[논문]신규 Sporichthyaceae Bacterium Strain K-07 배양액의 피부장벽, 보습 및 항염증 활성

이동걸; 김민지; 강승현; 김연준

doi:10.15230/scsk.2017.43.2.137

[국내논문] 신규 Sporichthyaceae Bacterium Strain K-07 배양액의 피부장벽, 보습 및 항염증 활성
Novel Sporichthyaceae Bacterium Strain K-07 Skin Barrier, Moisturizing and Anti-inflammatory Activity 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.43 no.2, 2017년, pp.137 - 147

이동걸 (코스맥스 비티아이(주)) , 김민지 (코스맥스 비티아이(주)) , 강승현 (코스맥스(주)) , 김연준 (코스맥스(주))

초록
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피부의 생태계는 미생물에게 다양한 형태의 서식처를 제공하며, 광범위한 미생물들이 살고 있다. 숙주인 사람은 이들과 공생관계를 이루고 있으며, 이들은 숙주에 많은 긍정적인 영향을 미친다. 피부에 분포하는 미생물들의 다양한 대사물질은 피부세포에 영향을 미치고, 피부장벽 기능, 노화방지 및 항염증에 광범위한 효능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사람의 피부에서 신규한 Sporichthyaceae bacterium strain K-07을 분리하였고, 해당 미생물의 16S rRNA 분석결과 Sporichthya속의 미생물과 상동성이 93.4%인 것으로 신규속(genus)으로 확인되었다. 그리고 신규로 분리된 K-07 배양액을 처리하였을 때, HaCaT cell에 어떤 변화가 나타나는지에 대한 분석을 실시하였다. 분리된 신규 미생물 strain K-07의 16S rRNA sequence 분석결과 상동성이 93.4% 이하로 확인되었고, 보고되지 않은 새로운 종으로 확인되었다. Filaggrin, cluadin1, claudin4, ${\alpha}SMase$, 및 CerS3 / HAS3 및 aquaporin3 / IL-6 및 TNF-${\alpha}$ / TSLP 및 TARC를 대상으로 strain K-07 배양액을 처리하여 변화를 관찰하였다. 그 결과 filaggrin, cluadin1, claudin4, ${\alpha}$SMase, 및 CerS3 / HAS3 및 aquaporin3에서는 음성 대조군 대비 우수한 증가 효과가 나타남을 확인하였다. 그리고 IL-6 및 TNF-${\alpha}$ / TSLP 및 TARC에 대해서도 우수한 억제능을 나타내는 것을 확인하였다. 결론적으로 신규 미생물 strain K-07 배양액은 피부 장벽활성 증진에 매우 효과적인 작용을 하며, 염증 억제에 우수한 효능을 나타내는 것으로 확인되므로 피부에 효과적인 소재로 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

The human skin is an ecosystem that provides habitat to various microorganisms. These comprise the skin microbiome and provide numerous benefits in addition to maintaining a symbiotic relation with the host. Various metabolites generated by the skin microbiome exert beneficial effects such as strengthening the skin barrier, and anti-aging and anti-inflammatory functions. In this study, we isolated a novel bacterium, designated Sporichthyacae strain K-07, from the human skin. Analysis of 16S rRNA gene sequences showed that the newly found bacterium shares 93.4% homology with the genus Sporichthya, thus corroborating the discovery of a novel genus. We further analyzed the effect of the novel strain in vitro, by treating HaCaT cells with bacterial metabolite products. Treatment resulted in changes in the mRNA expression levels of filaggrin, claudin1, claudin4, SMase, CERS3, HAS3, aquaporin3, IL-6, TNF-${\alpha}$, TSLP, and TARC. Specifically, the levels of filaggrin, claudin1, claudin4, SMase, CERS3, HAS3, and aquaporin3 were higher in strain K-07 metabolite product-treated cells than in control cells. These results showed that metabolite products of the novel strain K-07 enhanced the skin barrier and exert anti-inflammatory effects. Therefore, these metabolite products could be potentially used for treatment of skin conditions.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 K-07의 배양액을 HaCaT cell에 처리하였을 때 변화를 관찰하였고, 특히 피부장벽을 구성하는 다양한 인자들을 대상으로 평가하여, 실제 피부에 적용 가능한 기술을 개발하는 것이 중요한 의의를 지닌다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 신규 미생물을 분리하고 이를 통해 피부장벽개선 및 보습소재 기술을 개발하여 기능성 화장품 소재로 활용할 수 있는 방법을 연구하고자 하였다.

제안 방법

실제로 strain K-07을 배양하였을 때 exo-polysaccharide (EPS)류의 물질이 형성되는 것을 확인하였고, 배양된 배지를 이용하여 새로운 형태의 oligosaccharide, short chain fatty acids 그리고 peptides가 형성되어 피부에 유익한 작용을 나타내는 것으로 예상된다. 그러므로 본 연구에서는 건강한 사람의 피부로부터 분리된 신규 미생물 strain K-07 배양액을 통하여 피부장벽, 보습 및 항염증 활성을 평가하였다. 본 균주는 특정 생장 조건에 의하여 전환된 최종 산물이 피부세포의 다양한 활성을 나타내는 물질을 생산하는 것으로 확인되었고, 특히 피부 보습활성 인자와, 피부장벽활성 인자에 눈에 띄는 증가 효능을 나타냈으며, TSLP, TARC 평가에서는 염증반응을 유도하지 않은 음성대조군 세포보다 억제율이 높게 평가된 것을 확인할 수 있었다.

대상 데이터

균주의 분리를 위하여 육안으로 판단하였을 때 건강한 피부를 보유한 사람 10명으로부터 멸균된 면봉으로 swab을 실시하여 확보하였다. 채집된 면봉 샘플은 멸균 증류수에 현탁시켜, 사용하였다.

데이터처리

45를 사용하여 분석하였다. 세포활성 시험은 총 3회 반복으로 실시하였으며, 모든 데이터 통계처리는 SAS (statistical analysis system, ver 9.3, SAS Institute, USA) 프로그램을 통하여 처리하였고, 세포 분석에 대한 그룹간 통계는 Student’s t-test를 이용하였다. 두군 간의 유의적 차이에 의한 통계적 검정 후 (－) 대비 *p < 0.

이론/모형

Strain K-07 배양액의 HaCaT cell에 대한 독성 평가를 위해 MTT assay를 수행하였다. HaCaT cell은 96-well plate에 3 × 10⁴ cells/well로 분주하여 24 h 후에 FBS 제거 배지로 교환하였다.
분리 균주의 16S rRNA gene 염기서열은 (주)마크로젠(Seoul, Korea)에 의뢰하여 BigDye terminator를 이용한 cycle sequencing 방법으로 3730xl DNA analyzer(Applied Biosystems)를 통해 분석하였다. 분리 균주의 phylogenetic tree를 그리기 위해서 GenBank에 등록되어 있는 sequence data를 이용하여 분리 균주와 가까운 위치에 있는 여러 species들의 type strain의 16S rRNA gene 염기서열을 조사하고 이들의 염기서열을 Bioedit program과 Clustal X program을 이용하여 alignment하였다.

성능/효과

장기적으로 효능을 나타내는 단일물질을 개발하여 효능메커니즘을 규명하고 피부장벽, 보습 및 항염증에 복합적으로 효과가 우수한 물질을 대량 생산할 수 있는 의의가 있으며 앞으로 후속적인 연구를 통하여 이를 대량화시키는 기술에 대한 부분을 계속적으로 규명해 나갈 예정이다. 결론적으로 본 연구에서 발견한 strain K-07은 피부장벽을 건강하게 유지시켜줄 수 있도록 다양한 활성인자를 증진시키는 효능을 가지고 있으며, 염증이 발생된 세포에서는 염증 발생을 억제하는 요인을 억제하여 세포 재생에 도움된다고 확인할 수 있다
그러므로 본 연구에서는 건강한 사람의 피부로부터 분리된 신규 미생물 strain K-07 배양액을 통하여 피부장벽, 보습 및 항염증 활성을 평가하였다. 본 균주는 특정 생장 조건에 의하여 전환된 최종 산물이 피부세포의 다양한 활성을 나타내는 물질을 생산하는 것으로 확인되었고, 특히 피부 보습활성 인자와, 피부장벽활성 인자에 눈에 띄는 증가 효능을 나타냈으며, TSLP, TARC 평가에서는 염증반응을 유도하지 않은 음성대조군 세포보다 억제율이 높게 평가된 것을 확인할 수 있었다. 이는 strain K-07 배양물이 인위적으로 염증을 유도하지 않았을 때에도 피부세포에 전달될 수 있는 염증유발 요소를 억제한 것으로 판단되었다.
이는 strain K-07 배양물이 인위적으로 염증을 유도하지 않았을 때에도 피부세포에 전달될 수 있는 염증유발 요소를 억제한 것으로 판단되었다. 이는 피부에 존재하는 S. epidermidis에 의해 염증반응이 억제되고, 피부상처 재생에 도움이 된다는 기존의 연구 결과[13]와 유사하며 본 분리 strain K-07는 아직 학계에 보고되지 않은 신규 속의 미생물로서 연구가치가 높다고 판단된다. 장기적으로 효능을 나타내는 단일물질을 개발하여 효능메커니즘을 규명하고 피부장벽, 보습 및 항염증에 복합적으로 효과가 우수한 물질을 대량 생산할 수 있는 의의가 있으며 앞으로 후속적인 연구를 통하여 이를 대량화시키는 기술에 대한 부분을 계속적으로 규명해 나갈 예정이다.

후속연구

epidermidis에 의해 염증반응이 억제되고, 피부상처 재생에 도움이 된다는 기존의 연구 결과[13]와 유사하며 본 분리 strain K-07는 아직 학계에 보고되지 않은 신규 속의 미생물로서 연구가치가 높다고 판단된다. 장기적으로 효능을 나타내는 단일물질을 개발하여 효능메커니즘을 규명하고 피부장벽, 보습 및 항염증에 복합적으로 효과가 우수한 물질을 대량 생산할 수 있는 의의가 있으며 앞으로 후속적인 연구를 통하여 이를 대량화시키는 기술에 대한 부분을 계속적으로 규명해 나갈 예정이다. 결론적으로 본 연구에서 발견한 strain K-07은 피부장벽을 건강하게 유지시켜줄 수 있도록 다양한 활성인자를 증진시키는 효능을 가지고 있으며, 염증이 발생된 세포에서는 염증 발생을 억제하는 요인을 억제하여 세포 재생에 도움된다고 확인할 수 있다

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Sporichthyaceae bacterium K-07은 무엇인가?	이번 연구에서 분리된 신규 Sporichthyaceae bacterium K-07은 건강한 피부를 구성하는 사람의 피부에서 분리되는 균주로 확인된다. 하지만 아직 학계에 보고가 되지 않은 새로운 형태의 속(genus)으로 확인되었으며, 연구가치가 높을 것으로 판단되었다. 따라서 K-07의 배양액을 HaCaT cell에 처리하였을 때 변화를 관찰하였고, 특히 피부장벽을 구성하는 다양한 인자들을 대상으로 평가하여, 실제 피부에 적용 가능한 기술을 개발하는 것이 중요한 의의를 지닌다고 할 수 있다.
	건강한 피부 환경을 위해 염증 인자들을 억제하는 것이 중요한 이유는 무엇인가?	지질층의 주성분은 세라마이드이며 핵이 있는 표피층에는 치밀이음과 부착반점이 장벽 역할을 한다. 이러한 피부장벽 형성 과정에서 여러 사이토카인들이 영향을 미치며 이러한 변화는 염증성 피부 질환에서 피부장벽의 이상을 초래할 수 있다. 특히 피부장벽의 급성 손상 이후 표피에서 사이토카인 및 가려움 인자들의 발현 증가가 관찰되며, 이는 피부장벽의 구성과 기능 유지, 정상적인 표피 분화과정에 부정적인 영향을 줄 수 있다[23]. 따라서 건강한 피부 환경을 만들기 위해 피부장벽 및 수분 인자들을 개선시키는 것뿐만 아니라 여러 염증 인자들을 억제시키는 것도 중요하다.
	피부생태환경의 특징은 무엇인가?	피부생태환경을 다시 살펴보면, 물리적인 요소들과 생물학적인 요소들이 잘 어우러져 다양한 서식처를 제공하며, 더 나아가 사람과 미생물 사이의 미묘한 균형에 대해 생각해 볼 수 있고, 공생관계의 균형이 무너지게 되면 그와 동시에 피부의 붕괴와 감염이 발생하게 된다고 알려져 있다[9].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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