[논문]콜라겐 트리펩타이드를 함유한 콜라겐 가수분해물의 피부 광노화 예방 효과

김애향; 하민우; 김준일; 박철; 신용철; 신대근

doi:10.9721/kjfst.2019.51.5.466

콜라겐 트리펩타이드를 함유한 콜라겐 가수분해물의 피부 광노화 예방 효과
Beneficial effect of collagen hydrolysate containing collagen tripeptides on ultraviolet B-induced skin photoaging 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.51 no.5, 2019년, pp.466 - 472

김애향 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터) , 하민우 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터) , 김준일 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터) , 박철 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터) , 신용철 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터) , 신대근 (아미코젠(주) 바이오텍 R&D 센터)

초록
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본 연구는 식용 어류로부터 획득한 콜라겐 중 Gly-Pro-Hyp를 주요 지표로 하는 고함량 콜라겐 트리펩타이드에 대한 피부의 광노화 억제 효과를 확인하고자 HaCaT 세포와 SKH-1 hairless 마우스를 활용한 전임상 실험을 실시하였다. HaCaT 세포는 UVB 조사 이후 Collagen 1A와 MMP-1 그리고 -13의 변화를 관찰하였으며 마우스 실험은 총 50마리의 마우스를 5군으로 구분한 다음 NOR을 제외한 모든 마우스에 UVB를 조사하고 양성대조군인 retinoic acid 혹은 실험물질인 CTP (17, 34 mg/kg)를 섭취시키며 실험하였다. CTP는 HaCaT 세포의 Collagen 1A 증가 및 MMP-1와 -13 감소에 긍정적인 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 UVB 조사를 통해 증가된 실험동물의 피부 주름 수와 깊이 그리고 넓이를 현저히 개선시키는 효과를 나타내었다. 특히, CTP의 섭취는 UVB 조사에 따라 파괴된 피부조직 내 콜라겐의 양과 밀도를 정상적으로 회복시켰을 뿐만 아니라 Collagen 1A의 발현 증가 및 MMP1과 -13의 발현 감소를 유도함으로써 UVB 조사에 의한 주름 생성을 감소시킨 효과를 보여주었다. 따라서, 본 실험은 CTP 섭취가 콜라겐 붕괴에 관여하는 MMPs 단백질 발현을 감소시키고 이와는 반대로 Collagen 1A의 발현은 증가시킴을 확인함으로써 피부 외관의 주름 수와 넓이 혹은 깊이를 개선시키는 것에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to investigate anti-photoaging effects of collagen hydrolysate containing collagen tripeptides (CTP) in both HaCaT cells and SKH-1 hairless mice. CTP treatment was nontoxic to HaCaT cells and improved expression of biomarkers associated with aging of skin, such as, collagen 1A, metalloproteinase (MMP)-1, and MMP-13 after subjecting mice to ultraviolet B (UVB) irradiation. In animal studies, the depth and width of wrinkles in the skin of mice were determined upon subjecting them to UVB irradiation. However, positive effects on wrinkles on the skin of mice were seen following CTP supplementation. Collagen content and density of mouse skin were restored following CTP supplementation for 14 weeks after UVB irradiation. These results were based on the effects of CTP on protein levels of collagen 1A, MMP-1, and MMP-13. Therefore, CTP might have positive effects on the number, depth, and width of wrinkles caused by UVB irradiation in SKH-1 hairless mice.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Effects of CTP on the viability of HaCaT cell (A) and on MMP-1, MMP-13 and Collagen 1A protein expression (B) in UVB irradiation HaCaT cells.
그림 Fig. 2. Effect of CTP intake on skin morphology (×100) (A) and wrinkle formation (×100) (B) in UVB irradiation SKH-1 hairless mice.
그림 Fig. 3. Effect of CTP intake on UVB-irradiation skin due to histological observation in UVB-irradiation SKH hairless mice.
그림 Fig. 4. Effects of CTP intake on protein levels of collagen 1A, MMP-1 and MMP-13 in UVB-irradiation SKH-1 hairless mice.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 연구는 N-말단에 글라이신(Glycine)을 가지는 콜라겐 트리펩타이드(Gly-X-Y)의 함량이 전체 펩타이드 혼합물의 20% 이상을 유지함으로 소장을 통한 체내 흡수율을 높일 뿐 아니라 글라이신, 프롤린(Proline) 그리고 하이드록시프롤린(Hydroxyproline)(Gly-Pro-Hyp, GPH)의 조합을 증가시킴으로 체내에서 콜라겐 합성 중 활용 가능성이 높은 콜라겐 트리펩타이드 포함 콜라겐 가수분해물의 섭취가 자외선을 통해 발생 가능한 주름 생성 개선에 미치는 영향을 확인하였다.

제안 방법

, Ltd, Anyang, Korea)를 사용하였다. 자외선 조사는 마우스를 자외선 조사용 케이지에 넣은 뒤 등 부위에 격일 간격으로 1주일에 10분씩 총 3회에 걸쳐 10주간[0주: 60 mJ/cm²(1 M.E.D), 1주: 120 mJ/cm² (2 M.E.D), 2~3주:180 mJ/cm² (3 M.E.D), 4~5주: 240 mJ/cm² (4 M.E.D) 5~10주:240 mJ/cm² (4 M.E.D)] 조사하였다. 주름 유도를 위한 처리군들은 CON군(control), POS군(positive control, retinoic acid 2 mg/kg,i.
CTP에 대한 HaCaT 세포의 생존율은 water soluble tetrazoliumsalt assay (WST-1 용액 분석법, Daeil Lab Service, Cheongju,South Korea)을 이용하여 대조군(control, CON)에 대한 생존율을 백분율로 표시하며 나타내었다. 96-well plate에 0.5×10⁴ cells/well의 HaCaT 세포를 분주하고 24시간 동안 배양한 뒤 농도별(20,30, 50, 100, 150, 200 µg/mL)로 CTP가 첨가된 배지로 교체하여 48시간 동안 배양하였다. 그 후 WST-1 용액을 10 µL 첨가한DMEM 배지로 교체하고 37℃에서 3시간 동안 반응시켰다.
실험은 SKH-1 hairless 마우스를 실험군당 10마리씩 총 50마리를 5군으로 설정하였으며 NOR군(normal)을 제외한 네 개의군 모두는 주름 유도를 위해 자외선 조사를 실시하였다. 자외선은 광원의 파장이 302 nm이면서 강도가 0.

대상 데이터

본 실험에는 사람 피부각질세포(Human keratinocyte cell)인HaCaT 세포(Cell line service, Biberach, Germany)를 활용하였다. 세포배양은 Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM, Welgene, Seoul, Korea)에 10%의 소 태아 혈청(Fetal bovine serum, Welgene, Seoul, Korea)과 1% 항생제(Penicillin-streptomycin solution, Gibco, Grand Island, NY, USA)를 첨가한 후 37℃의 5% CO₂ 배양기(SANYO, Osaka, Japan)에서 2~3일 간격으로 계대배양하였다.
실험에서 사용된 콜라겐 트리펩타이드 함유 저분자 콜라겐가수분해물(collagen hydrolysate containing collagen tripeptides,CTP)은 아미코젠(주)(Amicogen Inc., Jinju, Korea)의 식품소재를 활용하였다(product name: Collagen-Tripep20S). Bacillus 중 비병원성 박테리아를 이용하여 획득한 콜라겐분해효소 2종을 틸라피아(Oreochromis mossambicus) 어피(fish skin)에 처리함으로써 평균분자량이 500 Da이며 트리펩타이드 함량이 20% 이상이면서 트리펩타이드 중에서도 Glycine-Proline-Hydroxyproline (Gly-Pro-Hyp,GPH)의 함량이 3.

데이터처리

세포와 동물실험 결과는 통계처리를 통하여 평균과 표준편차로 계산하였으며 각 군의 유의성 검정은 Statview program(Abacus Concept Inc., Berkeley, CA, USA)에서 ANOVA t-test(p<0.05)를 이용하여 통계분석하였다.

성능/효과

따라서, 본 실험에서는 UVB로 인해 피부가 손상된 마우스에 CTP 경구투여를 통한 피부 진피 층 내 세포외기질의 변화와 형태학적 변화를 관찰하였다. UVB 조사는 CON에서 세포외기질의 붕괴를 유도함으로 각질층과 표피층의 두께를 증가시키나 retinoic acid 혹은 CTP의 섭취는 콜라겐과 엘라스틴의 붕괴를 최소화 시킴으로 각질과 표피층의 두께를 NOR과 유사하게 개선시켰음을 확인하였다. 진피 내 콜라겐 양에서도 CON은 Masson’s Trichrome 염색 결과POS와 CTP 처리군에 비해 확연히 감소함을 알 수 있었다(Fig.
한 임상실험에 따르면 콜라겐의 섭취는 주름 형성 억제에 두 가지 기전으로 작용할 수 있으며 그 두 기전은 각각 진피층 내 콜라겐 생성 향상을 통한 세포외기질의 안정화를 향상시키거나, 콜라겐 펩타이드에 의한 섬유아세포 자극으로 콜라겐, 엘라스틴과 히알루론산(hyaluronic acid)에 대한 생산성이 향상된다고 하였다(Borumand 등, 2014). 따라서, CTP 섭취를 통해 얻는 소화분해산물인 펩타이드 또는 아미노산에 대한 체내 흡수와 이용이 증가됨으로써 UVB로 높아진 콜라겐 분해효소(MMPs)의 발현을 감소시키고 이와는 반대로 Collagen 1A의 발현을 증가시키는 것으로 확인되었다. 이는 결과적으로 꾸준한 CTP 섭취가 피부 주름 형성 억제에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되며 따라서 향후에는 콜라겐 유래 펩타이드 또는 아미노산에 대한 다양한 피부 기능성 연구에 대한 검증이 더욱 필요할 것으로 판단된다.
더욱이, POS, CTP17, CTP34 모두 콜라겐의 밀도가 CON 대비 상대적으로 조밀하고 규칙적이므로 UVB에 의한 콜라겐의 감소가 CTP에 의해 회복되었다는 연구결과와 일치하였다(Pyun등 2012). 따라서, 본 연구는 CTP 경구투여가 과량의 UVB 조사에도 불구하고 피부 조직 내 콜라겐 손실을 최소화함으로 세포외기질 구조를 조밀하게 유지시키고 따라서 피부 주름 형성을 줄인 것으로 판단된다.

후속연구

따라서, CTP 섭취를 통해 얻는 소화분해산물인 펩타이드 또는 아미노산에 대한 체내 흡수와 이용이 증가됨으로써 UVB로 높아진 콜라겐 분해효소(MMPs)의 발현을 감소시키고 이와는 반대로 Collagen 1A의 발현을 증가시키는 것으로 확인되었다. 이는 결과적으로 꾸준한 CTP 섭취가 피부 주름 형성 억제에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단되며 따라서 향후에는 콜라겐 유래 펩타이드 또는 아미노산에 대한 다양한 피부 기능성 연구에 대한 검증이 더욱 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	UVB가 피부에 끼치는 부정적인 영향은?	따라서, 1O2을포함하는 자유라디칼(free radicals)은 상피(epidermal layer)나 진피층(dermal layer)의 세포외기질(extracellular matrix, ECM)을 파괴하거나 피지의 불포화 아실 잔기를 산화 시킴으로 피부 노화를 유도한다(Masaki, 2010; Watson 등, 2014). UVA와 달리 UVB는 파장이 짧고 상피 세포 내 침투로 DNA의 손상을 발생시켜 피부암을 유발하거나 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate(NADPH) 산화 효소와 미토콘드리아 내 호흡 반응 부산물을 증가시켜 superoxide anion radical (O2−)을 생성시킴으로 피부 홍진(skin erythema)을 유발하게 한다(Afaq 등, 2009; Masaki, 2010).태양광 중 자외선에 의해 발생되는 다양한 피부 노화 중 주름은 피부 구성성분 중에서도 콜라겐 특히, 콜라겐분해효소(matrixmetalloproteinases, MMPs)의 수 혹은 활성에 따른 콜라겐 타깃분해 속도를 가속화 시킴으로 피부 내 콜라겐이 부족하게 되고 따라서 섬유아세포(fibroblast)를 포함하는 진피층이 붕괴됨으로 형성된다(Cho 등, 2011).
	피부의 역할은?	피부는 신체의 외부를 둘러쌈으로 유해한 외부 자극으로부터 신체를 보호할 뿐만 아니라 미적인 관심의 증가로 인해 피부관련 제품들의 수요량이 늘어나면서 피부분야에 대한 관심이 점차 확대되고 있다. 따라서, 이러한 사회적 요구에 따라 피부 주름과 탄력 그리고 보습 개선을 위해 천연소재를 이용한 콜라겐(collagen)합성 증가 혹은 콜라겐 분해효소 감소 등 다양한 방법들을 활용한 노화억제 방안이 연구되고 있다(Mukherjee 등, 2011).
	콜라겐가수분해물(CTP) 섭취가 UVB 조사에 의한 주름 생성 감소 효과를 보이는 것으로 판단되는 이유는?	CTP는 HaCaT 세포의 Collagen 1A 증가 및 MMP-1와 -13 감소에 긍정적인 영향을 미쳤을 뿐만 아니라 UVB 조사를 통해 증가된 실험동물의 피부 주름 수와 깊이 그리고 넓이를 현저히 개선시키는 효과를 나타내었다. 특히, CTP의 섭취는 UVB 조사에 따라 파괴된 피부조직 내 콜라겐의 양과 밀도를 정상적으로 회복시켰을 뿐만 아니라 Collagen 1A의 발현 증가 및 MMP1과 -13의 발현 감소를 유도함으로써 UVB 조사에 의한 주름 생성을 감소시킨 효과를 보여주었다. 따라서, 본 실험은 CTP 섭취가 콜라겐 붕괴에 관여하는 MMPs 단백질 발현을 감소시키고 이와는 반대로 Collagen 1A의 발현은 증가시킴을 확인함으로써 피부 외관의 주름 수와 넓이 혹은 깊이를 개선시키는 것에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단할 수 있다.

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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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