Objectives : In order to find out the whitening effects of Leonuri Herba, this study was designed to identify the effects and the action mechanism of LHE(Leonuri Herba extract) on Malignant melanoma cell lines. Methods : After treating LHE on the B16F10 cell-Malignant melanoma cell line-, the cell s...
Objectives : In order to find out the whitening effects of Leonuri Herba, this study was designed to identify the effects and the action mechanism of LHE(Leonuri Herba extract) on Malignant melanoma cell lines. Methods : After treating LHE on the B16F10 cell-Malignant melanoma cell line-, the cell survival rate, melanin biosynthesis rate, intra&extracellular tyrosinase activity rate, SOD-like activity, tyrosinase mRNA gene expression were investigated. The results were compared with control group without LHE treatment or with positive control group treated with whitening efficacy substance. Results : B16F10 cell survival rate, melanin biosynthesis rate, and intra&extracellular tyrosinase activity were significantly inhibited depending on the concentration of treated LHE. Melanin biosynthesis rate and tyrosinase activity rate were also decreased when ${\alpha}-MSH$ was combined with LHE. In addition, the SOD-like activity was increased in a concentration-dependent manner in the treatment with the LHE, indicating signigicant activity at high concentrations, and the tyrosinase mRNA gene expression was decreased in both the LHE-treated group, the LHE and ${\alpha}-MSH-treated$ group. Conclusions : LHE seems to inhibit melanin synthesis through inhibition of tyrosinase activity and inhibition of tyrosinase mRNA gene expression. It also has the effect of promoting SOD-like activity and may be used clinically as a skin whitening agent in the future.
Objectives : In order to find out the whitening effects of Leonuri Herba, this study was designed to identify the effects and the action mechanism of LHE(Leonuri Herba extract) on Malignant melanoma cell lines. Methods : After treating LHE on the B16F10 cell-Malignant melanoma cell line-, the cell survival rate, melanin biosynthesis rate, intra&extracellular tyrosinase activity rate, SOD-like activity, tyrosinase mRNA gene expression were investigated. The results were compared with control group without LHE treatment or with positive control group treated with whitening efficacy substance. Results : B16F10 cell survival rate, melanin biosynthesis rate, and intra&extracellular tyrosinase activity were significantly inhibited depending on the concentration of treated LHE. Melanin biosynthesis rate and tyrosinase activity rate were also decreased when ${\alpha}-MSH$ was combined with LHE. In addition, the SOD-like activity was increased in a concentration-dependent manner in the treatment with the LHE, indicating signigicant activity at high concentrations, and the tyrosinase mRNA gene expression was decreased in both the LHE-treated group, the LHE and ${\alpha}-MSH-treated$ group. Conclusions : LHE seems to inhibit melanin synthesis through inhibition of tyrosinase activity and inhibition of tyrosinase mRNA gene expression. It also has the effect of promoting SOD-like activity and may be used clinically as a skin whitening agent in the future.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
이와 같은 결과로 익모초 추출물 250㎍/㎖을 처리함으로써 악성 흑색종 세포의 사멸에 유의하게 반응하기 시작하였으며, 이로써 익모초 추출물이 멜라닌 생성에도 관여하여 자외선이나 호르몬 변화에 의한 멜라닌의 생성을 억제할 것으로 생각되었다. 그리하여 본 저자는 LHE 250㎍/㎖을 처리하여 멜라닌 생성에 관여하는 기전을 알아보고자 하였다.
이에 저자는 活血調經, 利水消腫, 祛瘀生新 효능이 있고, 많은 연구에서 항산화효능이 보고된 익모초가 미백에 효과가 있을 것으로 기대하고 본 연구를 시행하였다. 그리하여 익모초가 악성 흑색종 세포주인 B16F10 cell에 미치는 미백 효능과 그 기전을 알아보기 위해 B16F10 세포생존율, 멜라닌 생합성률, tyrosinase 활성률, tyrosinase mRNA 유전자 발현도, superoxide dismutase 유사활성도를 관찰한 결과 유의성을 얻었기에 보고하는 바이다.
이에 본 저자는 익모초 추출물(Leonuri Herba Extracts, LHE)이 악성 흑색종 세포주에 미치는 미백 효능과 그 작용 기전을 알아보기 위해 악성 흑색종 세포주의 생존율과 멜라닌 생합성률, 멜라닌 생성에 관여하는 tyrosinase 활성과 미백에 관여하는 작용 기전 중 항산화성 물질인 SOD 유사활성, 그리고 tyrosinase mRNA 유전자 발현도를 관찰하였다.
등 다양한 효능이 보고되었으나 멜라닌 및 tyrosinase억제와 관련한 미백효과에 대한 직접적인 연구는 없었다. 이에 저자는 活血調經, 利水消腫, 祛瘀生新 효능이 있고, 많은 연구에서 항산화효능이 보고된 익모초가 미백에 효과가 있을 것으로 기대하고 본 연구를 시행하였다. 그리하여 익모초가 악성 흑색종 세포주인 B16F10 cell에 미치는 미백 효능과 그 기전을 알아보기 위해 B16F10 세포생존율, 멜라닌 생합성률, tyrosinase 활성률, tyrosinase mRNA 유전자 발현도, superoxide dismutase 유사활성도를 관찰한 결과 유의성을 얻었기에 보고하는 바이다.
제안 방법
B16F10 세포주에 LHE를 각각 0, 125, 250, 500, 1,000, 2,000㎍/㎖의 농도로 처리하여 24시간 배양한 후 그 생존율을 측정하여 LHE가 B16F10 세포의 생존율에 미치는 영향을 알아본 결과 다음과 같았다 (Fig. 1).
B16F10 세포주에 LHE를 각각 0, 250, 500, 1,000 ㎍/㎖의 농도로 처리한 후 멜라닌 생합성률을 측정하여 LHE가 B16F10 세포주의 멜라닌 생합성률에 미치는 저해효과를 알아본 결과 다음과 같았다(Fig. 2).
LHE를 각각 125, 250, 500, 1,000㎍/㎖의 농도로 처리하여 각각 SOD 유사활성도를 측정하여 LHE가 SOD 유사활성에 미치는 영향을 알아본 결과 다음과 같았다(Fig. 7).
또한, LHE가 α-MSH에 의해 유도된 tyrosinase 활성에 미치는 효과를 알아보기 위해 B16F10 세포주에 α-MSH와 LHE를 병용처리 한 다음 tyrosinase 활성률을 측정한 결과 다음과 같았다(Fig. 6).
익모초 추출물이 악성 흑색종 세포주인 B16F10 세포에 미치는 미백효능 및 그 작용 기전을 알아보기 위하여 B16F10 세포생존율, 멜라닌 생합성률, tyrosinase 활성률 및 mRNA 유전자 발현 그리고 항산화성 효소인 superoxide dismutase 유사활성도를 관찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
증류수 1,500㎖에 익모초 100g을 넣고 100℃에서 2시간 동안 전탕한 후 3,000rpm에서 15분간 원심분리하여 찌꺼기를 제거하고 얻은 상층액을 동결건조기 (삼원, 한국)를 이용하여 익모초 동결건조 분말 (Leonuri Herba Extracts, LHE) 4.8g을 추출하였다. 연구에 사용하기 위한 LHE는 멸균을 대신하기 위해 인산 완충액(phosphate buffered saline, PBS)에 다시 녹이고 0.
대상 데이터
순형과에 속한 일년생 또는 이년생 초본인 익모초 Leonurus sibiricus L.의 지상부를 건조한 것으로 동신대학교 부속목포한방병원에서 구입하여 사용하였다.
수집된 데이터는 SigmaPlot 11.1(www.systat.com) 을 이용하여 one-way ANOVA 기법으로 통계처리 하였으며, Tukey 방법으로 사후 검정 하였다. p-value가 0.
이론/모형
LHE가 멜라닌 생합성에 미치는 영향은 Hosei 등의 방법14)을 이용하여 측정하였다. B16F10 세포주를 배양하여 각 well당 3×104 cells/well의 농도로 24well plate에 세포를 분주하고, 세포의 부착과 안정화를 위해 24시간 동안 배양하였다.
LHE가 세포 내 tyrosinase 활성에 미치는 영향은 Martinez-Esparza 등의 방법16)을 이용하여 측정하였다. Cell culture dish에 각각 1.
LHE가 시험관 내 tyrosinase 활성에 미치는 영향은 Yagi 등의 방법15)을 이용하여 측정하였다. 0.
LHE의 SOD 유사활성도를 측정하기 위해 Marklund 등의 방법17)을 이용하였다. SOD 유사활성은 활성 산소종이 과산화수소(H2 O2 )로 전환되는 반응의 촉매물질인 pyrogallol의 생성량을 측정하여 나타내었으며, 양성 대조군을 vitamin C 250㎍/㎖을 처리 했을 때의 SOD 유사활성으로 하였다.
성능/효과
1. B16F10 세포에 익모초 추출물을 처리하였을 때, 세포 생존율은 처리 농도에 의존해 유의성 있게 억제되었다.
2. B16F10 세포에 익모초 추출물을 처리하였을 때, 멜라닌 생합성률은 처리 농도에 의존해 유의성 있게 억제되었고, α-MSH를 arbutin과 병용처리한 양성대조군은 α-MSH를 단독 처리했을 때와 비교해 유의성 있게 감소하였으며, α-MSH를 익모초 추출물과 병용처리 하였을 때도 양성대조군과 유사하게 멜라닌 생합성률이 억제되었다.
3. 멜라닌 생성에 관여하는 tyrosinase의 활성률은 익모초 추출물을 시험관 내에서 처리하였을 때 처리 농도에 의존해 유의성 있게 억제되었고, 세포 내에서도 α-MSH를 단독 처리했을 때와 비교해 α -MSH를 익모초 추출물과 병용처리 하였을 때 tyrosinase활성률이 억제되어 α-MSH를 arbutin 과 병용처리한 양성대조군과 유사한 결과를 나타내었다.
4. SOD 유사활성은 익모초 추출물을 처리하였을 때, 농도 의존적으로 유사활성이 증가하였으며 고농도에서 항산화성 물질인 vitamin C를 처리한 양성대조군과 같이 유의성 있는 활성을 보였다.
5. Tyrosinase mRNA 유전자 발현은 익모초 추출물을 처리하였을 때 arbutin을 처리한 양성대조군과 같이 α-MSH 단독 처리시보다 억제되었다.
B16F10 세포주의 멜라닌 생합성률에 미치는 저해 효과를 알아본 결과, 처리한 LHE의 농도가 높아질수록 멜라닌 생합성률이 감소하였고 LHE 1,000㎍/㎖를 처리했을 때는 대조군인 arbutin을 처리했을 때와 비교해 유의성 있게 억제되었다(p<0.05)(Fig. 2).
LHE가 B16F10 세포주의 생존율에 미치는 영향을 알아본 결과 LHE를 처리하지 않았을 때의 세포 생존율에 비해 LHE 250㎍/㎖를 처리하였을 때 유의성 있게(p<0.01) 생존율이 감소하기 시작하여 농도 의존적으로 세포 생존율이 점점 감소하였으며, 고농도(2000㎍/㎖)의 LHE를 처리하였을 때는 LHE를 처리하지 않았을 때보다 약 20% 이상 세포 생존을 억제하였다 (Fig. 1).
7). 양성대조군인 vitamin C 250㎍/㎖를 처리한 군의 SOD 유사활성도를 100.00±1.96%라 했을 때, LHE를 농도별로 처리하였을 때의 SOD 유사활성도는 125, 250, 500, 1000㎍/㎖에서 각각 27.88±3.92%, 53.96±2.41%, 83.39±2.13%, 98.01± 2.39%로 모두 양성대조군보다는 낮은 유사활성도를 보였으나 LHE 처리농도가 높아질수록 SOD 유사활성도가 크게 증가하였다. 또한 LHE 500㎍/㎖와 1,000㎍/㎖ 처리군에서는 각각 LHE 125㎍/㎖과 250 ㎍/㎖ 처리군의 SOD 유사활성도 보다 유의성 있게 증가하였다(p<0.
이에 tyrosinase저해 기전 외에, 익모초 추출물 (LHE)의 미백효과에 대한 또 다른 작용기전이 있는지에 대해 알아보고자 피부노화와 멜라닌 색소 침착에 관여하는 항산화성 효소인 SOD 유사활성을 측정한 결과 LHE의 처리 농도가 증가할수록 유의성 있는 (p<0.001) SOD 유사활성의 증가를 보였다. 250㎍/㎖ 의 같은 농도에서는 Vit C에 비해 약 절반 수준의 효과에 미쳤으나, 고농도인 LHE 1,000㎍/㎖을 처리하였을 때에는 항산화성 물질인 vitamin C 250㎍/㎖을 처리한 대조군과의 SOD 유사활성과 비슷하였다.
이와 같은 결과로 익모초 추출물 250㎍/㎖을 처리함으로써 악성 흑색종 세포의 사멸에 유의하게 반응하기 시작하였으며, 이로써 익모초 추출물이 멜라닌 생성에도 관여하여 자외선이나 호르몬 변화에 의한 멜라닌의 생성을 억제할 것으로 생각되었다. 그리하여 본 저자는 LHE 250㎍/㎖을 처리하여 멜라닌 생성에 관여하는 기전을 알아보고자 하였다.
익모초 추출물(LHE)이 tyrosinase mRNA 유전자 발현에도 영향을 미칠 것으로 생각되어 PCR 기법을 이용하여 tyrosinase mRNA 발현정도를 측정한 결과 아무런 처리를 하지 않았을 때와 비교하였을 때 arbutin을 처리한 양성대조군과 마찬가지로 LHE를 처리한 군에서도 tyrosinase mRNA 유전자 발현이 감소하였고, α-MSH로 유도되어 tyrosinase 유전자 발현이 현저히 증가한 처리군과 비교 했을 때에도 또한 α-MSH와 LHE 250㎍/㎖를 병용처리 하였을 때, α-MSH와 arbutin을 병용처리한 양성대조군과 마찬 가지로 유전자 발현이 조금 감소하였다(Fig. 8).
익모초 추출물(LHE)이 멜라닌 생성에 관여하는 중요한 효소인 tyrosinase 활성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 시험관 내 tyrosinase 활성을 관찰한 결과 LHE 처리농도 250㎍/㎖이상에서 농도 의존적으로 tyrosinase의 활성이 유의성 있게 억제되는 것을 확인하였다(p<0.01)(Fig. 4).
후속연구
이상의 결과, 이 실험을 통하여 LHE의 tyrosinase 활성 억제, SOD 유사활성 촉진을 통한 피부보호 및 미백효능에 대한 가능성을 얻었으며, 향후 세포독성을 고려한 농도별 효능에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이와 같은 결과로 익모초 추출물이 멜라닌 생성 효소인 tyrosinase의 활성을 억제하여, 미백을 위한 치료제로써의 역할을 할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
피부색 결정에 가장 큰 공헌을 하는 요소는?
피부색 결정에 가장 큰 공헌을 하는 요소는 멜라닌 색소량으로 1) 멜라닌은 단백질의 일종인 tyrosine이 tyrosinase의 작용에 의해 여러 물질로 대사되는 과정을 거쳐 합성된다 2) . 표피에 존재하는 멜라닌은 피부가 자외선에 노출될 경우 세포손상을 방어하기 위한 수단으로 생성 3) 되기 때문에 자외선에 과다하게 노출 되면 멜라닌은 표피에 침착되어 기미 등의 색소침착을 유발한다 4) .
익모초(Leonuri Herba)의 효능은?
의 지상부를 건조한 것으로 性은 微寒하고 味는 苦辛하다 5) .익모초는 血行을 좋게 하고, 瘀血 제거, 水毒을 해독 하는 효능이 있어 月經不調, 小便不利, 水腫 뿐만 아니라 瘡癰腫毒, 痒疹등의 피부병증 또한 치료한다 6) .
멜라닌은 어떻게 합성되는가?
피부색 결정에 가장 큰 공헌을 하는 요소는 멜라닌 색소량으로 1) 멜라닌은 단백질의 일종인 tyrosine이 tyrosinase의 작용에 의해 여러 물질로 대사되는 과정을 거쳐 합성된다 2) . 표피에 존재하는 멜라닌은 피부가 자외선에 노출될 경우 세포손상을 방어하기 위한 수단으로 생성 3) 되기 때문에 자외선에 과다하게 노출 되면 멜라닌은 표피에 침착되어 기미 등의 색소침착을 유발한다 4) .
참고문헌 (40)
Kang WH. Atlas of skin disease. Seoul:Hanmi medical publishing. 2016:265.
Imayama S, Miyachi Y, Matsunaga K, Utsugi R. Scientific skin care. Seoul:Dae-Young publishing. 2009:32-5.
Wang KH, Lin RD, Hsu FL, Huang YH, Chang HC, Huang CY, et al. Cosmetic applications of selected traditional Chinese herbal medicines. Journal of Ethnopharmacology. 2006;106(3):353-9.
Textbook Compilation Committee of National University of Korean medicine. Herbalogy. Seoul:Yeong-Lim publishing. 2010:460-1.
Shin MK. Clinical Traditional Herbalogy. Seoul:Yeong-Lim Publishing. 1986:355-6.
Kim JY. Anti-oxidative and anti-inflammatory activity of Lenonuri Herba Extracts. University of Jungang. 2005.
Kim TY, Jang SA, Chae YB, Park JP. Antioxidant and Protective Effects of Leonurus sibiricus L Extract on Ultraviolet B(UVB)-induced Damage in Human Keratinocytes. Korean Journal of Plant Resources. 2016;29(1):11-9.
Cho YK. The Development of Anti-wrinkle Cosmeceutical Ingredients from Leonuri Herba Extrat. University of Jungang. 2011.
Baek JH. Anticancer and immunomodulatory effects of Leonuri Herba. University of Kyunghee. 2007.
Park SC, Na HM, Bae YH, Zhou J, Na CS, Kim JS. Effect of Leonurus sibiricus on Uterine Activity. Journal of Reproductive and Developmental Biology. 1996;19(4):245-50.
Seo HJ, Kook HS, Lee MY. Effecrs of Leonurus sibiricus extract on experimentally induced liver damage and alloxan diabetes in Rabbits. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition. 1987;16(1):22-8.
Lee SJ, Baek SH, Kim DC. The effect of Leonurus sibiricus on the proliferation inhibition of human uterine Leiomyoma cell and expression of gene related cell apoptosis. The Journal of Oriental Gynecology. 2006;19(3):1-12.
Hosoi J, Abe E, Suda T, Kuroki T. Regulation of melanin synthesis of B16 mouse melanoma cells by $1{\alpha}$ 25-Dihydroxyvitamin D3 and Retinoic Acid. Cancer Research. 1985;45(4):1474-8.
Yagi A, Kanbara T, Morinobu N. The effects of tyrosinase inhibition for aloe. Planta medica. 1986;53(6):517-9.
Martinez-Esparza M, Jimenez-Cervantes C, Solano F, Lozano JA, Garcia-Borron JC. Mechanism of melanogenesis inhibition by tumor necrosis factor-alpha in B16/F10 mouse melanoma cells. European Journal of Biochemistry. 1988;255(1):139-46.
Marklund S, Marklund G. Involvement of superoxide anion radical in the oxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutase. European Journal of Biochemistry. 1974;47(3):468-74.
Kim SH, Jung H, Shin YC, Ko SG. Research of Traditional Herbal Medicines for Anti-aging, Inhibition Effect of Wrinkle and Whitening Effect in the Skin. Korean Journal of Oriental Physiology & Pathology. 2008;22(3):691-8.
Sulaimon S, Kitchell B. The Biology of Melanocytes. Veterinary Dermatology. 2003;14(2):57-65.
Shin YS, Roh SS. A literatual study on the causes and treatments of the melasma. Journal of Korean Oriental Ophthalmology & Otorhinolaryngology & Dermatology. 1998;11(1):82-98.
Textbook compilation committee of National university korean medicine Dermatology & Surgery. Oriental Medical Dermatology & Surgery. Busan:Sunwo publishing. 2007: 458-60.
Lee SH. Depigmenting activity of mapoongko and ephedrae herba. University of Kyunghee. 2001.
Kim SK. Studies on the whitening effect test of Sabaeck-san. University of Kyunghee. 2000.
Park HS, Kim HJ, Kim YB. Study on the whitening effect of Kamigyubi-tang. Journal of Korean Oriental Ophthalmology & Otorhinolaryngology & Dermatology. 2004;17(2):48-58.
Lee SE, Kim HJ, Kim YB. Study on the whitening effect of Kamibangpoongtongsung- san. Journal of Korean Oriental Ophthalmology & Otorhinolaryngology & Dermatology. 2004;17(1):94-103.
Park YI. The Effects of Modified Yeonryeonggobondan Preparat on Skin Care. University of Sangji. 2007.
Kim JK, Yoo DY. The Effect of Yukmijihwangtang-gagambang, YMG on Melanin Synthesis and Gene Expression. The Journal Of Oriental Gynecology. 2009;22(3):66-82.
An TEB, Kim DC. In Vitro Cytotoxicity, Skin Regeneration, Anti-wrinkle, Whitening and In Vivo Skin Moisturizing Effects of Oncheongeum. The Journal Of Oriental Gynecology. 2016;29(1):14-34.
Kwak JH, Kim YH, Jang HR, Park CW, Han YH. Inhibitory Effect of Gardenia Fruit Extracts on Tyrosinase Activity and Melanogenesis. KSBB Journal. 2004;19(6):437-40.
Yoo YK, Jung MS, Choi JW, Kim JH. The Study on the Whitening Effect of Ephedra sinica Extract. Journal of the society of cosmetic scientists of korea. 2005;31(2):153-9.
Jung HS. Effects of Dictamni Radicis Cortex extracts on skin whitening. University of Wonkwang. 2016.
Jeon SH, Lim MH. The effect of Baeckji, Seasin, Baeckgangjam and Myunkanbang on skin-whitening. Journal of The Korean Oil Chemists' Society. 2011;28(2):161-9.
Choi JH, Park SY, Kim JH, Jeong MY. Effects of Lycii Fructus Extracts(LFE) on Skin whitening and Elasticity using Melanoma cells. J Korean Med Opthalmol Otolaryngol Dermatol. 2014;27(1):58-67.
Chen Q, Fischer A, Reagan JD, Yan LJ, Ames BN. Oxidative DNA damage and senescence of human diploid fibroblast cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 1995;92(10):4337-41.
Won YH, Hur SG, Lee SC, Chunn IK, Kim YP. Clinical and histopathologic study of malignant melanoma(1980-1990). Korean Journal of Dermatology. 1991;29(2):193-202.
Liu TH, Beckman JS, Freeman BA, Hogan EL, Hsu CY. Polyethylene glycol-conjugated superoxide dismutase and catalase reduce ischemic brain injury. American Journal of Physiology. 1990;256(2):H589-93.
Mavelli L, Ciriolo MR, Rotilio G, De Sole P, Castorino M, Stabile A. Superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase in oxidative hemolysis. A study of Fanconi's anemia erythrocytes. Biochemical and Biophysical Research Communications. 1982;106(2):286-90.
Kitani K, Minami C, Yamamoto T, Kanai S, Ivy GO, Carrillo MC. Pharmacological interventions in aging and age-associated disorders : potentials of propargylamines for human use. Annals of the New York Academy of Sciences. 2002;959(1):295-307.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.