[논문]오디 및 자초추출물의 피부 광노화 보호효과

정유석; 정희경; 홍주헌

doi:10.3746/jkfn.2013.42.11.1744

오디 및 자초추출물의 피부 광노화 보호효과
Protective Effect of Mulberry and Lithospermum erythrorhizon Extracts on Anti-aging against Photodamage 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.42 no.11, 2013년, pp.1744 - 1752

정유석 ((재)대구테크노파크 바이오헬스융합센터) , 정희경 ((재)대구테크노파크 바이오헬스융합센터) , 홍주헌 (대구가톨릭대학교 식품공학전공)

초록
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본 연구에서 적색의 색소 성분을 함유한 오디 및 자초 추출물의 피부 광노화 보호효과를 조사하였다. 오디 추출물의 총 안토시아닌 함량을 분석한 결과 4.92 mg/g이었고 HPLC 분석을 통한 자초 추출물의 shikonin 함량은 9.58 mg/g으로 나타났다. 오디 및 자초추출물의 전자공여능은 각각 84.32%와 57.46%로 분석되어 오디가 우수하였으며, superoxide radical 소거능은 오디 추출물이 76.34%로 자초추출물 61.55%보다 항산화 활성이 높았다. 오디 및 자초추출물의 ORAC 값은 각각 $545.37{\mu}moles$ TE/g과 $427.18{\mu}moles$ TE/g으로 분석되어 오디 추출물의 항산화 활성이 높음을 알 수 있었다. HS68 세포에서의 UVB 조사군과 비교 시 MMP-1 생산 억제율은 오디 및 자초 추출물 $200{\mu}g/mL$ 첨가 시 각각 68.6%, 32.7%로 분석되었다. 무모쥐를 이용한 UVB 광노화 피부 동물 모델에서 오디 및 자초 추출물의 피부조직의 변화를 조사한 결과, 시료 처리군이 무처리군에 비해 홍반, 주름 두께 및 깊이, 표피 비후, 콜라겐 각질층, 표피층이 감소되었으며 수분함량은 증가하였다. 총 주름 깊이의 경우, 오디 추출물 7% 처리군과 자초 추출물 5% 처리군에서 대조군과 비교 시 30% 가량 억제되어 in vitro에서 뿐만 아니라 in vivo에서도 오디 및 자초 추출물이 UVB에 의한 피부 광노화 보호효과가 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the protective effect of UVB inducing photodamage from mulberry extract (ME) and Lithospermum erythrorhizon extract (LE). The contents of total anthocyanin and shikonin as a color compound of ME and LE were 4.92 mg/g and 9.58 mg/g, respectively. The electron donating ability and superoxide radical scavenging activity of ME were 84.32% and 76.34%, respectively. The oxygen radical absorbance capacity of the ME ($545.37{\mu}moles$ TE/g) was higher than LE ($427.18{\mu}moles$ TE/g). MMP-1 production in the HS68 cells were exposed to UVB suppressed by treatment with $200{\mu}g/mL$ of ME (68.6%) and LE (32.7%). ME and LE were applied to a skin aging mouse model, which was induced by the irradiation of UVB to the backs of hairless mice. The value of skin erythema index, wrinkle depth and thickness, epidermis thickness, and collagenous fiber damage in the experiment groups (MEL: ME 3%, MEM: ME 5%, MEH: ME 7%, LEL: LE 3%, LEM: LE 5%, LEH: LE 7%) were remarkably reduced than in the control group (only UVB exposure group), while water capacity increased. The level of total wrinkles depth in the skin was decreased to be 30% of the control group by MEH and LEM. These results suggest that ME and LE are useful cosmetic materials for skin protection against UVB-inducing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

광노화를 유도한 무노쥐의 dermis에서는 matrix metalloprotease들의 활성 변화에 따라 elastic fiber hyperplasia와 콜라겐 분해 등이 일어나며 육안상 확인할 수 있는 주름이 생성된다(37). 따라서 오디 및 자초 추출물의 피부 광노화에 대한 보호 효과를 피부조직의 형태학적 변화인 피부 주름에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험동물의 배부 주형을 skin visometer를 통해 주름의 형태를 살펴본 결과, NO군에 비해 CO군에서는 깊이가 깊고 선이 굵은 주름이 형성되었다(Fig.
Lee 등(32)은 HS68 세포를 대상으로 UVB를 조사하였을 때 MMP-1 분비가 증가되었다는 보고하였다. 따라서 오디 및 자초 추출물의 항산화 활성이 UVB에 의해 광노화를 일으킨 피부세포에서 일어나는 MMP-1 분비의 억제시킬 수 있는지를 HS68 세포를 대상으로 조사하였다. HS68 세포에 UVB를 조사 후 오디 및 자초 추출물을 10, 100, 200 μg/mL 처리하였을 때 MMP-1의 생산량은 농도의존적으로 감소하였으며 오디 추출물의 억제능이 우수하였다(Fig.
본 연구에서 적색의 색소 성분을 함유한 오디 및 자초 추출물의 피부 광노화 보호효과를 조사하였다. 오디 추출물의 총 안토시아닌 함량을 분석한 결과 4.

제안 방법

H&E 염색에서는 UV 조사에 의한 표피 두께 증가와 주름 형성을 살펴보았고 Masson's trichrome 염색을 통해 표피 및 콜라겐 배열을 관찰하였다.
Table 1에서와 같이 오디 및 자초 추출물을 각 실험동물 그룹당 처리하고 피부 홍반도의 변화를 측정하여 피부의 손상정도를 살펴보았다. 본 실험에서는 Kim과 Kim(34)의 연구와 같이 대조군은 정상 NO군에 비해 홍반도가 높아져 무모쥐를 이용한 광노화 피부모델에서 나타나는 특징이 관찰되었다(Fig.
즉, 세포를 24시간 배양한 뒤 배지를 제거하고 phosphate buffered saline(PBS)로 두 번 세척한 다음 세포에 1 mL PBS를 첨가하였다. UVB 조사는 UV 램프를 이용하여 UVB(280~320 nm)를 80 mJ/cm² 되게 조사하였다. 이때 UVB 조사량은 Chiang 등(22)의 보고에 따라 세포 생존율에 영향을 주지 않으면서 matrix metalloproteinase(MMPs) 유도가 일어나도록 설정하였으며, UV-radiometer를 이용하여 조사량을 측정하였다.
Ultraviolet B(UVB) 조사를 통한 HS68 세포의 광노화 유도는 24well plate에서 2×105 cells/well 농도로 분주하고 24시간 배양하여 세포를 부착시킨 뒤 Quan 등(21)의 방법을 변형하여 수행하였다.
또한 양성대조군은 시료 대신 1% ascorbic acid를 기본 로션에 녹여 도포하였다. 각각의 시료를 도포하고 5일 후 무모쥐를 자외선 조사 등이 장착된 케이지에 가두고 등 부위에 균등하게 60 mJ/cm² 광량을 1 minimum erythema dose(MED)로 하여 1주일 간격으로 1 MED씩 증가시켜, 1주일에 3회, 7주 동안 UVB를 조사하여 총 8주간 시료도포와 병행하여 피부노화를 유발시켰다. 정상군의 경우, UVB를 조사하지 않고 기본로션만을 도포하였다.
검량 곡선을 작성하기 위하여 항산화 활성 비교 표준액으로 trolox(water soluble analogue of vitamin E, 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid, Sigma, St. Louis, MO, USA)에 인산완충액을 가해 각각 0, 1.65, 3.125, 6.25, 12.5, 25, 50 μM 농도로 희석하고 fluorescent stock(Sigma) 10 μL를 phosphate buffer 50 mL에 용해하여 제조하여 fluorescent microplate reader(Infinite M200 PRO, Tecan Co., Grodig, Austria)를 사용하여 485 nm에서 전자가 여기 되고 538 nm에서 방출되게 조절하여 본 실험에 적용하였다.
오디는 전라북도 고창군소재 선운산 농업협동조합에서 냉동상태로 구입하여 실험에 사용하였다. 냉동 오디(수분함량 81%) 100 g에 고형분 대비 20배의 50% 에탄올(1% citric acid와 0.5% HCl 혼합)을 첨가하고 실온에서 48시간 동안 160 rpm으로 교반 추출한 다음 불순물을 제거하기 위해 Whatman No. 2 여과지를 이용하여 여과시켰다. 여과된 추출물은 감압농축기(Model N-1N, Eyela Co.
도포액의 조제는 Park 등(7)의 방법에 의해 에탄올, 프로필렌글리콜 및 증류수를 각각 30:50:20의 비율로 혼합한 기본 로션(basal lotion)에 오디 및 자초추출물을 3, 5, 7%의 농도로 녹여 제조하였다. 이때 오디 및 자초추출물의 농도는 Tsoyi 등(23)과 Chang 등(24)의 연구보고에 따라 오디 추출물은 안토시안 함량을 기준으로 5%, 자초 추출물의 경우는 피부 수분 손실 방어에 5% 혼합 에멀젼에서 유효성이 있다는 결과를 참고하여 혼합하였다.
따라서 본 연구에서는 피부보호효과를 가지는 기능성소재 탐색의 일환으로 오디 및 자초 추출물을 이용하여 항산화 활성과 섬유아세포에서의 MMP-1 저해효과를 분석하였고 추출물을 무모쥐의 피부에 도포하고, 자외선 조사를 하였을때 무모쥐의 피부두께 변화와 replica를 통한 피부조직을 관찰하였다.
오디 및 자초 추출물의 생리활성 물질인 안토시아닌과 shikonin은 항산화 및 항암활성 등이 우수하다고 보고되고 있다(12,28). 따라서 오디 및 자초 추출물의 전자공여능, superoxide radical 소거능 및 oxygen radical absorbance capacity(ORAC) 등 항산화능을 조사하였다(Table 3). 오디 및 자초추출물의 전자공여능은 각각 84.
제조된 도포액은 100씩을 8주간 1일 1회, 주 5회 무모쥐의 등 부위에 도포하였다. 또한 양성대조군은 시료 대신 1% ascorbic acid를 기본 로션에 녹여 도포하였다. 각각의 시료를 도포하고 5일 후 무모쥐를 자외선 조사 등이 장착된 케이지에 가두고 등 부위에 균등하게 60 mJ/cm² 광량을 1 minimum erythema dose(MED)로 하여 1주일 간격으로 1 MED씩 증가시켜, 1주일에 3회, 7주 동안 UVB를 조사하여 총 8주간 시료도포와 병행하여 피부노화를 유발시켰다.
이때 UVB 조사량은 Chiang 등(22)의 보고에 따라 세포 생존율에 영향을 주지 않으면서 matrix metalloproteinase(MMPs) 유도가 일어나도록 설정하였으며, UV-radiometer를 이용하여 조사량을 측정하였다. 시료에 의한 MMP-1 생산 변화는 상기와 같이 UVB를 조사한 세포에 PBS를 제거하고 10% FBS 및 100 unit/mL penicillin, 100 ng/mL의 streptomycin을 첨가한 DMEM 배지와 함께 시료를 처리하고 24시간 추가 배양한 후 6,000 rpm에서 10분간 원심분리를 하여 상등액을 회수하여 matrix metalloproteinase-1(MMP-1) human biotrak에 대해 ELISA system(Amersham life science, Arlington Heights, IL, USA)을 이용하여 MMP-1 생산량을 측정하였다.
실험 시작 8주 후 각각의 실험군을 대상으로 에테르로 가볍게 마취를 하고, 주름 정도를 객관적으로 평가하기 위하여 실험동물 배부에 실리콘폴리머(SILFLO impression material, Flexico, Tokyo, Japan)를 이용하여 피부주형(replica)을 제작하고 skin viscometer(SV600, CK electronic GmbH)로 주름의 형태를 관찰하였다.
실험 시작 8주 후 각각의 실험군을 대상으로 조직병리학적 검사를 위하여 실험동물 조직을 절취하고 실온에서 10% 중성 포르말린 용액에 24시간 고정한 후 경북대학교 생명공학연구소에 의뢰하여 hematoxylin-eosin 염색과 Masson's trichrome 염색을 실시 후 조직을 관찰하였다.
사육실은 온도 22±1℃, 상대습도 50±5%, 조명주기 12시간씩 명암을 유지하였다. 실험군은 Table 1과 같이 정상군(NO군), 대조군(CO군), 양성대조군(PC군)과 실험군으로는 오디 추출물 3%(MEL), 5%(MEM), 7%(MEH), 자초 추출물 3%(LEL), 5%(LEM), 7%(LEH)로 총 9군으로 나누어 각 군당 5마리씩 총 45마리를 실험에 사용하였다. 실험동물은 실험 종료 후 에테르로 마취한 다음 피부조직을 적출 후 10% 포르말린 용액에 고정하여 조직학적 관찰에 사용하였다.
실험군은 Table 1과 같이 정상군(NO군), 대조군(CO군), 양성대조군(PC군)과 실험군으로는 오디 추출물 3%(MEL), 5%(MEM), 7%(MEH), 자초 추출물 3%(LEL), 5%(LEM), 7%(LEH)로 총 9군으로 나누어 각 군당 5마리씩 총 45마리를 실험에 사용하였다. 실험동물은 실험 종료 후 에테르로 마취한 다음 피부조직을 적출 후 10% 포르말린 용액에 고정하여 조직학적 관찰에 사용하였다. 동물실험 수행에 관련한 모든 과정은 동물보호법의 3R 및 동물실험윤리위원회(Institutional Animal Care and Use Committee, IACUC)의 원칙을 준수하고 윤리적인 측면을 고려하면서 수행하였다.
오디 및 자초 추출물의 자외선을 조사한 피부 부위에서의 조직병리학적 변화를 절취한 피부조직의 hematoxylin과 eosin(H&E) 염색을 통해 관찰하였다.
이동상은 CH3CN : H2O : CH3COOH : Et3N(630:370:3:3, v/v)으로 혼합하여 flow rate는 1 mL/min의 속도로 하고 20 μL를 주입하여 분석하였다.
자초 추출물의 shikonin 화합물 함량은 HPLC(Waters 2695 Separations Module)로 분석하였다. XBridge™ C18(5 μm 4.
이때 오디 및 자초추출물의 농도는 Tsoyi 등(23)과 Chang 등(24)의 연구보고에 따라 오디 추출물은 안토시안 함량을 기준으로 5%, 자초 추출물의 경우는 피부 수분 손실 방어에 5% 혼합 에멀젼에서 유효성이 있다는 결과를 참고하여 혼합하였다. 제조된 도포액은 100씩을 8주간 1일 1회, 주 5회 무모쥐의 등 부위에 도포하였다. 또한 양성대조군은 시료 대신 1% ascorbic acid를 기본 로션에 녹여 도포하였다.
총 안토시아닌 분석용 시료 100 μL에 1,900 μL의 pH 1.0 buffer(0.2 M KCl+0.2 M HCl)와 pH 4.5 buffer(0.2 M potassium phosphate+0.1 M citric acid)를 각각 혼합한 후 520 nm와 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.
항산화능을 측정하기 위한 전자공여능(electron donating ability, EDA)은 1,1 diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)의 환원력을 이용하여 측정하였다(18). 시료 100 μg을 증류수 1 mL에 녹이고 4×10^-4 M DPPH 용액(99.
홍반도 측정과 수분함량은 각각 mexameter(MX18, CK elecronic GmbH, Koin, Germany)와 corneometer(CM825, CK electronic GmbH)를 사용하여 8주간 매주 1회 간격으로 측정하였다.
희석한 시료 20 μL에 62 μM nitro blue tetrazolium(NBT)과 98 μM β-nicotinamide adenine dinucleotide(NADH)를 함유한 20 mM tris 용액(pH 8.0) 800 μL를 혼합한 다음, 20 mM tris 용액 80 μL와 33 μM phenazine methosulfate(PMS) 100 μL를 각각 첨가하였다.

대상 데이터

UVB로 손상된 피부 세포로부터 오디 및 자초 추출물의 영향을 조사하기 위해 사람 진피 섬유아세포주인 HS68은 American Type Culture Collection(ATCC)에서 분양받아 10% FBS 및 100 unit/mL penicillin, 100 ng/mL streptomycin을 첨가한 Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM) 배지를 이용하여 37℃에서 5% CO2를 공급하면서 3일마다 계대 배양을 하여 본 실험에 이용하였다.
항산화 활성은 Talcott와 Lee(19)가 항산화 활성 측정에 사용한 oxygen radical absorbance capacity(ORAC) 분석법을 이용하였다. 본 실험에서 검액 및 표준액의 농도별 희석과 실험용 시료의 제조에는 중성 phosphate buffer(61.6:38.9 v/v, 0.75 M K₂HPO, 0.75 M NaH₂PO₄)를 사용하였다. 검량 곡선을 작성하기 위하여 항산화 활성 비교 표준액으로 trolox(water soluble analogue of vitamin E, 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid, Sigma, St.
, Kansas City, MO, USA) 하여 -70℃ 이하의 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 본 연구에서 사용한 초임계유체 추출장치는 cooling head가 장착된 HPLC pump(Pu-980, JASCO Co., Tokyo, Japan)와 보조용매를 공급하는 pump, 추출수집 용기가 설치되어 있는 air-driven oven(Co-965 column oven, JASCO Co.), 수집용기에 effluent가 포집될 수 있는 전자식 back-pressure regulator(880-01, JASCO Co.)로 구성되어 있으며, Fig. 1에 나타내었다.
오디 및 자초 추출물의 도포가 UVB에 의한 광노화에 미치는 영향을 조사하기 위해 실험동물은 6주령(18~20 g)의 수컷 무모쥐(SKH-1 hairless mouse)를 일본 CharlesRiver사(Tokyo, Japan)로부터 분양받아 1주일간 사육실에서 적응시킨 후 실험에 사용하였으며, 실험 전 기간 동안 사료와 물은 자유롭게 공급하였다. 사육실은 온도 22±1℃, 상대습도 50±5%, 조명주기 12시간씩 명암을 유지하였다.
오디는 전라북도 고창군소재 선운산 농업협동조합에서 냉동상태로 구입하여 실험에 사용하였다. 냉동 오디(수분함량 81%) 100 g에 고형분 대비 20배의 50% 에탄올(1% citric acid와 0.
자초는 대구소재 동일약업사로부터 구입하여 분쇄기(JNCM, Jisico, Seoul, Korea)로 분쇄한 다음 60 mesh를 통과한 분말 5 g을 초임계유체 추출장치의 추출용 vessel에 충진하였다. 추출조건으로는 추출압력 200 bar, 추출온도 50℃에서 CO₂ 유속을 20 mL/min으로 하였으며, 보조용매로 에탄올을 첨가하여 40분간 추출하였다.
추출조건으로는 추출압력 200 bar, 추출온도 50℃에서 CO₂ 유속을 20 mL/min으로 하였으며, 보조용매로 에탄올을 첨가하여 40분간 추출하였다. 추출물은 감압농축기(Model N-1N, Eyela Co.)를 사용하여 농축한 다음 동결건조(Freezone Plus 2.5, Labconco Co., Kansas City, MO, USA) 하여 -70℃ 이하의 냉동고에 보관하면서 분석용 시료로 사용하였다. 본 연구에서 사용한 초임계유체 추출장치는 cooling head가 장착된 HPLC pump(Pu-980, JASCO Co.

데이터처리

실험에서 얻어진 결과의 통계적 유의성은 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, version 10.0, Chicago, IL, USA) program을 이용하여 실험군당 평균±표준편차로 표시하였고, 실험구간별 평균차에 대한 통계적 유의성을 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test에 의해 검정하였다.

이론/모형

Superoxide radical 소거활성은 Nishikimi 등(20)의 방법에 따라 측정하였다. 희석한 시료 20 μL에 62 μM nitro blue tetrazolium(NBT)과 98 μM β-nicotinamide adenine dinucleotide(NADH)를 함유한 20 mM tris 용액(pH 8.
UVB 조사는 UV 램프를 이용하여 UVB(280~320 nm)를 80 mJ/cm² 되게 조사하였다. 이때 UVB 조사량은 Chiang 등(22)의 보고에 따라 세포 생존율에 영향을 주지 않으면서 matrix metalloproteinase(MMPs) 유도가 일어나도록 설정하였으며, UV-radiometer를 이용하여 조사량을 측정하였다. 시료에 의한 MMP-1 생산 변화는 상기와 같이 UVB를 조사한 세포에 PBS를 제거하고 10% FBS 및 100 unit/mL penicillin, 100 ng/mL의 streptomycin을 첨가한 DMEM 배지와 함께 시료를 처리하고 24시간 추가 배양한 후 6,000 rpm에서 10분간 원심분리를 하여 상등액을 회수하여 matrix metalloproteinase-1(MMP-1) human biotrak에 대해 ELISA system(Amersham life science, Arlington Heights, IL, USA)을 이용하여 MMP-1 생산량을 측정하였다.
도포액의 조제는 Park 등(7)의 방법에 의해 에탄올, 프로필렌글리콜 및 증류수를 각각 30:50:20의 비율로 혼합한 기본 로션(basal lotion)에 오디 및 자초추출물을 3, 5, 7%의 농도로 녹여 제조하였다. 이때 오디 및 자초추출물의 농도는 Tsoyi 등(23)과 Chang 등(24)의 연구보고에 따라 오디 추출물은 안토시안 함량을 기준으로 5%, 자초 추출물의 경우는 피부 수분 손실 방어에 5% 혼합 에멀젼에서 유효성이 있다는 결과를 참고하여 혼합하였다. 제조된 도포액은 100씩을 8주간 1일 1회, 주 5회 무모쥐의 등 부위에 도포하였다.
총 안토시아닌 함량은 Lee 등(17)의 방법으로 오디추출물 건조분말 0.2 g을 증류수 3 mL에 녹여 분석용 시료로 사용하였다. 총 안토시아닌 분석용 시료 100 μL에 1,900 μL의 pH 1.
항산화 활성은 Talcott와 Lee(19)가 항산화 활성 측정에 사용한 oxygen radical absorbance capacity(ORAC) 분석법을 이용하였다. 본 실험에서 검액 및 표준액의 농도별 희석과 실험용 시료의 제조에는 중성 phosphate buffer(61.

성능/효과

5B). 5% ascorbic acid를 처리한 PC군과 오디 및 자초 추출물을 처리한 실험군은 CO군에 비해 각질층과 표피층의 증가가 감소하였고 교원섬유의 배열이 규칙적으로 나타남을 확인하였다. 오디 및 자초 추출물의 처리 농도가 증가함에 따라 표피 및 진피의 손상이 완화됨을 확인하였고 자외선으로 인한 피부 광노화에 대한 보호 효과가 있음을 조직병리학적으로 확인할 수 있었다.
H&E 염색 결과, NO군에 비해 대조군인 CO군에서 현저히 두꺼워진 표피와 깊은 주름을 관찰할 수 있었으며, 콜라겐 층이 불규칙적으로 배열된 것을 확인할 수 있었다(Fig. 5A).
15%라고 보고하였으며, 품종, 시료 전처리 방법 및 추출조건에 따라 유의적인 차이를 나타낸다고 하였다. HPLC 분석을 통한 자초 추출물의 shikonin 함량은 9.58 mg/g으로 나타났는데, Kim 등(26)은 초음파 추출에 따른 자초의 shikonin 함량이 0.009%라 하여 본 연구에서 이용한 초임계 추출공정이 우수함을 확인하였다. Seo 등(28)은 초고압 공정을 적용하여 70% 에탄올 추출보다 높은 수율을 얻었으며, 압력이 높은 조건에서 shikonin 추출수율이 향상되었다고 보고하였다.
HS68 세포에 UVB를 조사 후 오디 및 자초 추출물을 10, 100, 200 μg/mL 처리하였을 때 MMP-1의 생산량은 농도의존적으로 감소하였으며 오디 추출물의 억제능이 우수하였다(Fig. 2).
HS68 세포에서의 UVB 조사군과 비교 시 MMP-1 생산 억제율은 오디 및 자초 추출물 200 μg/mL 첨가 시 각각 68.6%, 32.7%로 분석되었다.
특히 ROS는 직접 또는 간접적으로 콜라겐을 파괴할 뿐만 아니라, MMPs의 합성 및 활성화를 유도하는 등 콜라겐 신진 대사에 중요한 역할을 한다. 결과적으로 피부 광노화는 ROS 생산과 이에 따른 MMPs 분비로 인해 피부를 구성하고 있는 콜라겐이 분해됨으로 인한 콜라겐의 결핍에 따른 것이다. 체내에서 생성되는 MMPs 가운데 MMP-1은 콜라겐에 특이적으로 작용하는 protease로서 MMP-1의 활성을 억제하면 콜라겐의 분해를 감소시켜, 피부조직의 탄력을 유지하고 주름 생성을 예방할 수 있는 것으로 알려져 있다(21).
Okano 등(38)은 UVB 조사된 세포에 항산화 물질인 d-δtocopheryl retinoate를 처리 시 MMP-1의 유의적 변화는 없었으나 ROS 생산이 억제되었으며, 임상시험을 통해 주름의 깊이를 감소할 수 있음을 보고하였다. 따라서 오디 및 자초 추출물은 항산화 활성으로 인해 ROS 억제 효과뿐만 아니라 HS68 세포 실험을 통해서 직접적인 MMP-1 생산 억제 효과가 있음을 확인하였으며, 이러한 결과들은 광노화에 의해 생성된 주름 개선에 직접 또는 간접적으로 영향 미침을 알 수 있었다. 또한 무모쥐를 이용한 광노화 실험동물 모델의 피부조직으로부터 총 피부주름 깊이가 감소하였음이 유의성 있게 나타나 오디 및 자초 추출물이 피부 광노화에 대한 보호효과가 우수한 소재임이 확인되었다.
따라서 오디 및 자초 추출물은 항산화 활성으로 인해 ROS 억제 효과뿐만 아니라 HS68 세포 실험을 통해서 직접적인 MMP-1 생산 억제 효과가 있음을 확인하였으며, 이러한 결과들은 광노화에 의해 생성된 주름 개선에 직접 또는 간접적으로 영향 미침을 알 수 있었다. 또한 무모쥐를 이용한 광노화 실험동물 모델의 피부조직으로부터 총 피부주름 깊이가 감소하였음이 유의성 있게 나타나 오디 및 자초 추출물이 피부 광노화에 대한 보호효과가 우수한 소재임이 확인되었다. 그러나 오디 및 자초 추출물에 대한 피부매트릭스 조직 개선에 대한 유효성에 관련한 ROS와 MMP-1의 상관관계 규명을 위한 기전 연구가 향후 필요하다 사료된다.
90% 억제되었다. 또한 피부조직에 대해 형태학적으로 PC군 및 시료 처리군에서는 주름의 선이 얇고 깊이가 얕게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며 특히 자초 처리군에서 육안상 주름 개선효과가 높음을 확인할 수 있었다(Fig 4B). Okano 등(38)은 UVB 조사된 세포에 항산화 물질인 d-δtocopheryl retinoate를 처리 시 MMP-1의 유의적 변화는 없었으나 ROS 생산이 억제되었으며, 임상시험을 통해 주름의 깊이를 감소할 수 있음을 보고하였다.
7%로 분석되었다. 무모쥐를 이용한 UVB 광노화 피부 동물 모델에서 오디 및 자초 추출물의 피부조직의 변화를 조사한 결과, 시료 처리군이 무처리군에 비해 홍반, 주름 두께 및 깊이, 표피 비후, 콜라겐 각질층, 표피층이 감소되었으며 수분함량은 증가하였다. 총 주름 깊이의 경우, 오디 추출물 7% 처리군과 자초 추출물 5% 처리군에서 대조군과 비교 시 30% 가량 억제되어 in vitro에서 뿐만 아니라 in vivo에서도 오디 및 자초 추출물이 UVB에 의한 피부 광노화 보호효과가 있음을 확인하였다.
5A). 반면 PC군과 농도별 처리되어진 오디 및 자초 추출물 처리 실험군의 표피는 CO군에 비해 표피비후가 저해되었으며 콜라겐 층 배열도 비교적 규칙적인 것을 확인하였다. 자외선으로 조사되어진 피부의 진피층 내 교원섬유를 관찰하기 위하여 절취한 피부 조직을 Masson's trichrome 염색을 통해 관찰한 결과 NO군의 경우 각질층이 거의 관찰되지 않고 표피층 또한 두껍지 않았으며 교원섬유 배열이 규칙적인 반면, CO군은 굵은 각질층을 형성하고 그 아래 넓은 표피층과 진피내 교원섬유가 파괴되어 불규칙적인 배열을 나타내었다(Fig.
Table 1에서와 같이 오디 및 자초 추출물을 각 실험동물 그룹당 처리하고 피부 홍반도의 변화를 측정하여 피부의 손상정도를 살펴보았다. 본 실험에서는 Kim과 Kim(34)의 연구와 같이 대조군은 정상 NO군에 비해 홍반도가 높아져 무모쥐를 이용한 광노화 피부모델에서 나타나는 특징이 관찰되었다(Fig. 3A). 오디 및 자초 추출물 처리 군에서는 홍반도는 농도가 증가됨에 따라 감소하는 경향을 나타내었는데, Terui와 Tagami(35)는 무모쥐의 피부에 UVB 노출 시 홍반 반응은 초기 혈류 증가와 함께 염증반응이 나타나며, 항염증 활성이 일어나면서 홍반이 감소된다고 보고하였다.
따라서 오디 및 자초 추출물의 피부 광노화에 대한 보호 효과를 피부조직의 형태학적 변화인 피부 주름에 미치는 영향을 관찰하였다. 실험동물의 배부 주형을 skin visometer를 통해 주름의 형태를 살펴본 결과, NO군에 비해 CO군에서는 깊이가 깊고 선이 굵은 주름이 형성되었다(Fig. 4A). 주름의 총 깊이를 분석한 결과, 오디 및 자초 추출물은 농도가 증가함에 따라 주름의 총 깊이는 감소하여 MEH에서 94.
오디 및 자초 추출물의 ORAC 값은 각각 545.37 μmoles TE/g과 427.18 μmoles TE/g으로 분석되어 오디 추출물의 항산화 활성이 높음을 확인하였다.
5% ascorbic acid를 처리한 PC군과 오디 및 자초 추출물을 처리한 실험군은 CO군에 비해 각질층과 표피층의 증가가 감소하였고 교원섬유의 배열이 규칙적으로 나타남을 확인하였다. 오디 및 자초 추출물의 처리 농도가 증가함에 따라 표피 및 진피의 손상이 완화됨을 확인하였고 자외선으로 인한 피부 광노화에 대한 보호 효과가 있음을 조직병리학적으로 확인할 수 있었다.
오디 및 자초추출물 200 μg/mL 농도에서의 MMP-1 생산량은 각각 222.13 ng/μg, 476.57 ng/μg protein이었고 UVB 조사 후 무처리군(707.68 ng/μg protein)과 비교 시 68.6% 및 32.7% 정도 감소되었다.
오디 및 자초추출물의 ORAC 값은 각각 545.37 μmoles TE/g과 427.18 μmoles TE/g으로 분석되어 오디 추출물의 항산화 활성이 높음을 알 수 있었다.
따라서 오디 및 자초 추출물의 전자공여능, superoxide radical 소거능 및 oxygen radical absorbance capacity(ORAC) 등 항산화능을 조사하였다(Table 3). 오디 및 자초추출물의 전자공여능은 각각 84.32%와 57.46%로 분석되어 오디가 우수하였으며, superoxide radical 소거능은 오디 추출물이 76.34%로 나타나 자초 추출물 61.55%와 비교 시 오디 추출물의 항산화 활성이 높았다. 본 연구에서 사용한 ORAC 방법은 radical chain reaction의 가장 핵심적인 단계인 수소전자 전달과 연관하여 AAPH(2,2'-azobis-2-methyl-propanimidamide, dihydrochloride)에 의해 생성된 자유라디칼에 대한 항산화 물질의 소거 능력, 즉 radical chain breaking antioxidant capacity를 측정함으로써 식품내에 존재하는 hydrophobic 성분과 hydrophilic 성분 모두에 반응하기 때문에 응용범위가 넓은 장점을 가지고 있다(29).
58 mg/g으로 나타났다. 오디 및 자초추출물의 전자공여능은 각각 84.32%와 57.46%로 분석되어 오디가 우수하였으며, superoxide radical 소거능은 오디 추출물이 76.34%로 자초추출물 61.55%보다 항산화 활성이 높았다. 오디 및 자초추출물의 ORAC 값은 각각 545.
본 연구에서 적색의 색소 성분을 함유한 오디 및 자초 추출물의 피부 광노화 보호효과를 조사하였다. 오디 추출물의 총 안토시아닌 함량을 분석한 결과 4.92 mg/g이었고 HPLC 분석을 통한 자초 추출물의 shikonin 함량은 9.58 mg/g으로 나타났다. 오디 및 자초추출물의 전자공여능은 각각 84.
자외선으로 조사되어진 피부의 진피층 내 교원섬유를 관찰하기 위하여 절취한 피부 조직을 Masson's trichrome 염색을 통해 관찰한 결과 NO군의 경우 각질층이 거의 관찰되지 않고 표피층 또한 두껍지 않았으며 교원섬유 배열이 규칙적인 반면, CO군은 굵은 각질층을 형성하고 그 아래 넓은 표피층과 진피내 교원섬유가 파괴되어 불규칙적인 배열을 나타내었다(Fig. 5B).
3B에 나타내었다. 정상군(NO군)과 비교 시 무처리군인 CO군에서는 유의적으로 수분함량이 감소한 반면 오디 및 자초 추출물을 처리한 실험군에서는 CO군과 비교시 수분함량이 증가됨을 확인할 수 있었다. Hung 등(36)은 정상피부와 비교 시 UVB에 지속적으로 노출된 피부에서는 transepidermal water loss 값이 급격히 증가한다고 보고하였다.
주름의 총 깊이를 분석한 결과, 오디 및 자초 추출물은 농도가 증가함에 따라 주름의 총 깊이는 감소하여 MEH에서 94.27±7.72 cm, LEM에서 88.87±15.46 cm로 측정되어 CO군과 비교 시 주름형성 각각 33.13%, 35.90% 억제되었다.
무모쥐를 이용한 UVB 광노화 피부 동물 모델에서 오디 및 자초 추출물의 피부조직의 변화를 조사한 결과, 시료 처리군이 무처리군에 비해 홍반, 주름 두께 및 깊이, 표피 비후, 콜라겐 각질층, 표피층이 감소되었으며 수분함량은 증가하였다. 총 주름 깊이의 경우, 오디 추출물 7% 처리군과 자초 추출물 5% 처리군에서 대조군과 비교 시 30% 가량 억제되어 in vitro에서 뿐만 아니라 in vivo에서도 오디 및 자초 추출물이 UVB에 의한 피부 광노화 보호효과가 있음을 확인하였다.

후속연구

또한 무모쥐를 이용한 광노화 실험동물 모델의 피부조직으로부터 총 피부주름 깊이가 감소하였음이 유의성 있게 나타나 오디 및 자초 추출물이 피부 광노화에 대한 보호효과가 우수한 소재임이 확인되었다. 그러나 오디 및 자초 추출물에 대한 피부매트릭스 조직 개선에 대한 유효성에 관련한 ROS와 MMP-1의 상관관계 규명을 위한 기전 연구가 향후 필요하다 사료된다.
Seo 등(28)은 초고압 공정을 적용하여 70% 에탄올 추출보다 높은 수율을 얻었으며, 압력이 높은 조건에서 shikonin 추출수율이 향상되었다고 보고하였다. 따라서 shikonin 추출을 위해 선정한 초임계 추출공정은 적절한 추출방법이었으며, 향후 다양한 추출 압력조건에서 shikonin 함량의 변화에 대한 연구가 필요하다 사료된다.
항산화제는 reactive oxygen species 생성을 저해하는 superoxide dismutase, catalase 등과 같은 보호적 항산화제와 radical chain sequence를 절단시키는 chain-breaking형 항산화제로 나눌 수 있는데 oxygen radical 흡수능과 관련한 ORAC assay는 후자에 해당한다(30). 따라서 오디 및 자초 추출물은 radical 소거능뿐만 아니라 oxidizing chain 억제 반응도 보여주어 우수한 항산화 소재로 활용 가능하다 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지차 추출물은 어떤 효능이 있는가?	자초 색소는 산성염료에 친화력을 가져 단백질 및 폴리아미드 섬유에 적합한 천연염료로 잘 알려져 있다(14). 또한 자초 추출물은 항염증, 아토피 피부염, 항균성에 유효성이 있어 기능성 피부보호 소재로도 보고되고 있다(15,16).
	자초의 이명은?	또한 오디는 항산화, 항노화 및 함염증 작용도 가지고 있는 것으로 연구되어져 식품뿐만 아니라 화장품과 관련한 기능성 소재로도 활용 가능함을 보여주고 있다(12). 지차라고도 불리는 자초는 다년생 초본으로 우리나라에 자생하고 있으며, naphthoquinone 유도체인 색소 배당체를 함유하고 있어 보라색을 나타낸다(13). 자초 색소는 산성염료에 친화력을 가져 단백질 및 폴리아미드 섬유에 적합한 천연염료로 잘 알려져 있다(14).
	오디란?	본 연구에서 사용하고자 하는 오디(mulberry)와 자초(Lithospermum erythrorhizon)는 안토시아닌계 및 naphtoquinone계 색소를 함유하고 있는 국내 자생 식물이다. 오디는 뽕나무과 뽕나무속(Morus alba L.) 과실로 웰빙 문화의 확산으로 상품성 및 시장성이 높아 최근 생산량과 재배면적이 급증하고 있다(10). 한방에서 오디는 상심자로 알려져있으며 백발을 검게 하고 오장을 이롭게 하는 자양강장 효과뿐만 아니라 빈혈, 고혈압 등에 널리 사용되고 있다(11).

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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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