[논문]유색미 에탄올 추출물의 산화방지 효과와 UVB에 유도된 인간유래 피부각질형성세포에서의 항노화 효과

최은영; 이진태

doi:10.9721/kjfst.2018.50.6.653

유색미 에탄올 추출물의 산화방지 효과와 UVB에 유도된 인간유래 피부각질형성세포에서의 항노화 효과
The effects of antioxidant and anti-aging treatment of UVB-irradiated human HaCaT keratinocytes with ethanol extracts of colored rice varieties 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.50 no.6, 2018년, pp.653 - 659

최은영 (대구한의대학교 화장품약리학과) , 이진태 (대구한의대학교 화장품약리학과)

초록
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본 연구에서는 선별된 유색미 2품종에 대한 자외선 조사에 따른 노화 억제 메커니즘을 확인하고자 산화방지 활성을 분석하였으며, JE와 SRE 모두 $500{\mu}g/mL$ 농도에서 88.5%와 88.9% 이상의 높은 DPPH 라디칼 억제능을 보였으며, ABTS 억제활성 실험에서는 $100{\mu}g/mL$ 이상의 농도에서 93.5%와 95.7% 이상의 ABTS 라디칼 억제능을 나타내었다. collagenase 억제 활성 실험 결과, JE와 SRE 모두 $1,000{\mu}g/mL$의 농도에서 각각 73.2%, 74.4% 이상의 효소 억제능을 나타내었다. 또한 MMPs의 단백질과 mRNA의 발현억제를 확인한 결과, MMP-1과 -3의 단백질 발현은 농도의존적으로 억제되었음을 확인할 수 있었고, 특히 MMP-1은 JE와 SRE의 $50{\mu}g/mL$의 농도에서 각각 약 29.8%와 33.2%의 억제효과를 나타내었고, $100{\mu}g/mL$의 농도에서는 각각 78.3%와 70.8%의 우수한 억제효과를 나타내었다. 또한 MMP-1과 -3의 mRNA의 발현은 농도의존적으로 감소시켰으며 특히 JE $100{\mu}g/mL$의 농도를 처치한 경우에 mRNA 발현이 매우 유의하게 감소(약 50.7%와 37.9%)되었음을 확인하였다. SRE는 MMP-3 mRNA의 발현이 농도의존적으로 억제되었고 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 약 39.7%가 억제되었으며, MMP-1 mRNA의 발현은 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 약 66.4%가 억제되었음을 알 수 있었다. 본 연구에서 선별된 유색미 2종인 조생흑찰과 신토흑미의 에탄올 추출물이 산화방지 및 항노화 효능을 확인함에 따라 기능성 식품 화장품 분야에서 주름개선 및 항노화 소재로서의 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we investigated the antioxidant activities and anti-aging efficacy in terms of suppression of matrix metalloproteinases (MMPs) in UVB-irradiated HaCaT cells by adding the ethanol extracts of Josaengheogchal (JE) and Shintoheug rice (SRE). In the electron-donating ability and ABTS radical-scavenging assays, we observed that both JE and SRE had scavenging activities and in a collagenase inhibition assay, both extracts showed inhibition effects of over 73% at $1,000{\mu}g/mL$ concentration. The expression of MMP-1 and -3, when the extracts were treated with UVB $50mJ/cm^2$, irradiated human HaCaT keratinocytes, was analyzed by western blotting and reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The results showed that MMP-1 and -3 proteins and mRNAs were downregulated in a concentration-dependent manner in response to both extracts. Therefore, we expect that these compounds have a potential for the use as functional ingredients with anti-aging effects in the cosmetic and food industries.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. DPPH radical scavenging activity (A) and ABTS radical scavenging ability (B) of colored rice extracts.
그림 Fig. 2. Collagenase inhibitory ability of colored rice extracts.
그림 Fig. 3. Cell viability assay on Human HaCaT cells of colored rice extracts.
그림 Fig. 4. Expression levels of MMP-1 and -3 on UVB-stimulated HaCaT cells from colored rice extracts.
그림 Fig. 5. Expression levels of MMP-2 and -9 on UVB-stimulated HaCaT cells from colored rice extracts.
그림 Fig. 6. MMPs mRNA expression on UVB-stimulated HaCaT cells from Colored rice extracts.

AI 본문요약
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문제 정의

흑미는 polyphenolics, 플라보노이드, 안토사이아닌, 바이타민, 감마오리자놀 등의 기능성 성분들을 함유하고 있어 비교적 강한 산화방지 활성이 있고(Slavin등, 1999), 적미는 틴닌계 색소 뿐 아니라 카테킨 및 카테콜 타닌 등 다양한 기능성 성분을 함유하고 있다고 보고되었으며(Choi와 Oh, 1996), 항암활성(Nam과 Kang, 1998)과 DNA 손상을 회복시켜주는(Tsuda 등, 1998) 효과에 대한 보고 등 다양한 연구들이 이루어지고 있다. 선행된 연구에서 이미 선별된 유색미 5종에 대한 생리활성에 대한 연구를 진행하였으며, 본 연구에서는 효과가 우수했던 조생흑찰과 신토흑미의 에탄올 추출물을 이용하여 사람 피부 표피세포에서의 MMP-1 (collagenase group)과 MMP-3(stromelysin group), MMP-2와 9 (gelatinase group)의 단백질 발현 억제와 MMP-1과 MMP-3의 mRNA 발현에 대한 억제 활성을 알아보고자 하였다.

제안 방법

Collagenase 저해활성 측정은 Cannell 등(1988)의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 즉 0.
MMP-1과 -3의 단백질 발현 억제실험의 결과를 토대로 우리는JE와 SRE가 MMP-1과 -3의 mRNA 발현에 미치는 영향을 관찰하고자 RT-PCR을 이용하여 분석하였다. 그 결과 JE (Fig.
전자공여능은 Blois(1958)의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 각 시료용액 100 μL에 0.

대상 데이터

본 실험에 사용된 선별된 유색미는 조생흑찰(J)과 신토흑미(SR)의 2종으로 2015년 국립식량과학원(Miryang, Korea)에서 제공받아 에탄올을 이용하여 추출을 실시하였다. 시료 중량의 10배 양의 70% 에탄올에 침지하여 상온에서 24시간 방치하여 상층액과 침전물을 분리하여 3회 반복 추출하였다.

데이터처리

실험결과에 대한 통계처리는 SPSS 25.0 (IBM SPSS Inc., NY,USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었고, 각 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 이용하여 유의성을 확인한 후, Duncan’s multiple range tests(p<0.05)로 다중비교를 실시하여 분석하였다.

이론/모형

세포 생존율 측정은 Mosmann(1983)의 방법에 따라 측정하였다. HaCaT cell을 96well plate에 1×10⁶cells/well이 되게 0.

성능/효과

6(B)에 나타내었다. SRE는 MMP-1의 mRNA 발현억제가 미미하다가 100 μg/mL의 농도에서 매우 효과적으로 억제(약 66.4%)하였음을 확인할 수 있었고, MMP-3 mRNA 발현은 농도의존적으로 발현이 억제되었고 100 μg/mL의 농도에서 약 39.7%가 억제되었음을 알 수 있었다. 또한 MMP-1 mRNA의 경우, 정상세포군(Nor)보다 JE와 SRE를처치한 세포군에서의 발현이 보다 더 감소한 결과를 보였으며 MMP-3 mRNA의 발현에서도 Nor 보다 JE를 처치한 세포군에서보다 낮은 결과를 보였다.
3(B)에 나타내었다. UVB만 조사한 세포(Cont)의 생존율이 약 72.6%였으며, UVB 조사 후 JE를 처치한 경우는 25-100 μg/mL의 농도에서 89.0-78.2%, SRE를 처치한 경우는 81.2-81.1%의 생존율을 나타내어 UVB 자극으로 인한 세포 손상을 회복시켜주는 효과를 확인할 수 있었다.
4와 같이 나타났다. JE와 SRE모두 UVB를 조사한 HaCaT cell에서의 MMP-1과 MMP-3의 발현을 농도의존적으로 억제시켰으며, 특히 MMP-1은 100 μg/mL의 농도에서 78.3% (JE)와 70.8% (SRE)의 우수한 억제효과를 보였다. 그러나 MMPs의 발현이 UVB를 조사하지 않은 정상세포군(Nor)보다도 억제되었는데, 이는 Lee 등(2014)의 보고에서 한방발효주 주박 추출물의 자외선 조사에 따른 HaCaT cell에서의 MMP-1 발현억제 결과에서, 우리의 결과와 마찬가지로, 50과100 μg/mL의 농도에서 정상세포군(Non)보다도 발현이 억제된 결과를 제시한 것과 비슷한 결과임을 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	MMPs group 중 collagenase group에서 분해하는 콜라겐은?	MMPs group은 collagenase, gelatinase, stromelysin, membranetype MMP로 나눌 수 있으며, 약 20여 종류가 알려져 있다(Brinckerhoff 등, 2000). 이 중 collagenase group에는 MMP-1, -8,-13이 포함되며 주로 제 I형, II형, III형 콜라겐을 분해한다. Gelatinase group에는 MMP-2, -9가 포함되며 MMP-1에 의해 분해된 콜라겐 조각들을 더 잘게 분해해 피부 노화에 주요한 역할을 한다.
	외인성 노화(extrinsic aging)의 특징?	피부 노화요인 가운데 외인성 노화(extrinsic aging)는 태양광선 등의 누적된 외부 스트레스에 의해 피부가 얇아지거나 주름이 증가되고 탄력이 감소되고 기미, 주근깨 및 검버섯 등이 증가하게 된다. 특히 UVB는 피부 섬유아세포와 표피상피세포의 DNA에 직접적인 손상을 주어 화상, 광노화, 피부암 등을 촉발하는 경로와 간접적으로는 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 생성으로 인한 세포의 지방질막 손상과 세포 염증반응, 피부 구성단백질의 손상 등에 의한 광노화(photoaging)를 유발시킨다(Sun 등,2015).
	UVB가 유발시키는 현상?	피부 노화요인 가운데 외인성 노화(extrinsic aging)는 태양광선 등의 누적된 외부 스트레스에 의해 피부가 얇아지거나 주름이 증가되고 탄력이 감소되고 기미, 주근깨 및 검버섯 등이 증가하게 된다. 특히 UVB는 피부 섬유아세포와 표피상피세포의 DNA에 직접적인 손상을 주어 화상, 광노화, 피부암 등을 촉발하는 경로와 간접적으로는 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 생성으로 인한 세포의 지방질막 손상과 세포 염증반응, 피부 구성단백질의 손상 등에 의한 광노화(photoaging)를 유발시킨다(Sun 등,2015). 매우 낮은 강도의 UVB에 의한 피부세포의 산화 스트레스의 증가는 matrix metalloproteinase (MMP)의 발현을 가속화시켜 피부 콜라겐이 감소하게 된다(Jenkins, 2002; Oh 등, 2015).

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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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