[논문]어리연꽃 추출물이 α-MSH 유도에 의한 멜라닌 생성 억제에 미치는 영향

김동희; 김유아; 유재묘; 박채빈; 박병준; 박태순

doi:10.3839/jabc.2017.051

어리연꽃 추출물이 α-MSH 유도에 의한 멜라닌 생성 억제에 미치는 영향
Inhibitory effect of Nymphoides indica extract on α-MSH induced melanin synthesis 원문보기

Journal of applied biological chemistry, v.60 no.4, 2017년, pp.327 - 332

김동희 (Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine) , 김유아 (Skin Science Research Institute, Kolmar Korea Co., Ltd.) , 유재묘 (Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine) , 박채빈 (Skin Science Research Institute, Kolmar Korea Co., Ltd.) , 박병준 (Skin Science Research Institute, Kolmar Korea Co., Ltd.) , 박태순 (Applied Product Development Team, National Development Institute of Korean Medicine)

초록
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본 연구에서는 어리연꽃 추출물의 B16F10 세포에서의 미백활성을 측정하였다. 버섯유래의 tyrosinase 활성 저해능 측정결과 $1,000{\mu}g/mL$의 농도에서 42%의 저해율을 나타내었으며, B16F10 세포내의 tyrosinase, 멜라닌 생합성 저해능은 $5{\mu}g/mL$에서 26, 25%의 저해능을 나타내었다. 멜라닌 생성 관련 인자중 상위 단계인 cAMP와 PKA의 발현을 측정한 결과 농도 의존적으로 발현양이 줄어드는 것을 확인하였다. 또한 어리연꽃추출물의 미백과 관련된 tyrosinase, tyrosinase related protein(TRP) 1, TRP2, microphthalmia associated transcription factor(MITF)의 단백질 및 유전자 발현양이 감소함을 나타내었다. 본 실험을 통하여 어리연꽃 추출물이 cAMP를 효과적으로 억제함으로써, PKA의 활성을 저해 시켰으며, 이를 통해 tyrosinase 활성뿐만 아니라 TRP1, TRP2 그리고 MITF 발현을 효과적으로 저해 한다는 사실을 확인하여 기능성 미백 화장품 소재로서의 활용 가능성을 제시하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the whitening activity of Nymphoides indica extract in B16F10 cells were measured. Inhibition rate of tyrosinase from mushroom was 42% at $1,000{\mu}g/mL$. And inhibition of tyrosinase and melanin biosynthesis in B16F10 cells were 26 and 25% at $5{\mu}g/mL$, respectively. The expression levels of cAMP and protein kinase A (PKA), which are higher levels of melanin-related factors, were found to be decreased in a dose-dependent manner. In addition, the expression rate of protein and mRNA of tyrosinase, tyrosinase related protein 1 (TRP1), tyrosinase related protein 2 (TRP2) and microphthalmia associated transcription factor (MITF). In this study, it was confirmed that the N. indica extract effectively inhibited the activity of tyrosinase, TRP1, TRP2 and MITF as well as the activity of PKA by effectively inhibiting cAMP. Therefore, it was confirmed that the N. indica extract has high value as a functional material.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 어리연꽃의 추출물과 마우스 흑색세포(B16F10)를 이용하여 멜라닌 생합성 억제 기전에서 tyrosinase 저해로 인한 미백효과를 검증하고 미백화장품의 소재로서의 가능성을 확인하였다.

제안 방법

추출물의 농도를 5, 10, 25, 50, 75, 100 μg/mL로 처리 후 세포 독성을 측정한 결과 5, 10, 25 μg/mL의 농도까지 90%이상의 세포 생존율을 나타내었으며 50, 75, 100 μg/mL의 농도에서는 80% 미만의 낮은 세포 생존율을 나타내었다. 따라서 본 연구에서 B16F10 세포를 이용한 tyrosinase, 멜라닌 생합성, 미백관련 신호전달 단백질 및 mRNA 발현 실험은 어리연꽃 추출물 25 μg/mL 이하의 농도에서 실험을 진행하였다.
이러한 결과로 보아 어리연꽃 추출물은 B16F10 세포내에서의 tyrosinase 활성을 저해시킴으로써 멜라닌 생합성 저해에 효능이 있음을 확인 할 수 있었다. 이 3가지의 결과에서 어리연꽃 추출물은 세포내에서 tyrosinase가 작용하는 상위단계 과정에 영향을 미쳐 활성을 억제한 것이라 추정되어 cAMP/PKA 경로의 인자들의 단백질 및 유전자 발현 저해능을 측정하였다.
활성화된 MITF는 멜라닌 생성 과정에서 중요한 전사 조절 인자로 tyrosinase,TRP-1와 TRP-2 전사를 활성화 시키는 것으로 알려져 있다(Eipper와 Mains 1980; Thody 등, 1983). 이에 어리연꽃 추출물의 멜라닌 생합성 관련 인자 단백질 및 유전자 발현 정도를 측정하였다. 먼저 멜라닌 생합성 관련 단백질 발현의 경우 어리연꽃 추출물이 농도 의존적으로 발현을 저해시켰다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 어리연꽃은 국내산으로 광주광역시에 소재한 농업회사법인 (주)로터스그린에서 구매하여 사용하였으며, 국립생물자원관 생물자원연구부 식물자원과의 확증표본(NIBRVP0000592689)으로 생물 종 판별 시스템에 의해 확인되었다. 어리연꽃의 전초는 음건한 후 실온에서 methyl alcohol 에 3일 동안 침지시키고 이 과정을 3회 반복하여 농축 후 동결 건조하여 추출물을 얻었다.

데이터처리

0을 사용하였다. 각 실험군의 결과는 평균치와 표준편차로 나타내었으며, 각 실험군의 간의 결과는 t-test를 사용하여 분석하고 유의적인 차이가 있는 항목에 대해서만 검정하였다. 실험군 간의 차이는 95% 수준(*p <0.

성능/효과

Tyrosinase 저해제는 미백화장품의 주요 기능성 성분으로 임상적으로 피부암과 과색소 침착에 관련되는 피부병 치료에 유효한 것으로 알려져 있다(Yang 등, 2008). 따라서 본 연구에서는 먼저 버섯 유래의 tyrosinase를 사용하여 5, 10, 50, 100, 500, 1,000 μg/mL 의 어리연꽃 추출물을 처리하여 효소활성을 측정한 결과 1,000 μg/mL의 농도에서 52%의 저해능을 나타내었다. 반면 만형자 열수추출물은 동일한 농도에서 46.
3과 같이 나타내었다. 어리연꽃 추출물 5, 10, 25 μg/mL 농도를 처리한 결과 농도 의존적으로 cAMP와 PKA의 활성이 저해 되는 것을 확인하였으며, 특히 PKA의 높은 저해 활성을 확인할 수 있었다.
또한 어리연꽃 추출물의 tyrosinase, MITF, TRP-1, TRP-2의 유전자발현에 미치는 영향을 확인한 결과 멜라닌 생성 관련 단백질 발현 저해능과 유사한 결과를 나타내었다. 어리연꽃 추출물은 농도 25μg/mL에서 대조군과 비교하여 tyrosinase mRNA의 경우 31% 저해능을 MITF mRNA의 경우 50% 이상의 저해능을 나타내었으며, TPR-1, TRP-2의 mRNA 발현 저해활성이 낮음을 확인하였다(Fig. 5).
8% (Chang 등, 2007)의 저해활성을 보여주었다. 이러한 결과로 보아 어리연꽃 추출물은 B16F10 세포내에서의 tyrosinase 활성을 저해시킴으로써 멜라닌 생합성 저해에 효능이 있음을 확인 할 수 있었다. 이 3가지의 결과에서 어리연꽃 추출물은 세포내에서 tyrosinase가 작용하는 상위단계 과정에 영향을 미쳐 활성을 억제한 것이라 추정되어 cAMP/PKA 경로의 인자들의 단백질 및 유전자 발현 저해능을 측정하였다.
이상의 결과를 통해 어리연꽃 추출물이 cAMP/PKA 경로에서 cAMP, PKA의 발현 저해를 통해 멜라닌 생성 관련 인자인 tyrosinase, TRP-1, TRP-2, MITF 단백질 및 유전자들의 발현을 효과적으로 저해하여 멜라닌 생성을 억제하는 것으로 사료된다. 따라서 어리연꽃 추출물은 기능성 미백 소재 개발에 응용할 수 있는 우수한 소재가 될 것이다.

후속연구

이상의 결과를 통해 어리연꽃 추출물이 cAMP/PKA 경로에서 cAMP, PKA의 발현 저해를 통해 멜라닌 생성 관련 인자인 tyrosinase, TRP-1, TRP-2, MITF 단백질 및 유전자들의 발현을 효과적으로 저해하여 멜라닌 생성을 억제하는 것으로 사료된다. 따라서 어리연꽃 추출물은 기능성 미백 소재 개발에 응용할 수 있는 우수한 소재가 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	tyrosinase 저해제를 통한 미백효과를 가져 올 수 있는 독성이 없는 천연소재 물질에 대한 연구가 필요한 이유는?	따라서 tyrosinase의 활성 억제는 피부내에서의 melanin중합체 생합성을 효과적으로 저해할 수 있으므로 유용한 효능 검증법으로 사용되어지고 있다(Jimenez-Cervantes 등, 1994; NO 등, 1999; Woo 등, 2009). 현재 arbutin, kojic acid, linoleic acid를 포함하는 많은 tyrosinase 저해제가 미백원료로 광범위하고 사용하고 있으나, 백반증(hydroquinone), 염증(kojic acid) 등의 부작용으로 제한된 양만 사용되고 있다(Chun 등, 2002; Seo 등,2003). 따라서 tyrosinase 저해제를 통한 미백효과를 가져 올 수 있는 독성이 없는 천연소재 물질에 대한 연구가 필요하게 된다.
	표피는 어떤 기능을 하는 가?	피부는 진피와 표피로 구성되어 있고 그 중 표피는 최외각에 위치하여 피부 보호 기능을 하며 각질형성세포로 이루어져 있다(Kim 2016). 피부 보호에 있어서 피부 장벽의 손상은 현대사회에서 증가하는 건조 환경 및 사회적 스트레스 등의 원인으로 악화되고 있으며 이를 개선하기 위한 천연소재 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
	멜라닌은 어떤 역할을 하는 가?	피부에서 멜라닌은 피부색 결정에 관여를 하는데 이것은 멜라닌 생성세포가 합성하는 멜라닌의 양과 종류에 따라 결정되며, 또한 멜라닌은 자외선으로부터 피부를 보호하고 여기에서 발생하는 활성산소를 제거하여 세포의 손상을 줄이는 역할을 하기도 한다(Kang 등, 2014). 멜라닌은 UV와 같은 외적인 요인이나 스트레스 및 호르몬 등의 내적요인에 의해 조절된다(Yamaguchi와 Hearing 2009; Cho 등, 2011).

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