본 연구에서는 섬오갈피 줄기 추출물 및 용매 분획물의 미백 활성을 검색하고 유효성분을 분리하여 화학구조를 규명하였다. 섬오갈피 줄기 에탄올 추출물 및 용매 분획물의 멜라닌 생성 억제활성을 측정한 결과, 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에서 우수한 멜라닌 생성 억제 효과가 있음을 확인하였다. 비교적 세포독성이 적은 헥산 분획물에서 유효성분을 찾고자 크로마토크래피를 실시하여 3개의 화합물을 분리하였으며 $^1H$ 및 $^{13}C$NMR 데이터 분석 및 문헌 비교를 통하여 화학구조를 동정하였다; kaurenoic acid (1), $16{\alpha}$-hydro-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oic acid (2), $16{\alpha}$-hydroxy-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oic acid (3). 분리된 화합물에 대한 미백 활성 실험 결과, 화합물 1-3 모두 농도의존적으로 멜라닌 생성을 억제하였다. 또한 세포 내 티로시나제 효소의 활성을 감소시킴을 확인하였으며 이러한 연구 결과를 바탕으로 섬오갈피 줄기 추출물은 기능성 미백 화장품 소재로써 활용 가능할 것이라 사료된다.
본 연구에서는 섬오갈피 줄기 추출물 및 용매 분획물의 미백 활성을 검색하고 유효성분을 분리하여 화학구조를 규명하였다. 섬오갈피 줄기 에탄올 추출물 및 용매 분획물의 멜라닌 생성 억제활성을 측정한 결과, 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에서 우수한 멜라닌 생성 억제 효과가 있음을 확인하였다. 비교적 세포독성이 적은 헥산 분획물에서 유효성분을 찾고자 크로마토크래피를 실시하여 3개의 화합물을 분리하였으며 $^1H$ 및 $^{13}C$ NMR 데이터 분석 및 문헌 비교를 통하여 화학구조를 동정하였다; kaurenoic acid (1), $16{\alpha}$-hydro-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oic acid (2), $16{\alpha}$-hydroxy-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oic acid (3). 분리된 화합물에 대한 미백 활성 실험 결과, 화합물 1-3 모두 농도의존적으로 멜라닌 생성을 억제하였다. 또한 세포 내 티로시나제 효소의 활성을 감소시킴을 확인하였으며 이러한 연구 결과를 바탕으로 섬오갈피 줄기 추출물은 기능성 미백 화장품 소재로써 활용 가능할 것이라 사료된다.
A. koreanum was investigated to identify the constituents possessing whitening effects. As anti-melanogenesis activities were screened for the ethanol extract and solvent fractions, n-hexane (Hex) and ethyl acetate (EtOAc) fractions showed the most potent activities. Three constituents were isolated...
A. koreanum was investigated to identify the constituents possessing whitening effects. As anti-melanogenesis activities were screened for the ethanol extract and solvent fractions, n-hexane (Hex) and ethyl acetate (EtOAc) fractions showed the most potent activities. Three constituents were isolated from the n-Hex fraction of A. koreanum; kaurenoic acid (1), $16{\alpha}$-hydro-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oicacid (2), $16{\alpha}$-hydroxy-17-isovaleroyl-oxy-ent-kauran-19-oic acid (3). The chemical structures of the isolated compounds were elucidated based on the spectroscopic data including $^1H$ and $^{13}C$ NMR spectra, as well as comparison of the data to the literature values. Whitening effects were studied for the isolated compounds. Upon the anti-melanogenesis test using ${\alpha}-MSH$ stimulated B16F10 melanoma cells, the compounds 1, 2 and 3 inhibited the cellular melanogenesis and intracellular tyrosinase activities effectively. Based on these results, A. koreanum stems extract could be potentially applicable as whitening ingredients in cosmetic formulations.
A. koreanum was investigated to identify the constituents possessing whitening effects. As anti-melanogenesis activities were screened for the ethanol extract and solvent fractions, n-hexane (Hex) and ethyl acetate (EtOAc) fractions showed the most potent activities. Three constituents were isolated from the n-Hex fraction of A. koreanum; kaurenoic acid (1), $16{\alpha}$-hydro-17-isovaleroyloxy-ent-kauran-19-oicacid (2), $16{\alpha}$-hydroxy-17-isovaleroyl-oxy-ent-kauran-19-oic acid (3). The chemical structures of the isolated compounds were elucidated based on the spectroscopic data including $^1H$ and $^{13}C$ NMR spectra, as well as comparison of the data to the literature values. Whitening effects were studied for the isolated compounds. Upon the anti-melanogenesis test using ${\alpha}-MSH$ stimulated B16F10 melanoma cells, the compounds 1, 2 and 3 inhibited the cellular melanogenesis and intracellular tyrosinase activities effectively. Based on these results, A. koreanum stems extract could be potentially applicable as whitening ingredients in cosmetic formulations.
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문제 정의
본 연구에서는 섬오갈피 줄기 추출물 및 매 분획물의 미백활성을 검색하고, 활성 성분을 확인하기 위해 단일물질 분리 과정을 진행하여 유효성분의 구조를 동정하였다. 또한 분리된 화합물의 활성을 확인하여 천연 미백 소재로써의 활용가능성을 검토하였다.
그러나 유효 성분 연구 결과는 아직 보고된 바 없다. 본 연구에서는 섬오갈피 줄기 추출물 및 매 분획물의 미백활성을 검색하고, 활성 성분을 확인하기 위해 단일물질 분리 과정을 진행하여 유효성분의 구조를 동정하였다. 또한 분리된 화합물의 활성을 확인하여 천연 미백 소재로써의 활용가능성을 검토하였다.
섬오갈피나무 줄기에 대해서는 현재까지 추출물 단위에서 항산화[6], 미백[7] 및 항염[8] 활성 등이 보고 되었으나, 아직 이들 활성과 관련된 유효 성분 연구가 미비한 실정이다. 본 연구에서는 제주도에서 자생하고 있는 섬오갈피나무 줄기 추출물의 미백활성을 확인하고 유효 활성물질을 분리⋅동정하였고, 분리된 화합물의 미백 효과에 관한 연구를 진행하였다.
제안 방법
1H 및 13C NMR을 이용하여 화합물의 구조를 확인하였으며, 문헌과 비교하여 총 3개의 화합물을 동정하였다. 화합물 1은 δH 1.
멜라닌 생성 및 세포 내 티로시나제 저해활성이 좋은 헥산 및 에틸아세테이트 분획물 중 비교적 세포독성이 적은 헥산 분획물에 대하여 VLC, Sephadex LH-20 column chromatography를 수행하여 단일물질을 분리하였다. 1H 및 13C NMR을 이용하여 화합물의 구조를 확인하였으며, 문헌과 비교하여 총 3개의 화합물을 동정하였다.
분리된 화합물에 대한 미백 효과를 확인하기 위하여 농도별 멜라닌 생성 및 세포 내 티로시나제 저해활성을 확인하였다. α-MSH에 의해 자극을 받은 melanoma cell은 MITF의 발현이 증가되고 멜라닌 합성이 유발된다.
섬오갈피 70% 에탄올 추출물을 용매 극성에 따라 순차적으로 분획하여 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올 및 물 분획물을 제조하였다. 미백활성을 측정한 결과 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에 대하여 우수한 활성을 확인하였다.
섬오갈피 줄기 추출물의 미백 효과를 확인하기 위해 B16F10 melanoma cell을 이용하여 멜라닌 생성 및 세포 내 티로시나제 저해 활성을 측정하였다.
섬오갈피 줄기는 70% 에탄올을 이용해 추출하였으며 얻어진 추출물을 용매 극성에 따라 순차적으로 분획하여 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올, 물 분획물을 얻었다. 추출물 및 용매 분획물에 대한 미백 활성 실험 결과 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에서 농도 의존적으로 멜라닌 생성 저해 효과가 있음을 확인하였다(Figure 1A).
미백활성을 측정한 결과 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에 대하여 우수한 활성을 확인하였다. 세포독성이 적은 헥산 분획물을 대상으로 유효 성분을 찾고자 다양한 크로마토그래피(VLC, Sephadex LH-20 CC) 연구를 수행하여 단일물질을 분리하였다. 분리된 단일물질은 핵자기공명분광기(1 H 및 13C NMR) 분석 결과를 통해 화학구조를 확인하였다.
대상 데이터
Murine B16F10 melanoma cell은 Korean Cell Line Bank (KCLB; Seoul, Korea)로부터 분양 받아 100 U/mL penicillin, 100 µg/mL streptomycin 및 10% fetal bovine serum (FBS, Gibco, USA)이 함유된 Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM, Gibco, USA) 배지를 사용하여 37 ℃, 5% CO2 항온기에서 배양하였으며, 3일에 한번씩 계대 배양을 시행하였다.
시료의 추출, 용매 분획 및 분리에 사용된 용매들은 Merck 및 Junsei 제품을 사용하였다. Vacuum liquid chromatography (VLC)에는 silica gel (0.
실험에 사용된 섬오갈피나무 줄기(시료번호: 351)는 제주도 애월읍 소재 한라산오가피 직영농장에서 2013년 12월에 채집하였다. 채집한 시료는 실온 및 음지에서 자연 건조 시킨 후 분쇄하여 사용하였으며 시료 1kg에 70% 에탄올 10 L를 첨가하여 실온에서 24 h 동안 침출시켰다.
데이터처리
모든 실험은 3회 반복으로 이루어졌으며, 실험결과는 평균과 표준편차로 나타내었다. 또한 Student’s t-test로 통계학적 유의성을 검증하였다.
모든 실험은 3회 반복으로 이루어졌으며, 실험결과는 평균과 표준편차로 나타내었다. 또한 Student’s t-test로 통계학적 유의성을 검증하였다.
성능/효과
추출물 및 용매 분획물에 대한 미백 활성 실험 결과 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에서 농도 의존적으로 멜라닌 생성 저해 효과가 있음을 확인하였다(Figure 1A). MTT assay를 이용한 세포 독성 평가 결과를 보면 에틸아세테이트 분획물에서는 약한 독성이 관찰되었다. 반면 다른 분획물에서는 뚜렷한 독성이 관찰되지 않았다(Figure 1B).
특히 티로시나제는 멜라닌 합성 메커니즘에서 초기속도를 결정하는 단계에 관여하는 촉매효소로 멜라닌 합성에 중요한 역할을 한다. 따라서 티로시나제의 활성을 저해시키면 결과적으로 멜라닌 생성이 억제되는 효과를 기대할 수 있다. 분리된 화합물에 대한 미백 활성 실험 결과 Figure 3에 나타낸 바와 같이 화합물 1-3은 농도의존적으로 멜라닌 생성을 억제하였다.
섬오갈피 70% 에탄올 추출물을 용매 극성에 따라 순차적으로 분획하여 헥산, 에틸아세테이트, 부탄올 및 물 분획물을 제조하였다. 미백활성을 측정한 결과 헥산 및 에틸아세테이트 분획물에 대하여 우수한 활성을 확인하였다. 세포독성이 적은 헥산 분획물을 대상으로 유효 성분을 찾고자 다양한 크로마토그래피(VLC, Sephadex LH-20 CC) 연구를 수행하여 단일물질을 분리하였다.
분리된 화합물에 대한 미백 활성 실험을 진행한 결과 모든 화합물에서 농도의존적으로 미백 활성을 나타냈으며, 특히 화합물 3이 우수한 멜라닌 생성 억제 활성을 나타내었다. 또한 멜라닌 생성 억제 효과는 세포 내(intracellular) 티로시나제 효소 발현 현상과 유의적인 결과를 나타내었다.
또한 kaurenoic acid 유도체는 기능기의 종류와 관계없이 동등한 피부 미백효과를 나타낸다고 보고되어 있다[15]. 이러한 연구 결과는 섬오갈피 줄기 추출물의 멜라닌 생성 저해 효과가 테르펜 화합물에 연유되어 있음을 확인해주고 있다.
후속연구
또한 kaurenoic acid 유도체의 미백활성[15]이 최근 연구에 의해 보고되었고 본 연구에서도 유사한 미백 활성을 확인하였다. 이상의 연구를 바탕으로 섬오갈피 줄기 추출물은 천연 미백 소재로써 활용이 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
멜라닌의 주 역할은 무엇인가?
멜라닌세포는 표피의 기저층에서 흑갈색의 멜라닌을 생성하는 나뭇잎모양의 수지상세포이다. 멜라닌의 주요한 역할은 피부에서 발생하는 활성산소나 자유라디칼(free-radical)을 제거하고, 또 자외선의 투과를 막아 피부의 내부를 보호하는 것이다. 멜라닌을 만드는 출발물질은 인체에 정상적으로 존재하는 아미노산의 일종인 티로신이다.
섬(탐라)오갈피나무는 무엇인가?
섬(탐라)오갈피나무(Acanthopanax koreanum Nakai)는 두릅나무과의 가지가 많은 낙엽성 관목으로 우리나라의 제주도, 중국의 푸젠 등지의 해변 산기슭에 주로 분포한다. 특히 제주도가 원자생지로 해안에서 해발 1,400 m에 이르기까지 제주도 전역에서 분포하며, 예로부터 민간요법으로 신경통, 관절염 등의 치료를 위한 약용식물로써 사용되어 왔다.
비타민 C, 알부틴과 같은 항산화제를 대신할 천연소재 개발이 요구되는 이유는 무엇인가?
티로시나제 활성 저해제인 알부틴(arbutin)도 미백제로 잘 알려진 물질이다. 하지만 이런 물질들은 안정성의 문제로 현재 사용에 제한을 두고 있어 멜라닌 생합성을 억제하여 미백효과를 나타내는 동시에 독성이 없는 천연소재에 대한 개발이 요구되고 있다[4].
참고문헌 (15)
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