건조한 아선약을 80% 메탄올로 침지 추출하여 얻어진 추출물에 대해 Diaion HP-20 수지를 충진제로 사용한 칼럼크로마토그래피를 수해하여 6종의 용리액을 얻었으며, 얻어진 추출물에 대하여 MMP-1 저해 및 type-1procollagen 합성 촉진 활성을 평가하였다. 먼저 MMP-1 저해활성은 총페놀성 화합물의 함량이 상대적으로 높은 40% 메탄올 용리액에서 $IC_{50}$값이 $15.6{\pm}1.3{\mu}g/mL$으로 positive control로 녹차의 주름개선 성분인 (-)-EGCG의 $IC_{50}$값인 $38.4{\pm}2.3{\mu}g/mL$ 보다 우수한 활성이었다. 또한 type-1 procollagen 합성촉진 활성은 총페놀성 화합물 함량이 가장 높은 40% 메탄올 용리액에서 우수한 $EC_{50}$값이 $6.9{\pm}0.7{\mu}g/mL$을 나타내었으며, 양성대조구인 (-)-EGCG의 효능과 동등한 활성이었다. 본 실험에 사용된 아선약 시료의 경우 다양한 화합물이 공존하는 추출물 및 용리액 상태이며 이들 시료에 우수한 효능의 성분의 존재 및 추출물에 존재하는 화합물의 우수한 상승효과의 가능성을 시사하였다. 향후 각종 칼럼크로마토 그래피를 활용한 이들 주름개선 효능 관련 물질의 분리를 통한 활성물질의 구조 결정 및 활성 기작에 대한 연구를 수행할 예정이며, 본 연구결과는 천연물 유래의 우수한 MMP-1 저해 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성을 가지는 새로운 천연 소재 발굴을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
건조한 아선약을 80% 메탄올로 침지 추출하여 얻어진 추출물에 대해 Diaion HP-20 수지를 충진제로 사용한 칼럼크로마토그래피를 수해하여 6종의 용리액을 얻었으며, 얻어진 추출물에 대하여 MMP-1 저해 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성을 평가하였다. 먼저 MMP-1 저해활성은 총페놀성 화합물의 함량이 상대적으로 높은 40% 메탄올 용리액에서 $IC_{50}$값이 $15.6{\pm}1.3{\mu}g/mL$으로 positive control로 녹차의 주름개선 성분인 (-)-EGCG의 $IC_{50}$값인 $38.4{\pm}2.3{\mu}g/mL$ 보다 우수한 활성이었다. 또한 type-1 procollagen 합성촉진 활성은 총페놀성 화합물 함량이 가장 높은 40% 메탄올 용리액에서 우수한 $EC_{50}$값이 $6.9{\pm}0.7{\mu}g/mL$을 나타내었으며, 양성대조구인 (-)-EGCG의 효능과 동등한 활성이었다. 본 실험에 사용된 아선약 시료의 경우 다양한 화합물이 공존하는 추출물 및 용리액 상태이며 이들 시료에 우수한 효능의 성분의 존재 및 추출물에 존재하는 화합물의 우수한 상승효과의 가능성을 시사하였다. 향후 각종 칼럼크로마토 그래피를 활용한 이들 주름개선 효능 관련 물질의 분리를 통한 활성물질의 구조 결정 및 활성 기작에 대한 연구를 수행할 예정이며, 본 연구결과는 천연물 유래의 우수한 MMP-1 저해 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성을 가지는 새로운 천연 소재 발굴을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.
Collagen synthesis is decreased and matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) levels are increased in naturally aged human skin, and these alterations cause changes such as skin wrinkling and decreased elasticity. As a part of our ongoing search for bioactive ingredients, MMP-1 inhibitory and type-1 procol...
Collagen synthesis is decreased and matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) levels are increased in naturally aged human skin, and these alterations cause changes such as skin wrinkling and decreased elasticity. As a part of our ongoing search for bioactive ingredients, MMP-1 inhibitory and type-1 procollagen synthesis inducing activities of aqueous methanolic extract of manufactured gambir product from Uncaria gambir were investigated in in vitro bioassay systems. In addition, total phenolic contents were quantified using a spectrophotometric method. Among tested samples, 40% MeOH eluate from 80% methanolic extract of manufactured U. gambir using open column chromatography packed with Diaion HP-20 resin showed significant MMP-1 inhibitory activities with an $IC_{50}$ value of $15.6{\pm}1.3{\mu}g/mL$. Furthermore, type-1 procollagen synthesis promoting property of 40% MeOH eluate ($IC_{50}$ value; $6.9{\pm}0.7{\mu}g/mL$) from 80% methanolic extract of manufactured gambir was higher than other eluates. Additionally, the present investigation revealed that 40% MeOH eluate of manufactured gambir product contained a high level of total phenolic compounds. The result suggests a distinct relationship between anti-wrinkle activity and total phenolic contents, and manufactured gambir product could be considered a new effective source of natural bioactive ingredients. Systematic investigation of manufactured gambir product will be performed for further development of its biological properties.
Collagen synthesis is decreased and matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) levels are increased in naturally aged human skin, and these alterations cause changes such as skin wrinkling and decreased elasticity. As a part of our ongoing search for bioactive ingredients, MMP-1 inhibitory and type-1 procollagen synthesis inducing activities of aqueous methanolic extract of manufactured gambir product from Uncaria gambir were investigated in in vitro bioassay systems. In addition, total phenolic contents were quantified using a spectrophotometric method. Among tested samples, 40% MeOH eluate from 80% methanolic extract of manufactured U. gambir using open column chromatography packed with Diaion HP-20 resin showed significant MMP-1 inhibitory activities with an $IC_{50}$ value of $15.6{\pm}1.3{\mu}g/mL$. Furthermore, type-1 procollagen synthesis promoting property of 40% MeOH eluate ($IC_{50}$ value; $6.9{\pm}0.7{\mu}g/mL$) from 80% methanolic extract of manufactured gambir was higher than other eluates. Additionally, the present investigation revealed that 40% MeOH eluate of manufactured gambir product contained a high level of total phenolic compounds. The result suggests a distinct relationship between anti-wrinkle activity and total phenolic contents, and manufactured gambir product could be considered a new effective source of natural bioactive ingredients. Systematic investigation of manufactured gambir product will be performed for further development of its biological properties.
아선약은 항산화, 항염증 등의 효능이 보고되어 있으나 본 천연소재의 생리활성과 관련된 보고는 극히 제한적이다(14,15). 본 연구에서는 아선약의 메탄올 추출물 및 open column chromatography를 활용한 각 용리액에 대하여 주름 개선과 관련된 효소인 MMP-1 억제 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성을 평가하고 우수한 효능을 확인하였기에 그 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
배양액 안의 MMP-1 단백질의 함량은 시판 ELISA kit(R&D Systems, Minneapolis, MN, USA)를 사용하여 측정하였다. 먼저 MMP-1 kit의 표준 용액은 1/2 희석하였고, 표준 용액 100 μL와 시료 100 μL를 MMP-1 ELISA kit의 micro plate 분주하고 100 μL horseradish peroxidase conjugate를 첨가한 후 2시간 동안 37℃에서 배양하였다.
세포 독성은 MMT(3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl2H-tetrazolium bromide) 시약을 이용하여 세포 생존율을 측정하는 기존의 방법을 수정하여 사용하였다(16). 세포배양은 10% fetal bovine serum(FBS)과 1% penicillin/streptomycin(100 U/mL)을 첨가한 Dulbeccos's Modified Eagle's Medium(DMEM; Gibco, Grand Island, NY, USA)배지를 사용하였으며 37℃, 5% CO2 incubator에 적응시켜 계대 배양하였다.
대상 데이터
본 실험에 시료로 사용한 아선약(Uncaria gambir)은 2011년도 9월에 중국 후난성에서 채취 후 제조된 아선약을 사용하였으며, 표본시료는 대구대학교의 식품공학과 천연물화학실험실에 보관하고 있다. 본 실험에서 사용된 시약으로 procollagen typeⅠC-peptide EIA kit(Takara Bio Inc.
본 실험에 시료로 사용한 아선약(Uncaria gambir)은 2011년도 9월에 중국 후난성에서 채취 후 제조된 아선약을 사용하였으며, 표본시료는 대구대학교의 식품공학과 천연물화학실험실에 보관하고 있다. 본 실험에서 사용된 시약으로 procollagen typeⅠC-peptide EIA kit(Takara Bio Inc., Shiga, Japan) 을 구입하여 사용하였고 MMP-1 활성을 측정하기 위하여 MMP-1 kit(Amersham Bioscience, Piseataway, USA), 구입하여 사용하였고, human fibroblast세포로 HS68은 American Type Culture Collection(ATCC)에서 구입하여 사용하였다. 그 외에 사용된 용매 및 시약은 모두 일급 이상의 등급을 사용하였다.
데이터처리
결과 통계처리는 SPSS 12.0(Version 12, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였으며, 유의차 검증은 분산분석(ANOVA, analysis of variance) 프로그램을 이용하여 Duncan’s multiple range test를 이용하여 통계적 유의수준 p<0.05에서 검증하였다.
이론/모형
총 페놀성 화합물의 함량은 Folin-Denis 방법(19)에 따라 측정하였으며, 추출물 혹은 분획물을 1.0 mg/mL 농도로 조제한 후, 시료 50 μL와 Folin-Denis 시액 50 μL, 0.7 M 탄산나트륨 포화용액 50 μL를 차례로 넣은 다음 이것을 잘 혼합하여 실온에서 60분 방치한 후 UV/VIS 분광광도계(Jasco V-710, Tokyo, Japan)로 750 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 표준물질은 gallic acid를 이용하여 표준곡선을 작성하여 양을 환산하였다.
성능/효과
인체에서 생성되는 여러 종류의 MMP들 중에 MMP-1은 collagen에 특이하게 작용하는 단백질 분해효소로서 MMP-1을 저해 하는 것으로, 이는 생체의 collagen의 분해를 감소시키며 피부조직의 탄력을 강화하고 주름생성을 방지할 수 있는 좋은 전략으로 알려져 있다(20). 본 연구에서 아선약 및 각 용리액에 대한 MMP-1 저해활성을 평가한 결과(Fig. 3), 아선약 80% 메탄올 추출물은 50 μg/mL의 농도에서 27.1±1.2%의 저해활성을 나타내었으며, Diaion HP-20 수지를 활용한 칼럼크로마토그래피 용리액 중 40% MeOH 용리액에서 IC50값은 15.6±1.3 μg/mL의 우수한 활성을 나타내었으며, 이 활성은 positive control로 사용된 녹차의 주름 개선 성분인 (-)-epigallocatechin gallate(EGCG)의 IC50값은 38.4±2.3 μg/mL 보다 우수한 활성이었다. 한편, 20% MeOH, 60% MeOH 및 70% acetone 용리액은 50 μg/mL의 농도에서 각각 16.
7 mg/g의 가장 높은 함량을 나타내었으며, 60% 메탄올 용리액 > 20% 메탄올 용리액 > 메탄올 용리액 > H2O 용리액 > 70% acetone 용리액의 순으로 총페놀성 화합물 함유량이 감소함을 확인하였다. 이상의 결과로부터 아선약 함수 메탄올 추출물의 MMP-1 저해 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성은 Fig. 3, 4 및 Table 1에서 나타낸 것처럼 총페놀성 화합물 함유량이 상대적으로 높은 40% 메탄올 용리액 상태에서 positive control인 (-)-EGCG 보다 우수하거나 동일한 수준의 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있었으며, 아선약의 80% 메탄올 추출물의 MMP-1 저해 및 type-1 procollagen 합성 촉진 활성과 페놀성 화합물 함량 사이에는 밀접한 상관관계가 있음을 시사하였다.
후속연구
현재까지의 연구결과에 의하면 천연에 광범위하게 존재하는 페놀성 화합물의 일종인 플라보노이드계 화합물 중 MMP-1에 효과적인 물질로, 황금(Scutellaria baicalensis)의 flavone glycoside인 baicalin(23), 녹차(Camellia sinensis)의 주요 flavan-3-ol 화합물인 (-)-EGCG(24), 과일 및 채소에 함유되어 있는 anthocyanin 화합물(25) 등이 알려져 있다. 이들 보고된 화합물 이외의 아선약에 존재하는 페놀성 화합물의 주름개선 효능과 관련된 MMP-1의 저해활성성분의 분리 및 동정을 통한 추가적 연구가 필요하다고 사료된다.
5 μM에서 196%의 type 1 procollagen 증가를 유도하였으며, 활성성분은 sesquiterpenoid인 xanthorrhizol로 동정하였다(28). 이상의 결과 및 최근의 type 1 procollagen 생합성 촉진 활성과 관련된 화합물의 aglycone은 대부분이 terpenoid 유도체가 주로 보고(29,30)되어져 있으나 아선약의 활성성분으로 추정되는 페놀성 화합물(10,12)의 분리, 동정 및 활성기작 평가를 통하여 아선약 추출물의 우수한 주름개선 소재로서의 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
인체 피부의 기능에 영향을 주는 요인은?
자외선(ultraviolet, UV)에 장기간 노출은 각종 피부 트러블, 기미, 주근깨, 피부 색소 침착 등의 피부노화 현상 및 피부암 등의 피부 질환을 유발하며, 피부의 교원질 섬유인 collagen 및 elastin에 손상을 주어 태양에 노출된 피부의 주름 생성에 직접적으로 관여하는 것이 알려져 있다(1). 인체 피부의 기능적인 특성은 피부에서 가장 풍부하게 존재하는 구조 단백질인 collagen의 상태와 관련이 깊으며, collagen은 피부에 강도와 장력을 부여하여 외부의 자극 등으로부터 피부를 보호하는 역할을 하고 collagen의 감소는 피부의 노화 및 주름생성에 밀접하게 관여하는 성분으로 알려져 있다(2). 또한 인체 내의 collagen의 합성 및 분해과정은 적절하게 조절되며, 노화가 진행되면서 collagen의 양이 감소하고 피부가 자외선에 노출되면 기질 단백질 분해효소인 matrix metalloproteinases(MMPs)의 발현이 촉진된다(3,4).
자외선 장기노출로 인해 발생하는 질환은?
자외선(ultraviolet, UV)에 장기간 노출은 각종 피부 트러블, 기미, 주근깨, 피부 색소 침착 등의 피부노화 현상 및 피부암 등의 피부 질환을 유발하며, 피부의 교원질 섬유인 collagen 및 elastin에 손상을 주어 태양에 노출된 피부의 주름 생성에 직접적으로 관여하는 것이 알려져 있다(1). 인체 피부의 기능적인 특성은 피부에서 가장 풍부하게 존재하는 구조 단백질인 collagen의 상태와 관련이 깊으며, collagen은 피부에 강도와 장력을 부여하여 외부의 자극 등으로부터 피부를 보호하는 역할을 하고 collagen의 감소는 피부의 노화 및 주름생성에 밀접하게 관여하는 성분으로 알려져 있다(2).
콜라겐 대사를 조절하는 소재를 찾는 것이 자외선으로 인한 피부 노화의 치료법으로 판단되는 이유는?
또한 MMP는 사이토카인, 자외선, 종양 유발 및 성장 인자들을 포함하는 다양한 세포 외 자극에 의해 과발현 되는데, 이는 암 및 염증 등의 질병의 유발과정에도 영향을 주는 것이 보고된 바 있다(6). 피부에서의 콜라겐 함량은 가령화에 따른 내인성 노화 및 자외선 노출에 의한 광노화에 의해 영향을 받으며, 피부의 노화가 진행됨에 따라 피부내의 MMP-1의 활성은 증가하는데, 이는 피부의 콜라겐 함량감소를 통한 탄력 감소와 주름 생성을 유발한다(1,7). 따라서 콜라겐 대사를 조절하는 소재의 탐색은 자외선으로부터 유도되는 피부 노화를 예방하고 치료하는데 효과적인 접근 방법으로 판단되고 있다.
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