[논문]자외선 자극에 의한 피부노화 억제 천연물 소재 개발

당수민

doi:10.15207/jkcs.2021.12.1.251

자외선 자극에 의한 피부노화 억제 천연물 소재 개발
Development of Anti-aging from Natural Materials by Inhibition of UV Stimulating 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.12 no.1, 2021년, pp.251 - 257

당수민 (영남이공대학교 뷰티스쿨)

초록
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본 연구에서는 천연재료인 편백나무 수피에서 추출한 천연추출물이 자외선에 의한 피부 노화를 보호할 수 있는 소재로 조사하였는데, 피부의 천연보습인자를 구성하는 필라그린(filaggrin)의 합성과 진피의 보습에 중요한 역할을 하는 섬유단백질인 Pro-collagen의 합성과 콜라겐(collagen)을 분해하는 효소의 저해효과 및 탄력섬유인 엘라스틴(elastin)의 분해효소 저해 실험을 진행하였다. 결과적으로 편백에탄올추출물은 collagenase와 elastase를 농도의존적으로 저해하였으며, 자외선에 손상을 받은 각질형성세포에 대한 filaggrin의 합성과 MMP-1의 발현을 억제하였다. 따라서 이런한 결과는 에탄올추출물(COE)이 주름생성을 지연시키는 역할과 피부노화 융합 억제 하는 기능성 화장품 소재로서의 효과를 가질것으로 사료된다. 본 연구를 바탕으로 filaggrin의 합성이 항주름 효과인 MMP의 발현억제에 미치는 기전을 더 연구하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

ln this study, natural extracts extracted from cypress sapiens, a natural material, were investigated as materials that could protect skin aging caused by ultraviolet rays, and experiments were conducted on the synthesis of filaggrins that make up the natural moisturizing factor of the skin, the synthesis of pro-colagen, a fibrous protein, which plays an important role in moisturizing the dermis, and elastin, which is an enzyme that decomposes collagen. As a result, cypress ethanol extract (COE) was a dependent inhibitor to collagenase and elastase, inhibiting the synthesis of filaggrin and the expression of MMP-1 for exfoliated cells damaged by ultraviolet rays. Therefore, it is estimated that ethanol extract will have the effect of delaying wrinkles and as a functional cosmetic material that inhibits skin aging convergence. Based on this study, we would like to further study the mechanism of the synthesis of filaggrin on the suppression of expression of MMP, which is the anti-wrinkle effect.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Elastase inhibition activity of Chamaecyparis obtuse extracts. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan's multiple range test
그림 Fig. 2. Collagenase inhibition activity of Chamaecyparis obtuse extracts. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 3. Filaggrin synthesis assay on UVB-stimlated HaCaT cells from 99% Ethanol extract of Chamaecyparis obtuse. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 4. Cell toxicity measurement by MTT assay on UVB-stimulated HaCaT cells from 99% Ethanol extract of Chamaecyparis obtuse. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 5. Pro-collagen type I synthesis (A) and MMP-1 expression (B) assay of Chamaecyparis obtuse extracts. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan's multiple range test.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 천연재료인 편백나무 수피에서 추출한 천연추출물의 항산화 효과를 측정하고 자외선에 의한 피부 노화를 보호할 수 있는 융합 소재를 찾고자 한다
따라서 본 실험에서 진행된 추출물에 대한 필 라그린의 발현증가는 노화의 지연을 도와줄 수 있고, 이러한 결과는 COE가 주름생성을 지연시키는 역할과 피부 노화융합 억제하는 기능성 화장품 소재로서의 효과를 가 질 것으로 사료된다. 본 연구를 바탕으로 필라그린의 합 성이 항주름 효과인 MMP의 발현억제에 미치는 기전을 더 연구하고자 한다.

제안 방법

24시간 후에 시료를 농도별로 추가한 후 48시간 동안 배양하였다. 배양액에 UVB 312nm (20 mL/cm2 )를 자극한 후 Filaggrin ELISA Kit (Human FLG / Filaggrin (Sandwich ELISA) ELISA Kit, LS-F7249, LSBio Inc., WA, USA)를 사용하여 함량을 측정하였다.
24시간 후에 시료를 농도별로 추가한 후 48시간 동안 배양하였다. 배양액에 UVB 312nm (20mL/cm2 )의 자극을 가하였고, 콜라겐의 함량 측정은 C- peptide (PIP), Pro-collagen type I, EIA kit(Takara Bio Inc., Otsu Shiga, Japan)를 사용하였다.
세포 독성 측정으로 German Cancer Research Center (DKFZ, Germany)로부터 Human 유래 keratinocyte cell line인 HaCaT cells을 공급받았고 섬유아세포 CCD-986sk 구입은 American Culture Collection (Manassas, VA, USA)에서 세포 독성 측정 및 배양을 위한 배지조성을 위해 구입하였다. 본 실험에 이용한 각 세포의 배양은 1% penicillin/streptomycin (100 U/mL)와 10% FBS를 첨가한 DMEM 배지를 사용 하였는데, 37℃5% CO2 , 37℃ 인큐베이터(incubator) 에 계대 배양을 위해 적응시켰다.
15mL를 첨가하였다. 실온에서 15분간 반응시켰으며 흑광도 측정을 위해ELISA reader로 540nm에서 측정, 시료용액의 첨가군와 무첨가군의 흡광도 감소율로 세포 독성 측정하였다
엘라스타아제 저해활성 측정은 Cannell 등[13]의 방법을 변형하여 실험하였다. 일정 농도가 되도록 각 시험 용액을 조제하였고, 시험관에 0.
콜라겐나아제 저해활성 측정은 Widowati 등(14)의 방법을 변형하여 다음과 같이 측정하였다. 반응구는 0.

대상 데이터

본 실험에 사용한 편백나무는 전남 광양시 광양읍 일 원에서 채집하였고, 시료 중량의 10배의 99% 에탄올을 첨가하여 실온에서 24시간 침지하여 침전물과 상등액을 분리하여 동일한 방법으로 3회 반복하여 추출하였다. COE를 여과하고 감압농축 한 후 동결건조하여 분말을 얻어 내었으며, 냉장 보관하며 실험에 사용하였다.
세포 독성 측정으로 German Cancer Research Center (DKFZ, Germany)로부터 Human 유래 keratinocyte cell line인 HaCaT cells을 공급받았고 섬유아세포 CCD-986sk 구입은 American Culture Collection (Manassas, VA, USA)에서 세포 독성 측정 및 배양을 위한 배지조성을 위해 구입하였다. 본 실험에 이용한 각 세포의 배양은 1% penicillin/streptomycin (100 U/mL)와 10% FBS를 첨가한 DMEM 배지를 사용 하였는데, 37℃5% CO2 , 37℃ 인큐베이터(incubator) 에 계대 배양을 위해 적응시켰다.

데이터처리

Collagenase inhibition activity of Chamaecyparis obtuse extracts. Values without a common letter in each week are significantly different (p ＜ 0.05) using one-way ANOVA and Duncan’s multiple range test.
, NY, USA)를 이용하였다. 각 처리군 간의 유 의성에 대한 검증은 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 이용하였고, 평균과 표준편차로 나타내었다. 실험결과에 유의성을 확인한 후, Duncan’s multiple range tests (P<0.
각 처리군 간의 유 의성에 대한 검증은 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 이용하였고, 평균과 표준편차로 나타내었다. 실험결과에 유의성을 확인한 후, Duncan’s multiple range tests (P<0.05)로 다중비교와 t-test를 이용하여 통계적 유의수준 p<0.05에서 검증하였다.

이론/모형

MMP-1의 발현 측정을 위해 Enzyme-Linked Immunosorbent assay (ELISA)를 이용하였다. 배지의 분취량을 immune well plates에 옮겨 담고 37℃에서 2시간 동안 배양하였다.

성능/효과

COE 500과 1,000μg/mL의 농도에서 약 83.5%, 90.3%의 저해활성을 보였으며, 대조군인 올레놀산 (olenolic acid)가 같은 농도에서 약 90.8%, 100%인 것과 비교하여 매우 유의할 만한 결과였다. 이는 Jia 등[15] 의 연구에서 달래 물 추출물의 IC50이 298.
2%로 증가하였고, MMP-1은 91, 88, 76%로 발현이 억제되었다. COE가 필라그린의 생성을 증가시키는지를 확인한 결과, UVB 자극을 준 세 포에 COE 5, 10, 20μg/mL의 농도로 처치하였을 때 필 라그린의 생성은 약 65, 68, 72%로 농도의존적으로 증 가하였다. 따라서 본 실험에서 진행된 추출물에 대한 필 라그린의 발현증가는 노화의 지연을 도와줄 수 있고, 이러한 결과는 COE가 주름생성을 지연시키는 역할과 피부 노화융합 억제하는 기능성 화장품 소재로서의 효과를 가 질 것으로 사료된다.
2와 같다. Fig. 2에서 편백수피는 500과 1,000μg/mL의 농도에서 약 99.4%와 108.9%의 매우 우수한 저해효과를 보였으며 이는 대조군으로 사용된 EGCG(82.7%와 99.8%)보다 뛰어난 결과였다. Min 등 [18]의 보고한 단삼의 COE에 대한 분획물 가운데 chloroform fraction 1%의 농도에서 88.
Fig. 5는 UVB 자극을 준 세포에 COE를 5, 10, 20μ g/mL의 농도로 처치하였을 때 Pro-collagen type I의 생성은 약 88.0, 90.0, 90.2%로 증가하였고, MMP-1은 91, 88, 76%로 발현이 억제되었다. 결과적으로 편백 수 피 99% COE Pro-collagen type I의 생성은 농도 의존 적으로 증가시키고 MMP-1의 발현은 농도 의존적으로 억제하였다.
2%로 증가하였고, MMP-1은 91, 88, 76%로 발현이 억제되었다. 결과적으로 편백 수 피 99% COE Pro-collagen type I의 생성은 농도 의존 적으로 증가시키고 MMP-1의 발현은 농도 의존적으로 억제하였다.
8%의 세포생존율을 나타내어 이 추출물이 세포에 미치는 독성은 아주 미비한 것으로 확인되었다. 또한 Pro-collagen type I의 생성과 MMP-1의 발현억제를 확인하였고, UVB 자극을 준 세포에 COE 5, 10, 20μ g/mL의 농도로 처치하였을 때 Pro-collagen type I의 생성은 약 88.0, 90.0, 90.2%로 증가하였고, MMP-1은 91, 88, 76%로 발현이 억제되었다. COE가 필라그린의 생성을 증가시키는지를 확인한 결과, UVB 자극을 준 세 포에 COE 5, 10, 20μg/mL의 농도로 처치하였을 때 필 라그린의 생성은 약 65, 68, 72%로 농도의존적으로 증 가하였다.
자외선 노출의 결과로 발생되는 지질의 과산화, DNA 손상, 단백질 산화 등은 노화 및 성인병 질환을 유발하고 산화적스트레스로 인해 세포 성분들은 손상이 진행된다. 또한 진피의 기질성분들인 히아루론산, 콜라겐, 엘라스틴을 분 해하는 효소인 matrix metalloproteinases(MMPs)의 발현이 증가되어 멜라닌 생성이 촉진되는데, 결과적으로 주근깨 및 기미생성, 피부의 탄력감소, 주름생성 등 피부 노화 가속화가 된다.[6-8].
본 연구에서는 천연재료인 편백나무 수피에서 추출한 천연추출물이 자외선에 의한 피부 노화를 보호할 수 있는 소재로 조사하였는데, COE의 엘라스티나아제 저해효과에 대한 실험결과는 500과 1,000μg/mL의 농도에서 약 83.5%, 90.3%의 저해활성을 보였으며, 콜라겐나 아제 억제능 실험결과는 500과 1,000μg/mL의 농도에서 약 99.4%와 108.9%의 매우 우수한 저해효과를 보였다. 섬유아세포에서의 COE가 세포에 미치는 독성을 확 인하기 위하여 MTT assay를 실시한 결과는 CCD-986sk 에 대하여 5, 10, 20μg/mL의 농도에서 약 99.
9%의 매우 우수한 저해효과를 보였다. 섬유아세포에서의 COE가 세포에 미치는 독성을 확 인하기 위하여 MTT assay를 실시한 결과는 CCD-986sk 에 대하여 5, 10, 20μg/mL의 농도에서 약 99.0, 90.5, 90.8%의 세포생존율을 나타내어 이 추출물이 세포에 미치는 독성은 아주 미비한 것으로 확인되었다. 또한 Pro-collagen type I의 생성과 MMP-1의 발현억제를 확인하였고, UVB 자극을 준 세포에 COE 5, 10, 20μ g/mL의 농도로 처치하였을 때 Pro-collagen type I의 생성은 약 88.
p-nitroanilide의 생성량을 20분간 반응시 켜 445nm에서 측정하였다. 엘라스타아제 저해활성은 시료용액의 첨가구와 무첨가구의 흡광도 감소율로 나타내었다.

후속연구

COE가 필라그린의 생성을 증가시키는지를 확인한 결과, UVB 자극을 준 세 포에 COE 5, 10, 20μg/mL의 농도로 처치하였을 때 필 라그린의 생성은 약 65, 68, 72%로 농도의존적으로 증 가하였다. 따라서 본 실험에서 진행된 추출물에 대한 필 라그린의 발현증가는 노화의 지연을 도와줄 수 있고, 이러한 결과는 COE가 주름생성을 지연시키는 역할과 피부 노화융합 억제하는 기능성 화장품 소재로서의 효과를 가 질 것으로 사료된다. 본 연구를 바탕으로 필라그린의 합 성이 항주름 효과인 MMP의 발현억제에 미치는 기전을 더 연구하고자 한다.
3은 UVB 자극을 준 세포에 COE 5, 10, 20μ g/mL의 농도로 처치하였을 때 필라그린의 생성은 약 65, 68, 72%로 농도 의존적으로 증가하였다. 이는 COE 가 항주름억제 효과로 노화를 지연시킬 뿐 아니라 필라 그린의 생성을 촉진함으로써 주름생성을 지연시키는 역할을 하는 기능성 화장품 소재로서의 효과를 가질 것으로 사료된다.

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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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