본 연구에서 루꼴라(Eruca sativa)에 대한 다양한 생리활성을 조사하여 기능성소재 응용가능성을 검토하였다. 루꼴라 추출물은 B. subtilis, E. coli, C. albicans에 대한 항균활성이 매우 우수하게 나타났으며 특히 그람양성세균 B. subtilis에 대한 항균활성이 높았다. 또한, 인볼루크린 발현에 대한 면역조직화학 분석을 인공피부를 이용하여 분석한 결과 루꼴라 추출물을 처리(50 mg/L)한 경우에 0.1% DMSO로 처리한 대조군에 비하여 인볼루크린 발현이 뚜렷하게 증가하였으며 동일농도로 처리된 합성물질 WY14643과 비교하였을 때에도 비슷한 발현양상을 보여 주었다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 루꼴라 추출물은 피부염 개선 및 피부장벽 기능을 향상할 수 있는 천연물 기반의 소재로 활용하기 위한 매우 효과적인 재료가 될 수 있다고 사료된다.
본 연구에서 루꼴라(Eruca sativa)에 대한 다양한 생리활성을 조사하여 기능성소재 응용가능성을 검토하였다. 루꼴라 추출물은 B. subtilis, E. coli, C. albicans에 대한 항균활성이 매우 우수하게 나타났으며 특히 그람양성세균 B. subtilis에 대한 항균활성이 높았다. 또한, 인볼루크린 발현에 대한 면역조직화학 분석을 인공피부를 이용하여 분석한 결과 루꼴라 추출물을 처리(50 mg/L)한 경우에 0.1% DMSO로 처리한 대조군에 비하여 인볼루크린 발현이 뚜렷하게 증가하였으며 동일농도로 처리된 합성물질 WY14643과 비교하였을 때에도 비슷한 발현양상을 보여 주었다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때 루꼴라 추출물은 피부염 개선 및 피부장벽 기능을 향상할 수 있는 천연물 기반의 소재로 활용하기 위한 매우 효과적인 재료가 될 수 있다고 사료된다.
Eruca sativa is a rocket plant and a member of the Brassicaceae, which is considered to be an important chemo-preventive plant family. Although Eruca sativa has positive biological effects, the effect of Eruca sativa extract (ES) on improvement of skin barrier function has not been reported. In this...
Eruca sativa is a rocket plant and a member of the Brassicaceae, which is considered to be an important chemo-preventive plant family. Although Eruca sativa has positive biological effects, the effect of Eruca sativa extract (ES) on improvement of skin barrier function has not been reported. In this study, we investigated the applicability of functional materials by examining a variety of physiological activities of Eruca sativa extract. ES showed anti-microbial activities against Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Candida albicans. In particular, antimicrobial activities of ES against B. subtilis was the highest. Additionally, immunohistochemical analysis of protein marker related to keratinocyte differentiation was determined. The treatment by ES (50 mg/L) showed a significant increase of involucrin expression compared with treatment by 0.1% DMSO as a control in skin equivalents, the ES-treated group showed similar level in the expression of involucrin compared to the group treated with the same concentration of WY14643 in $EpiDerm^{TM}$, a three-dimensional model of skin equivalents. These results indicate that ES promotes the expression of protein related to barrier properties of the skin. Therefore, ES may be an effective ingredient for skin barrier improvement.
Eruca sativa is a rocket plant and a member of the Brassicaceae, which is considered to be an important chemo-preventive plant family. Although Eruca sativa has positive biological effects, the effect of Eruca sativa extract (ES) on improvement of skin barrier function has not been reported. In this study, we investigated the applicability of functional materials by examining a variety of physiological activities of Eruca sativa extract. ES showed anti-microbial activities against Bacillus subtilis, Escherichia coli, and Candida albicans. In particular, antimicrobial activities of ES against B. subtilis was the highest. Additionally, immunohistochemical analysis of protein marker related to keratinocyte differentiation was determined. The treatment by ES (50 mg/L) showed a significant increase of involucrin expression compared with treatment by 0.1% DMSO as a control in skin equivalents, the ES-treated group showed similar level in the expression of involucrin compared to the group treated with the same concentration of WY14643 in $EpiDerm^{TM}$, a three-dimensional model of skin equivalents. These results indicate that ES promotes the expression of protein related to barrier properties of the skin. Therefore, ES may be an effective ingredient for skin barrier improvement.
또한, 본 연구자들의 선행연구에서 루꼴라 추출물에 대한 항산화 활성 및 멜라닌 생성 저해로 인한 피부미백 관련 기능성 소재로서의 가능성을 제시하였다(7). 본 연구에서는 루꼴라 잎 추출시료를 가지고 항균시험과 인공피부를 활용한 피부장벽 기능 개선시험을 비롯한 피부효능 개선시험을 조사하여 기능성 소재로서의 개발 가능성을 추가로 검토하고자 하였다.
제안 방법
)에서 24시간동안 안정화시킨 후 DMEM 배지(Gibco-BRL/Life Technologies, Grand Island, NY, USA)에서 배양하였다. 선행연구(7)에서 세포독성이 나타나지 않으며 여러 생리활성효과를 보인 농도 50mg/L 기준으로 맞추어 루꼴라 추출물을 처리하였다. 12시간 처리 후에 인공피부를 면역조직화학 분석을 위해 수확하였다.
루꼴라 추출물에 대한 항균활성 측정은 디스크 확산법(Disc diffusion method)을 이용하였다. 시료를 Dimethyl sulfoxide (DMSO) 10 μL에 10 mg이 되도록 만든 후, DMSO만을 함유한 disc를 대조군으로 하고, 각 농도의 시료액을 포함한 disc를 시험균으로 광범위한 균들에 대한 항균효과를 보기 위하여 그람양성균 대표로서 B. subtilis, 그람음성균 대표로서 E. coli, 효모균 대표로서 특히, 무좀균으로 잘 알려진(9) C. albicans를 균일하게 접종된 배지위에 올려놓고 30℃에서, E. coli 만 37℃에서 48시간 동안 배양하여 disc주변의 투명환을 관찰하여 항균활성을 측정하였다(Fig. 1A). 대조군에서는 균의 증식이 억제되지 않았으나 루꼴라 추출물에 대하여는 항균활성이 나타났으며, 특히, 그람양성균인 B.
케라티노사이트(Keratinocyte) 분화에 관련된 단백질인 인볼루크린(involucrin) 단백질 발현에 대한 루꼴라 추출물의 영향을 분석하기 위하여 인공피부 실험을 시행하였다. MatTek Corporation(Ashland, MA, USA)에서 구입한 EpiDermTM 3차원 피부모형 모델을 EPI-100-New maintenance medium(NMM, MatTek Co.
대상 데이터
루꼴라(Eruca sativa) 잎은 가락동 농수산물 시장에서 구입하여 사용하였다. 신선시료 30-40 g에 에탄올 200 mL를 첨가하고 용매추출장치(ASE300 Accelerated Solvent Extractor, Dionex Corporation, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 50℃, 1,500 psi에서 20분 동안 추출하였다.
데이터처리
모든 실험은 독립적으로 3회 반복 시행하고 실험결과는 평균±표준편차로 표기하였으며, 통계적 유의성은 Student's t-test로 하였으며 p 값이 0.05 미만일 때 통계적으로 유의하다고 판단하였다. 통계분석프로그램은 Prism v3.
이론/모형
항균효과는 agar disc diffusion방법(8)을 이용하여 측정하였다. 즉, 시료액을 0.
성능/효과
1A). 대조군에서는 균의 증식이 억제되지 않았으나 루꼴라 추출물에 대하여는 항균활성이 나타났으며, 특히, 그람양성균인 B. subtilis에 대한 항균활성이 가장 높게 나타났다. 또한, 선행연구에서 보고(7)한 바와 같이 루꼴라 추출물에 대한 세포독성이 없으며 생리활성 효과를 보인 시료농도로서 최종농도가 50 mg/L가 되도록 처리한 후, 시간별로 각각 시험군에 대한 항균작용을 알아보기 위해, time curve를 작성하였다(Fig.
피부장벽 기능 향상을 위한 케라티노사이트 분화에 관련된 바이오마커로서 알려진 인볼루크린 발현에 대한 면역조직화학 분석을 인공피부를 이용하여 시행하였다(12). 루꼴라 추출물을 처리(50 mg/L)한 경우에 0.1% DMSO로 처리한 대조군에 비하여 인볼루크린 발현이 뚜렷하게 증가하였으며 동일농도로 처리된 합성물질 WY14643과 비교하였을 때에도 비슷한 발현양상을 보여 주었다(Fig. 2). 본 연구에 양성대조군으로 사용된 WY14643과 clofibrate등 합성화합물들은 케라티노사이트 분화 증진에 영향을 주어 피부장벽 기능개선에 효과를 보이는 것으로 이미 알려져 있다(13,14).
1%의 증식 억제가 확인되었다. 즉, 모든 시험균의 증식이 억제됨을 확인 할 수 있었으며 Disc 확산법과 마찬가지로 그람양성균인 B. subtilis에 대한 증식억제 효과가 가장 높게 나타났다. 또한, 다른 천연소재 중 우수한 항균효과를 보고된 바(10) 있는 소라쟁이 에탄올 추출물에 대한 B.
후속연구
본 연구에 양성대조군으로 사용된 WY14643과 clofibrate등 합성화합물들은 케라티노사이트 분화 증진에 영향을 주어 피부장벽 기능개선에 효과를 보이는 것으로 이미 알려져 있다(13,14). 따라서 본 연구자들이 최근에 루꼴라 추출물이 독성이 적은 안전한 물질로 보고한 바(7)와 같이 루꼴라 추출물이 천연소재로서 피부장벽 기능 향상을 위해 활용가치가 높을 것으로 생각되며, 루꼴라 추출물 성분분석 결과로 플라보노이드들에 대하여 보고된 바(15)와 같이 항균활성과 피부장벽 기능향상에 플라보노이드 성분들이 활성소재로서 기능을 나타낸 것으로 사료된다.
subtilis에 대한 증식억제 효과가 가장 높게 나타났다. 또한, 다른 천연소재 중 우수한 항균효과를 보고된 바(10) 있는 소라쟁이 에탄올 추출물에 대한 B. subtilis, E. coli 항균활성이 약하게 보이는 것과 비교하였을 때, 루꼴라 추출물(ES)의 높은 항균력으로 천연방부제 및 아토피 피부염 악화인자인 세균증식을 억제(11)함으로써 피부염을 개선할 수 있는 천연물 기반의 소재 개발 가능성을 기대할 수 있을 것으로 생각한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피부장벽이 손상됨에 따라 유발되는 증상은?
각질형성세포는 표피최하층(stratum basale)에서 지속적으로 증식하던 기저세포(basal cell)가 각질층(stratum corneum)으로 이동하면서, 단계적으로 형태 및 기능상의 변화를 거치며 형성된 세포이며, 일정 기간이 지나면 오래된 각질형성세포는 피부에서 탈락되고, 표피 최하층으로부터 올라온 새로운 각질형성세포가 그 기능을 대신하는 표피 분화(epidermis differentiation) 또는 각화(keratinization)의 과정을 반복하게 되며 각질형성 세포는 천연보습인자(natural moisturizing factor, NMF)와 세라마이드, 콜레스테롤 및 지방산과 같은 세포 간 지질을 생성하여, 각질층이 외부와의 차단층 역할을 하게 됨으로써 피부장벽(skin barrier)로서의 기능을 보유하게 된다(3). 피부장벽(skin barrier)은 지속적인 외부 자극에 의해 손상되어 피부건조증, 아토피 등의 피부질환이 유발되는데 현재 화장품에서 손상된 장벽을 보충하기 위해 보습제, 세라마이드 등 증상완화를 위한 물질을 사용할 뿐 피부항상성 기전에 근거한 근본적인 효능 물질 개발은 미미한 상황이다(4).
빻은 루꼴라 잎의 의학적 용도는?
고대 로마에서 루꼴라의 잎과 씨를 소중히 여겼으며 씨는 기름에 향을 내는데 사용하였으며 잎과 꽃, 씨앗을 모두 식용하는데 맛이 고소하고 쌉싸름하고 머스터드와 같이 톡 쏘는 매운 향이 있는 것이 특징이고 비타민 C, 칼륨의 함유량이 풍부하여 건강식, 미용채소로도 많이 알려져 있다(5). 특히, 잎은 잘 빻아서 상처 난 곳, 아픈 관절, 뼈가 부러진 곳에 치료 목적으로도 사용되었다고 전해진다. 고대문헌에 보면 전갈 독 치료, 체내 기생충제거, 얼굴피부의 spot제거, 식초와 함께 얼굴 잡티 제거, 흉터/멍 축소, 루꼴라 샐러드를 다져서 눈에 바르면 시력회복 등 혈액순환을 도와 몸을 덥게 하고 에너지를 충전시키며 이뇨와 소화를 돕는다는 보고(6)가 있는 등 예로부터 많은 효능이 있으며 이에 활용을 하고 있음을 보여준다.
각질형성세포란 무엇인가?
사람의 피부는 진피(dermis)와 표피(epidermis)로 구성되고 표피는 지질을 주로 생성하고, 콜라겐은 실질적으로 합성하지 않는 각질형성세포(keratinocyte)로 주로 구성되어 있어 특히, 피부의 최외각에 위치하고 있는 표피는 외부의 다양한 물리적, 화학적 및 기계적 자극에 대한 방어와 피부를 통한 체내 수분의 과도한 발산을 막는 보호 기능을 수행하고 각질형성세포로 구성된 각질층이 정상적으로 형성되고 유지됨으로써 가능하다(1,2). 각질형성세포는 표피최하층(stratum basale)에서 지속적으로 증식하던 기저세포(basal cell)가 각질층(stratum corneum)으로 이동하면서, 단계적으로 형태 및 기능상의 변화를 거치며 형성된 세포이며, 일정 기간이 지나면 오래된 각질형성세포는 피부에서 탈락되고, 표피 최하층으로부터 올라온 새로운 각질형성세포가 그 기능을 대신하는 표피 분화(epidermis differentiation) 또는 각화(keratinization)의 과정을 반복하게 되며 각질형성 세포는 천연보습인자(natural moisturizing factor, NMF)와 세라마이드, 콜레스테롤 및 지방산과 같은 세포 간 지질을 생성하여, 각질층이 외부와의 차단층 역할을 하게 됨으로써 피부장벽(skin barrier)로서의 기능을 보유하게 된다(3). 피부장벽(skin barrier)은 지속적인 외부 자극에 의해 손상되어 피부건조증, 아토피 등의 피부질환이 유발되는데 현재 화장품에서 손상된 장벽을 보충하기 위해 보습제, 세라마이드 등 증상완화를 위한 물질을 사용할 뿐 피부항상성 기전에 근거한 근본적인 효능 물질 개발은 미미한 상황이다(4).
참고문헌 (15)
Elias PM (2005) Stratum corneum defensive functions: an integrated view. J Invest Dermatol, 125, 183-200
Lamy E, Schroder J, Paulus S, Brenk P, Stahl T, Mersch-Sundermann V (2008) Antigenotoxic properties of Eruca sativa (rocket plant), erucin and erysolin in human hepatoma (HepG2) cells towards benzo(a)pyrene and their mode of action. Food Chem Toxicol, 46, 2415-2421
Kim B, Choi YE, Kim HS (2014) Eruca sativa and its flavonoid components, quercetin and isorhamnetin, improve skin barrier function by activation of peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)- ${\alpha}$ and suppression of inflammatory cytokines. Phytother Res, 28, 1359- 1366
Herrera-Arellano A, Martinez-Rivera Mde L, Hernandez- Cruz M, Lopez-Villegas EO, Rodriguez-Tovar AV, Alvarez L, Marquina-Bahena S, Navarro-Garcia VM, Tortoriello J (2007) Mycological and electron microscopic study of Solanum chrysotrichum saponin SC-2 antifungal activity on Candida species of medical significance. Planta Med, 73, 1568-1573
Kim SH, Nam GW, Lee HK, Moon SJ, Chang IS (2006) The effects of Musk T on peroxisome proliferatoractivated receptor [PPAR]- ${\alpha}$ activation, epidermal skin homeostasis and dermal hyaluronic acid synthesis. Arch Dermatol Res, 298, 273-282
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