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금전초 추출물의 케라티노사이트 내 collagen 합성능 및 MMPs 억제효과
Collagen synthesis ability and inhibitory effect of MMPs in keratinocytes of Lysimachia christinae Hance Extract 원문보기

Journal of the Korean Applied Science and Technology = 한국응용과학기술학회지, v.37 no.4, 2020년, pp.820 - 829  

김주은 (대구한의대학교 화장품약리학과) ,  최윤식 (경성대학교 약학대학 약학과) ,  김혜경 (경성대학교 약학대학 약학과) ,  장영아 (경성대학교 스마트헬스케어융복합연구센터)

초록
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본 연구에서는 기능성 화장품의 소재로서의 금전초(Lysimachia christinae Hance)의 항산화와 항주름 효과를 조사하였다. 최근 천연물의 주름 개선 개발의 연구가 지속적인 관심을 받고 있어 본 연구를 통해 활성산소종(reactive oxygen species, ROS) 생성과 pro-collagen 합성 및 MMPs의 연관성에 대해 알아보았다. 금전초는 70% 에탄올(LcHE)과 열수(LcHW)로 각각 추출하여 실험을 진행하였다. HaCaT cells에서 LcHE가 LcHW보다 ROS 저해효능이 더 우수하고 세포독성 결과 250 ㎍/mL 농도까지 독성을 보이지 않아 LcHE를 선택하여 주름 개선 소재연구를 진행하였다. pro-collagen 합성실험을 통하여 UVB에 의해 감소된 type-1 pro-collagen의 합성 활성을 유의미하게 확인하였다. Western blot 실험을 통하여 피부세포에서 UVB에 의해 유도된 MMPs 중 MMP-1 -3 -9의 증가를 억제함을 확인하였으며, Real time PCR을 통하여 상위단계인 mRNA levels에서도 MMP-1, MMP-2, MMP-3, MMP-9의 mRNA levels가 농도 의존적으로 유의미한 감소를 보여 추출물의 효능을 확인하였다. 위의 실험결과에 따라 UVB에 의한 주름생성과 피부 광노화를 효과적으로 예방할 수 있는 화장품의 천연소재로서의 이용이 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was conducted to investigate the anti-oxydant and anti-winkle efficacy as cosmetics ingredient of Lysimachia christinae Hance. Recently, the study of wrinkle improvement of natural products has received continuous interest. so we looked at relationship between reactive oxygen species (ROS...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 기능성 화장품의 소재로서의 금전초(Lysimachia christinae Hance)의 항산화와 항주름 효과를 조사하였다. 대표적인 주름 개선 기능성 고시원료는 retinol (Vit A), adenosine 등으로 알려져 있는데, 이들은 collagen 합성 증가와 표피 각화에 대하여 피부 재생에 도움을 주어 주름 개선에 도움을 주는 물질로 많이 활용되고 있으나 합성 화학성분으로 피부에 자극을 주고 빛과 열에 불안정하다는 단점이 있다[18].
  • 대표적인 주름 개선 기능성 고시원료는 retinol (Vit A), adenosine 등으로 알려져 있는데, 이들은 collagen 합성 증가와 표피 각화에 대하여 피부 재생에 도움을 주어 주름 개선에 도움을 주는 물질로 많이 활용되고 있으나 합성 화학성분으로 피부에 자극을 주고 빛과 열에 불안정하다는 단점이 있다[18]. 이에 따라 천연물의 주름 개선 개발의 연구가 지속적인 관심을 받고 있어 본연구를 통해 ROS 생성과 pro-collagen 합성 및 MMPs의 연관성에 대해 알아보았다. 광노화 된 피부는 피부 기저층으로부터 각질층까지 이행되는 각화주기의 이상반응을 나타내어 표피층의 수분량을 감소시키고 각질층을 두텁게 하며 진피층 내 collagen 섬유의 굵기가 감소하고, 배열도 엉성해지며, 탄력섬유의 복잡하고 정교한 결합이 끊어져 있는 것으로 나타난다[21].
  • japonica에서 분리된 6-tri-decyl resorcylic acid 와 gevillol의 Na+ - K+ - ATPase 활성 억제 작용이 보고되었다[9]. 현재까지 금전초에 관한 다양한 연구가 진행되었으나 피부세포를 이용한 항주름 활성에 대한 연구는 미흡하여 본 연구를 통하여 화장품에서 항산화와 항주름 소재로서의 기능성을 밝히고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자외선은 어떤 영향을 통해 피부에 주름을 생성하는가? 자외선은 비타민 D의 합성에 필수적이나 장기간 노출의 경우 피부의 색소를 침착시키고 피부 두께를 변화시키며 건조하고 거친 피부를 만든다[3]. 진피에서 세포의 기질 단백질, 특히 collagen을 감소시켜 피부의 탄력을 저하하고 주름을 생성한다[11]. 이렇듯 과도한 자외선의 노출로 인해 발생하는 광노화는 피부에 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)를 생성하는데, ROS는 자유라디칼을 포함하는 불안정한 산소로 세포 내에서 singlet oxygen (O2)을 비롯하여 superoxide anion (O2-), hydroxyl radical (OH·) 등으로 존재하여 피부 내 산화적 스트레스로 세포막과 피부 구성 단백질 손상 및 염증을 일으키며, 피부세포 내의 DNA 손상을 초래한다[2, 6, 7].
일반적으로 한방치료제로 사용되는 금전초는 어떤 성분을 함유하고 있다고 알려져 있는가? 중국에서 주로 사용되는 허브인 금전초는 식물의 종에 따라 2가지로 분류되는데 긴병꽃풀로 불리는 꿀풀과 Glechoma longituba Kupr와 과로항이라 불리는 앵초과 Lysimachia christinae Hance가 있다[8]. 일반적으로 한방치료제로 사용된 금전초는 주요 성분으로 myricetin, kaempferol, quercetin 배당체가 알려져 있으며, 현재까지 메탄올 추출물과 분획물의 간 독성 해독, 콜레스테롤 담석증 감소, 항염증제, 담즙 배출 작용, 이뇨제, 진통제, 산화 방지제 등의 효능이 알려져 있다[8]. 또한, L.
MMP는 무엇인가? 증가한 활성산소종에 의해 분비된 염증성 사이토카인이 진피의 섬유아세포에서 합성되는 procollagen을 감소시켜 collagen 분해를 증가시켜 피부의 탄력이 감소하고 주름 형성을 촉진하여 노화를 일으킨다[5]. 산화적 스트레스는 matrix metalloproteinases (MMPs)의 발현을 활성화시키는 것으로 알려져 있으며, MMP는 단핵구(monocyte), 대식세포(macrophage), 내피세포(endothelial cell), 평활근세포(smooth muscle cell)를 포함한 다양한 세포에서 생성되는 단백분해효소이다[2]. 특히, 자외선에 의한 ROS의 증가는 MMP-1, MMP-3, MMP-9의 발현을 증가시키며 증가한 MMP-1은 주요 collagen 분해 효소로 세포 사이에 존재하여 collagen을 부분적으로 절단하는데 MMP-3와 MMP-9이 절단된 collagen 조각을 더 작게 분해한다.
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참고문헌 (25)

  1. D. Y. Jang, Y. S. Han, J. C. Yang, B. A. Kim, "Anti-oxidative and protective effect of Arthrospira platensis ethanol extracts on zebrafish ROS Induced by UVB Induction", Oil & Applied Science, Vol. 35, No. 2, pp. 423-432, (2018) 

  2. E. Y. Choi, H. Y. Sohn, J. T. Lee, "The Antioxidant and Anti-aging Effects of Treatment with Schisandra chinensis Seed Fractions in UVB-irradiated Human HaCaT cells", J. Life sci., Vol. 29, No. 10, pp. 1071-1079, (2019) 

  3. E. Y. Choi, J. T. Lee, "The effects of antioxidant and anti-aging treatment of UVB-irradiated human HaCaT keratinocytes with ethanol extracts of colored rice varieties", Korean J. FOOD Sci. Technol., Vol. 50, No. 6, pp. 653-659, (2018) 

  4. C. S. Kwak, J. W. Yang, "Prevention Effect of Prunus Persica Flos Extract from Reactive Oxygen Species Generation and Matrix Metalloproteinase Production Induced by UVB Irradiation in Human Skin cells", Asian J Beauty Cosmetol., Vol. 14, No. 2, pp. 179-190, (2016) 

  5. S. J. Seo, G. E. Park, M. J. Jang, Y. S. Lee, "Anti-aging Effects of Ailanthi Radicis Cortex Extract", J Invest Cosmetol., Vol. 14, No. 2, pp. 179-186, (2018) 

  6. R. S. Schal, R. Weindruch, "Oxidative stress, caloric restriction, and aging". Science. Vol. 273, No. 5271, pp. 59-63, (1996) 

  7. G. M. Martin, S. N. Austad, T. E. Johson, "Genetic analysis of aging: role of oxidative damage and environmental stresses", Nat. Genet., Vol. 13, No. 1, pp. 25-34, (1996) 

  8. A. R. Kim, M. C. Jung, H. I. Jeong, D. G. Song, Y. B. Seo, Y. H. Jeon, S. H. Park, H. S. Shin, S. L. Lee, S. N. Park, "Antioxidative and Cellular Protective Effects of Lysimachia christinae Hance Extract and Fractions", Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No, 2, pp. 176-184, (2018) 

  9. H. Y. Kim, S. S. Kim, C. K. Lee, J. W. Choi, "Biological Activities of Lysimachiae Herba. I. Effects of the Pretreatment of Lysimachiae Herba on the Enzyme Activities in Galactosamine-intoxicated Rats", Kor. J. Pharmacogn., Vol. 27, No. 1, pp. 58-64, (1996) 

  10. S. J. Park, "Walnut Husk Ethanol Extract Possess Antioxidant Activity and Inhibitory Effect of Matrix Metalloproteinase-1 Expression Induced by Tumor Necrosis Factor Alpha in Human Keratinocyte", Kor. J. Aesthet. Cosmetol., Vol. 11, No. 4, pp. 715-719, (2013) 

  11. J. Y. Seo, K. H. Cho, H. C. Eun, J. H. Chung, "Skin Aging from Phenotype to Mechanism", Korea J Invest Dermatol., Vol. 8, No. 4, pp. 187-194, (2001) 

  12. J. Carmichael, W. G. Degraff, A. F. Gazdar, J. D. Minna, J. B. Mitchell, "Evaluation of a tetrazolium-based semiautomated colorimetric assay: assessment of chemosensitivity testing", Cancer Res., Vol. 47, No. 4, pp. 936-942, (1987) 

  13. K. A. Kang, R. Zhang, M. J. Piao, S. W. Chae, H. S. Kim, J. H. Park, K. S. Jung, J. W. Hyun, "Baicalein inhibits oxidative stress-induces cellular damage via antioxidant effects", Toxicol. Ind. Health., Vol. 28, No. 5, pp. 412-421, (2011) 

  14. Takara Bio Inc, Procollagen Type I C-peptide (PIP) ELA kit cat. #MK101 v1009 

  15. M. S. Kim, T. J. Park, J. S. Lim, S. Y. Kim, "Effect of Agaricus bio renovate Extract on Collagen Synthesis and Matrix Metalloproteinase-1 Production in Human Dermal Fibroblast", KSBB Journal., Vol. 34, No. 1, pp. 49-53 (2019) 

  16. S. Y. Kim, M. J. Kim, K. J. Ahn, I. S. An, S. K. An, "Antioxidant Effects of Kinetin on HaCaT Human Keratinocytes Damaged by Hydrogen Peroxide(H2O2)", Kor. J. Aesthet. Cosmetol., Vol. 13, No. 13, pp. 59-64, (2015) 

  17. Y. R. Cheon, J. W. Hwang, H. S. Lee, S. Y. Yun, Y. S. Choi, S. J. Kang, "Anti-oxidant and Anti-aging Activities of Sericinjam Gland Hydrolysate Extract in Human Dermal Fibroblasts", J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, Vol. 39, No.1, pp. 9-17, (2013) 

  18. M. J. Jang, D. H. Jun, S. H. Kim, S. I. Han, J. T. Lee, "Anti-wrinkle Effect of Chestnut Leaf", J .Life Sci., Vol. 23, No. 6, pp. 751-756, (2013) 

  19. Y. Shindo, E. Witt, L. packer, "Antioxidants defense mechanisms in murine epidermis and dermis and their responses to ultraviolet light", J. Invest Dermatol., Vol. 100, No. 3, pp. 260-265, (1993) 

  20. E. Fernandez-Garcia, "Skin protection against UV light by dietary antioxidants", Food & Function, Vol. 5, No. 9, pp. 1994-2003, (2014) 

  21. S. M. Kim, J. H. Chung, "Berberine prevents UV-induced MMP-1 and reduction of type I procollagen expression in human dermal fibroblasts", Phytomedicine, Vol. 15, No. 9, pp. 749-753, (2008) 

  22. P. Schroeder, T. Gremmel, M. Berneburg, J. Krutmann, "Partial depletion of mitochondrial DNA from human skin fibroblasts induces a gene expression profile reminiscent of photoaged skin", J. Invest Dermatol., Vol. 128, No. 9, pp. 2297-2303, (2008) 

  23. G. L. Fisher, H. S. Talwar, J. Lin, P. Lin, F. McPhillips, Z. Wang, X. Li, Y. Wan, S. Kang, J. J. Voorhees, "Retinoic acid inhibits induction of c-Jun protein by ultraviolet radiation that occurs subsequent to activation of mitogen-activated protein kinase pathways in human skin in vivo", J. Clin. Invest., Vol. 101, No. 6, pp. 1432-1440, (1998) 

  24. G. J. Fisher, S. C. Datta, H. S. Talwar, Z. Q. Wang, J. Varani, S. Kang, J. J. Voorhees, "Molecular basis of sun-induced premature skin ageing and retinoid antagonism", Nature, Vol. 379, No. 6563, pp. 355-339, (1996) 

  25. Roche, High Pure RNA Isolation Kit, cat. no. 11 828 665 001 

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