 실험군에서 수축기 혈류 속도 및 평균 혈류 속도가 증가된 것을 확인할 수 있었다. 이와 더불어, 실험쥐의 등 부위에서 측정한 경피성 분압의 경우, 산소(O2) 분압은 증가되고 이산화탄소(CO2) 분압은 감소되어 그 비율이 정상식이군은 약 1.2배, 고지방 식이군은 1.8배 정도 증가된 것을 확인하였다(Table 4). 이는 혈행 개선을 통해 피부 조직내의 두 가지 가스 교환이 서로 원활하게 이루어지고 있음을 의미한다.
- 지금까지 인삼열매 추출물 소재의 혈류개선 효과와 피부개선 효과를 동물 실험 및 간이임상 실험을 통해 그 유효성에 대한 가능성을 확인하였다. 비록 잘 조직화된 임상 실험은 아니었지만, 피부 효능에 있어 기능성 평가를 확인할 수 있는 충분한 피험자 규모이며, 이러한 15명의 복용 전후 주요 생리적 마커를 비교한 결과 그 유효성을 유의적으로 확인할 수 있었으며, 한방학적인 폐주피모 이론에 대한 주요 생리적 지표로서 경피성 가스 분압을 제시할 수 있었으며, 상기 추출물이 피부개선 및 미용 소재로서 활용될 가능성을 확인하였다.
- 혈류가 개선됨으로써 피부가 얻을 수 얻는 잇점은 기본적인 영양공급이 활발히 이루어지는 것뿐만 아니라, 물질 대사에 필수적인 산소가 피부말단까지 원활하게 공급되고 대사의 노폐물 등이 신속히 배출되기 때문으로 추측할 수 있으며 우리는 이러한 가설을 인삼열매 추출물 복용 전후의 경피성 가스 분압의 변화를 통해서 검증할 수 있었다(Table 3, Fig. 4). 따라서 혈류개선을 통한 피부개선에 대한 주요한 생리적 지표로서 경피성 가스 분압 변화가 활용될 수 있을 것이며, 한방 이론에서 얘기하는 폐주 피모의 실체적인 바이오 마커로서 활용가능하다(Fig.
후속연구
- 즉, TEAC 값이 증가했다는 것은 피부 세포의 항산화력이 증가되어 UV 등 외부 요인에 의한 산화적 스트레스에 대한 저항성이 증가됨을 의미하며18), ATP 함성량이 증가했다는 것은 피부 세포내 대사가 활발히 진행되고 세포주기 및 턴오버가 개선됨을 의미한다19). 따라서 인삼열매 추출물을 장기간 복용했을 경우, 피부조직에서의 세포 대사가 활성화되고 항산화 능력도 크게 증가되며, 또한 혈행이 원활하지 못한 상태에서 기인하는 여러 부작용들을 해소하는 역할도 기대 할 수 있을 것으로 생각된다. 하지만, 이러한 피부 상태 개선 효과가 인삼열매 추출물이 혈류를 개선했기 때문에 기인한 것인지 아니면 피부에 직접적으로 영향을 준 결과인지에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것이다.
- 4). 따라서 혈류개선을 통한 피부개선에 대한 주요한 생리적 지표로서 경피성 가스 분압 변화가 활용될 수 있을 것이며, 한방 이론에서 얘기하는 폐주 피모의 실체적인 바이오 마커로서 활용가능하다(Fig. 5).
- 따라서 인삼열매 추출물을 장기간 복용했을 경우, 피부조직에서의 세포 대사가 활성화되고 항산화 능력도 크게 증가되며, 또한 혈행이 원활하지 못한 상태에서 기인하는 여러 부작용들을 해소하는 역할도 기대 할 수 있을 것으로 생각된다. 하지만, 이러한 피부 상태 개선 효과가 인삼열매 추출물이 혈류를 개선했기 때문에 기인한 것인지 아니면 피부에 직접적으로 영향을 준 결과인지에 대해서는 추가적인 연구가 필요할 것이다.
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