항산화 활성과 미백활성을 갖는 새로운 화장품 소재를 찾기 위하여 한방 소재로 사용되는 빈랑자[Areca semen (A. semen)]를 유기용매 추출을 통하여 활성분획을 분리하였다. 추출된 활성 분획을 이용하여 항산화 활성, 피부 상재균에 대한 항균 활성, 세포독성 및 세포 내 멜라닌 합성 저해능 및 멜라닌 합성에 관여하는 유전자의 저해 활성을 확인함으로써 미백 화장품 소재로서의 가능성을 확인하였다. 빈랑자는 에틸아세테이트 용매의 분획을 동결 건조하여 분말형태로 제조하였으며 이를 이후 실험에 사용하였다. 빈랑자 추출물에서 페놀성 물질은 $301.35{\pm}0.88{\mu}g/mg$으로 측정되었다. 항산화 효과는 DPPH assay와 FRAP assay를 이용하여 측정하였으며, 대조군으로 사용된 ascorbic acid와 비슷하게 측정되었다. 피부상재균에 대한 항균활성은 Staphylococcus aureus (S. aureus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis)에서 모두 $80{\mu}g/mL$의 농도에서 항균활성을 갖는 것으로 나타났으며 Escherichia coli (E. coli)에서는 항균활성을 나타내지 않았다. 미백소재로서의 활성을 확인하여 B16/F1 mouse melanoma cell을 이용하였으며 최대 처리농도인 $80{\mu}g/mL$에서는 독성을 나타내지 않았다. 또한 세포 내 멜라닌 합성 저해능은 $80{\mu}g/mL$에서 $29.44{\pm}0.71%$로 측정되었다. 또한 멜라닌 합성에 관여하는 유전자의 발현량은 mRNA expression assay를 통하여 확인하였으며, 그 결과 tyrosinase와 MITF 유전자는 농도 의존적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 결과를 통하여 빈랑자의 에틸아세테이트 분획은 항산화와 미백효과를 나타내는 것으로 확인되었으며 화장품 소재로서의 사용 가능성을 확인하였다.
항산화 활성과 미백활성을 갖는 새로운 화장품 소재를 찾기 위하여 한방 소재로 사용되는 빈랑자[Areca semen (A. semen)]를 유기용매 추출을 통하여 활성분획을 분리하였다. 추출된 활성 분획을 이용하여 항산화 활성, 피부 상재균에 대한 항균 활성, 세포독성 및 세포 내 멜라닌 합성 저해능 및 멜라닌 합성에 관여하는 유전자의 저해 활성을 확인함으로써 미백 화장품 소재로서의 가능성을 확인하였다. 빈랑자는 에틸아세테이트 용매의 분획을 동결 건조하여 분말형태로 제조하였으며 이를 이후 실험에 사용하였다. 빈랑자 추출물에서 페놀성 물질은 $301.35{\pm}0.88{\mu}g/mg$으로 측정되었다. 항산화 효과는 DPPH assay와 FRAP assay를 이용하여 측정하였으며, 대조군으로 사용된 ascorbic acid와 비슷하게 측정되었다. 피부상재균에 대한 항균활성은 Staphylococcus aureus (S. aureus), Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis)에서 모두 $80{\mu}g/mL$의 농도에서 항균활성을 갖는 것으로 나타났으며 Escherichia coli (E. coli)에서는 항균활성을 나타내지 않았다. 미백소재로서의 활성을 확인하여 B16/F1 mouse melanoma cell을 이용하였으며 최대 처리농도인 $80{\mu}g/mL$에서는 독성을 나타내지 않았다. 또한 세포 내 멜라닌 합성 저해능은 $80{\mu}g/mL$에서 $29.44{\pm}0.71%$로 측정되었다. 또한 멜라닌 합성에 관여하는 유전자의 발현량은 mRNA expression assay를 통하여 확인하였으며, 그 결과 tyrosinase와 MITF 유전자는 농도 의존적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 이러한 결과를 통하여 빈랑자의 에틸아세테이트 분획은 항산화와 미백효과를 나타내는 것으로 확인되었으며 화장품 소재로서의 사용 가능성을 확인하였다.
Herbal plant extracts are good resources to find functional compounds for cosmetic ingredient. In this study, the extract of Areca semen (A. semen) was studied for melanogenesis inhibition and antioxidant activity. The results showed that ethyl acetate fraction of A. semen contained phenolic content...
Herbal plant extracts are good resources to find functional compounds for cosmetic ingredient. In this study, the extract of Areca semen (A. semen) was studied for melanogenesis inhibition and antioxidant activity. The results showed that ethyl acetate fraction of A. semen contained phenolic contents, $301.35{\pm}0.88{\mu}g/mg$, and exhibited potent antioxidant activity with $IC_{50}$ value of $1.02{\pm}0.07{\mu}g/mg$. Further, FRAP value exhibited potent antioxidant activity with $9.07{\pm}0.36mM$. Disk diffusion assay was performed for antibacterial activity. Ethyl acetate fraction of A. semen showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus (S. aureus) and Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) at $80{\mu}g/mL$, whereas it showed no significant antibacterial activity against Escherichia coli (E. coli). The results of cell viability indicated that ethyl acetate fraction did not show cytotoxicity to B16/F1 cells at $80{\mu}g/mL$ and showed significant cytotoxicity at $100{\mu}g/mL$ of concentration and showed inhibition of melanin synthesis inhibitory, $29.78{\pm}0.31%$ at $80{\mu}g/mL$. Furthermore, mRNA expressions of tyrosinase and MITF were decreased after treatment with ethyl acetate fraction in a dose-dependent manner. As a result, the ethyl acetate fraction of A. semen could be considered as potential as whitening agents.
Herbal plant extracts are good resources to find functional compounds for cosmetic ingredient. In this study, the extract of Areca semen (A. semen) was studied for melanogenesis inhibition and antioxidant activity. The results showed that ethyl acetate fraction of A. semen contained phenolic contents, $301.35{\pm}0.88{\mu}g/mg$, and exhibited potent antioxidant activity with $IC_{50}$ value of $1.02{\pm}0.07{\mu}g/mg$. Further, FRAP value exhibited potent antioxidant activity with $9.07{\pm}0.36mM$. Disk diffusion assay was performed for antibacterial activity. Ethyl acetate fraction of A. semen showed antibacterial activity against Staphylococcus aureus (S. aureus) and Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) at $80{\mu}g/mL$, whereas it showed no significant antibacterial activity against Escherichia coli (E. coli). The results of cell viability indicated that ethyl acetate fraction did not show cytotoxicity to B16/F1 cells at $80{\mu}g/mL$ and showed significant cytotoxicity at $100{\mu}g/mL$ of concentration and showed inhibition of melanin synthesis inhibitory, $29.78{\pm}0.31%$ at $80{\mu}g/mL$. Furthermore, mRNA expressions of tyrosinase and MITF were decreased after treatment with ethyl acetate fraction in a dose-dependent manner. As a result, the ethyl acetate fraction of A. semen could be considered as potential as whitening agents.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 빈랑자의 에틸아세테이트 분획을 분리하고 이 분획에 대한 항산화 활성 및 α-melanin stimulating hormone (α-MSH) 의하여 활성화된 B16/F1마우스 세포에서의 미백효과를 확인하였다. 항산화 활성을 확인하기 위한 방법으로 α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl (DPPH) assay와 Ferric-reducing antioxidant potential (FRAP) assay를 수행하였으며 B16/F1세포에 대한 세포독성 및 멜라닌 합성량과 나아가 멜라닌합성 관련 유전자의 저해 효과를 확인함으로써 빈랑자의 화장품 소재로서 가능성을 알아보고자 하였다.
제안 방법
B16/F1 세포 내에서 빈랑자의 에틸아세테이트 분획의 멜라닌 합성 억제 작용을 확인하기 위하여 다양한 농도별로 처리한 뒤 그 세포 내 멜라닌의 양을 Hosoi 등[14]의 방식을 변형하여 측정하였다. 생체 내에서의 멜라닌 합성은 기질인 tyrosine이 tyrosinase에 의해 DOPA, DOPA quinone 등[25]의 중간체를 거쳐 멜라닌이 생성된다.
B16/F1 세포에서 α-melanin stimulating hormone (α-MSH)에 의해 과발현된 멜라닌을 저해 활성을 확인하기 위하여 세포 내 멜라닌 정량은 Hosoi 등[14]의 방법을 변형하여 사용하였다. 세포를 100 mm culture dish에서 1 × 105 cells/well 농도로 분주한 다음 24 h 동안 배양하였다.
본 연구에서는 빈랑자의 에틸아세테이트 분획을 분리하고 이 분획에 대한 항산화 활성 및 α-melanin stimulating hormone (α-MSH) 의하여 활성화된 B16/F1마우스 세포에서의 미백효과를 확인하였다. 항산화 활성을 확인하기 위한 방법으로 α,α-diphenyl-β-picrylhydrazyl (DPPH) assay와 Ferric-reducing antioxidant potential (FRAP) assay를 수행하였으며 B16/F1세포에 대한 세포독성 및 멜라닌 합성량과 나아가 멜라닌합성 관련 유전자의 저해 효과를 확인함으로써 빈랑자의 화장품 소재로서 가능성을 알아보고자 하였다.
실험에 사용된 빈랑자는 서울의 경동시장 한약재상에서 2015년 4월에 구매한 것으로 건조된 것을 균질기로 마쇄하여 실험에 사용하였다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복실험을 통하여 결과값을 도출하였으며 ANOVA 검정을 적용하였으며 대조군과 실험군 간의 결과는 mean ± SD로 나타냈으며 Student’s t-test로 통계처리의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
마우스의 흑색 종양 세포인 B16/F1 세포에 대한 빈랑자의 세포독성 농도를 확인하기 위하여 MTT assay 를 수행하였다. MTT assay는 생존세포의 탈수효소작용에 의하여 노란색의 수용성기질이 청자색을 띄는 비수용성 MTT formazan결정체로 환원량을 비색정량법으로 확인하는 실험법[23]으로 이러한 특성을 이용 하여 빈랑자의 에틸아세테이트 분획을 처리한 결과 80 µg/mL 농도에서 세포에 거의 영향을 미치지 않았으며 100 µg/mL 농도로 처리하였을 때 9.
빈랑자의 세포독성을 확인하기 위하여 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT, Sigma, USA) assay로 측정하였다. 세포를 96-well plate의 각 well에 1 × 105 cells/well의 농도로 분주한 다음 24 h 동안 배양하고 빈랑자 추출물을 20 µg/mL에서 500 µg/mL까지 처리하였다.
USA)에서 구입하여 사용하였다. 빈랑자의 항균활성을 확인하기 위하여 disc diffusion assay를 수행하였으며 추출물이 나타내는 생육저해환(clear zone, mm)을 측정하여 항균활성을 측정하였다. 각각의 균주를 고체배지에 도말한 뒤, 멸균된 paper disc에 농도별로 희석된 빈랑자 추출물을 점적하고 건조과정을 거친 뒤 37 ℃에서 배양하며 측정하였다.
피부상재균에 대한 항균활성을 검토하기 위하여 disc diffusion assay법을 이용하여 측정하였다. 피부상재균 3종에 대한 생육저해환의 형성 결과를 Figure 2과 Table 4에 나타내었다.
성능/효과
aureus, S. epidermidis 균주에 대해서 모두 80 µg/mL의 농도에서 생육저해환을 72 h 이상 유지하며 항균활성을 나타내었다. 빈랑자의 에틸아세테이트의 분획은 최대 80 µg/mL에서도 거의 세포독성을 나타내지 않았으며 이 농도에서 멜라닌 합성량을 29.
빈랑자의 마쇄된 건조 분말을 이용하여 용매별 추출을 하였고 그중 에틸아세테이트 분획을 이용 하여 동결건조하여 분말형태로 제조하였다. 빈랑자의 에틸아세테이트 분획의 총 페놀성물질의 함량은 301.35 ± 0.88 µg/mg으로 측정되었다. 항산화 활성을 측정하기 위하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 1.
epidermidis 균주에 대해서 모두 80 µg/mL의 농도에서 생육저해환을 72 h 이상 유지하며 항균활성을 나타내었다. 빈랑자의 에틸아세테이트의 분획은 최대 80 µg/mL에서도 거의 세포독성을 나타내지 않았으며 이 농도에서 멜라닌 합성량을 29.78 ± 0.31%까지 저해하였다. 이 결과를 유전자 수준에서 확인하기 위하여 멜라닌 합성 관련 유전자인 tyrosinase와 MITF 유전자에 대하여 40 µg/mL의 농도 의존적으로 저해하는 것이 확인되었다.
31%까지 저해하였다. 이 결과를 유전자 수준에서 확인하기 위하여 멜라닌 합성 관련 유전자인 tyrosinase와 MITF 유전자에 대하여 40 µg/mL의 농도 의존적으로 저해하는 것이 확인되었다. 따라서 빈랑자는 화장품 소재로서 다양한 이용이 가능할 것으로 사료된다.
88 µg/mg으로 측정되었다. 항산화 활성을 측정하기 위하여 DPPH radical 소거능을 측정한 결과 1.02 ± 0.07 µg/mL에서 IC50 값이 나타났으며 FRAP value 역시 9.07 ± 0.39 mM로 측정되어 두 결과 모두 양성대조군으로 사용한 ascorbic acid와 비슷한 효과를 나타내었다. 또한 피부상재균에 대한 항균활성으로 Gram positive 균주인 S.
후속연구
이 결과를 유전자 수준에서 확인하기 위하여 멜라닌 합성 관련 유전자인 tyrosinase와 MITF 유전자에 대하여 40 µg/mL의 농도 의존적으로 저해하는 것이 확인되었다. 따라서 빈랑자는 화장품 소재로서 다양한 이용이 가능할 것으로 사료된다.
화장품 소재로서 항산화 효과와 미백 효과가 있는 소재 발굴을 위하여 전통 한방 소재인 빈랑자로 유용성 물질을 추출 및 분획하여 소재로서 가능성을 확인하였다. 빈랑자의 마쇄된 건조 분말을 이용하여 용매별 추출을 하였고 그중 에틸아세테이트 분획을 이용 하여 동결건조하여 분말형태로 제조하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
멜라닌의 생성은 피부에서 어떤 의미를 가지는가?
이에 더하여 자외선으로 인하여 생성된 ROS는 멜라닌 세포에 멜라닌 합성을 증가 시킨다[6]. 멜라닌의 생성은 UV 노출 등의 외부환경에 대한 피부방어기작이다[7]. 멜라닌은 여러 효소에 의해 합성되며 tyrosinase는 L-tyrosine을 L-dihydroxy phenylalanine (L-DOPA)으로, L-DOPA을 DOPAquinone으로 변화시킨다.
미백효과를 얻기 위해 멜라닌 합성 효소의 발현을 저해해야 하는 이유는 무엇인가?
tyrosinase-related protein-1 (TRP-1)은 black과 brown 색소인 eumelain 생성에 관여 하며 microphthalmia-associatedtranscription factor (MITF)는 멜라닌 생성에 관여하는 tyrosinase와 TRP-1, TRP-2 등의 발현에 관여하는 전사인자로 이들 효소의 유전자 발현을 증가시켜 멜라닌을 합성하게 된다[8]. 그러나 외부자극에 의하여 과발현된 멜라닌은 기미, 주근깨를 형성하며 나아가 병변으로 발달되어 흑색종으로 발달되기도 한다. 따라서 이러한 멜라닌의 과발현을 억제하고 미백효과를 얻기 위해서는 멜라닌합성 효소의 발현을 저해시켜야 한다.
빈랑자는 무엇인가?
따라서 화장품산업에서는 멜라닌합성 관련효소들을 저해하는 원료를 찾기 위하여 한방소재를 이용한 미백물질에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 빈랑자는 A. semen Linne의 성숙한 열매의 껍질을 벗겨 가공한 것으로 guvacine, arecaidine, arecoline 등과 같은 alkaloid 성분들이 함유되어 있으며[9], 장양(壯陽 : 신(身)의 양기를 강장시킴) 한방소재로서 사용되어 왔으며 최근에는 tyrosinase 저해 활성에 대한 효과도 보고되어 있다[10].
참고문헌 (26)
N. Tsuji, S. Moriwaki, Y. Suzuki, Y. Takema, and G. Imokawa, The role of elastases secreted by fibroblasts in wrinkle formation: implication through selective inhibition of elastase activity, Photochem. Photobiol., 74, 283 (2001).
O. J. Wiedow, M. Schroder, and E. Christophers, Elafin: an elastase specific inhibition of human skin, J. Biol. Chem., 265, 14791 (1990).
V. Afonso, R. Champy, D. Mitrovic, P. I. Collin, and A. Lomri, Reactive oxygen species and superoxide dismutases role in joint diseases, Joint Bone Spine, 74, 324 (2007).
D. Bagchi, D. M. Bagchi, E. A. Hassoun, and S. J. Stohs, In vitro and in vivo generation of reactive oxygen species, DNA damage and lactate dehydrogenase leakage by selected pesticides, Toxicology, 104, 129 (1995).
J. Yamakoshi, F. Otsuka, A. Sano, S. Tokutake, M. Saito, and M. Kikuchi, Lightening effect on ultraviolet- induced pigmentation of guinea pig skin by oral administration of a proanthocyanidin-rich extract from grape seeds, Pigment. Cell Res., 16, 629 (2003).
Y. Miyamura, S. G. Coelho, R. Wolber, S. A. Miller, K. Wakamatsu, B. Z. Zmudzka, S. Ito, C. Smuda, T. Passeron, W. Choi, J. Batzer, Y. Yamaguchi, J. Z. Beer, and V. J. Hearing, Regulation of human skin pigmentation and responses to ultraviolet radiation, Pigment. Cell Res., 20, 2 (2006).
A. Snchez-Ferre, J. N. Rodriguez-Lopez, F. Garcia-Canovas, and F. Garcia-Carmona, Tyrosinase: A comprehensive review of its mechanism, Biochim. Biophys. Acta., 1247(1), 1 (1995).
S. S. Lee, S. Y. Kim. K. H. Son, S. J. Kang, S. Y. Chang, J. H. Park, and K. S. Lee, Isolation and quantitative determination of arecoline from Arecae semen, Kor. J. Phamacogn., 32(1), 39 (2001).
J. H. Park, et al. "Tyrosinase inhibition activity of some herbal drugs." Kor. J. Herbology, 41(4), 518 (1997).
T. Gutfinger, Polyphenols in olive oils, J. Am. Oil Chem. Soc., 58(11), 966 (1981).
M. S. Blois, Antioxidant determination by the use of a stable free radical, Nature, 26, 1190 (1958).
I. F. F. Benzie and J. J. Strain, The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of "antioxidant power": The FRAP assay, Anal. Biochem., 239(1), 70 (1996).
J. Hosoi, E. Abe, T. Suda, and T. Kuroki, Regulation of melanin synthesis of B16 mouse melanoma cells by 1 alpha, 25-dihydroxyvitamin D3 and retinoic acid, Cancer Res., 45(4), 1474 (1985).
M. T. Huang, C. T. Ho, and C. Lee, Phenolic compounds in food and their effect on health (2), antioxidants and cancer prevention, ACS Symp., 207, 54 (1992).
A. M. Fine, Oligomeric proanthocyanidin complexs: History, structure, and phytopharmaceutical application Altern. Med. Rev., 5, 114 (2000).
S. E. Lee, E. M. Joo, and J. H. Kim, Protective effect of natural medicinal plants against oxidative damage induced by reactive oxygen species, Environ. Health Toxicol. 15(4), 147 (2000).
E. J. Kim, J. Y. Choi, M. R. Yu, M. Y. Kim, S. H. Lee, and B. H. Lee, Total polyphenols, total flavonoid contentsm and antioxidant activity of Korean natural and medicinal plant, Korean J. Food Sci. Technol., 44(3), 337 (2012).
Y. H. Kang, Y. K. Park, S. R. Oh, and K. D. Moon, Studies on the physiological functionality of pine needle and mugwort extracts, Korean J. Food sci. Technol., 27, 978 (1995).
E. Y. Kim, I. H. Baik, J. H. Kim, S. R. Kim, and M. R. Rhyu, Screening of the antioxidant activity of some medicinal plants, Korean J. Sci. Technol., 36, 333 (2004).
K. H. Kim, N. Y. Kim, S. H. Kim, I. A. Han, and H. S. Yook, Study on antioxidant effects of fractional extracts from Ligularia stenocephala leaves, J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 41(9), 1220 (2012).
Y. E. Yu, E. Y. Park, D. H. Jung, S. H. Byun, S. C. Kim, and S. M. Park, Antibacterial activity of oriental medicinal herb extracts against skin pathogens, J. Life Sci., 20(7), 1143 (2010).
J. M. Sargent and C. G. Taylor, Appraisal of the MTT assay as a rapid test of chemosensitivity in acute myeloid leukaemia, B. J. of cancer, 60(2), 206 (1989).
J. E. Chin and N. C. Cho, The effects of Areca catechu extracts on tyrosinase gene expression in B16 mouse melanoma cells, Korean J. Food & Nutr., 20(2), 240 (2007).
A. Slominski, D. J. Tobin, S. Shibahara, and J. Wortsman, Melanin pigmentation in mammalian skin and its hormonal regulation, Physiol. Rev., 84(4), 1155 (2004).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.