[논문]영지버섯에서 추출한 포자오일의 항노화 및 보습 효능

송환; 김면수

doi:10.22156/cs4smb.2020.10.05.232

영지버섯에서 추출한 포자오일의 항노화 및 보습 효능
Anti-aging & Skin Hydration Effects of Spore oil Extracted from Ganoderma lucidum 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.10 no.5, 2020년, pp.232 - 238

송환 (초당대학교 뷰티디자인학과) , 김면수 (인터케어 연구소)

초록
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본 연구에서는 영지버섯 포자오일(GLS)의 항노화, 항산화, 항염 그리고 보습에 대한 활성 평가를 진행하였다. 항산화 활성 실험에서 GLS은 DPPH 라디칼 소거 활성이 농도 의존적으로 증가하였다. 항염 평가는 LPS를 자극시킨 RAW264.7 세포에서 GLS에 대한 NO, TNF-α 그리고 IL-6 생성물의 억제 효능을 측정한 결과, GLS는 NO 그리고 전염증 사이토카인인 TNF-α, IL-6 생성물을 억제하였다. 또한, procollagen 생성물과 COL1A1 mRNA 발현 분석을 위해 인간 섬유아세포를, 그리고 AQP-3 mRMA 발현 분석을 위하여 인간 각질형성세포를 사용하였다. 그 결과, GLS는 procollagen 생성물과 COL1A1, AQP-3 mRNA 발현을 증가시켰다. 이러한 연구결과는 GLS가 항염, 주름 그리고 보습에 대한 잠재적인 효능을 가지고 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated the anti-aging activity with antioxidant, anti-inflammatory and moisture activity of Ganoderma lucidum spore oil(GLS). GLS increased DPPH radical scavenging activity in a dose-dependent manners. Anti-inflammatory assay measured the inhibitory effect of GLS on NO, TNF-α and IL-6 production in LPS-stimulated RAW264.7 cells. As a result GLS inhibited NO and pro-inflammatory cytokine, TNF-α, IL-6 production. Also using human fibroblast cell to the procollagen production analysis and COL1A1 mRNA expression level analysis for defining, and for AQP-3 mRNA expression level analysis, used human keratinocyte cell. GLS increased procollagen production and COL1A1, AQP-3 mRNA expression. Our results suggest that the GLS have potential anti-inflammatory and wrinkle improves, skin moisture effect.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. DPPH free radical scavenging activity of spore oil extracted from Ganoderma lucidum.
그림 Fig. 2. Effects of spore oil extracted from Ganoderma lucidum on NO production in LPS-stimulated RAW264.7 cells.
표 Table 1. COL1A1, AQP-3 and GAPDH primer
그림 Fig. 3. Effects of spore oil extracted from Ganoderma lucidum on pro-inflammatory cytokine in LPSstimulated RAW264.7 cells.
그림 Fig. 4. Effects of spore oil extracted from Ganoderma lucidum on type Ⅰ procollagen level in CCD-986sk cells.
그림 Fig. 5. Effects of spore oil extracted from Ganoderma lucidum on expression of COL1A1 mRNA level in CCD-986sk cells.
그림 Fig. 6. Effects of spore oil extracted from Ganoderma lucidum on expression of AQP-3 mRNA level in HaCaT cells.

AI 본문요약
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문제 정의

NO는 염증대사 작용 시 생성되는 물질로 다양한 질환에 관여한다[25]. 본 실험에서는 griess reagent 방법을 이용하여 LPS 자극에 의한 GLS의 NO 생성물 발현에 미치는 영향을 확인하였다. GLS의 농도는 세포독성평가 후 독성이 없는 농도로 진행하였다.
본 연구는 천연추출물인 영지버섯의 포자오일을 이용하여 천연화장품 소재 개발을 하고자 진행되었다. DPPH 실험에서 GLS는 100% 농도에서 43%의 항산화 활성을 보였다.
이에 본 연구는 피부 부작용이 적은 천연물인 영지버섯을 이용한 in vitro 실험을 통해 주름 개선과 피부 보습에 관련된 기능성 화장품 소재로서의 개발 가능성을 확인하였다.

제안 방법

24 h 후, 상등액을 회수하여 ELISA Kit(BD, USA)로 TNF-α, IL-6 분비능을 측정하였다.
CCD-986sk와 HaCaT 세포를 6-well plate에 5 × 10 5 cells/well 세포 수로 분주하여 24 h 동안 부착시킨 후 serum free 배지로 교환하여 CCD-986sk 세포는 GLS을 각각 농도별로 24 h 동안 처리하였고 HaCaT 세포는 100 mJ UVA 자극 후 GLS을 각각 농도별로 48h 처리하였다.
세포외기질(ECM)의 주요 구조 성분인 collagen은 전구체인 procollagen으로부터 합성이 시작되어 collagen 부족 시 주름의 유발로 이어진다[20-22]. GLS의 주름 효능을 확인하기 위하여 collagen 생합성 평가를 진행하였다. 양성대조군으로는 세포외기질의 유전자 발현을 증가시키는 인자인 Transforming growth factor beta(TGF-β)를 사용하였다.
100 ng/mL lipopolysaccharides(LPS) (Sigma, USA)와 GLS을 각각 농도별로 처리 후, 37 ℃에서 24 h 추가 배양하여 nitric oxide(NO) 생성을 유도하였다. NO 생성이 유도된 세포배양 상등액은 회수하여, griess reagent와 10분간 반응시켜 530 nm에서 흡광도를 측정해 NO 활성 억제능을 평가하였다.
5℃/분 속도로 42℃까지 승온시켰다. 다음으로 추출조의 온도와 압력을 30~50℃, 250~400기압으로 50분간 유지한 후 상압으로 감압하고 혼합 추출물을 수득하여 영지버섯 포자오일(GLS)을 제조하였다.
그 중에서도 제 1형 콜라겐(type 1 collagen, COL1A1)이 90%를 차지하여 피부의 탄력과 상처 치유에 중요한 역할을 한다[23]. 더 나아가 RNA 수준에서 GLS의 주름 개선 효능을 확인하기 위하여 COL1A1 mRNA 발현 평가를 진행하였다. 그 결과 Fig.
항산화 활성 수치는 시료를 첨가하지 않은 음성 대조군을 기준으로 자유 라디컬(free radical) 소거정도를 백분율로 나타내었다. 양성 대조군은 ascorbic acid(Sigma, USA)를 사용하여 비교 분석하였다.
양성대조군으로는 세포외기질의 유전자 발현을 증가시키는 인자인 Transforming growth factor beta(TGF-β)를 사용하였다.

대상 데이터

본 연구는 쥐 대식세포주(RAW 264.7), 인간 섬유아세포주(CCD-986sk), 인간 피부각질형성세포주(HaCaT)를 사용하였으며 american type culture collection (ATCC, USA)로부터 분양받았다. 세포는 10% fetal bovine serum(FBS) 및 1% penicillin/streptomycin이 포함된 DMEM 배지를 사용하여 37 ℃, 5% CO2 조건에서 배양하였다.
영지버섯 포자오일은 영지버섯 포자를 건조한 시료와 추출용매를 혼합하여 교반하였다. 교반된 혼합물은 초임계 추출 방법을 사용하여 추출되었다.

데이터처리

본 연구에 표기된 모든 결과 값은 총 3반복으로 수행하였으며, 결과는 평균±표준편차로 나타내었다.
유의성 평균값 사이에 대한 유의성은 student’s t-test를 이용해 p-value 값을 계산하여 통계적 유의성 검증을 나타내었다.

이론/모형

영지버섯 포자오일은 영지버섯 포자를 건조한 시료와 추출용매를 혼합하여 교반하였다. 교반된 혼합물은 초임계 추출 방법을 사용하여 추출되었다. 추출조의 압력은 330기압으로 유지시키고 추출조 내부의 온도는 0.
cells/well 세포 수로 분주하여 24 h 동안 부착시킨 후 serum free 배지로 교환하여 GLS을 각각 농도별로 24 h 처리하였다. 상등액은 회수하여 procollagen type Ⅰ C-peptide(PIP) ELISA kit(Takara, Japan) protocol 방식에 따라 collagen 생합성량을 측정하였다.

성능/효과

DPPH radical 소거활성 방법을 이용하여 GLS의 항산화 활성을 측정한 결과 , Fig. 1에서와 같이 최저 농도인 0.01% 농도에서 약 5%의 항산화 활성을 보이기 시작하여 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였다. 최고 농도인 100% 농도에서는 급격히 DPPH radical 소거 능력이 증가하여 약 43%의 DPPH radical 소거능을 보였다.
노화가 진행됨에 따라 보습인자인 AQP-3 발현도 함께 감소된다[24]는 보고에 따라 GLS가 피부 보습에도 관여하는지 확인하기 위하여 AQP-3 발현을 확인하였다. Fig. 6에서와 같이 자외선을 조사하지 않고 GLS를 처리한 군에서는 AQP-3 mRNA 발현 수준이 약 25% 증가함을 확인하였다. 또한, 자외선을 조사 후 GLS를 처리한 군에서도 AQP-3 mRNA 발현 수준이 약 30% 증가되었음을 확인하였다.
GLS를 처리한 상등액을 회수하여 TNF-α, IL-6 ELISA를 측정한 결과, Fig.3와 같이 GLS는 농도 의존적으로 TNF-α, IL-6를 억제하여 0.5% 농도에서 각각 최대 61%, 59% 억제하였다.
양성대조군으로는 세포외기질의 유전자 발현을 증가시키는 인자인 Transforming growth factor beta(TGF-β)를 사용하였다. GLS을 처리한 군은 아무것도 처리하지 않은 군에 대비하여 procollagen 합성량이 0.5% 농도에서 Fig. 4에서와 같이 최대 약 1.5배 증가함을 확인하였다. 양성대조군인 TGF-β를 처리한 수치와 상응하는 것으로 보아, GLS는 procollagen 생합성을 증가시키는 것으로 판단된다.
GLS의 농도는 세포독성평가 후 독성이 없는 농도로 진행하였다. RAW264.7 세포에 100 ng/mL 농도의 LPS를 자극한 결과, 아무것도 처리하지 않은 군에 대비하여 LPS 자극을 준 군의 NO생성능이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 반면, Fig.
5배를 증가시킴으로써 일치한 결과를 보였다. Real time PCR을 통해 확인한 보습 관련 인자인 AQP-3 또한 RNA 수준에서 약 30% 증가되었다. 이상의 결과를 종합하면 GLS는 항산화 활성을 증가시키고 염증을 완화시킴으로써 collagen 합성 및 보습인자의 증가를 통해 항노화 활성을 갖는 것으로 판단된다.
그 결과 Fig. 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 GLS를 처리한 군은 TGF-β를 처리한 양성대조군과 비슷한 값이 나타났음을 확인하였으며, 음성대조군과 비교하였을 때, GLS의 0.5% 농도에서 COL1A1 mRNA 발현이 약 1.5배 증가함을 확인하였다.
6에서와 같이 자외선을 조사하지 않고 GLS를 처리한 군에서는 AQP-3 mRNA 발현 수준이 약 25% 증가함을 확인하였다. 또한, 자외선을 조사 후 GLS를 처리한 군에서도 AQP-3 mRNA 발현 수준이 약 30% 증가되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 GLS가 AQP-3 mRNA의 발현을 증가함으로써 자외선 조사에 의해 손실된 피부 수분을 정상 피부 수준으로 회복가능 할 것으로 판단된다.
7 세포에 100 ng/mL 농도의 LPS를 자극한 결과, 아무것도 처리하지 않은 군에 대비하여 LPS 자극을 준 군의 NO생성능이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 반면, Fig. 2에 나타난 바와 같이 GLS를 농도 별로 처리한 군에서는 농도에 의존적으로 0.1% 농도부터 NO 생성능이 감소하기 시작하여 0.25%, 0.5% 농도에서는 각각 59%, 85%의 높은 NO 생성 억제를 확인하였다.
양성대조군인 TGF-β를 처리한 수치와 상응하는 것으로 보아, GLS는 procollagen 생합성을 증가시키는 것으로 판단된다.
최고 농도인 100% 농도에서는 급격히 DPPH radical 소거 능력이 증가하여 약 43%의 DPPH radical 소거능을 보였다. 이 결과로 미루어보아 GLS가 DPPH radical소거 활성 효능을 지니고 있음을 확인하였다.
또한, 자외선을 조사 후 GLS를 처리한 군에서도 AQP-3 mRNA 발현 수준이 약 30% 증가되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 GLS가 AQP-3 mRNA의 발현을 증가함으로써 자외선 조사에 의해 손실된 피부 수분을 정상 피부 수준으로 회복가능 할 것으로 판단된다.
Real time PCR을 통해 확인한 보습 관련 인자인 AQP-3 또한 RNA 수준에서 약 30% 증가되었다. 이상의 결과를 종합하면 GLS는 항산화 활성을 증가시키고 염증을 완화시킴으로써 collagen 합성 및 보습인자의 증가를 통해 항노화 활성을 갖는 것으로 판단된다. 따라서 영지버섯 포자오일 추출물은 복합적으로 피부 노화에 도움을 주는 천연물 화장품 소재로의 활용 전망 가능성이 높다.
5% 농도에서 각각 61%, 59%의 억제 효능을 확인하였다. 주름과 관련하여 진행한 procollagen ELISA와 COL1A1 mRNA 발현은 0.5% 농도에서 약 1.5배를 증가시킴으로써 일치한 결과를 보였다. Real time PCR을 통해 확인한 보습 관련 인자인 AQP-3 또한 RNA 수준에서 약 30% 증가되었다.
01% 농도에서 약 5%의 항산화 활성을 보이기 시작하여 농도 의존적으로 항산화 활성이 증가하였다. 최고 농도인 100% 농도에서는 급격히 DPPH radical 소거 능력이 증가하여 약 43%의 DPPH radical 소거능을 보였다. 이 결과로 미루어보아 GLS가 DPPH radical소거 활성 효능을 지니고 있음을 확인하였다.
항염 실험 중 NO 생성 억제 평가 결과, 독성이 없는 농도인 0.5% 농도에서 85%의 높은 NO 생성물을 억제하였고, TNF-α, IL-6 또한 농도 의존적으로 감소시켜 0.5% 농도에서 각각 61%, 59%의 억제 효능을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	피부 노화의 주된 원인으로 알려진 것은 무엇인가?	피부는 다양한 스트레스에 의하여 노화가 진행되는데 유전적인 요인에 의해 일어나는 내인성 노화(자연노화, intrinsic aging)와 환경적인 요인에 의해 일어나는 외인성 노화(광노화, photoaging)로 구분된다[1-3]. 피부 노화의 주된 원인은 지속적인 자외선 노출로 인한 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 축적과 이로인한 산화적 스트레스로 잘 알려져 있다[4,5]. 이러한 활성 산소종은 시스템 기능 저하 또는 과도하게 발현 시염증을 유도하는 물질인 Tumor necrosis factor-α(TNF-α), Interleukin 1β(IL-1β), Interleukin 6(IL-6)와 같은 사이토카인들을 증가시켜 피부 내 존재하는 항산화 물질을 감소시키는 작용을 한다.
	피부 노화는 어떻게 구분되는가?	피부는 다양한 스트레스에 의하여 노화가 진행되는데 유전적인 요인에 의해 일어나는 내인성 노화(자연노화, intrinsic aging)와 환경적인 요인에 의해 일어나는 외인성 노화(광노화, photoaging)로 구분된다[1-3]. 피부 노화의 주된 원인은 지속적인 자외선 노출로 인한 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 축적과 이로인한 산화적 스트레스로 잘 알려져 있다[4,5].
	영지버섯의 구성성분은 무엇인가?	영지버섯(Ganoderma lucidum)은 일반적으로 아시아 국가에서 장수와 건강을 지키기 위해서 많이 사용되어 왔으며 중국의 “Ling zhi”, 일본의 “Rei shi” 및 한국의 “Youngzhi”로 알려져 있다. 영지버섯의 구성성분은 베타 글루칸, 유리 단당류, 당알코올, 올리고당, 아미노산, 스테로이드, 쿠마린 유도체, 만니톨 그리고 트리터페노이드를 포함한다고 알려져 있다[10-15]. 그 중 트리테르펜(triterpene)은 C30 전구체인 스쿠알렌(squalene)에서 파생된 이소프레노이드(isoprenoid)의 구성요소로, 광범위한 활성 원리를 가지고 있으며 항염증, 항바이러스, 항균, 항정신병과 같은 면역질환에 약리적 효능이 있다고 알려져있다[16, 17].

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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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