새로운 주름개선제 성분을 찾기 위해서 본 연구에서는 사람 피부 섬유아세포의 세포독성, 콜라겐 생합성, matrix metalloproteinase-I (MMP-1) 및 elastase 저해활성에 대한 Lactobacillus plantarum으로 발효된 오미자 발효액의 주름개선 효과를 평가하였다. 먼저, 오미자 추출물은 L. rhamnosus으로 $37^{\circ}C$에서 1일 동안 발효하였다. 발효물의 세포독성은 cytopathic effect reduction 방법에 의해 평가하였다. 콜라겐 생합성에 대한 발효물의 영향은 procollagen type-IC peptideEIA kit에 의해 평가하였으며, matrix metalloproteinase-I(MMP-1)에 대한 발효물의 영향은 Matrix Metalloproteinase-1 Biotrack activity Assay Kit에 의해 평가하였다. Elastase inhibition assay는 기질로써 N-Suc-$(Ala)_3$-nitroanilide을 사용하여 기질 반응에 의해 평가하였다. 결과로써 오미자 발효물은 사람 피부 섬유아 세포에 대해 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다. 또한 오미자 발효물은 콜라겐 생합성을 촉진시켰으며, MMP-1의 저해 효과를 나타내었다(p < 0.05). Elastase inhibition assay에서 오미자 발효물의 $IC_{50}$은 $36.4{\mu}g/mL$이었다. 그러므로 본 연구에서 오미자 발효물은 주름개선 효과를 보유하고 있으며, 이것은 피부의 주름개선을 위해 사용가능하리라 사료된다.
새로운 주름개선제 성분을 찾기 위해서 본 연구에서는 사람 피부 섬유아세포의 세포독성, 콜라겐 생합성, matrix metalloproteinase-I (MMP-1) 및 elastase 저해활성에 대한 Lactobacillus plantarum으로 발효된 오미자 발효액의 주름개선 효과를 평가하였다. 먼저, 오미자 추출물은 L. rhamnosus으로 $37^{\circ}C$에서 1일 동안 발효하였다. 발효물의 세포독성은 cytopathic effect reduction 방법에 의해 평가하였다. 콜라겐 생합성에 대한 발효물의 영향은 procollagen type-IC peptide EIA kit에 의해 평가하였으며, matrix metalloproteinase-I(MMP-1)에 대한 발효물의 영향은 Matrix Metalloproteinase-1 Biotrack activity Assay Kit에 의해 평가하였다. Elastase inhibition assay는 기질로써 N-Suc-$(Ala)_3$-nitroanilide을 사용하여 기질 반응에 의해 평가하였다. 결과로써 오미자 발효물은 사람 피부 섬유아 세포에 대해 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다. 또한 오미자 발효물은 콜라겐 생합성을 촉진시켰으며, MMP-1의 저해 효과를 나타내었다(p < 0.05). Elastase inhibition assay에서 오미자 발효물의 $IC_{50}$은 $36.4{\mu}g/mL$이었다. 그러므로 본 연구에서 오미자 발효물은 주름개선 효과를 보유하고 있으며, 이것은 피부의 주름개선을 위해 사용가능하리라 사료된다.
To identify new active anti-wrinkle ingredients, this study investigated the anti-wrinkle effects of Schizandra chinensis Baillon fermented with Lactobacillus plantarum (SCF) by assessment of cytotoxicity of human dermal fibroblast, collagen biosynthesis, matrix metalloproteinase-I (MMP-1) inhibitio...
To identify new active anti-wrinkle ingredients, this study investigated the anti-wrinkle effects of Schizandra chinensis Baillon fermented with Lactobacillus plantarum (SCF) by assessment of cytotoxicity of human dermal fibroblast, collagen biosynthesis, matrix metalloproteinase-I (MMP-1) inhibition and elastase inhibition. S. chinensis was fermented with L. rhamnosus for 1 day at $37^{\circ}C$. The cytotoxicity of SCF was evaluated by a cytopathic effect reduction method. Effects on collagen biosynthesis and matrix metalloproteinase-I (MMP-1) of SCF were evaluated by previous reported method using procollagen type-IC peptide EIA kit and Matrix Metalloproteinase-1 Biotrack activity Assay Kit, respectively. Elastase inhibition assay was conducted by reaction of enzyme and substrate using N-Suc-$(Ala)_3$-nitroanilide as the substrate. As the results, SCF didn't show cytotoxicity against human dermal fibroblast at concentration of $100{\mu}g/mL$. Also, SCF was increased collagen synthesis and showed inhibitory effect of MMP-1 (p < 0.05). In the elastase inhibition assay, the $IC_{50}$ of SCF was $36.4{\mu}g/mL$. Therefore, our results indicated that SCF possesses anti-wrinkle effects and can be used practically for anti-wrinkle care of skin.
To identify new active anti-wrinkle ingredients, this study investigated the anti-wrinkle effects of Schizandra chinensis Baillon fermented with Lactobacillus plantarum (SCF) by assessment of cytotoxicity of human dermal fibroblast, collagen biosynthesis, matrix metalloproteinase-I (MMP-1) inhibition and elastase inhibition. S. chinensis was fermented with L. rhamnosus for 1 day at $37^{\circ}C$. The cytotoxicity of SCF was evaluated by a cytopathic effect reduction method. Effects on collagen biosynthesis and matrix metalloproteinase-I (MMP-1) of SCF were evaluated by previous reported method using procollagen type-IC peptide EIA kit and Matrix Metalloproteinase-1 Biotrack activity Assay Kit, respectively. Elastase inhibition assay was conducted by reaction of enzyme and substrate using N-Suc-$(Ala)_3$-nitroanilide as the substrate. As the results, SCF didn't show cytotoxicity against human dermal fibroblast at concentration of $100{\mu}g/mL$. Also, SCF was increased collagen synthesis and showed inhibitory effect of MMP-1 (p < 0.05). In the elastase inhibition assay, the $IC_{50}$ of SCF was $36.4{\mu}g/mL$. Therefore, our results indicated that SCF possesses anti-wrinkle effects and can be used practically for anti-wrinkle care of skin.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 오미자를 유산균인 Lactobacillus plantarum을 이용하여 발효한 후 세포독성, 콜라겐 생합성, 엘라스틴 저해효과 및 주름개선효과에 대해 살펴보았다.
제안 방법
50% 저해 농도(50% inhibitory concentration, IC50)는 dose–response curves에 의해 산출하였다.
Rogosa, and Sharpe (MRS) 배지를 121 ℃에서 20 min간 멸균하고 Lactobacillus plantarum을 3 × 106 colony forming units per milliliter (CFU/mL) 되게 접종하여 37 ℃에서 24 h 배양하여 종균을 제조하였다.
각 웰에 10 mM 트리스 용액(pH 10.5) 100 µL를 각 웰에 가하여 세포와 결합되어 있는 염색제를 충분히 녹인 후 560 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 결과에 대한 통계는 동일한 조건에서 수행한 3번의 실험결과 수치에 대한 평균값과 표준편차로 계산한 값을 제시하였다.
세포를 2 × 106 cells/well 농도로 6-well plate에 접종한 후, 각 well에 오미자 발효물을 1 - 5 µg/mL의 농도로 첨가하여 CO2 배양기에서 24 h 배양 후 배양액을 수거하여 실험에 사용하여 세포배양액 내 콜라겐 생합성 정도를 procollagen type-IC peptide (PIP) EIA kit (Takara)을 사용하여 프로펩타이드의 양을 측정하였다 [21].
피부섬유아세포는 96-well plate에 2 × 104 cells/well로 1일 동안 배양한 후 배지를 제거하고 오미자 발효물을 0.1 1, 10, 100 µg/mL의 농도로 처리하여 배양하였다.
대상 데이터
세포는 피부섬유아세포(Human dermal fibroblast)를 Cambrex (UK)로부터 구입하여 사용하였다. 구입한 세포를 DMEM/F12 (3 : 1) 배지에 10% Fetal bovine serum (FBS), 1% penicillin- streptomycin을 첨가하여 37 ℃, 5% CO2 조건하에서 배양하여 실험에 이용하였다.
2 g을 수득하였으며, 이 분말을 -20 ℃ 냉동고에 보관하면서 실험에 사용하였다. 동결 건조분말은 필요시마다 dimethyl sulfoxide (DMSO; Sigma, St. Louis, MO, USA)에 용해시킨 후 사용하였다.
오미자 발효물의 엘라스틴 분해효소 저해 활성은 전에 보고된 방법에 의해 측정하였다[3]. 돼지 췌장 엘라스틴 분해 효소(porcine pancreatic elastase; Sigma-Aldrich; St. Louis, MO, USA)의 활성은 기질로써 N-Suc-(Ala)3-nitroanilide를 사용하면서 410 nm에서 p-nitroanilin의 방출양을 측정하였다. 먼저 5 mM N-Suc-(Ala)3-nitroanilide를 포함하는 200 mM Tris-HCl buffer (pH 8.
세포는 피부섬유아세포(Human dermal fibroblast)를 Cambrex (UK)로부터 구입하여 사용하였다. 구입한 세포를 DMEM/F12 (3 : 1) 배지에 10% Fetal bovine serum (FBS), 1% penicillin- streptomycin을 첨가하여 37 ℃, 5% CO2 조건하에서 배양하여 실험에 이용하였다.
실험에 사용된 오미자는 금산의 한약재상에서 2010년 6월에 구입하여 사용하였으며, 오미자 100 g을 1 L의 물과 혼합하여 1 h 씩 2회 환류 냉각 추출하여 제조하였다. 이후, 제조된 추출물을 여과지를 이용하여 얻어진 여액을 감압농축기를 이용하여 용매를 제거한 후, 동결건조하여 8.
그 후 410 nm에서 흡광도를 측정하였다. 양성대조군으로써 이미 보고된 epigallocatechin gallate (EGCG)를 사용하였다[23]. Elastase 저해율은 다음식에 의해 산출되었다.
데이터처리
대조군과 실험군 사이의 통계학적 유의성 검정은 Tukey test를 사용하면서 ANOVA검정을 적용하였으며, p < 0.05 수준에서 유의성 검정을 실시하였다.
모든 결과 값은 세 번의 독립적인 실험에 의해 얻어진 값들의 평균 ± 표준편차로 나타내었다.
이론/모형
plantarum was added at human dermal fibroblast cells. After 1 day, cell viability was evaluated by SRB method. Each value is the result of mean ± S.
이렇게 처리된 세포의 배양액을 수거하여 실험에 사용하였다. Gross B. E. 등의 방법에 따라 Matrix Metalloproteinase-1 Biotrack activity Assay Kit (Amersham Bioscience)을 이용하여 plate reader로 흡광도를 측정하고 표준곡선을 통해 계산식을 구하여 세포 배양액 내 MMP-1 활성을 수치화하였다[22].
actobacillus plantarum. The type 1 procollagen contents in culture media were determined by ELISA method. Each value is the result of mean ± S.
오미자 발효물의 엘라스틴 분해효소 저해 활성은 전에 보고된 방법에 의해 측정하였다[3]. 돼지 췌장 엘라스틴 분해 효소(porcine pancreatic elastase; Sigma-Aldrich; St.
오미자 발효액의 피부섬유아세포에 대한 세포독성 측정은 24 h 후에 살아 있는 세포를 sulforhodamine B (SRB) 분석법으로 측정하였다[20]. 피부섬유아세포는 96-well plate에 2 × 104 cells/well로 1일 동안 배양한 후 배지를 제거하고 오미자 발효물을 0.
성능/효과
Tumor necrosis factor alpha (TNF-α)를 처리하지 않은 군(control)과 처리한 군[(+)TNF-α]은 각각 81.82 ng/mL, 94.57 ng/mL의 MMP-1을 생산하여, TNF-α에 의해 활성화된 MMP-1의 양이 통계학적으로 유의성 있게 증가하였음을 확인하였다(p < 0.05).
따라서 본 연구에서 오미자 추출물에 유산균을 넣어 발효한 발효물도 세포독성을 나타내지 않아 비슷한 결과를 나타내었다.
오미자 발효물은 100 µg/mL의 농도에서 피부섬유아세포에 대해 세포독성을 나타내지 않았다. 또한 Type 1 프로콜라겐 생합성량은 오미자 발효물에서 높게 나타났으며, MMP-1 저해 활성 및 엘라스틴 분해 효소 저해 활성도 높게 나타났다. 따라서 오미자 발효물은 세포독성이 없으면서 피부주름개선 효과를 나타내는 물질이 함유된 것으로 생각되며, 더 많은 연구가 앞으로 진행되어야 할 것으로 생각된다.
또한 전의 연구에서 오미자 추출물로 제조한 로션을 중년여성에게 사용하였을 경우 주름개선 효과가 있다는 임상적인 연구가 보고되고 있고 오미자 발효물에 대한 보고는 아직 없는 실정이다[27]. 본 실험에서 오미자 발효물은 MMP-1의 활성을 감소시키는 결과를 얻었다. 따라서 오미자 발효물의 MMP-1의 활성 억제 메커니즘에 대한 연구는 향후 더 진행되어야 할 것으로 사료된다.
오미자 발효물 처리 후 TNF-α를 처리한 군(SCF)의 경우에는 83 ng/mL로 나타나 TNF-α만을 처리한 군과 비교하여 MMP-1의 활성을 유의적으로 저해하는 효과를 보였다(p < 0.05).
1, 1, 10, 100 µg/mL 농도로 세포에 처리하여 배양했을 때 세포독성을 측정한 결과는 Figure 1과 같다. 오미자 발효물은 대조군과 마찬가지로 전 농도에서 약 100%의 생존율을 나타내어 독성이 없음을 확인하였다. 많은 유산균 발효물들은 설사, 항바이러스, 알러지, 면역조절 등과 같은 다양한 조절기능을 보유하는 것으로 알려져 있으며, 세포독성이 없기 때문에 예로부터 기능성 식품으로 섭취되어 온 것으로 알려져 있다[24].
오미자 발효물을 첨가한 경우 엘라스틴 분해 효소의 50% 저해농도(IC50)은 36.4 µg/mL으로 나타났고, 양성 대조군인 EGCG의 50% 저해농도는 25.3 µg/mL으로 나타났다.
오미자를 유산균으로 발효하여 본 연구에서 세포독성이 없으면서 콜라겐 생합성능과 주름개선 효과를 나타내는 것을 확인하였다. 오미자 발효물은 100 µg/mL의 농도에서 피부섬유아세포에 대해 세포독성을 나타내지 않았다.
피부섬유아세포에 오미자 발효물을 처리하여 배양한 후 Type 1 프로콜라겐 생합성량을 조사한 결과 Type 1 프로콜라겐 생합성량이 대조군(control)는 78.93 ng/mL이었으며, 양성 대조군인 EGCG의 경우 97.72 ng/mL, 오미자 발효물처리군(SCF)은 103.22 ng/mL 수준으로 나타나 EGCG나 오미자 발효물이 유의적은 수준으로 Type 1 프로콜라겐 생합성능이 있음을 본 실험을 통해 알 수 있었다(p < 0.05, Figure 2).
후속연구
또한 그러나 오미자 발효물의 엘라스틴 분해효소 저해 활성은 보고되어 있지 않다. 따라서 오미자 발효물 중에 활성을 나타내는 단일 화합물을 찾는 연구를 더 진행해야 할 것이다.
또한 Type 1 프로콜라겐 생합성량은 오미자 발효물에서 높게 나타났으며, MMP-1 저해 활성 및 엘라스틴 분해 효소 저해 활성도 높게 나타났다. 따라서 오미자 발효물은 세포독성이 없으면서 피부주름개선 효과를 나타내는 물질이 함유된 것으로 생각되며, 더 많은 연구가 앞으로 진행되어야 할 것으로 생각된다.
본 실험에서 오미자 발효물은 MMP-1의 활성을 감소시키는 결과를 얻었다. 따라서 오미자 발효물의 MMP-1의 활성 억제 메커니즘에 대한 연구는 향후 더 진행되어야 할 것으로 사료된다.
본 실험에서 오미자 발효물이 Type 1 프로콜라겐 생합성을 대조군보다 더 증가시켰으며, 이에 대한 연구가 앞으로 더 진행되어야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
오미자는 어떤 효능을 지니고 있는가?
오미자(Schizandra chinensis Baillon)는 우리나라를 비롯하여 중국, 일본, 대만 등지에 분포하고, 자양, 강장, 지사, 진해제의 효능이 있는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라 중추신경의 기능 강화, 혈액순환 개선, 혈당 강하 작용, 간 기능의 복구에 대해서도 보고되어 있다[4-7]. 오미자 성분에 관한 연구로는 주로 약리기능을 나타내는 주요 성분으로 알려진 lignan 화합물의 결정, 일반성분, 유기산, anthocyanin 색소의 안정성, 오미자의 부위별 유리당, 지질 및 비휘발성 유기산 조성에 대한 연구 등이 보고되었다[8-11].
피부 주름의 개선에서 콜라게네이즈 및 엘라스테이즈의 작용 억제가 중요한 이유는 무엇인가?
특히 자외선은 엘라스틴 섬유조직의 축적을 저해하며, 콜라겐 붕괴 등을 통해 피부 탄력저하와 주름을 유발한다[2]. 또한 피부에서 콜라겐 분해 효소(collagenase)의 증가는 콜라겐 섬유의 변성 및 파괴를 유발하는 중요한 원인 중의 하나로 생체 내에서 콜라겐의 합성을 억제시키며, 엘라스틴 분해 효소(elastase)도 엘라스틴 분해를 촉진시켜 피부의 탄력을 감소시키고 주름의 생성을 촉진시킨다[3]. 따라서 피부 주름의 개선에 있어 콜라게네이즈 및 엘라스테이즈의 작용을 억제하고 콜라겐의 합성을 촉진 및 엘라스틴 붕괴 저해시키는 소재의 발굴이 중요하다고 할 수 있다.
오미자 성분에 관한 연구로는 어떤 것들이 보고되었는가?
오미자(Schizandra chinensis Baillon)는 우리나라를 비롯하여 중국, 일본, 대만 등지에 분포하고, 자양, 강장, 지사, 진해제의 효능이 있는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라 중추신경의 기능 강화, 혈액순환 개선, 혈당 강하 작용, 간 기능의 복구에 대해서도 보고되어 있다[4-7]. 오미자 성분에 관한 연구로는 주로 약리기능을 나타내는 주요 성분으로 알려진 lignan 화합물의 결정, 일반성분, 유기산, anthocyanin 색소의 안정성, 오미자의 부위별 유리당, 지질 및 비휘발성 유기산 조성에 대한 연구 등이 보고되었다[8-11].
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