본 연구는 비타민 나무(Hippophae rhamnoides L.) 열매 추출물의 약리 활성 효과인 항산화 활성과 미백 효과의 유효성을 알아보기 위해 DPPH 소거능, tyrosinase 활성 억제 효과 및 세포 내 멜라닌 생합성 억제 효과를 연구하였다. 비타민 나무 열매 추출물의 DPPH 소거능은 비교군인 ascorbic acid와 유사하게 높은 항산화 효과를 보여주었다. 또한 tyrosinase 활성 억제 효과는 $100{\mu}g/mL$와 $500{\mu}g/mL$에서 52.1%와 73.4%로 나타나 비타민 나무 열매 추출물의 미백 작용에 있어 tyrosinase 활성 억제와 항산화 작용이 관련이 있다고 사료된다. 세포 내 멜라닌 생성 억제 효과를 측정한 결과는 멜라닌 생성 억제 효과가 시료농도 5, 10, 50, $500{\mu}g/mL$에서 48, 43, 47, 56%를 나타내 미백 효과가 우수한 arbutin보다 효과가 높게 나타났다. 활성산소를 제거하는 것이 멜라닌 색소 형성 억제에 효과적이라는 연구 보고(Miyazawa & Tamura 2007)에 근거하여 볼 때 본 실험 결과에서 항산화 효과가 우수한 ascorbic acid과 유사한 항산화 효과를 나타내었는데 이는 피부 내 활성산소를 제거하여 멜라닌 색소 형성 억제 작용에 의한 미백 효과를 추측할 수 있었다. 그리고 tyrosinase 억제 효과의 실험 결과 역시 멜라닌 색소 형성을 억제시키고 여러 단계의 기작으로 인하여 미백 작용을 나타내는데 중요한 역할을 하게 될 것이라는 결론을 얻었다. 이상의 결과에서 비타민, 미네랄, 아미노산 성분이 풍부한 비타민 나무 열매 추출물은 미백 효과와 항산화 효과에 의한 멜라닌 색소 형성 억제 작용이 우수한 기능성 천연 원료로써 미백 화장품으로 이용이 가능할 것으로 사료된다.
본 연구는 비타민 나무(Hippophae rhamnoides L.) 열매 추출물의 약리 활성 효과인 항산화 활성과 미백 효과의 유효성을 알아보기 위해 DPPH 소거능, tyrosinase 활성 억제 효과 및 세포 내 멜라닌 생합성 억제 효과를 연구하였다. 비타민 나무 열매 추출물의 DPPH 소거능은 비교군인 ascorbic acid와 유사하게 높은 항산화 효과를 보여주었다. 또한 tyrosinase 활성 억제 효과는 $100{\mu}g/mL$와 $500{\mu}g/mL$에서 52.1%와 73.4%로 나타나 비타민 나무 열매 추출물의 미백 작용에 있어 tyrosinase 활성 억제와 항산화 작용이 관련이 있다고 사료된다. 세포 내 멜라닌 생성 억제 효과를 측정한 결과는 멜라닌 생성 억제 효과가 시료농도 5, 10, 50, $500{\mu}g/mL$에서 48, 43, 47, 56%를 나타내 미백 효과가 우수한 arbutin보다 효과가 높게 나타났다. 활성산소를 제거하는 것이 멜라닌 색소 형성 억제에 효과적이라는 연구 보고(Miyazawa & Tamura 2007)에 근거하여 볼 때 본 실험 결과에서 항산화 효과가 우수한 ascorbic acid과 유사한 항산화 효과를 나타내었는데 이는 피부 내 활성산소를 제거하여 멜라닌 색소 형성 억제 작용에 의한 미백 효과를 추측할 수 있었다. 그리고 tyrosinase 억제 효과의 실험 결과 역시 멜라닌 색소 형성을 억제시키고 여러 단계의 기작으로 인하여 미백 작용을 나타내는데 중요한 역할을 하게 될 것이라는 결론을 얻었다. 이상의 결과에서 비타민, 미네랄, 아미노산 성분이 풍부한 비타민 나무 열매 추출물은 미백 효과와 항산화 효과에 의한 멜라닌 색소 형성 억제 작용이 우수한 기능성 천연 원료로써 미백 화장품으로 이용이 가능할 것으로 사료된다.
This study was performed to investigate the antioxidant activities and the melanin inhibitory effects of Hippophae rhamnoides L. fruit extracts. Two in vitro methods were used; the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) method to determine antioxidant activity and measurements of the inhibitory effect...
This study was performed to investigate the antioxidant activities and the melanin inhibitory effects of Hippophae rhamnoides L. fruit extracts. Two in vitro methods were used; the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) method to determine antioxidant activity and measurements of the inhibitory effects of tyrosinase activity to determine melanogenesis in B16/F10 melanoma cells. The radical scavenging activity of the extract was 56.0% at $700{\mu}g/mL$, similar to ascorbic acid (56.9%), in the DPPH assay. The tyrosinase inhibitory activity of the extract was 52.1% and 73.4% at 100 and $500{\mu}g/mL$, which is also similar to ascorbic acid. In B16/F10 mouse melanoma cells, the extract inhibited melanin synthesis by 56% at $500{\mu}g/mL$, a more prominent inhibition of melanin synthesis compared to extracts from arbutin. These results suggest that extracts from H. rhamnoides L. have antioxidant activity and skin-whitening effects; allowing their application in cosmetics as a natural product.
This study was performed to investigate the antioxidant activities and the melanin inhibitory effects of Hippophae rhamnoides L. fruit extracts. Two in vitro methods were used; the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) method to determine antioxidant activity and measurements of the inhibitory effects of tyrosinase activity to determine melanogenesis in B16/F10 melanoma cells. The radical scavenging activity of the extract was 56.0% at $700{\mu}g/mL$, similar to ascorbic acid (56.9%), in the DPPH assay. The tyrosinase inhibitory activity of the extract was 52.1% and 73.4% at 100 and $500{\mu}g/mL$, which is also similar to ascorbic acid. In B16/F10 mouse melanoma cells, the extract inhibited melanin synthesis by 56% at $500{\mu}g/mL$, a more prominent inhibition of melanin synthesis compared to extracts from arbutin. These results suggest that extracts from H. rhamnoides L. have antioxidant activity and skin-whitening effects; allowing their application in cosmetics as a natural product.
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문제 정의
본 연구는 비타민 나무(Hippophae rhamnoides L.) 열매 추출물의 약리 활성 효과인 항산화 활성과 미백 효과의 유효성을 알아보기 위해 DPPH 소거능, tyrosinase 활성 억제 효과 및 세포 내 멜라닌 생합성 억제 효과를 연구하였다. 비타민 나무 열매 추출물의 DPPH 소거능은 비교군인 ascorbic acid 와 유사하게 높은 항산화 효과를 보여주었다.
본 연구에서는 비타민 나무 열매 추출물의 활성산소와 멜라닌 세포의 생리활성과의 연관성을 분석하여 기능성 화장품 분야와 기능성 식품의 소재로서 활용 가능성을 검토하였으며 더 나아가 본 연구 자료들이 선행 연구 결과가 많지 않은 열매추출물의 향장 소재와 관련된 분야의 기초 자료로서 활용될 수 있도록 하기 위해 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
405 nm에서 흡광도 값을 구한 후 멜라닌 단위세포(1 × 103)에서 멜라닌 생성량을 비교하였다.
죽은 세포의 경우 NAD-NADH의 양이 적게 나오며, 450 nm의 값도 적어지게 된다. 또한 negative control로 세포와 CCK-8 solution과 반응시킨 OD값과 시료 및 CCK-8 assay solution이 들어간 OD값을 blank값으로 cell viability assay를 실시하였다.
메탄올로 희석한 각각 다른 농도 별로 준비하여 DPPH solution(0.2 mM DPPH in methanol)과 1:1(100 μL) 비율로 vortex로 균일하게 혼합한 다음 실온에서 15분간 반응 후 517 nm 흡광도에서 측정하였다.
멜라닌 생성 억제 효과를 확인하기 위해 멜라닌 생성 세포인 멜라노사이트(B16/F10) 세포에 비타민 나무 열매 추출물을 농도 별로 첨가하여 배양한 후 세포 내 멜라닌 생성량을 측정하였다. 시료와 비교군인 arbutin의 멜라닌 억제 효과를 측정한 결과는 Fig.
멜라닌을 합성하는 세포주인 murine melanocyte(B16/F10)를 이용하여 시료의 멜라닌 생성 억제능을 측정하였다. B16/F10 세포를 3×105 cells/well로 접종한 후 약 16시간을 배양하여 80% 이상의 멜라닌세포가 부착 확인 후 시료를 농도별로 처리 후 48시간 배양하였다.
시료의 농도는 100, 300, 500, 700, 1,000 μg/mL로 하였고 대조군으로는 메탄올을 첨가하였으며, 비교를 위해 대표적인 항산화제인 ascorbic acid를 사용하였다.
시료의 농도는 5, 10, 20, 50, 100 μg/mL로 처리하였고, 비교를 위하여 arbutin을 시료와 동일한 농도로 처리하여 사용하였다.
) 열매를 선별하여 세척한 다음 씨를 분리한 과육을 압착하였다. 이렇게 얻은 과즙은 filter paper(Whatman No 2, Maidstone, England)로 여과한 다음, rotary vacuum evaporator(N-1N, Eyela Co., Japan)로 감압 농축한 후에 동결건조(FD SFDSM12, Samwon, Korea)하여 분말로 제조하였다.
대상 데이터
B16/F10 cell은 각각 10%의 fetal bovine serum과 100 units/ mL penicillin, 50 μg/mL streptomycin을 함유한 DMEM(Dubl- becco's Modified Eagle's Medium) 배지에서 37℃로 유지되는 5% CO2 배양기로 배양하여 실험에 사용하였다.
에서 구입하였다. B16/F10 murine melanoma cell은 한국 세포주 은행으로부터 구입하였다.
실험에 사용한 세포주(B16/F10)는 한국 세포주 은행에서 구입한 murine melanocyte이며, 멜라닌을 합성하는 세포주이다. B16/F10 cell은 각각 10%의 fetal bovine serum과 100 units/ mL penicillin, 50 μg/mL streptomycin을 함유한 DMEM(Dubl- becco's Modified Eagle's Medium) 배지에서 37℃로 유지되는 5% CO2 배양기로 배양하여 실험에 사용하였다.
중국 및 몽골 중앙도 좀모트시 지역에서 수집한 비타민나무(Hippophae rhamnoides L.) 열매를 선별하여 세척한 다음 씨를 분리한 과육을 압착하였다. 이렇게 얻은 과즙은 filter paper(Whatman No 2, Maidstone, England)로 여과한 다음, rotary vacuum evaporator(N-1N, Eyela Co.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 측정하여 실험값의 통계는 SPSS 12.0(SPSS Inc., USA)를 사용하였고 측정치를 평균 ± 표준편차로 나타내었으며, 실험결과의 통계적 유의성은 student’s t- test로 하였으며 p 값이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의성이 있다고 판단하였다.
이론/모형
DPPH 라디칼 소거하는 정도를 측정하기 위하여 Blois MS(1958)의 방법을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
700 μg/mL 농도에서의 라디칼 소거능을 보면 비타민 나무 열매 추출물은 56.0%, ascorbic acid는 56.9%로 가장 높은 라디칼 소거능을 보였다.
그 이상의 농도에서는 생존율이 감소하여 65～75% 생존율을 보였으나 고농도인 500 μg/mL에서 75%의 생존율의 결과를 나타내었다.
그러나 농도 20, 100 μg/mL에서는 45%, 47%로 대조군인 arbutin보다 다소 감소하였지만 그 외의 농도에서는 arbutin보다 효과가 높게 나타났고, 농도 5 μg/mL와 500 μg/mL에서는 arbutin과 유의적 차이를 나타내어 비타민 나무 열매 추출물의 세포 내 멜라닌 생합성 억제 효과가 더 높은 결과를 보였다.
활성산소를 제거하는 것이 멜라닌 색소 형성 억제에 효과적이라는 연구 보고(Miyazawa & Tamura 2007)에 근거하여 볼 때 본 실험 결과에서 항산화 효과가 우수한 ascorbic acid과 유사한 항산화 효과를 나타내었는데 이는 피부 내 활성산소를 제거하여 멜라닌 색소 형성 억제 작용에 의한 미백 효과를 추측할 수 있었다. 그리고 tyrosinase 억제 효과의 실험 결과 역시 멜라닌 색소 형성을 억제시키고 여러 단계의 기작으로 인하여 미백 작용을 나타내는데 중요한 역할을 하게 될 것이라는 결론을 얻었다.
1%를 나타내었다. 따라서 이러한 식물 추출물의 tyrosinase 활성 억제 효과와 비교해 볼 때 비타민 나무 열매 추출물은 보다 낮은 농도에서 tyrosinase 억제 활성이 유사하거나 높은 결과를 나타냈다. 이는 비타민 나무 열매 성분이 멜라닌 합성을 저해하여 피부의 색소 침착을 방지하는 기능성 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단되었다.
또한 tyrosinase 활성 억제 효과는 100 μg/mL와 500 μg/mL에서 52.1%와 73.4%로 나타나 비타민 나무 열매 추출물의 미백 작용에 있어 tyrosinase 활성 억제와 항산화 작용이 관련이 있다고 사료된다.
비타민 나무 열매 추출물 1,000 μg/mL에서 45.89%로 약간 감소하는 경향을 보였는데, 비교군인 ascorbic acid 역시 53.6%로 다른 농도보다는 약간 감소 경향을 보여 라디칼 소거능은 있었지만 두 군간의 유의적 차이를 보여 1,000 μg/mL 농도에서는 비타민 나무 추출물이 ascorbic acid의 라디칼 소거능 보다 낮은 결과를 얻었다(p<0.05).
비타민 나무 열매 추출물 50 μg/mL 농도에서 86.8%의 가장 높은 세포 생존율을 보였고, 5 μg/ mL에서 100 μg/mL 농도까지는 80% 이상의 세포생존율을 나타냈다.
비타민 나무 열매 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 농도 별로 측정한 결과, 전반적으로 항산화 작용이 높은 ascorbic acid와 유사한 결과를 보였다(Fig. 2). 700 μg/mL 농도에서의 라디칼 소거능을 보면 비타민 나무 열매 추출물은 56.
) 열매 추출물의 약리 활성 효과인 항산화 활성과 미백 효과의 유효성을 알아보기 위해 DPPH 소거능, tyrosinase 활성 억제 효과 및 세포 내 멜라닌 생합성 억제 효과를 연구하였다. 비타민 나무 열매 추출물의 DPPH 소거능은 비교군인 ascorbic acid 와 유사하게 높은 항산화 효과를 보여주었다. 또한 tyrosinase 활성 억제 효과는 100 μg/mL와 500 μg/mL에서 52.
비타민 나무 열매 추출물의 tyrosinase 활성 억제 효과는 기존에 미백 효과가 있다고 알려진 ascorbic acid와 비교할 때 100 μg/mL와 500 μg/mL에서는 52.1%와 73.4%로 5 μg/mL 농도를 제외한 모든 농도에서 통계학적으로 유의적 차이가 나타나 ascorbic acid보다 tyrosinase 활성 저해 효과가 낮은 결과를 얻었다(p<0.05).
세포 내 멜라닌 생성 억제 효과를 측정한 결과는 멜라닌 생성 억제 효과가 시료농도 5, 10, 50, 500 μg/mL에서 48, 43, 47, 56%를 나타내 미백 효과가 우수한 arbutin보다 효과가 높게 나타났다.
식물 추출물의 세포생존율 선행 연구를 보면 소리쟁이 뿌리 추출물의 경우, 400 μg/mL의 농도에서 44.44%의 생존율을 보였고(Park & Jeong 2011) 맨드라미 추출물의 경우에는 100 μg/mL 농도에서 89.5%의 생존율을 나타내어(Pyo et al 2008) 화장품 및 원료 개발의 가능성을 보여주었는데, 비타민 나무 열매 추출물의 세포독성은 선행 연구의 결과와 비교해 세포생존율이 높거나 유사하여 화장품 원료 개발 및 응용에 있어 피부 안전성이 우수할 것으로 사료된다.
이러한 결과, 비타민 나무열매 추출물이 tyrosinase 억제 효과와 동시에 멜라닌 생합성 억제 효과가 있는 것으로 보아 미백 효과에 중요한 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.
활성산소를 제거하는 것이 멜라닌 색소 형성 억제에 효과적이라는 연구 보고(Miyazawa & Tamura 2007)에 근거하여 볼 때 본 실험 결과에서 항산화 효과가 우수한 ascorbic acid과 유사한 항산화 효과를 나타내었는데 이는 피부 내 활성산소를 제거하여 멜라닌 색소 형성 억제 작용에 의한 미백 효과를 추측할 수 있었다.
후속연구
따라서 이러한 식물 추출물의 tyrosinase 활성 억제 효과와 비교해 볼 때 비타민 나무 열매 추출물은 보다 낮은 농도에서 tyrosinase 억제 활성이 유사하거나 높은 결과를 나타냈다. 이는 비타민 나무 열매 성분이 멜라닌 합성을 저해하여 피부의 색소 침착을 방지하는 기능성 소재로 활용 가능성이 높을 것으로 판단되었다.
이상의 결과에서 비타민, 미네랄, 아미노산 성분이 풍부한 비타민 나무 열매 추출물은 미백 효과와 항산화 효과에 의한 멜라닌 색소 형성 억제 작용이 우수한 기능성 천연 원료로써 미백 화장품으로 이용이 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
비타민 나무의 잎에 함유되어 있는 생리활성물질의 종류는?
비타민 나무의 활용에 있어서는 열매, 잎, 가지, 뿌리 등을 활용하여 구내염, 질염 등의 염증과 화상, 궤양, 치질 등의 치료에 전통생약으로 활용되어 왔을 뿐만 아니라 열매 및 종자로부터 추출한 오일류는 여러 피부질환 및 모발 손상 예 용 제품의 첨가물로 이용되어 왔다(Geetha et al 2002, Chau- han et al 2007). 잎에는 quercetin, gallic acid, tannin 등의 생리활성물질이 함유되어 피부질환과 상처, 화상, 염증 치료의 효과와 세포보호 효과, 항노화, 항산화, 항암 등에 효과적인 연구 결과가 보고되었다(Kim et al 2009a, Kim et al 2009b, Guan et al 2005).
멜라닌의 생성 과정은 어떻게 이루어지는가?
또한 피부는 산화적 스트레스로 인한 과잉의 ROS가 생성될 때 콜라겐, 엘라스틴 그리고 히아루론산(hyaluronic acid) 등의 진피 내 기질 성분을 분해하는 효소인 matrix metallo- proteinases(MMPs)의 발현을 증가시키고 멜라닌 생성반응을 촉진시킨다. 멜라닌의 생성은 표피의 기저층에 존재하는 멜라노좀(melanosome)에서 먼저 tyrosinase에 의해 tyrosine이 활성화 되고, dihydroxyphenylalanine(DOPA)과 DOPA quinone 을 거치는 연속적인 산화 반응에 의해 흑갈색 공중합체의 멜라닌을 생성하게 된다. 특히, 피부색소 형성의 주요 원인인 자외선에 의해 발생된 활성산소가 피부 색소 형성을 촉진한 다는 메커니즘이 밝혀지면서 이들 활성 산소를 제거하는 항산화 효과가 있는 물질이 멜라닌 색소 형성 억제에 효과적이라는 연구 보고가 있다(Tobin & Thody 1994, Eberlein-Konig et al 1998).
비타민 나무는 분류학적으로 어디에 속하는가?
본 연구에서 사용한 비타민 나무(Hippophae rhamnoides L.) 는 보리수과(Elaeagnaceae)에 속하는 낙엽성 관목으로 중국, 유럽, 러시아, 몽골, 히말라야 산맥 주변 국가 등에서 자생하고 있고 최근에는 국내 농가에서도 재배를 하고 있다. 오렌지색 또는 노란색과 유사한 작은 열매를 맺고 내한성이 매우 강한 식물로 한국과 북한에서는 비타민 나무 또는 산자나무로 불리고, 그 외 sea buckthorn, 시베리아 파인애플, 사극, 싸지(sajee) 등의 여러 이름으로 불려왔다.
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