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문제 정의
- 12-14 선별된 차 잎을 고온에서 가열하여 산화와 발효를 억제한 녹차는 카테킨의 일종인 epigallocatechin-3-gallate (EGCG)가 주요 활성 물질로 알려져 있으며, 콜라겐 생성 증가, 자외선에 의한 표피 과증식 방지 등의 피부 노화 개선 효능이 여러 연구에서 보고되었으나, 14-16 피부 pH 개선 효능 및 pH 관련 여러 인자들 함량 변화에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 무모생쥐에 자외선 조사와 병행하여 녹차를 식이 공급하고, 녹차 섭취가 표피의 pH을 비롯하여 젖산, 유리아미노산, 유리지방산의 함량 및 LDH의 단백질 발현과 활성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구는 무모생쥐에 10주간 자외선 조사와 병행하여 1.0% 수준의 녹차 추출물을 식이 공급 후 피부 산도 및 관련 인자의 함량과 LDH 효소의 단백질 발현 및 활성 변화를 자외선 비조사군 (UV-군) 및 자외선 조사군(UV+군)과 비교 분석하였다. 식이에 첨가된 녹차 추출물의 첨가 수준은 섭취 후 독성 및 산화 촉진 등의 부작용 없이18,19 피부산도 개선 효능이 예상되는 0.
- 0% 수준의 녹차 추출물을 식이 공급 후 피부 산도 및 관련 인자의 함량과 LDH 효소의 단백질 발현 및 활성 변화를 자외선 비조사군 (UV-군) 및 자외선 조사군(UV+군)과 비교 분석하였다. 식이에 첨가된 녹차 추출물의 첨가 수준은 섭취 후 독성 및 산화 촉진 등의 부작용 없이18,19 피부산도 개선 효능이 예상되는 0.3%, 0.5%, 1.0% 및 1.25%수준에서 행해진 예비 연구에 기반하여 결정하였다. 신체의 최외각에서 자외선에 항시 노출되어 있는 피부에서 녹차 섭취에 의한 항산화 효능은 간, 폐, 및 소장의 내부 장기보다 고용량을 필요로 하는데, 29 4주간 2% 수준의 녹차 카테킨 섭취가 피부에서 산화 촉진 없이 항산화 관련 여러 효소의 활성 증가와 함께 광노화를 억제하는 반면,18 90일간의 섭취 기간 동안 백서의 체중, 간기능 및 혈액 지표 이상 등의 독성을 유발하지 않는 녹차 추출물의 식이 첨가 수준은 0.
- 생후 6주령 암컷 무모생쥐 (Albino hairless mouse, SKH1)를 (주)오리엔트 바이오에서 공급받아 1주 동안 일반 고형배합 사료로 적응시켰다. 실험군은 체중에 따라 난괴법을 이용해 자외선 조사를 하지 않은 정상 대조군 (UV-군, n = 5), 자외선 조사군 (UV+군, n = 5), 자외선 조사와 함께 녹차 추출물 (green tea extract: GTE)을 전체 식이의 1% 수준에서 식이 공급한 실험군 (GTE군, n = 5)으로 나누었다. 사육 기간 중 물과 사료는 자유롭게 섭취하도록 하였고 온도 24 ± 2℃, 습도 55 ± 10%로 최적 환경 조건을 유지시킨 실험실에서 12 hr/day 명암 주기로 사육하였다.
대상 데이터
- GTE 시료 첨가에 의해 발생하는 건분 식이 무게 차이는 옥수수 전분을 감하여 조정하였다. GTE 시료 (카테킨 50%, epigallocatechin-3-gallate (EGCG) 28% 함유)는 (주)아모레퍼시픽 (South Korea)에서 공급받았다. 각 실험군의 식이 조성은 Table 1과 같다.
- 생후 6주령 암컷 무모생쥐 (Albino hairless mouse, SKH1)를 (주)오리엔트 바이오에서 공급받아 1주 동안 일반 고형배합 사료로 적응시켰다. 실험군은 체중에 따라 난괴법을 이용해 자외선 조사를 하지 않은 정상 대조군 (UV-군, n = 5), 자외선 조사군 (UV+군, n = 5), 자외선 조사와 함께 녹차 추출물 (green tea extract: GTE)을 전체 식이의 1% 수준에서 식이 공급한 실험군 (GTE군, n = 5)으로 나누었다.
데이터처리
- , Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계 처리하였다. 결과는 각 실험군 별 평균 (mean) 및 표준오차 (standard error mean, SEM)로 나타냈으며, 각 군간의 비교는 one-way ANOVA로 분석 후 p < 0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검증하였다. 또한 자외선 조사군 (UV+군)을 기준으로 GTE군의 유리아미노산 총 함량의 유의성을 p <0.
- 05 수준에서 Duncan’s multiple range test로 검증하였다. 또한 자외선 조사군 (UV+군)을 기준으로 GTE군의 유리아미노산 총 함량의 유의성을 p <0.05 (*) 수준에서 independent student’s t-test로 재검증하였다.
성능/효과
- 10주간 자외선을 조사한 UV+군의 피부 pH는 UV-군보다 유의적으로 증가하였는데 (Fig. 1) 이는 자외선 조사가 피부 pH의 증가를 초래하였음을 의미한다.
- 0%를 본 연구의 식이 첨가 수준으로 결정하였다. 10주간자외선 조사와 함께 병행된 1% 수준의 녹차 추출물의 식이 공급은 자외선 조사에 의해 증가된 피부 산도를 정상대조군과 유사한 수준으로 감소시켰다. 병행하여, 피부 산도 관련 인자 중 젖산 및 총 유리아미노산의 함량이 표피에서 증가된 반면 총 유리지방산의 함량은 자외선 조사군과 유사한 수준으로 긍정적인 효과를 나타내지 않았다.
- 28 한편 체내에서 생성된 PA는 장쇄 효소 (elongase)에 의해 SA로 전환될 수 있고, SA는 Δ9 탈포화 효소 (desaturase)에 의해 OA로 대사될 수 있으므로, 28 SA 및 OA은 개별 지방산보다는 PA에서 대사 가능한 지방산의 개념에서 군간 함량을 비교함이 타당한 것으로 여겨진다. UV+군에서 PA, SA 및 OA의 개별 함량은 UV-군에 비해 유의적으로 감소하였으며 (Table 3), GTE군에서 PA 함량은 UV+군과 유사한 반면, SA 함량은 UV-군과 유사한 수준으로 증가하였고 OA 함량은 UV+군보다 더욱 현저히 감소하였는데 이는 자외선 조사와 병행된 GTE 공급이 Δ9 탈포화 효소 (desaturase)의 억제를 초래하여 SA의 축적 및 OA 함량의 현저한 감소를 초래한 것으로 여겨진다. UV+군에서 LA의 함량은 UV-군에 비해 유의적으로 감소하였으며, GTE군의 LA 함량은 UV+군과 유사하였다.
- 49 즉 자외선 조사와 병행된 녹차 식이 공급은 지방산 함량에는 긍정적인 효과를 나타내지 않는 것으로 여겨진다. 결론적으로 자외선 조사와 병행된 녹차 추출물 식이 공급은 LDH 발현과 활성 증가와 함께 젖산과 유리아미노산 함량을 증가시켰으며 궁극적으로 자외선 조사에 의해 증가된 피부 pH를 정상화시켰다.
- 37 UV+군과 UV-군의 총 유리아미노산 함량이 유사한 반면 GTE군에서 현저히 증가한 총 유리아미노산 함량은 녹차 식이 공급이 표피의 총 아미노산 함량을 증가시켰음을 의미한다. 녹차 섭취에 의한 총 유리아미노산의 함량 증가가 glutamate, histidine 등의 주요 개별 아미노산 및, PCA, UCA의 함량 증가를 직접적으로 의미하지는 않으나, 이들이 표피의 주요 유리아미노산 및 대사체임이 사전 연구에서 보고되어있고, 1,3 피부 산도 증가 시 표피 유리아미노산은 전체적으로 젖산이나 유리지방산에 비해 완충력이 뛰어나다는 점에서,37 총 유리아미노산의 함량 증가는 피부 산도 개선에 기여하였음을 의미한다. 추후 녹차 추출물의 공급에 의한 필라그린을 비롯한 개별 유리아미노산 함량, 관련 효소들의 발현 및 활성 변화 등에 대한 심도 있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- UV+군의 총 유리지방산 함량은 UV-군에 비해 감소하였으며, GTE군의 총 유리지방산의 함량은 UV+군과 유사하였다. 이 결과는 자외선 조사는 젖산 및 총 유리지방산 함량 감소와 함께 피부 pH를 증가시킨 반면, 자외선 조사와 병행된 GTE의 식이 공급은 젖산 및 총 유리아미노산의 함량 증가와 함께 피부 pH를 정상화시켰음을 의미한다. 반면 GTE 식이 공급은 자외선 조사에 의해 감소하는 총 유리지방산의 함량을 개선시키지 않는 것으로 여겨진다.
- 2C). 이는 10주간의 자외선 조사가 표피의 LDH 단백질 발현과 활성을 감소시키는 반면 자외선 조사와 병행된 GTE 식이 공급은 LDH의 단백질 발현 및 활성을 증가시켜 궁극적으로 젖산 함량을 증가시킴을 의미한다.
- 41 본 연구에서는 LDH의 mRNA 발현 수준을 파악하지 않았으나 이 결과들은 녹차의 카테킨 성분들이 PKC 경로의 활성화를 초래하여 간접적으로 LDH의 mRNA 전사 및 단백질 발현을 증가시키고 활성 증가를 초래하여 궁극적으로 젖산 생성을 증가시킴을 제안한다. 표피의 주 에너지로 사용되는 젖산은 유리지방산, 탄산 및 인산 결합의 총량보다 피부 pH의 약산성 유지에 크게 기여할 뿐만 아니라 피부건조 증상을 완화시켜주는 인자이며,1 젖산이 포함되지 않은 환경에서 표피 세포의 성장이 현저히 감소한다는 선행연구에4 의해 젖산이 피부 표면을 산성화 시킬 뿐만 아니라 피부 건강의 주요 요소임이 확인되었다. UV-군에 비해 UV+군의 젖산 함량이 현저히 감소하였으며 GTE군에서는 젖산 함량이 UV-군과 유사한 수준으로 증가하였는데, 이 결과는 젖산 분비가 감소된 신부전 환자의 피부 pH 증가가 젖산 함량 감소와 병행된다는 사전 보고와42 함께 녹차 식이 공급이 자외선 노출로 인해 감소된 LDH의 발현과 활성 증가를 초래하여 결과적으로 젖산함량을 증가시켰음을 의미한다.
후속연구
- UV+군에서 LA의 함량은 UV-군에 비해 유의적으로 감소하였으며, GTE군의 LA 함량은 UV+군과 유사하였다. 이 결과는 총 유리지방산의 함량 변화 결과와 유사하게, 자외선 조사와 병행된 GTE 식이 공급은 자외선 조사에 의해 감소하는 표피의 주요 유리지방산의 개별 함량을 개선시키지 않았음을 제안한다. 흥미롭게도 자외선 조사와 병행된 GTE 식이 공급은 Δ9 탈포화 효소 (desaturase)의 발현이나 활성을 억제하여 지방산 대사의 변화를 초래하는 것으로 여겨지나, 이는 추후 연구에서 심도 있게 다루어질 필요가 있다.
- 녹차 섭취에 의한 총 유리아미노산의 함량 증가가 glutamate, histidine 등의 주요 개별 아미노산 및, PCA, UCA의 함량 증가를 직접적으로 의미하지는 않으나, 이들이 표피의 주요 유리아미노산 및 대사체임이 사전 연구에서 보고되어있고, 1,3 피부 산도 증가 시 표피 유리아미노산은 전체적으로 젖산이나 유리지방산에 비해 완충력이 뛰어나다는 점에서,37 총 유리아미노산의 함량 증가는 피부 산도 개선에 기여하였음을 의미한다. 추후 녹차 추출물의 공급에 의한 필라그린을 비롯한 개별 유리아미노산 함량, 관련 효소들의 발현 및 활성 변화 등에 대한 심도 있는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 이 결과는 총 유리지방산의 함량 변화 결과와 유사하게, 자외선 조사와 병행된 GTE 식이 공급은 자외선 조사에 의해 감소하는 표피의 주요 유리지방산의 개별 함량을 개선시키지 않았음을 제안한다. 흥미롭게도 자외선 조사와 병행된 GTE 식이 공급은 Δ9 탈포화 효소 (desaturase)의 발현이나 활성을 억제하여 지방산 대사의 변화를 초래하는 것으로 여겨지나, 이는 추후 연구에서 심도 있게 다루어질 필요가 있다.
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