[논문]미네랄워터의 피부 장벽 보호 효과 연구

이성훈; 민대진; 나용주; 심종원; 권이경; 조준철; 이해광

doi:10.15230/scsk.2013.39.1.039

미네랄워터의 피부 장벽 보호 효과 연구
The Protective Effect of Mineral Water Against UVB Irradiation 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.39 no.1, 2013년, pp.39 - 46

이성훈 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소) , 민대진 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소) , 나용주 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소) , 심종원 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소) , 권이경 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 화장품연구소) , 조준철 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소) , 이해광 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소)

초록
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칼슘, 마그네슘과 같은 양이온은 피부 장벽을 보호하는 기능이 있다고 알려져 있다. 본 연구의 목적은 칼슘, 마그네슘, 망간, 불소로 이루어진 미네랄워터의 피부 장벽 보호 기능을 확인하기 위한 것이다. 피부가 자외선에 노출되게 되면 밀착연접(tight junction, TJ)이 파괴되며, 밀착연접으로 이루어진 피부 장벽도 손상 받게된다. 미네랄워터가 자외선에 의해 손상된 피부의 장벽기능을 보호할 수 있는지 평가하기 위해 인공피부 모델을 이용한 실험을 진행하였다. 인공피부에 자외선을 조사하고 미네랄워터를 처리하면 피부 장벽 손상을 막아준다. TJ permeability assay를 통하여 자외선 처리 시 손상된 밀착연접 장벽이 미네랄워터 처리에 의해 유지되는 것을 확인하였다. 각질형성세포를 이용한 실험에서 미네랄워터가 밀착연접 구조를 유지시켜 주고, 자외선에 의해 감소된 occludin 단백질의 생성량이 회복되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 미네랄워터는 자외선에 의한 피부 장벽 파괴를 막아주는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Bicationic minerals such as calcium and magnesium are known to protect the skin barrier. The principal objective of this study was to evaluate the skin barrier protective effects of mineral water, which is composed of calcium, magnesium, manganese, and fluorine. UVB irradiation induces a destruction of tight junction (TJ) components. The TJ permeability barrier was also disrupted by UVB irradiation. We employed a skin equivalent model to assess the efficacy of mineral water in this regard. Mineral water maintained the structure of the skin equivalents following UVB irradiation. The results of the TJ permeability assay showed that mineral water helped to maintain the TJ permeability barrier after UVB irradiation in skin equivalent model. Mineral water supported the structure of TJ components and restored the occludin protein level in differentiated normal human keratinocytes after UVB irradiation. In conclusion, we found out the protective effect of mineral water against UVB irradiation.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 칼슘, 마그네슘, 망간, 불소가 함유된 미네랄워터의 피부 장벽 보호 기능을 확인하기 위해 진행되었다. 피부에서 분화된 표피의 형성은 정상 피부 장벽 발달에 중요한 기능을 담당하고 있다.
테이프 스트리핑으로 쥐의 피부 장벽을 손상시키고 염화마그네슘과 염화칼슘을 도포하였더니 손상된 장벽의 회복 속도가 빨라졌다. 이와 같은 연구 결과를 바탕으로 칼슘, 마그네슘, 망간, 불소로 구성된 미네랄워터의 피부 장벽 보호 기능을 확인하였다.

제안 방법

5 µg/L)가 황산염의 형태로 들어 있는 물로, 직접 제조하여 실험에 사용하였다. 미네랄워터는 세포증식효과가 있었던 농도인 10, 20%를 인공피부와 각질형성세포에 처리하였다. 인공피부는 7일간 공기노출을 마친 뒤, 자외선을 조사하였으며 조사 이후에 미네랄워터가 함유된 배지에서 3일간 배양하였다.
미네랄워터의 피부 장벽 보호 기전을 확인하기 위해 각질형성세포를 이용하여 실험을 진행하였다. Yuki 그룹에서 실험한 결과 각질형성세포는 칼슘처리에 의해 48시간 뒤 밀착연접이 형성된다[27].
필라그린은 분화하는 각질형성세포가 생성하는 단백질로, 피부 장벽의 생성과 유지에 중요한 역할을 하며, 각질형성세포의 분화와 피부 장벽 기능을 관찰하는 주요 마커로 사용되고 있다[19,20]. 본 실험에서는 이러한 점에 착안하여, 인공피부에 미네랄워터를 처리하고 면역형광염색법으로 필라그린의 변화를 관찰하였다. 또한, 실험의 대조군으로 WY14643(Sigma, USA)을 사용하였다.
이번 실험은 인공피부를 배양하는 배지에 미네랄워터를 처리하여 효과를 확인하였다. 배지에 처리한 미네랄워터에 의해 삼투압의 변화가 예상되지만 이번 실험에서는 삼투압의 변화가 실험결과에 미치는 영향에 대해서는 확인하지 못했다.
인공피부는 사람의 피부와 유사한 구조를 가지고 있으며, 진피층위에 배양된 각질형성세포가 증식과 분화 과정을 통해 각질층을 형성한다. 인공피부의 이런 특징을 이용하여 미네랄워터의 피부 장벽 보호 효과를 평가하였다.
피부에서 분화된 표피의 형성은 정상 피부 장벽 발달에 중요한 기능을 담당하고 있다. 피부 장벽 기능을 세포수준에서 평가하는 어려움을 극복하기 위해 인공피부를 도입하여 피부 장벽 보호 기능을 평가하였다. 인공피부는 섬유아세포가 있는 진피층 부분과 각질형성세포가 있는 표피층으로 구성되어 있다.

대상 데이터

미네랄워터는 칼슘(197 µg/L), 마그네슘(190 µg/L), 망간(25 µg/L), 불소(5.5 µg/L)가 황산염의 형태로 들어 있는 물로, 직접 제조하여 실험에 사용하였다. 미네랄워터는 세포증식효과가 있었던 농도인 10, 20%를 인공피부와 각질형성세포에 처리하였다.
신생아 유래 진피 섬유아세포(human neonatal dermal fibroblast, C-004-5C, invitrogen, USA)와 신생아 유래 표피 각질형성세포(human neonatal epidermal keratinocyte, C-001-5C, invitrogen, USA)는 invitrogen에서 구매하여 사용하였다. 섬유아세포는 low serum growth supplement (LSGS, Gibco, USA)와 penicillin–streptomycin (Lonza, USA)가 함유된 106배지(M106, Gibco, USA)에서 배양하였다.

이론/모형

또한, 미네랄워터에 의한 밀착연접 구성 단백질의 양적 변화를 알아보기 위해 각질형성세포를 이용하여 Western blot을 진행하였다. 자외선을 조사한 각질형 성세포는 밀착연접 구성 단백질인 occludin과 claudin-1 단백질량이 감소되어 있는 것을 확인할 수 있었다 (Figure 4).
미네랄워터의 피부 장벽과 관련된 기능을 알아보기 위해 인공피부에 미네랄워터를 처리하고 면역형광염색법을 진행하였다. 표피의 각질형성세포는 일련의 분화과정 및 각질화과정을 거쳐 각질층을 형성하게 된다.

성능/효과

이번 실험을 통해 인공피부에 자외선을 조사하면 밀착연접의 구조가 손상되어 장벽 기능에 이상이 생기는 것을 관찰할 수 있었다. TJ permeability assay를 진행한 결과 자외선에 의해 피부 장벽 기능에 손상이 일어나고 이로 인해 tracer가 각질층까지 이동하는 것을 볼 수 있었다. 미네랄워터는 밀착연접의 구조를 회복시키고 tracer의 이동을 막아주었다.
TJ permeability assay를 진행한 결과 자외선에 의해 피부 장벽 기능에 손상이 일어나고 이로 인해 tracer가 각질층까지 이동하는 것을 볼 수 있었다. 미네랄워터는 밀착연접의 구조를 회복시키고 tracer의 이동을 막아주었다. Western blot으로 확인한 결과 자외선 조사에 의해 밀착연접 구성 단백질량이 감소하는데, 미네랄워터 처리 시 occludin 단백질량이 자외선 조사군에 비해 증가하는 것을 볼 수 있었다.
Western blot으로 확인한 결과 자외선 조사에 의해 밀착연접 구성 단백질량이 감소하는데, 미네랄워터 처리 시 occludin 단백질량이 자외선 조사군에 비해 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이를 통해 미네랄워터가 자외선에 의해 손상된 피부 장벽을 보호하는 기능이 있음을 확인할 수 있었다.
이번 실험을 통해 인공피부에 자외선을 조사하면 밀착연접의 구조가 손상되어 장벽 기능에 이상이 생기는 것을 관찰할 수 있었다. TJ permeability assay를 진행한 결과 자외선에 의해 피부 장벽 기능에 손상이 일어나고 이로 인해 tracer가 각질층까지 이동하는 것을 볼 수 있었다.
인공피부는 섬유아세포가 있는 진피층 부분과 각질형성세포가 있는 표피층으로 구성되어 있다. 인공피부를 공기에 노출시켜 배양하면 각질형성세포는 분화하여 각질층을 형성한다. 이런 인공피부의 특성으로 인하여 피부 장벽 기능과 관련된 실험은 인공 피부에서 평가하기에 적당하다.

후속연구

이번 실험은 인공피부를 배양하는 배지에 미네랄워터를 처리하여 효과를 확인하였다. 배지에 처리한 미네랄워터에 의해 삼투압의 변화가 예상되지만 이번 실험에서는 삼투압의 변화가 실험결과에 미치는 영향에 대해서는 확인하지 못했다. 삼투압의 변화가 실험 결과에 미치는 영향에 대한 평가와 함께 양이온들을 배지에 넣고 이를 비교하는 실험도 필요할 것으로 생각된다.
배지에 처리한 미네랄워터에 의해 삼투압의 변화가 예상되지만 이번 실험에서는 삼투압의 변화가 실험결과에 미치는 영향에 대해서는 확인하지 못했다. 삼투압의 변화가 실험 결과에 미치는 영향에 대한 평가와 함께 양이온들을 배지에 넣고 이를 비교하는 실험도 필요할 것으로 생각된다. 이와 함께 화장품 원료로서의 가능성을 확인 하기 위해 미네랄워터를 인공피부에 직접 도포하여 피부 장벽 보호 기능을 확인하는 실험이 추가적으로 진행되어야 할 것이다.
삼투압의 변화가 실험 결과에 미치는 영향에 대한 평가와 함께 양이온들을 배지에 넣고 이를 비교하는 실험도 필요할 것으로 생각된다. 이와 함께 화장품 원료로서의 가능성을 확인 하기 위해 미네랄워터를 인공피부에 직접 도포하여 피부 장벽 보호 기능을 확인하는 실험이 추가적으로 진행되어야 할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	피부 장벽의 역할은 무엇인가?	피부 장벽은 체내에서 지나친 수분 방출을 막고 화학물질이나 미생물처럼 해로운 물질이 우리 몸 안으로 들어오는 것을 막아준다[1]. 각질형성세포는 분화를 통한 각질화 과정을 통해 피부 장벽을 만든다[2,3].
	피부 장벽의 손상이 야기하는 것은 무엇인가?	피부 장벽 기능은 노화가 진행되거나 외부 요소들에 의해 파괴될 수 있으며, 노화된 피부는 아세톤 또는 테이프 스트리핑(tape stripping)에 의해 쉽게 파괴된다 [4]. 피부 장벽의 손상은 피부 수분량 감소와 주름을 일으킬 수 있다.
	피부 장벽 기능과 관련된 실험은 인공 피부에서 평가하는 것이 적당한 이유를 그 특성을 들어 설명하시오.	피부 장벽 기능을 세포수준에서 평가하는 어려움을 극복하기 위해 인공피부를 도입하여 피부 장벽 보호 기능을 평가하였다. 인공피부는 섬유아세포가 있는 진피층 부분과 각질형성세포가 있는 표피층으로 구성되어 있다.인공피부를 공기에 노출시켜 배양하면 각질형성세포는 분화하여 각질층을 형성한다. 이런 인공피부의 특성으로 인하여 피부 장벽 기능과 관련된 실험은 인공 피부에서 평가하기에 적당하다.

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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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