[논문]UVB 로부터 ROS를 유도한 제브라피쉬에 스피룰리나 에탄올 추출물의 항산화 및 보호효과에 관한 연구

장덕영; 한영석; 양재찬; 김보애

doi:10.12925/jkocs.2018.35.2.423

UVB 로부터 ROS를 유도한 제브라피쉬에 스피룰리나 에탄올 추출물의 항산화 및 보호효과에 관한 연구
Anti-oxidative and protective effects of Arthrospira platensis ethanol extracts on zebrafish ROS Induced by UVB Induction 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.35 no.2, 2018년, pp.423 - 432

장덕영 (목원대학교 테크노과학대학 생의약화장품학부) , 한영석 ((주)네오엔비즈 환경안전연구소) , 양재찬 (목원대학교 테크노과학대학 생의약화장품학부) , 김보애 (목원대학교 테크노과학대학 생의약화장품학부)

초록
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스피룰리나는 지구상의 가장 오래된 조류중 하나이며 피코시아닌, 토코페롤, 베타카로틴을 함유하고 있어 노화를 방지한다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 재배방법이 다른 스피룰리나 에탄올추출물의 UVB로 유도된 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 저해와 항산화효과를 확인하였다. 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물(ICAE)과 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물(OCAE) 0.1, 0.5, $1mg/m{\ell}$의 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사 활성을 측정하여 항산화효과를 확인하였다. UVB로 유도된 ROS의 저해 효과는 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포를 이용하여 확인하였다. ICAE와 OCAE 0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, $1mg/m{\ell}$을 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포에 처리하고 UVB로 ROS를 유도하였고 DCFH-DA로 염색하여 세포내 ROS의 양을 검출하였다. 항산화효과를 측정한 결과 양성대조군인 ascorbic acid의 DPPH 라디칼 소거능은 73%, SOD 유사 활성은 86%로 나타났다. ICAE와 OCAE $1mg/m{\ell}$의 농도에서 각각 43, 57%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타내었고, 20, 19%의 SOD 유사 활성을 나타내어 양성대조군인 ascorbic acid보다 낮았지만 유의적인 항산화효과가 있었다. UVB로 유도된 제브라피쉬 배아와 HaCaT 세포의 ROS가 음성대조군보다 증가하였고, ICAE와 OCAE 처리된 군은 농도 의존적으로 UVB만 조사된 양성대조군 보다 ROS가 감소하였다. 본 연구의 결과는 스피룰리나 에탄올추출물이 피부보호용 화장품 소재로 사용가치가 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Arthrospira platensis is one of the oldest algae in the world and has been reported to have anti-aging properties, including phycocyanin, tocopherol and beta-carotene. In this study, we tried to search protective activities against UVB-induced reactive oxygen species(ROS) of Arthrospira platensis under indoor cultivation ethanol extracts(ICAE) and outdoor cultivation ethanol extracts(OCAE). The anti-oxidative capacities were evaluated by DPPH radical scavenging activity and SOD-like activities at various concentrations(0.1, 0.5, $1mg/m{\ell}$) of ICAE and OCAE. Zebrafish embryos and HaCaT cells were exposed to UVB radiation and treated with various concentrations(0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, $1mg/m{\ell}$) of ICAE and OCAE. ROS levels of zebrafish and HaCaT cells were generated by UVB radiation. ROS levels were detected using a fluorescent microscope after DCFH-DA staining. The DPPH radical scavenging activity of ascorbic acid was 73% and SOD-like activity was 86% in the positive control group. ICAE and OCAE at $1mg/m{\ell}$ concentration showed 43, 57% DPPH radical scavenging activity and 20, 19% SOD-like activity. Anti-oxidative of ICAE and OCAE had lower effects than the positive control ascorbic acid but significant results. ROS of UVB-induced zebrafish embryos and HaCaT cells were higher than negative control. ICAE and OCAE treated group decreased ROS concentration dependently than UVB-induced positive control group. These results suggest that Arthrospira platensis ethanol extract may have usability value as a cosmetic material for skin protection.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 재배방법이 다른 미세조류 스피룰리나 에탄올추출물에 대한 항산화 활성과 UVB에 의한 손상을 예방하는 효능에 대해 연구하여 다음과 같은 결과를 확인하였다.
이처럼 스피룰리나가 주름과 피부개선에 효과가 있다는 것으로 미루어보아 UVB에 대한 보호 효과가 있을 것으로 사료되어 스피룰리나 에탄올 추출물의 피부보호용 화장품 원료로서의 가능성을 확인하고자 하였다.

제안 방법

DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)의 전자공여능(Electron donation abilities, EDA)은 Blois의 방법을 변형하여 항산화 효과를 측정하였다[18]. 0.
UVB로 유도된 제브라피쉬의 ROS 측정은 DCFH-DA가 세포내로 투과된 후 아세틸기가 유리된 2‘7’-dichlorofluoroescin(DCFH)의 형태에서 ROS와 반응하여 형광물질을 생성하는 성질을 이용하였다[20]. 0.
그러나 열에 매우 취약하고 pH의 영향을 많이 받아 불안정하다. 따라서 SOD와 유사한 활성을 가지면서 SOD의 단점을 보안한 WST(Water soluble tetrazolim salt)을 이용한 방법으로 SOD 유사 활성을 측정하였다[22]. 0.

대상 데이터

각질형성세포인 HaCaT cell은 American type culture Collection(ATCC, USA)에서 구입하였고 배양을 위한 Dulbecco’s modified Eagel’s medium (DMEM), fetal bovine serum (FBS) 및 항생제 (penicillin/streptomycin)는 Gibco사(Grand Island, NY, USA) 제품을 구입하여 사용하였다. DMEM에 10% FBS, 100 U/㎖ penicillin 을 혼합한 배지를 사용하였으며 37 ℃, 5% CO2 조건의 incubator(MCL-20A, BioBiz, Korea)에서 배양하였다.
실내 및 야외배양 스피룰리나는 정제수로 세척하여 40 ℃에서 24시간 건조하였고 pore size 100 ㎛의 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 동결 건조하였다. 실험에 사용한 스피룰리나는 ㈜네오엔비즈 환경안전연구소에서 제공하였으며 실내배양 스피룰리나와 야외배양 스피룰리나의 추출은 시료의 중량의 10배에 해당하는 95% 에탄올(ESWOURD, Korea)을 가하여 실온에서 24시간 교반하여 추출하였다. 각각의 추출물들은 감압여과장치로 여과하여 감압 농축(EYELA N-1110, EYELA, Korea)하였고 추출물의 수율은 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물(ICAE) 22%, 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물(OCAE) 17% 이었다.

성능/효과

1. 항산화 활성 (DPPH radical scavenging activity, SOD-like activity)에서는 농도 의존적으로 높은 활성을 나타내었고 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물과 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물의 항산화 활성은 유사한 수치를 나타내었다. 한편, 대조군인 ascorbic acid 보다 낮은 항산화 활성을 나타내었다.
2. 실내배양 및 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물이 UVB에 의한 제브라피쉬 배아의 ROS의 생성이 농도 의존적으로 감소하는 효과를 확인하였고 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물이 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물보다 ROS의 생성을 감소시키는 효과를 확인하였다.
3. HaCaT 세포에 실내배양 및 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물을 처리하여 WST-1 assay를 통해 세포의 생존율을 확인한 결과 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물의 세포 생존율은 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖의 농도에서 90% 이상의 높은 생존율을 보였으나 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물의 세포 생존율은 0.5, 1㎎/㎖의 농도에서 60, 67%로 상대적으로 낮은 생존율을 보였다. 한편, 실내배양 및 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물 모두 0.
4. UVB에 의한 손상으로부터 HaCaT 세포의 실내배양 및 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물의 세포보호 효과를 확인한 결과 실내배양 및 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물이 UVB에 의해 손상된 세포내 ROS의 생성이 농도 의존적으로 감소하는 효과를 확인하였고 실내배양 스피룰리나 에탄올추출물이 야외배양 스피룰리나 에탄올추출물보다 ROS의 생성을 감소시키는 효과를 확인하였다.

후속연구

본 연구의 결과는 실내배양 스피룰리나 에탄올 추출물이 자외선에 대한 피부보호용 화장품 소재로서의 활용 가능성이 높다고 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스피룰리나는 무엇인가?	coli에서 항균효과가 있다고 고찰하였다[15]. 스피룰리나(Arthrospira platensis)는 지구상에서 오래된 조류의 하나로 단백질, 지방, 탄수화물, 다량의 무기질뿐만 아니라 피코시아닌, 토코페롤, 베타카로틴을 함유하고 있어 기능성 식품으로 이용되고 있다. 스피룰리나의 이름은 나선형의 모양의 생물이라는 어원에서 유래되었고 색은 청록색을 띄고 있으며, 길이 300-500㎛ 직경 8 ㎛인 다세포성 독립 영양 생물이다[16].
	외인성 요인 중 자외선이 피부에 미치는 영향은 어떠한가?	특히 자외선은 비타민D의 합성에 필수적인 요소로서 골관절염, 다발성경화증, 고혈압 등을 예방하며 인체에 비타민 D가 결핍될 경우 구루병, 골다공증, 근력약화, 고혈압, 심근경색 등의 질병이 발생하므로 피부를 자외선에 노출시켜 비타민 D를 합성할 필요성이 있다. 그러나 자외선에 장기간 노출 될 경우 색소침착, 주름형성, 탄력저하 등과 같은 피부노화가 촉진되며 백내장, 피부암 등을 유발한다[3].
	스피룰리나의 효능은 무엇인가?	스피룰리나의 이름은 나선형의 모양의 생물이라는 어원에서 유래되었고 색은 청록색을 띄고 있으며, 길이 300-500㎛ 직경 8 ㎛인 다세포성 독립 영양 생물이다[16]. 스피룰리나의 생리적인 기능으로는 항산화, 항암, 면역증진 등이 보고되어 있으며, 선행된 임상연구에 따르면 스피룰리나 함유 화장품이 피부톤, 색소 침착수, 눈꼬리 주름면적, 멜라닌, 홍반 감소 등의 피부개선에 효과가 있다고 고찰하였다[17].

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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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