[논문]HaCaT 세포에서 UVB로 유도된 광노화에 대한 갯사상자 추출물의 효능

이은성; 오정환; 공창숙; 서영완

doi:10.5352/jls.2023.33.5.414

HaCaT 세포에서 UVB로 유도된 광노화에 대한 갯사상자 추출물의 효능
Effect of Cnidium japonicum Miq. Crude Extracts on UVB-induced Photoaging Damage in Human Keratinocytes 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.33 no.5, 2023년, pp.414 - 421

이은성 (한국해양대학교 해양과학기술전문대학원) , 오정환 (신라대학교 해양식의약소재융합기술연구소) , 공창숙 (신라대학교 해양식의약소재융합기술연구소) , 서영완 (한국해양대학교 해양과학기술전문대학원)

초록
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갯사상자는 염생식물의 일종으로 염분이 높은 토양에서 자생하는 식물로 선행연구에 따르면 갯사상자는 항암효과를 가진다고 알려져 있다. 그러나 UVB로 유도된 광노화에 대한 효과는 아직 알려져 있지 않은 실정이다. 본 연구에서는 갯사상자 조추출물이 산화스트레스에 미치는 영향과 UVB 유래 광손상에 미치는 효과와 그 작용기전에 대하여 밝히고자 하였다. 갯사상자 추출물의 항산화 활성은 ROS 생성 억제능을 통해 확인하였으며, 광노화에 대한 효능은 피부노화 관련 인자인 MMP-1, MMP-3 및 MMP-9 발현 저해 효과와 MAPKs 발현기전을 통해 확인하였다. 세포생존율 실험결과를 바탕으로 UVB 조사 기준은 15 mJ/cm² 로 설정하였으며, 갯사상자 추출물의 농도는 10, 50, 그리고 100 ㎍/ml로 설정하였다. 결과적으로 갯사상자 추출물은 농도의존적으로 활성산소종을 억제하는 효과를 가짐을 확인하였고, 피부노화 관련인자인 MMP-1, MMP-3 및 MMP-9 발현을 감소시키는 것을 확인하였다. 노화관련인자인 MMP 발현 억제는 MAPK 전사인자의 발현 억제효과에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 이들 결과로부터 갯사상자 추출물이 광노화에 효능을 가진 천연 화장품 소재로서 개발이 가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Cnidium japonicum (C. japonicum) is a type of halophyte that inhabits soil of a high salinity, and according to previous studies, it is known to have antitumor effects. However, the skin's protective effect, particularly against UVB irradiation, has not been revealed. In this study, C. japonicum crude extract was studied to determine its effect on damage to human keratinocytes (HaCaT) induced by UVB irradiation, and ROS assays were performed, the results of which showed that C. japonicum crude extract affects UVB-induced photoaging damage in human keratinocytes. To examine inhibitory effects against the expressions of MMPs, RT-PCR and Western blot assay were performed by treating the crude extract at concentrations of 10, 50, and 100 ㎍/ml by irradiating UVB at 15 mJ/cm2. As a result, it was confirmed that the mRNA and protein expression levels of MMP-1, MMP-3, and MMP-9 decreased in the group treated with C. japonicum crude extract, which also effectively regulated the antioxidant defense mechanism pathway by activating JNK, ERK, and p38. In conclusion, the current study suggested the possibility that C. japonicum could be used as a raw material for anti-photoaging cosmeceuticals in the future.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Cytotoxic effects of C. japonicum crude extract on HaCaT cells by using the MTT analysis. The cells were treated with 10, 50, 100 μg/ml of C. japonicum crude extract for 24 hr. ^a-bMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 2. HaCaT cells after 10-100 mJ/cm² UVB irradiation. Cells were tested for their viability after UVB irradiation. The cell viability was determined by MTT assay. ^a-dMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 3. Effect of C. japonicum crude extract on intracellular ROS generation by DCFH-DA assay. HaCaT cells were treated with DCFH-DA and exposed with H₂O₂. CON: with H₂O₂, BK: without H₂O₂.
그림 Fig. 4. Effect of C. japonicum crude extract on HaCaT cell viability after UVB irradiation. UVB was irradiated 15 mJ/cm². HaCaT cells were treated with 10, 50, 100 μg/ml C. japonicum crude extract for 24 hr. Cell viability was determined by using the MTT analysis. ^a-bMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan’s multiple range test.
그림 Fig. 5. Effect of Cnidium japonicum crude extract on mRNA expression levels of MMP-1, MMP-3 and MMP-9 in HaCaT cells exposed with 15 mJ/cm² of UVB. ^a-fMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 6. Effect of Cnidium japonicum crude extract on protein expression levels of MMP-1, MMP-3 and MMP-9 in HaCaT cells exposed with 15 mJ/cm² of UVB. ^a-lMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
그림 Fig. 7. Effect of C. japonicum crude extract on protein expression levels of ERK, JNK and p-38 MAPK phosphorylation in HaCaT cells exposed with 15 mJ/cm² of UVB. ^a-eMeans with the different letters are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.

AI 본문요약
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문제 정의

이를 바탕으로 노화 인자의 활성을 조절하는 MAPK 전사 인자의 발현 억제효과에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구결과는 갯사상자의 조추출물이 피부노화 억제효과를 가지는 천연 화장품 소재로써의 개발 가능성을 제시하였다.
따라서 본 연구에서는 갯사상자의 조추출물이 UVB 조사로 유도된 활성산소종을 억제하는 효과가 있는지와 MMP-1, MMP-3 및 MMP-9의 저해 기전에 대한 실험을 진행하여 갯사상자 조추출물이 향후 광노화로부터의 억제 효과를 가진 천연소재로의 역할을 할 수 있을지 그 효능을 밝히고자 하였다.

제안 방법

갯사상자 조추출물이 HaCaT 세포 생존에 미치는 영향을 MTT assay를 통해 확인하였다(Fig. 1).
갯사상자 조추출물이 세포 내 활성산소종의 생성 억제 효과가 있는지 알아보기 위해 갯사상자 조추출물을 10, 50, 100 μg/ml의 농도로 HaCaT 세포에 처리한 후 세포 내 활성산소종을 측정하였다
이 결과를 바탕으로 10, 50, 100 μg/ml의 농도를 처리농도로 선정하여 실험을 진행하였다.

데이터처리

실험결과는 평균 ± 표준편차(Mean ± Standard deviation, n=3)로 표기하였고, statistical analysis system v9.1 (SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 실험결과의 유의성을 검토하였다
집단 간의 유의성을 알아보기 위하여 일원 배치분산분석(One way Analysis Of Variance: ANOVA)을 실시하였고, 사후검증은 Duncan’s multiple range test를 이용하여 p<0.05 수준에서 검증하였다.

이론/모형

본 연구에서는 갯사상자 추출물이 피부노화에 영향을 미치는 MMPs가 mRNA발현에 미치는 영향을 알아보기 위해 RT-PCR을 진행하였다. 그 결과 UVB비조사군에 비해 UVB 단독 조사군에서 MMP-1, MMP-3, MMP-9의 mRNA발현이 증가하였으며, 갯사상자 추출물을 처리하였을 때 MMPs의 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다(Fig.

성능/효과

HaCaT 세포에 조추출물을 농도 10, 50, 100 μg/ml로 24시간 처리한 결과 갯사상자 조추출물은 농도 10, 50, 100 μg/ml에서 각각 94.7%, 88.8%, 89.5%의 생존율을 나타내었다
갯사상자 조추출물의 ROS 억제 효과를 알아보기 위해 세포독성을 보이지 않는 농도인 10, 50, 100 μg/ml에서 실험을 진행하였으며 그 결과 농도 의존적으로 ROS의 생성이 감소된 것을 확인하였다
본 연구에서는 갯사상자 추출물이 피부노화에 영향을 미치는 MMPs가 mRNA발현에 미치는 영향을 알아보기 위해 RT-PCR을 진행하였다. 그 결과 UVB비조사군에 비해 UVB 단독 조사군에서 MMP-1, MMP-3, MMP-9의 mRNA발현이 증가하였으며, 갯사상자 추출물을 처리하였을 때 MMPs의 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 5).
갯사상자 조추출물이 세포 내 활성산소종의 생성 억제 효과가 있는지 알아보기 위해 갯사상자 조추출물을 10, 50, 100 μg/ml의 농도로 HaCaT 세포에 처리한 후 세포 내 활성산소종을 측정하였다. 그 결과 측정시간 120분이 지남에 따라 갯사상자 조추출물을 처리하지 않은 대조군에 비해 세포 내 ROS 억제 효과를 나타냈고, 농도가 높아짐에 따라 억제 효과도 커짐을 확인하였다(Fig. 3).
3). 따라서 조추출물이 세포를 ROS로부터 생성된 산화스트레스로부터 보호할 수 있음을 확인하였다.
5). 또한 Western blot 실험을 통해 갯사상자 조추출물이 UVB 조사로 유도된 MMPs 발현에 미치는 영향을 알아본 결과, UVB 비조사군에 비해 UVB 단독 조사군에서 MMP-1, MMP-3, MMP-9의 protein 발현이 증가하였으나, 갯사상자 조추출물을 처리하였을 때 농도의존적으로 UVB 단독 조사군보다 MMPs의 발현을 억제하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 6).
갯사상자 조추출물의 ROS 억제 효과를 알아보기 위해 세포독성을 보이지 않는 농도인 10, 50, 100 μg/ml에서 실험을 진행하였으며 그 결과 농도 의존적으로 ROS의 생성이 감소된 것을 확인하였다. 또한 피부노화와 관련이 있는 MMP-1, MMP-3 및 MMP-9의 발현은 mRNA 및 단백질 단계에서 모두 농도 의존적으로 감소한 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 노화 인자의 활성을 조절하는 MAPK 전사 인자의 발현 억제효과에 의한 것임을 확인할 수 있었다.
또한 피부노화와 관련이 있는 MMP-1, MMP-3 및 MMP-9의 발현은 mRNA 및 단백질 단계에서 모두 농도 의존적으로 감소한 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 노화 인자의 활성을 조절하는 MAPK 전사 인자의 발현 억제효과에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구결과는 갯사상자의 조추출물이 피부노화 억제효과를 가지는 천연 화장품 소재로써의 개발 가능성을 제시하였다.

참고문헌 (33)

Aghaleh, M., Niknam, V., Ebrahimzadeh, H. and Razavi,？K. 2009. Salt stress effects on growth, pigments, proteins？and lipid peroxidation in Salicornia persica and S. europaea. Biol. Plant. 53, 243-248.

상세보기
Annie, P. and Selman, M. 2005. MMP-1: the elder of the？family. Int. J. Biochem. Cell Biol. 37, 283-288.
Burcu, S., Turkan, I., Sekmen, A. H. and Ozfidan, C. 2010.？The role of antioxidant defense systems at differential salt？tolerance of Hordeum marinum Huds. (sea barleygrass)？and Hordeum vulgare L. (cultivated barley). Environ. Exp.？Bot. 69, 76-85.

상세보기
Bae, M. J. 2016. Effect of Corydalis heterocarpa extract on UVA induced photo-aging in human dermal fibroblasts.？Silla University, Busan, South Korea.
Bose, J., Ana, M. and Sergey, S. 2014. ROS homeostasis？in halophytes in the context of salinity stress tolerance.？J. Exp. Bot. 65, 1241-1257.

상세보기
Chikamatsu, H., Maeda, M. and Nakazaki, M. 1969.？Structure of torilin. Tetrahedron 25, 4751-4765.

상세보기
Chin, J. R., Murphy, G. and Werb, Z. 1985. Stromelysin, a connective tissue-degrading metalloendopeptidase secreted by stimulated rabbit synovial fibroblasts in parallel？with collagenase. Biosynthesis, isolation, characterization,？and substrates. J. Biol. Chem. 260, 12367-12376.

상세보기
Cho, S. I., Kang, S. S., Kim, K. R., Kim, T. H. and Lee,？E. B. 1999. Isolation of Torilin from Torilis japonica Fruit？and its Analgesic and anti-inflammatory activities. Saengyak. Hakhoe. Chi. 30, 137-144.
Choi, C. Y. and Cho, S. C. 2017. Screening of natural？compounds for cancer prevention by cytotoxicities and？AP-1 reporter gene activities. J. Converg. Inf. Technol.？7, 89-95.
Choi, E. Y., Kim, E. H., Lee, J. B., Do, E. J., Kim, S.？J., Kim, S. H., Park, J. Y. and Lee, J. T. 2016. Mechanisms？for anti-wrinkle activities from fractions of black chokeberries. J. Life Sci. 26, 34-41.
Choi, E. Y., Lee, J. B., Kim, D. H., Kwon, Y. S., Cheon,？J. Y. and Lee, J. T. 2017. Mechanisms of suppression of？matrix metalloproteinases in UVB-irradiated HaCaT keratinocytes of colored rice varieties. J. Kor. Soc. Food Sci.？Nutr. 46, 562-571.
Choi, E. Y., Sohn, H. Y. and Lee, J. T. 2019. The antioxidant and anti-aging effects of treatment with Schisandra？chinensis seeds fractions in UVB irradiated human HaCaT？cells. J. Life Sci. 29, 1071-1079.
Fujita, S. 1990. Miscellaneous contributions to the essential oils of plants from various territories. LI. On the components of essential oils of Torilis japonica (Houtt.) DC.？Yakugaku Zasshi 110, 771-775.1.

상세보기
Godar, D. E. 2001. UV doses of American children and？adolescents. Photochem. Photobiol. 74, 787-93

상세보기
Hansna, E., Ben Hamed, K., Cela, J., Munne-Bosch, S.？and Abdelly, C. 2011. Early effects of salt stress on the？physiological and oxidative status of Cakile maritima？(halophyte) and Arabidopsis thaliana (glycophyte). Physiol.？Plant. 142, 128-143.

상세보기
Ha, S. K., Lee, J. H. and Lee, S. H. 2019. Protective effect？of UV-induced Arthrospira Platensis (Spirulina) mutant on UV-B irradiated human dermal fibroblasts injury. J.？Chitin Chitosan. 24, 239-245.
Jang, Y. A. and Lee, J. T. 2018. Anti-wrinkle effect of？berberine by inhibition of MMP-2 and MMP-9 activity？in fibroblasts. J. Appl. Biol. Chem. 61, 9-15.
Jeong, Y. H., Kim, S. Y., Jeong, G. H. and Kim, T. H.？2018. Anti-glyaction and radical scavenging activities of？Ligustri Fructus by extraction method. Kor. J. Herbol. 33, 95-100.
Jun, K. S. 2011. Effects of ethanol extract from sodokeum on UVB-induced damage in human keratinocyte HaCaT？cells. Wonkwang University, Jeonbuk, South Korea.
Jung, H., Jeong, H. J., Shin, K., Kim, Y. S., Moon, J.？H. and Lee, T. H. 2018. Protective effect of Thymus quinquecostatus extracts UVB-induced matrix metalloproteinase-1 via suppressing MAPKs phosphorylation in human keratinocyte. J. Appl. Biol. Chem. 61, 417-421.
Kim J. Y., Lee, Y. J., Kim, W. S., Moon, S, K. and Kim,？Y. T. 2022. Antioxidant and physiological activities of different solvent extracts of Cnidium japonicum. Kor. J. Fish？Aquat. Sci. 55, 310-318.
Kim, K. S., Han, S. H., An, I. S. and Ahn, K. J. 2016.？Protective effects of ellagic acid against UVA-induced oxidative stress in human dermal papilla. Asian J. Beauty？Cosmetol. 14, 191-200.
Kim, Y. J., Lee, Y. R., Cheon, J. W. and Lee, H. S. 2010.？Anti-aging effect of Ligustrum japonicum extract in the？human fibroblast cells. J. Soc. Cosmet. Sci. Kor. 36, 95-301.
Kitajima, J., Suzuki, N. and Tanaka, Y. 1998. Guaiane-type？sesquiterpenoid glycosides from Torilis japonica. Chem.？Pharm. Bull. 46, 1743-1747.
Kum, H. M. 2009. Protective effects of epigallocatechin-3-gallate on UVB-induced damage in human keratinocytes. Pukyong National Univercity. Busan, South？Korea.
Lee, H. J. 2015. Inhibitory effects of hesperidin on the？ultraviolet B-induced photo-aging. Kor. J. Aesthet. Cosmetol. 13, 631-636.
Lee, S. A. 2010. Protective effect of Polygonum multiflorum on cell damage in UVB-irradiated HaCaT keratinocytes. Daejeon University, Daejeon, South Korea.
Lee, S. K. 2017. Anti-melanogenic effect of Limonium tetragonum extracts on mouse melanoma cells. Silla University, Busan, South Korea.
Marta, T., Irina, C., Margarida, B., Sonia, H. and Rafael, F. 2003. Pro-MMP-9 activation by the MT1-MMP/MMP-2？axis and MMP-3: role of TIMP-2 and plasma membranes.？Biochem. Biophys. Res. Commun. 308, 386-395.

상세보기
Park, H. W., Choi, S. U., Baek, N. I., Kim, S. H., Eun,？J. S., Yang, J. H. and Kim, D. K. 2006. Guaiane sesquiterpenoids from Torilis japonica and their cytotoxic effects on human cancer cell lines. Arch. Pharm. Res. 29, 131.

원문보기 상세보기
Park, M. J. 2005. Recent advances in regulating energy？homeostasis and obesity. Kor. J. Pediatr. 48, 126-137.
Reunanen, N., Westermarck, J., Hakkinen, L., Holmstrom,？T. H., Elo, I. and Eriksson, J. E. 1998 Enhancement of？fibroblast collagenase (matrix metalloproteinase-1) gene？expression by ceramide is mediated by extracellular signal-regulated and stress-activated protein kinase pathways.？J. Biol. Chem. 273, 5137-5145.

상세보기
Yu, T. H., Heo, J. H., Lyu, D. Y., Kim, H. U., Lee, S.？H., Kim, J. J., Jeong, D. S., Choe, G. H., Lee, H, Y., Han,？D. S. and Kang, S. U. 2003. The effect of high glucose on p38 MAPK pathway and fibronectin synthesis in cultured rat mesangial cells. Kor. J. Nephrology 22, 483-493.

저자의 다른 논문 :

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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