[논문]각질형성세포에서 UV-B와 사이토카인에 의하여 유도되는 염증 반응에 대한 복분자 씨앗 추출물의 항염증 효과

김동희; 박태순; 손준호

doi:10.3839/jabc.2016.043

각질형성세포에서 UV-B와 사이토카인에 의하여 유도되는 염증 반응에 대한 복분자 씨앗 추출물의 항염증 효과
Anti-inflammatory effects of the Rubus occidentalis seed extracts on UV-B induced inflammation in HaCat cells 원문보기

Journal of applied biological chemistry, v.59 no.3, 2016년, pp.247 - 253

김동희 (Traditional Korean Medicine Technology Division R&D Department Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine) , 박태순 (Traditional Korean Medicine Technology Division R&D Department Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine) , 손준호 (Traditional Korean Medicine Technology Division R&D Department Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine)

초록
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HaCaT 세포에서 UVB와 $IFN-{\gamma}/TNF-{\alpha}$에 의한 염증 관련 인자의 활동에 복분자 씨앗 추출물의 항염증 소재로서의 가능성을 알아보고자 하였다. 복분자 씨앗 추출물은 HaCaT 세포에서 UVB와 $IFN-{\gamma}/TNF-{\alpha}$에 의한 ROS 유도 활성과 interleukin-$1{\beta}$, interleukin-6, interleukin-8의 발현을 억제 하였다. 또한 염증 매개인자인 cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현 또한 억제 시켰으며, COX-2에 의해 증가되어 지는 $PGE_2$의 발현 또한 억제 시키는 것으로 확인 되었다. 마지막으로 복분자 씨앗 추출물의 피부장벽의 주요 인자인 filaggrin의 발현을 측정해 본 결과 농도 의존적으로 손상된 filaggrin의 발현을 증가 시키는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 복분자 씨앗 추출물이 표피 층의 손상을 회복함으로써 염증을 보호하는 효능이 있음을 확인 할 수 있었다. 이상의 결과로 부터 복분자 씨앗 추출물은 UVB로부터 발생되어지는 염증을 개선시킴으로써 항염증에 효능이 있는 추출물임을 확인 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

It confirmed the applicability as an anti-inflammatory material from Rubus occidentalis seed (RSE) extract. In HaCaT cells to evaluate the anti-inflammatory potential as a material RSE extract on the activity of the inflammatory factors caused by UVB and $IFN-{\gamma}/TNF-{\alpha}$. We measured the activity of ROS, interleukin-$1{\beta}$ ($IL-1{\beta}$), interleukin-6 (IL-6) and interleukin-8 (IL-8) by ROS-Glo $H_2O_2$ assay and ELISA kit. Our results showed that the RSE extracts inhibit the UVB and $IFN-{\gamma}/TNF-{\alpha}$-induced ROS activities and expression of $IL-1{\beta}$, IL-6 and IL-8 in a dose-dependent manner. Also it was found that inflammatory mediators of the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibition were also brought, the expression of which is increased $PGE_2$ by COX-2 also inhibited. Finally RSE extracts measure the seed expression of filaggrin in the skin barrier, the main factor of the extract could be confirmed to increase the expression of the filaggrin damaged as a result of this concentration-dependent manner. Through this, it was able to confirm that the efficacy RSE extract to protect the inflammation by restoring the damaged layers of the epidermis. Results from more than RSE extract was able to confirm that the extract that has anti-inflammatory effects by improving the inflammation being produced from UVB.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

복분자 씨앗의 효과에 관한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구는, 복분자 씨앗의 항염증 소재로서의 활성평가를 하기 위하여 피부 각질형성세포에 UV-B와 TNF-α/IFN-γ를 처리하여 염증을 유도한 후 3-[4,5-dimethylthiazol]-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromide (MTT) assay를 통한 독성 평가, ROS 활성 억제 평가, interleukin-1β (IL-1β), IL-6, IL-8, PGE₂, COX-2, filaggrin 발현에 복분자 씨앗 추출물이 미치는 영향을 측정하여 항염증 소재로서의 가능성에 대해 알아보고자 하였다.

제안 방법

HaCaT 세포를 이용하여 복분자 씨앗 추출물에 대한 세포생존율을 확인하고자 MTT assay를 수행하였다. 복분자 씨앗 추출물을 농도별(5, 10, 25, 50, 100 μg/mL)로 처리한 결과 추출물 에서 5, 10, 25 μg/mL 처리 시 HaCaT 세포의 생존율에 큰 영향을 나타내지 않았지만, 50, 100 μg/mL의 농도 별 처리 시에는 세포의 생존율이 72.
이 중 PGE₂ 는 염증반응, 면역반응, 그리고 angiogenesis를 촉진하는 등 암 발생에도 깊이관여하고 있는 것으로 알려져 있다(Masferrer 등, 1994; Beissert 등, 2006). HaCaT 세포에서 UV-B와 IFN-γ/TNF-α를처리한 후 PGE₂ 억제효과를 ELISA kit로 측정하였다. HaCaT 세포에 UV-B 와 IFN-γ/TNF-α를 처리하여 PGE₂ 의 생성을 유도한 후 복분자 씨앗 추출물 5, 10, 25 μg/mL 농도로 처리하여 PGE₂ 생성억제를 측정한 결과 Fig.
피부에 UV-B의 노출은 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)생성을 야기시키며(Fisher 등, 1997; Yoon 등, 2003; Han 등, 2013), 이때 생성되어지는 ROS는 피부세포 내에서의 mitogen-activated protein kinase 신호전달 과정화에 영향을 미쳐 피부손상과 관련된 전사인자들을 활성 시킨다(Di Girolamo 등, 2006; Shimauchi 등, 2008). 이러한 피부 세포 손상의 원인이 되는 ROS의 발현억제율을 살펴보고자 HaCat 세포내 UVB와 IFN-γ/TNF-α를 조사하여 ROS를 유도한 뒤 복분자 씨앗 추출물을 처리하여 항산화능을 측정하였다. 대조군은 UVB 와 IFN-γ/TNF-α를 처리하지 않은 그룹에 비해 ROS 생성량이 1.

대상 데이터

사람의 각질형성세포주(human keratinocyte cell)는 HaCaT세포는 계명대학교로부터 분양 받아 사용하였다. 세포는 10 % FBS 과 1 % penicillin/streptomycin (100 U/mL)을 첨가한 DMEM 배지를 사용하였으며, 37^oC, 5 % CO₂ incubator에 적응시켜 계대 배양하였다.
실험에 사용된 복분자 씨앗은 경상북도 김천시 삼도봉 오미자 농장에서 구입하여 세척후 건조하여 분쇄한 후 실험재료로 사용하였다. 분쇄된 씨앗(100 g)을 70 % EtOH에 24시간 침적시키고 추출된 여액을 감압 농축하였다.

데이터처리

결과 통계처리는 SPSS 12.0을 사용하였으며, 유의차 검증은 분산분석(ANOVA: analysis of variance)프로그램을 이용하여 ttest를 이용하여 통계적 유의수준 p <0.01, 0.005, 0.001에서 검증하였다.

성능/효과

그러므로복분자 씨앗 추출물이 피부 각질형성세포의 피부 장벽을 개선 시켜 피부 염증 보호에 영향을 주는 것는 것을 의미한다. 따라서 복분자 씨앗 추출물은 HaCat 세포내에서 염증 매개 인자의 발현 억제시켜줌과 동시에 피부 장벽 개선 효능을 갖는 것으로 확인하여 항염증 소재로써 이용 가능성이 높음을 확인할 수 있었다.
4). 따라서 복분자 씨앗 추출물이 피부 자극 시에 초기 염증 유발 사이토카인인 IL-1β, IL-6, IL-8의 발현을 억제 시킴으로써 염증 초기 작용 기전을 억제함으로써 피부 자극 완화 효과를 줄 수 있을것으로 기대되어 진다. 또한 대표적인 염증 유발 효소인 사이토카인 하위 인자(iNOS, COX-2, PGE₂)들을 억제할 것으로 생각되어 진다.
3과 같이 10 μg/mL의 농도 에서 15 %, 25 μg/mL의 농도에서 30 %에 가까운 높은 억제 효과를 나타내었다. 이는 복분자 씨앗 추출물이 UV-B와 IFN-γ/ TNF-α에 의해 발현되는 PGE₂ 발현 억제 조절을 통해 항염증 효과를 나타낼 수 있다는 것을 보여주며, 염증매개물질인 PGE₂ 분비량 조절 효과를 통하여 각질형성세포 내에서의 피부 염증 완화에 중요한 영향을 주는 것을 의미한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	표피의 구성 요소는?	피부의 가장 표면층인 표피는 각질세포, 모낭, 멜라닌세포, 랑겔한스 세포로 이루어져 있으며 피부의 중요한 기능 중 하나인 외부환경으로 부터 신체를 보호하는 역할과 내부 체액의 소실을 막는 장벽기능을 제공하는 것이다(Ishida 등, 2008). 피부장벽 기능이 피부 내외부의 다양한 자극에 의해 손상되면 피부가 건조해 지거나 가려움 및 염증반응을 일으키게 된다(Denda 등, 1996; Goldstein와 Abramovits 2003; Welss 등, 2004; Lynde 2008; Yeom 등, 2012).
	피부의 역할은?	피부의 가장 표면층인 표피는 각질세포, 모낭, 멜라닌세포, 랑겔한스 세포로 이루어져 있으며 피부의 중요한 기능 중 하나인 외부환경으로 부터 신체를 보호하는 역할과 내부 체액의 소실을 막는 장벽기능을 제공하는 것이다(Ishida 등, 2008). 피부장벽 기능이 피부 내외부의 다양한 자극에 의해 손상되면 피부가 건조해 지거나 가려움 및 염증반응을 일으키게 된다(Denda 등, 1996; Goldstein와 Abramovits 2003; Welss 등, 2004; Lynde 2008; Yeom 등, 2012).
	cyclooxygenase-2의 특징은?	피부의 염증반응은 여러 가지 복합적인 유전자들에 의해 조절되며 주요한 유전자로 cyclooxygenase-2 (COX-2)와 inducible nitric oxide synthases (iNOS)가 알려져 있다(Aktan 2004; Hur 등, 2010). 그 중 COX-2는 염증 유발 사이토카인, 세포성장인자, 암세포촉진인자, 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 등에 의한 PGE 2 생성과 건선, 마름버짐, 홍반성 낭창과 같은 염증성 피부질환을 유발하는 것으로 밝혀져 있다(Masferrer 등, 1994; Seibert 등, 1994; Hong 등, 2002; Jean 등, 2008). 또한, 각질세포 외막과 케라틴 중간 미세섬유를 연결하는 중요한 역할을 하는 단백질 중 하나인 filaggrin은 최근 아토피피부염의 유전적 소인 중 하나로 주목을 받고 있다.

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