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스테비올 및 그 유도체의 세포연접 관련 클라우딘 8 발현 조절을 통한 세포이동 저해효과
Inhibitory Effect of Steviol and Its Derivatives on Cell Migration via Regulation of Tight Junction-related Protein Claudin 8 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.42 no.4, 2016년, pp.403 - 412  

최선경 (충남대학교 생화학과) ,  조남준 (충남대학교 생화학과) ,  조욱민 (세명대학교 한방화장품과학과) ,  심중현 (세명대학교 한방화장품과학과) ,  김기광 (충남대학교 생화학과) ,  황형서 (세명대학교 한방화장품과학과)

초록
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밀착연접(tight junction, TJ)은 인접하는 표피 세포 사이를 서로 연결 및 접합하여 전해질과 수분의 이동을 조절할 뿐만 아니라 세포 내 신호를 전달하고 세포분열을 조절하는 등 다양한 기능을 갖고 있는 것으로 알려졌다. 또한 최근 연구에 따르면 TJ 관련 단백질들의 비정상적 발현은 암 발생 및 진행과 밀접한 관련이 있는 것으로 보고되었으며, TJ 구성 단백질의 발현 조절은 피부 장벽 강화 및 보습 조절과 연관된 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 세포 장벽 조절을 통해 피부 보습 조절에 관여하는 새로운 화장품 소재를 발굴하기 위해 여러가지 소재들에 대한 스크리닝을 수행하였다. 이 중 인공 감미료 소재로 널리 사용되는 스테비올 및 당 유도체(스테비오사이드)의 미백 및 주름 개선 등의 효능에 대한 기존 보고에 따라, 이들에 의한 TJ 조절 메커니즘을 확인하기 위해 다양한 세포 활성 기능 시험을 수행하였다. MTS (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium, inner salt)를 이용한 실험을 통하여 스테비올은 human keratinocyte cell line인 HaCaT 세포$250{\mu}M$ 까지 독성을 나타내지 않음을 확인하였다. Quantitative real-time PCR을 이용한 TJ 관련 단백질들의 mRNA 발현 변화를 통하여 스테비올에 의한 TJ 조절 기능을 확인하였다. 그 결과, 스테비올은 TJ 관련 단백질 중 특이적으로 claudin 8을 대조군 대비 30% 수준까지 감소시키는 것을 관찰하였다. 또한, 세포이동에 의한 영향을 관찰한 결과 스테비올 처리에 의해 세포이동이 현저히 저해되는 것을 확인하였다. 마지막으로 세포 장벽의 투과성 변화를 관찰하기 위해 표피세포 피부저항(transepithelial electric resistance, TEER) 분석 결과 스테비올에 의한 세포투과성(cell permeability) 또한 증가되는 것을 관찰하였다. 이에 반해, 스테비올 유도체(스테비오사이드, 리바우디오사이드)에서는 $1000{\mu}M$까지 세포 독성이 거의 나타나지 않을 뿐만 아니라 claudin 8 발현 억제 및 세포이동 저해현상도 관찰되지 않았다. 스테비올은 HaCaT 세포의 세포 독성, claudin 8 발현 억제, 그리고 세포 이동의 저해효과를 보이는 반면 스테비올 당 유도체인 스테비오사이드, 리바우디오사이드는 세포 독성 및 세포이동에 영향이 없는 것으로 나타난 본 연구 결과들은 스테비올 당 유도체가 향후 화장품 원료로써 스테비올보다 적합한 소재임을 시사한다.

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The tight junction, one of Intercellular junctions, performs a variety of biological functions by bonding adjacent cells, including the barrier function to control the movement of the electrolyte and water. Recent studies have revealed that unusual expression of tight junction-related genes have bee...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, 암세포 전이에 있어서 세포 adhesion과 junction 관련 단백질의 변화 중 claudin 유전자의 변화가 특히 중요하게 작용할 것으로 추정된다[34]. 따라서 본 연구에서는 스테비올이 피부를 구성하는 각질 형성 세포의 생물학적 메커니즘에 미치는 영향을 알아보기 위해 대표적인 TJ 관련 유전자인 claudin mRNA 발현량을 측정하였다. MTS 실험 결과 세포 생존율에 영향을 주지 않는 것으로 확인된 250 µM 농도 조건하에서 스테비올을 48 h 동안 처리한 후 internal standard로 β-actin을 이용하여 대조군 대비 스테비올 처리군의 claudin 1, 4, 6, 7, 8의 mRNA 발현량을 비교해 보았다.
  • 여러 요인들에 의한 피부장벽 기능 약화는 피부 건조, 주름 발생의 일차적 원인이 된다고 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 피부장벽 강화를 통한 보습과 피부 노화 방지에 효과적인 소재 발굴을 위해 피부장벽을 강화 기능을 수행하는 TJ 관련 단백질의 조절 메커니즘을 연구하였다. 본 연구에서는 피부 주름 개선 효과 및 미백 기능성 화장품 소재로 활용되고 있는 스테비올 및 그 유도체들이 TJ과 피부장벽 기능 조절 메커니즘을 확인하고자 하였다.
  • 또한, 세포 이동은 상처 치유 시 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있어 기능성 화장품 개발에 있어서 고려해야 할 사항 중의 하나이다. 본 연구에서는 스테비올과 그 유도체가 세포 이동에 미치는 영향을 확인하기 위해 cell migration assay를 이용하여 세포 이동 실험을 수행하였다. 세포 배양 과정에서 세포 배양 용기에 wound를 남기고 빈 공간에 세포들이 성장 및 이동을 통해 복구되는지를 관찰하기 위해 흔적이 복구되는 거리를 측정함으로 세포의 이동 속도를 비교하는 실험기법이다.
  • 따라서 본 연구에서는 피부장벽 강화를 통한 보습과 피부 노화 방지에 효과적인 소재 발굴을 위해 피부장벽을 강화 기능을 수행하는 TJ 관련 단백질의 조절 메커니즘을 연구하였다. 본 연구에서는 피부 주름 개선 효과 및 미백 기능성 화장품 소재로 활용되고 있는 스테비올 및 그 유도체들이 TJ과 피부장벽 기능 조절 메커니즘을 확인하고자 하였다. MTS assay를 통해 스테비올과 스테비오사이드 및 리바우디오사이드를 인간 유래 각질 형성 세포인 HaCaT 세포에 처리하여 세포독성이 있는 농도를 확인하였고, 스테비올의 경우 250 µM의 농도에서 세포 생존율에 영향을 미쳤으나 스테비오사이드 및 리바우디오사이드는 1000 µM의 농도까지 세포의 생존율에 큰 영향이 없음을 확인하였다.
  • 이에 본 연구에서는 여러 가지 화장품 소재 중에 피부 주름개선 및 미백 기능성 소재로 기 활용되고 있는 스테비올 및 그 유도체들의 TJ 관련 유전자 발현 조절, 세포이동 및 피부 세포투과도 기능 변화에 대해 조사하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스테비오사이드는 무엇인가? 스테비오사이드(stevioside)는 브라질과 파라과이 등 남아메리카 고산지대에서 주로 자생하는 스테비아(Stevia rebaudiana Bertoni, S. rebaudiana)의 다년생 초본식물로부터 유래된 감미성분이다. 보통 스테비오사이드는 aglycone 부분인 스테비올(steviol)과 3개의 당이 결합된 배당체를 의미한다. 스테비올은 1931년, S.
스테비오사이드의 특징은 무엇인가? 스테비아 추출물에는 스테비오사이드 및 리바우디오사이드(rebaudioside)가 많이 함유되어 있다. 스테비오사이드는 설탕의 당도 대비 약 200 ∼ 300배 이상을 지니고 있으나 상대적 칼로리가 낮고 열에 강해 기존 합성감미료 대비 안정성이 높아 당 대체 감미료로 널리 이용되고 있다[1,2]. 또한, 스테비올과 그 유도체인 스테비오사이드, 리바우디오사이드는 인체 유해성에 대해 보고되지 않았고 피부 섬유아세포 콜라젠 합성을 통해 피부 탄력 향상 및 주름 개선 효과가 보고되어 있다[3].
claudin family 단백질과 암세포의 초기 침윤 및 전이 사이의 관계에 관한 예시에는 어떤 것들이 있는가? 따라서 TJ 관련 단백질(claudins, occludin, ZO-1, ZO-2 등) 및 TJ 관련 단백질(E-cadherin 등) mRNA 발현에 관여하는 조절 메커니즘 연구의 중요성이 커지고 있다[19-22]. 그 예로 claudin 1과 claudin 7은 전이성 유방암 세포에서 그 발현이 억제되지만 다른 암 조직에서 claudin 3과 claudin 4 발현량은 현저히 증가된다고 알려진다. 또한 자궁경부암의 경우에는 비종양 조직에 비해 claudin 5와 claudin 9의 발현량이 저해되지만 claudin 8 발현은 오히려 크게 증가된다. Claudin 8은 인간 골육종 세포인 U2OS의 악성 증식에 관여하고 신장암 진단을 위한 바이오 마커로도 사용된다. Na+ 흡수 메커니즘에서는 claudin 8 과발현 조절이 중요하다[23,24]. 이러한 연구들로 볼 때 TJ 관련 단백질의 발현조절은 암 발생 초기 단계의 결과라기보다 구조적 변화 등에 의해 암이 발생되고진행 및 전이에 원인이 되는 것으로 이해되어진다[25-28].
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참고문헌 (34)

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