하엽, 삼백초 및 와송으로 구성된 식물복합추출물의 항노화 화장품 소재로서의 응용성 연구 Anti-aging Cosmetic Application of Novel Multi-herbal Extract Composed of Nelumbo nucifera Leaves, Saururus chinensis and Orostachys japonica원문보기
본 연구에서는 효과적이고 안전한 화장품 성분 탐색을 위해 항산화 활성 가이드라인에 따라 다양한 식물 추출물을 대상으로 효능을 확인하였으며 이 중 가장 효능이 좋은 식물을 발굴하고 이를 최적의 비율로 혼합하여 Charmzone Extract (CZE)로 명명하였다. CZE는 하엽(Nelumbo nucifera leaves), 삼백초(Saururus chinensis) 및 와송(Orostachys japonica)으로 구성된 식물복합추출물로, 본 연구에서는 CZE의 항노화 화장품 원료로서의 개발 가능성을 확인해 보고자 하였다. CZE는 자유 라디칼 소거 활성을 가지고 있었으며, 인간 각질형성세포주인 HaCaT 및 인간 섬유아세포 NHDF에서 활성산소종의 생성을 억제하고 총항산화능을 증가시켰다. 그리고 NHDF에서 제1형 프로콜라겐의 분비를 촉진하였고, B16F10 세포에서 멜라닌의 생성을 감소시켰으며, RAW264.7 세포에서 lipopolysaccharide 자극에 의한 산화질소의 생성을 농도 의존적으로 저해하였다. 또한, CZE는 HaCaT의 이동을 촉진하는 효능을 나타내었다. 결과를 종합하면, CZE는 항산화, 주름개선, 미백, 항염증 및 상처치유의 다효능을 나타내며, 이러한 효능을 통해 피부 기능을 향상시킬 수 있을 것이라고 기대된다. 그러므로 식물복합추출물 CZE는 피부 항노화용 화장품 성분으로 응용 가능하다.
본 연구에서는 효과적이고 안전한 화장품 성분 탐색을 위해 항산화 활성 가이드라인에 따라 다양한 식물 추출물을 대상으로 효능을 확인하였으며 이 중 가장 효능이 좋은 식물을 발굴하고 이를 최적의 비율로 혼합하여 Charmzone Extract (CZE)로 명명하였다. CZE는 하엽(Nelumbo nucifera leaves), 삼백초(Saururus chinensis) 및 와송(Orostachys japonica)으로 구성된 식물복합추출물로, 본 연구에서는 CZE의 항노화 화장품 원료로서의 개발 가능성을 확인해 보고자 하였다. CZE는 자유 라디칼 소거 활성을 가지고 있었으며, 인간 각질형성세포주인 HaCaT 및 인간 섬유아세포 NHDF에서 활성산소종의 생성을 억제하고 총항산화능을 증가시켰다. 그리고 NHDF에서 제1형 프로콜라겐의 분비를 촉진하였고, B16F10 세포에서 멜라닌의 생성을 감소시켰으며, RAW264.7 세포에서 lipopolysaccharide 자극에 의한 산화질소의 생성을 농도 의존적으로 저해하였다. 또한, CZE는 HaCaT의 이동을 촉진하는 효능을 나타내었다. 결과를 종합하면, CZE는 항산화, 주름개선, 미백, 항염증 및 상처치유의 다효능을 나타내며, 이러한 효능을 통해 피부 기능을 향상시킬 수 있을 것이라고 기대된다. 그러므로 식물복합추출물 CZE는 피부 항노화용 화장품 성분으로 응용 가능하다.
In this study, various plant extracts were screened for the effective and safe skin care ingredient according to the antioxidant activity assay guidelines. We selected an optimized combination herbal extract, Charmzone extract (CZE), which composed of Nelumbo nucifera leaves, Saururus chinensis and ...
In this study, various plant extracts were screened for the effective and safe skin care ingredient according to the antioxidant activity assay guidelines. We selected an optimized combination herbal extract, Charmzone extract (CZE), which composed of Nelumbo nucifera leaves, Saururus chinensis and Orostachys japonica. CZE exerted free radical scavenging activity. It reduced reactive oxygen species formation and increased total antioxidant capacities in human keratinocyte (HaCaT) and normal human dermal fibroblasts (NHDF). CZE also leaded procollagen type 1 secretion in NHDF and decreased cellular melanin contents in B16F10. The production of nitric oxide was decreased by CZE in lipopolysaccharide-stimulated RAW264.7 in a dose dependent manner. Therefore, it is concluded that CZE can be applied for naturally derived anti-aging functional skin care ingredient for anti-oxidation, wrinkle enhancement, whitening, anti-inflammation and wound healing of skin.
In this study, various plant extracts were screened for the effective and safe skin care ingredient according to the antioxidant activity assay guidelines. We selected an optimized combination herbal extract, Charmzone extract (CZE), which composed of Nelumbo nucifera leaves, Saururus chinensis and Orostachys japonica. CZE exerted free radical scavenging activity. It reduced reactive oxygen species formation and increased total antioxidant capacities in human keratinocyte (HaCaT) and normal human dermal fibroblasts (NHDF). CZE also leaded procollagen type 1 secretion in NHDF and decreased cellular melanin contents in B16F10. The production of nitric oxide was decreased by CZE in lipopolysaccharide-stimulated RAW264.7 in a dose dependent manner. Therefore, it is concluded that CZE can be applied for naturally derived anti-aging functional skin care ingredient for anti-oxidation, wrinkle enhancement, whitening, anti-inflammation and wound healing of skin.
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문제 정의
본 연구에서는 CZE가 인간 피부유래 세포주에서 활성산소종의 생성에 관여하는지 알아보기 위해 HaCaT 및 NHDF에 CZE를 농도별로 24 h 동안 처리하고 DCF-DA를 첨가한 후 활성산소종에 의해 생성된 형광물질 2’,7’-dichlorodihydofluorescein (DCFH)를 측정하는 실험을 진행하였다.
피부의 상처 치유 과정에서 피부 재생을 위하여 각질형성세포, 섬유아세포 등이 이동하고 이들은 콜라겐 등의 세포 외 기질을 합성하여 피부 복원에 중요한 역할을 수행한다[34]. 본 연구에서는 식물복합추출물 CZE가 피부 표피 유래 세포의 이동을 통한 상처치유 효능을 나타내는지 확인하기 위해 CZE를 농도별로 HaCaT에 처리한 후 HaCaT의 이동을 통한 세포 간 거리 감소율을 시간별로 확인하는 실험을 진행하였다. Figure 5의 결과와 같이 CZE를 0.
멜라닌은 자외선으로부터 피부세포의 손상을 억제하는 역할을 하지만 과량 생성되면 기미, 주근깨 등 미용적 측면에서 다양한 문제를 야기한다. 본 연구에서는 식물복합추출물 CZE의 다양한 피부기능 개선 효능을 알아보기 위해 멜라닌 색소 측정 실험을 실시하였다. B16F10 세포주에 CZE를 다양한 농도로 처리하고 멜라닌의 생성률을 측정한 결과 0.
본 연구에서는 피부에 효과적이고 안전한 천연 화장품 성분을 개발하기 위하여 항산화 효능을 기반으로 다양한 천연물을 탐색하였고, 그중에서 하엽, 삼백초 및 와송으로 구성된 식물복합추출물 CZE를 발굴하게 되었다. 본 연구결과에 따르면 CZE는 다양한 항산화 효능을 나타내었으며, 섬유아세포에서 콜라겐 생성을 증가시켰다.
본 연구에서는 하엽, 삼백초 및 와송으로 구성된 식물복합추출물 CZE의 항산화, 주름 생성 완화, 피부미백 및 상처치유 촉진의 피부기능 개선 효능을 확인하여 천연 항노화 화장품 소재로서의 이용 가능성을 검토하고자 하였다
피부조직 내에 형성된 자유 라디칼은 산화적 스트레스를 유발하여 피부노화의 주요원인으로 작용한다[5]. 본 연구팀은 이전 연구에서 항노화용 화장품에 적용 가능한 천연소재를 발굴하기 위해 다양한 식물 추출물을 대상으로 DPPH 자유 라디칼 소거활성 측정실험을 실시하였다. 그 결과 하엽, 삼백초 및 와송이 가장 소거능이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
그러나 나이가 들수록[29], 체내 산화적 스트레스가 과도할수록 피부 진피층 내에서의 콜라겐 합성이 감소하는 것으로 알려져 있다[6,7]. 앞의 결과에서 CZE의 인간 피부유래 세포주에서의 항산화 효능을 확인하였으므로, CZE이 콜라겐 생성에 미치는 영향을 확인해보고자 하였다. Figure 2의 결과와 같이 CZE를 NHDF에 0.
제안 방법
24 h 배양된 세포의 배양액을 제거하고 MTT용액의 농도가 0.5 mg/mL가 되도록 배지에 녹여 100 µL를 가하고 37℃ 및 5% CO2가 유지되는 습윤배양기에서 세포를 1 h 배양 후 formazan crystal을 용해시키기 위하여 DMSO 200 µL를 가한 후 540 nm의 흡광도에서 세포의 생존율을 측정하였다.
cells/well로 가한 후 24 h 동안 배양하였고, 이후 CZE를 24 h 동안 농도별로 처리하였다. CZE의 총 항산화능을 확인하기 위하여 total antioxidant capacity assay kit를 사용하였으며, 세포 배양 배지를 취한 후 이를 반응시켜 660 nm의 흡광도에서 측정하였다.
HaCaT과 NHDF을 96-well plate에 각각 3 × 104 및 1 × 104 cells/well로 가한 후 24 h 동안 배양하였고, 이후 CZE를 24 h 동안 농도별로 처리하였다.
배지를 제거한 후 인산완충용액(phosphate buffered saline)을 이용하여 2회 세척하고 상온에서 50 µM의 DCF-DA용액을 처리한 후 형광분석기(molecular devices)를 이용하여 형광 강도의 변화를 측정하였다(excitation 485 nm,emission 530 nm).
상층액 약 50 µL를 동량의Greiss reagent (1% sulfanilamide, 0.1% N-1-naphtylethylenediamine dihydrochloride in 5% phosphoric acid)와 혼합한 후 반응시키고 10 min 후 570 nm에서 흡광도 값을 측정하였다.
cells/well로 가한 후 24 h 동안 배양하였고, 이후 CZE를 72 h 동안 농도별로 처리하였다. 세포 배양 배지를 취한 후 procollagentype-1 C-peptide EIA kit에 반응시켜 제1형 프로콜라겐(procollagen type-1)의 생성량을 측정하였다. 본 연구에서 TGF-β 10 ng/mL를 양성대조군으로 사용하였다.
이후 well의 가운데 라인에 200 µL pipette tip으로 바닥이 보이도록 긁어준 후 인산완충용액을 이용하여 세척하고 CZE를 농도별로 처리하였다. 세포를 긁어낸 부위에서 세포가 이동된 정도를 사진으로 기록한 후 Image J software를 이용하여 세포간 거리를 수치화 시켰다.
5% 감소시켰다(Figure 1A). 이후 이들을 다양한 비율로 혼합한 후 효능을 추가 확인하였다. 그 결과 가장 높은 활성을 나타내는 최적의 혼합비율 조건인 하엽 : 삼백초 : 와송 = 8 : 1 : 1을 발굴하였으며, 이것의 추출물을 CZE로 명명하였다.
경북 영천산 하엽과 삼백초 및 전남 담양산 와송은 건조물로 국내 삼흥건재약업사에서 구입하여 사용하였다. 하엽, 삼백초 및 와송을 8 : 1 : 1 (w/w)의 비율로 혼합한 후, 70% 에탄올로 72 h 동안 교반 추출하였다. 이 과정을 통해 얻은 추출액을 No.
경북 영천산 하엽과 삼백초 및 전남 담양산 와송은 건조물로 국내 삼흥건재약업사에서 구입하여 사용하였다. 하엽, 삼백초 및 와송을 8 : 1 : 1 (w/w)의 비율로 혼합한 후, 70% 에탄올로 72 h 동안 교반 추출하였다.
본 연구에서 TGF-β 10 ng/mL를 양성대조군으로 사용하였다.
본 연구에서는 인간 섬유아세포주(normal human dermal fibroblast, NHDF), 인간 멜라닌세포주(normal human epidermal melanocyte, NHEM), 인간 각질형성 세포주 HaCaT, 마우스 대식세포주 RAW264.7, 마우스 흑색세포종 B16F10이 사용되었으며, 이들 세포주는ATCC (USA)로부터 구매하였다. 세포 배양을 위해 100 unit/mL의 penicillin, 100 µg/mL의 streptomycin 및 10%FBS가 함유된 DMEM을 사용하였으며, 37 ℃ 및 5% CO2가 유지되는 습윤배양기에서 세포를 배양하였다
데이터처리
데이터는 평균 ± 표준편차로 표현하였으며, 통계적 유의성은 SPSS 프로그램을 이용하여 ANOVA 방법으로 통계분석을 수행한 후 Dunnet test법을 이용하여 검정하였다(*p < 0.05).
이론/모형
Anti-melanogenic effect of CZE in B16F10. Cell viability was assessed by MTT assay.
세포생존율은 MTT assay 방법으로 측정하였다. 24 h 배양된 세포의 배양액을 제거하고 MTT용액의 농도가 0.
성능/효과
본 연구에서는 식물복합추출물 CZE의 다양한 피부기능 개선 효능을 알아보기 위해 멜라닌 색소 측정 실험을 실시하였다. B16F10 세포주에 CZE를 다양한 농도로 처리하고 멜라닌의 생성률을 측정한 결과 0.5% 및 1%의 농도에서 세포생존율의 변화 없이 대조군 대비 멜라닌을 14.1% 및 23.6% 감소시킴을 확인할 수 있었다(Figure 3). 위의 결과를 종합해볼 때, CZE를 천연 화장품 소재로 개발하고 이후 항노화용 화장품에 적용하였을 때
01% 이상의 농도에서 통계적인 유의성을 나타냄을 확인할 수 있었다(Figure 1C). MTT assay 방법을 통해 각 세포에 CZE를 동일 농도로 24 h 동안 처리한 후 세포생존율을 확인해본 결과 CZE는 세포생존율에는 영향을 미치지 않았다(data not shown). 즉, CZE에 의한 세포 내 활성산소종 감소는 세포사멸 또는 증식에 의해 영향을 받아 발생한 결과는 아니라고 할 수 있다.
01-1%의 농도로 처리하였을 때 농도의존적으로 DCFH의 생성이 감소되었다(Figure 1B). NHDF에서는 DCF-DA를 첨가하고 30 min 후에 DCFH를 측정하였을 때 CZE 0.1% 이상의 농도에서 통계적으로 유의하게 DCFH의 생성이 감소하는 것을 확인할 수 있었으나, 120 min 후 측정하였을 때는 CZE 0.01% 이상의 농도에서 통계적인 유의성을 나타냄을 확인할 수 있었다(Figure 1C). MTT assay 방법을 통해 각 세포에 CZE를 동일 농도로 24 h 동안 처리한 후 세포생존율을 확인해본 결과 CZE는 세포생존율에는 영향을 미치지 않았다(data not shown).
이후 이들을 다양한 비율로 혼합한 후 효능을 추가 확인하였다. 그 결과 가장 높은 활성을 나타내는 최적의 혼합비율 조건인 하엽 : 삼백초 : 와송 = 8 : 1 : 1을 발굴하였으며, 이것의 추출물을 CZE로 명명하였다. Figure 1A의 결과에서 알 수 있듯이 CZE는 0.
본 연구팀은 이전 연구에서 항노화용 화장품에 적용 가능한 천연소재를 발굴하기 위해 다양한 식물 추출물을 대상으로 DPPH 자유 라디칼 소거활성 측정실험을 실시하였다. 그 결과 하엽, 삼백초 및 와송이 가장 소거능이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. 하엽은0.
본 연구결과에 따르면 CZE는 다양한 항산화 효능을 나타내었으며, 섬유아세포에서 콜라겐 생성을 증가시켰다. 또한 멜라닌 및 염증성 산화질소의 생성을 억제하였으며, 각질형성세포의 이동성을 증가시키는 효능을 나타내었다. 이는 CZE가 피부세포의 산화적 스트레스를 감소시켜 피부노화의 근본적인 원인을 억제할 수 있으며, 피부 주름 개선과 미백 효능을 통한 안색 개선에 도움을 줄 수 있음을 의미한다.
즉, CZE에 의한 세포 내 활성산소종 감소는 세포사멸 또는 증식에 의해 영향을 받아 발생한 결과는 아니라고 할 수 있다. 또한 본 연구팀은 HaCaT 및 NHDF에서 총항산화능이 CZE에 의해증가됨을 확인할 수 있었다(Figure 1D and E). 위의 결과를 종합하여 볼 때, CZE는 인간 각질형성세포주HaCaT 및 인간 섬유아세포주 NHDF에서 활성산소종의 생성을 억제하고 총항산화능을 증가시키는 것을 알 수 있다.
본 연구에서는 피부에 효과적이고 안전한 천연 화장품 성분을 개발하기 위하여 항산화 효능을 기반으로 다양한 천연물을 탐색하였고, 그중에서 하엽, 삼백초 및 와송으로 구성된 식물복합추출물 CZE를 발굴하게 되었다. 본 연구결과에 따르면 CZE는 다양한 항산화 효능을 나타내었으며, 섬유아세포에서 콜라겐 생성을 증가시켰다. 또한 멜라닌 및 염증성 산화질소의 생성을 억제하였으며, 각질형성세포의 이동성을 증가시키는 효능을 나타내었다.
본 연구에 앞서 우리는 피부노화 개선용 천연 소재를 발굴하기 위해 다양한 식물 추출물을 이용하여 자유 라디칼 소거능 실험을 진행하였으며, 이 중 하엽(荷葉, Nelumbo nucifera leaf), 삼백초(三白草, Saururus chinensis) 및 와송(瓦松, Orostachys japonica)이 가장 높은 항산화 능력을 나타낸다는 것을 확인하였다. 이들 식물을 최적 비율로 조합하여 항산화능을 높였으며, 이 소재를 Charmzone extract (CZE)로 명명하였다.
또한 산화질소는 피부의 기능 및 질병에도 깊게 관여하는데, 특히 산화질소가 아토피성 피부염과 여드름 같은 염증성 피부질환의 병리 현상에 주요하게 관여한다는 것이 보고된 바가 있다[32,33]. 본 연구에서 CZE를 LPS에 의해 활성화된 대식세포주 RAW264.7에 처리하였을 때 LPS에 의해 유도된 산화질소의 생성을 세포생존율의 변화 없이 억제한다는 것을 확인할 수 있었다(Figure 4). 이는 CZE가 피부노화 및 각종 질환의 원인이 되는 과도한 염증반응을 억제하여 피부세포의 손상을 감소시킬 수 있음을 시사한다.
2%로 감소하였으며, 4 h 및 6 h 후에는 54%, 41%로 세포 간 거리가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, CZE는 각질형성세포의 이동을 촉진하여 피부 상처 치유 및 복원에 긍정적인 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
또한 본 연구팀은 HaCaT 및 NHDF에서 총항산화능이 CZE에 의해증가됨을 확인할 수 있었다(Figure 1D and E). 위의 결과를 종합하여 볼 때, CZE는 인간 각질형성세포주HaCaT 및 인간 섬유아세포주 NHDF에서 활성산소종의 생성을 억제하고 총항산화능을 증가시키는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해 CZE는 다양한 항산화 효능을 통해 주름개선, 피부색소 침착, 피부염증 완화 등 피부노화를 개선하는데 도움을 줄 수 있을 것이라 생각한다.
2%). 특히 1%의 농도로 처리하였을 때 처리 후 2 h 만에 HaCaT 세포 간 거리가 69.2%로 감소하였으며, 4 h 및 6 h 후에는 54%, 41%로 세포 간 거리가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, CZE는 각질형성세포의 이동을 촉진하여 피부 상처 치유 및 복원에 긍정적인 도움을 줄 수 있을 것이라 사료된다.
후속연구
2% 증가되었다. 이러한 결과는 CZE의 NHDF 세포주에서의 활성산소종 생성 억제 및 총항산화능 증가 효능과 관련이 있을 것으로 생각되며, CZE가 피부에 적용되었을 때 진피층에 존재하는 섬유아세포의 콜라겐의 생성을 증가시켜 주름 개선 및 피부손상 회복에 기여할 수 있을 것이라 사료된다.
위의 결과를 종합하여 볼 때, CZE는 인간 각질형성세포주HaCaT 및 인간 섬유아세포주 NHDF에서 활성산소종의 생성을 억제하고 총항산화능을 증가시키는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 통해 CZE는 다양한 항산화 효능을 통해 주름개선, 피부색소 침착, 피부염증 완화 등 피부노화를 개선하는데 도움을 줄 수 있을 것이라 생각한다.
아울러 피부에 불필요하게 일어나는 염증 반응을 억제하여 피부질환을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라 피부 손상 회복 및 치유에 도움을 줄 수 있는 천연 화장품 소재임을 시사한다. 즉, 식물복합추출물인 CZE는 피부 기능을 개선하는데 중요한 역할을 할 수 있는 다 효능 항노화 천연화장품 성분으로써 상당한 개발 가치가 있다고 생각한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
노화는 무엇인가?
인간의 피할 수 없는 생리 현상인 노화(aging)는 시간의 흐름에 따라 신체의 구조가 변하고 생리적 기능이 저하되는 것을 뜻한다. 남 등의 연구에 의하면 근래에는 노화에 의한 병리적 질환을 치료하는 것을 넘어 생리적인 기능저하를 지연, 회복시킴으로써 건강하고 젊은 노년을 보내고자 하는 욕구가 커지고 있는데 그 대표적인 관심분야를 바로 피부노화로 보고 있다[1].
산화적 스트레스는 어떤 과정을 통해 피부에 주름을 형성시키는가?
이러한 노화에 의한 피부기능 저하는 직, 간접적으로 피부조직 내에 형성된 활성산소종(reactive oxygen species)과 같은 자유 라디칼(free radical)이 피부에 정상적으로 존재하고 있는 항산화 물질의 작용을 감소시켜 유발되는 산화적 스트레스에 의해 영향을 받는다[5]. 산화적 스트레스는 교원질 분해효소(collagenase)의 일종인 세포외기질 금속함유 단백분해효소(matrix metalloproteinases)의 활성을 증가시켜 피부 내 결합조직 성분인 콜라겐(collagen) 등의 합성을 감소시켜 탄력을 잃게 하며, 탄력섬유, 교원섬유의 사슬을 끊고 비정상적인 결합을 유도하여 결론적으로 피부의 주름을 형성시킨다[6,7]. 또한 멜라닌(melanin) 생성 반응을 촉진하여 기미, 주근깨, 후생성 흑피증, 일광성 흑점 등의 피부색의 불균일을 가져오며 피부의 염증반응을 유발시키고 DNA 산화와 같은 생체 구성성분들의 손상을 야기하여 피부 세포 및 조직 손상을 주도한다[8].
광노화의 특징인 자외선에 의한 피부 탄력섬유 손상은 어떤 식으로 피부에 나타나는가?
외인성 노화는 대부분 광노화(photoaging)를 의미하며 자외선으로 인한 피부 탄력섬유의 손상을 주요 특징으로 한다[3]. 이에 따라 깊고 굵은 주름이 발생하고 피부 건조, 탄력성 감소, 색소침착, 염증반응, 면역 저하 등이 나타날 수 있다[4]. 이러한 노화에 의한 피부기능 저하는 직, 간접적으로 피부조직 내에 형성된 활성산소종(reactive oxygen species)과 같은 자유 라디칼(free radical)이 피부에 정상적으로 존재하고 있는 항산화 물질의 작용을 감소시켜 유발되는 산화적 스트레스에 의해 영향을 받는다[5].
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