[논문]보름달물해파리 추출물의 항노화 효과

서효현; 조문진; 이진형; 이정훈; 김소정; 이건섭; 이택견; 모상현

보름달물해파리 추출물의 항노화 효과
Anti-aging effects from extracts of Aurelia aurita 원문보기

서효현 ((주)바이오에프디엔씨 항노화연구소) , 조문진 ((주)바이오에프디엔씨 항노화연구소) , 이진형 ((주)바이오에프디엔씨 항노화연구소) , 이정훈 ((주)바이오에프디엔씨 항노화연구소) , 김소정 ((재)경북해양바이오산업연구원) , 이건섭 (한국해양연구원) , 이택견 (한국해양연구원) , 모상현 ((주)바이오에프디엔씨 항노화연구소)

지구온난화의 폐해 중 하나인 해파리의 대량증식은 환경 생태계에 좋지 않은 영향을 미치고 있고, 또한 과도한 개체수는 원할한 처리가 곤란해 많은 문제점을 초래하고 있는 실정이다. 이러한 해파리의 생산적이고 효율적인 개선방안으로 단순 가공식품 뿐만 아니라 해파리의 추출을 통해 산업적으로 활용가능한 기능성 화장품원료로의 응용가능성도 고려해 볼 수 있을 것이다. 따라서 본 연구는 보름달물 해파리 유래 추출물의 기능성 화장품 원료로서의 안전성 및 유효성을 규명하였다. 인간피부섬유아세포에서의 세포독성, 주름 개선 효과와 관련된 procollagen 발현양의 증가 및 노화로 증가되는 SA-${\beta}$-Gal 효소의 활성을 염색을 통하여 확인하였고, 항노화 화장품 신소재로서의 사업화 가능성을 확인 할 수 있었다.

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문제 정의

보름달물해파리 유래 추출물들의 인간섬유아세포에서 procollagen 발현에 미치는 영향을 알아보았다. 보름달물해파리 유래 추출물의 피부 섬유아세포의 procollagen 발현 정도는 Fig.
본 연구는 보름달물해파리 유래 추출물의 기능성 화장품 원료로서의 안전성 및 유효성을 규명하였다. 인간피부섬유아세포에서의 세포독성, 주름 개선 효과와 관련된 procollagen 발현양의 증가 및 노화로 증가되는 SA-β-Gal 효소의 활성을 염색을 통하여 확인하였고, 항노화 화장품 신소재로서 가치를 확인 할 수 있었다.
지구온난화의 폐해 중 하나로 증가되고 있는 해파리의 생산적이고 효율적인 개선방안으로 해파리 유래 추출을 통해 산업적으로 활용 가능한 기능성 화장품원료로의 가능성을 알아보았다. 보름달물해파리 유래 추출인 65℃열수추출, 초음파추출 및 100%에탄올 추출물의 기능성 화장품 원료로서 인간피부섬 유아세포에서의 세포독성, 주름 개선 효과와 관련된 procollagen 발현양의 증가 및 노화로 증가되는 SA-β-Gal 효소의 활성을 염색을 통하여 확인하였다.

제안 방법

2주 뒤에 phosphate buffered saline(PBS)으로 wash한 후, 0.2% glutaraldehyde와 2% formaldehyde로 7분간 고정시킨 후, 40 mM citric acid/phosphate (pH 6.0), 5 mM K3FeCN6, 5 mM K4FeCN6, 150 mM NaCl 과 2 mM MgCl2에 1mg/mL 5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside이 되도록 녹인 용액을 CO2가 없는 37℃에서 24 시간 둔 후, 파란색으로 염색된 세포들을 광학현미경으로 관찰하고 사진촬영을 하였다.
MTT정량분석법에 의한 실험결과는 Fig. 2에서 보는 바와 같이, 보름달물해파리 유래 추출물의 인간 피부섬유아세포에 대한 세포 독성을 살펴보았다. 0.
대조군은 상기와 동일한 배지에서 시험 물질을 첨가하지 않은 상태로 배양한 것을 이용하였다. Procollagen의 발현을 평가하기 위하여 상기의 배양 방법으로 배양하여 얻은 배양액을 Procollagen Type I C-Peptide(PIP) EIA Kit (Cat #. MK101, Takara, Japan)를 이용하여 정량분석하였다.
노화로 증가되는 β-galactosidase(Senescence-assoc ciated β-galactosidase, SA-β-Gal)활성은 Senescent Cell Staining Kit (Sigma, USA)를 사용하여 염색하였다.
시료 처리 전에 배지를 제거한 후 PBS(phosphate buffered saline)로 세척한 다음 FBS를 첨가하지 않은 DMEM배지에 1 mg/ml 농도의 해파리 추출물 시료를 처리하여 CO₂ 배양기에서 48시간 배양하였다. 대조군은 상기와 동일한 배지에서 시험 물질을 첨가하지 않은 상태로 배양한 것을 이용하였다. Procollagen의 발현을 평가하기 위하여 상기의 배양 방법으로 배양하여 얻은 배양액을 Procollagen Type I C-Peptide(PIP) EIA Kit (Cat #.
01 mg/ml ∼ 1 mg/ml의 농도에서 보름달물 해파리 유래 추출물의 안전성을 확인하였고, 1mg/ml의 농도에서 보름달물해파리 유래 추출물 증 가된 procollagen 발현양을 확인하였다. 또한, 세포의 노화를 측정할 수 있는 지표인 SA-β-Gal 활성을 염색을 통하여 확인하였다. 이상의 결과에서 해파리 유래 추출물은 피부 주름을 예방하는데 유용한 물질이 될 것으로 사료된다.
24-well plate에 각 well에 1×10⁴cell의 밀도로 세포를 배양하고, 적정농도의 시료가 첨가된 배양액에서 48시간 배양한 후, MTT 50 μg/ml을 처리하여, 3시간동안 추가 배양하였다. 배양 후 배양액을 버리고, dimethyl sulfoxide(DMSO)를 2 ml/well씩 넣어 5분간 실온 방치하여 MTT formazan을 용해한 후, ELISA reader(540nm)로 MTT의 흡광도를 측정하여 대조군과 비교 조사하였다.
보름달물해파리 및 보름달물해파리 유래 65℃열수 추출물, 초음파추출물, 100% 에탄올 추출물의 HPLC 분석을 수행하였다. 보름달물해파리와 비교하여 보름달물해파리 65℃열수추출물, 보름달물해파리 초음파추출물, 보름달물해파리 100% 에탄올 추출물의 뚜렷한 peak를 확인할 수 있었다.
보름달물해파리 유래 추출인 65℃열수추출, 초음파추출 및 100%에탄올 추출물의 기능성 화장품 원료로서 인간피부섬 유아세포에서의 세포독성, 주름 개선 효과와 관련된 procollagen 발현양의 증가 및 노화로 증가되는 SA-β-Gal 효소의 활성을 염색을 통하여 확인하였다.
보름달물해파리의 추출물들의 세포 노화를 측정할 수 있는 지표인 SA-β-Gal 활성도를 측정하였다.
분석한 그래프를 참고하여 각 추출방법별 보름달해파리 유래 추출물의 소분획(subfraction)을 분획하여 procollagen의 발현양과 SA-β-Gal 활성을 보이는 성분을 정제하여 피부세포와의 상호 보완적 관계를 규정하고자 한다.
분쇄한 보름달물해파리 분말 5g에 각각의 추출법에 따라 추출 후 수득율을 조사해보았다. 65℃열수추출의 경우 80%, 초음파추출의 경우 90% 및 100%에탄올 추출의 경우 30%정도의 수득율을 확인할 수 있었다.
분쇄한 시료분말 5g 측정하여 각각 정제수(65℃ 열 수 추출, 초음파 추출)와 100% 에탄올로 나누어 추출하였다. 65℃ 열수 추출과 100% 에탄올 추출의 경우, 정제수와 에탄올 250 ml 을 첨가하여 8시간 동안 250 rpm에서 진탕하였고, 초음파 추출의 경우, 1시간동안 Sonics VC750을 이용하여 추출하였다.
사람 섬유아세포(Human dermal fibroblast)를 48 well-plate에 1×105 cell/ ml로 분주하고, 약 60%의 confluency에 도달할때까지 1일간 배양하고, FBS-free 배지에서 1일간 추가 배양하였다.
인 간피부섬유아세포를 배양한 후 1mg/ml의 농도로 2 주간 처리하여 이후, SA-β-Gal을 염색하여 세포 변화를 측정하였다.

대상 데이터

경남 장목면에 서식하는 보름달물해파리(Aurelia aurita)를 채집하여 여러 차례의 수세과정을 통하여 염분을 제거하고, 동결건조한 후, 분쇄하여 분말을 실험에 사용하였다.
분석에 사용된 고성능액체크로마토그래프는 Waters 1525μ Binary HPLC Pump를 사용하였다.
분양받은 세포주는 DMEM 배지에 10% fetal bovine serum(FBS; Gibco- BRL, USA), 1% penicillin-streptomycin (25 μg/ml, Sigma Co.)을 첨가하여 37℃, 5% CO2조건 하에서 배양하였으며, 계대수(passage) 4∼7 사이의 세포주를 실험에 사용하였다.
2.3 세포배양

세포활성을 측정에 사용된 사람 섬유아세포 (Human dermal fibroblast)는 한국세포주은행 (CCD-986Sk, KCLB, Korea)로부터 구입하여 사용하였다. 분양받은 세포주는 DMEM 배지에 10% fetal bovine serum(FBS; Gibco- BRL, USA), 1% penicillin-streptomycin (25 μg/ml, Sigma Co.
8ml/min을 기준으로 하고 분석 파장은 263 nm로 하였다. 전개용매로는 acetonitrile과 3차 증류수를 사용하였다.

성능/효과

0.01 mg/ml ∼ 1 mg/ml의 농도에서 보름달물 해파리 유래 추출물의 안전성을 확인하였고, 1mg/ml의 농도에서 보름달물해파리 유래 추출물 증 가된 procollagen 발현양을 확인하였다.
분쇄한 보름달물해파리 분말 5g에 각각의 추출법에 따라 추출 후 수득율을 조사해보았다. 65℃열수추출의 경우 80%, 초음파추출의 경우 90% 및 100%에탄올 추출의 경우 30%정도의 수득율을 확인할 수 있었다.
5의 대조군 (A)에서 파란색으로 염색되는 노화된 세포의 수가 매우 많고, 분화되고 못하고 있음을 알 수 있었다. 반면, Fig. 5 (B)보름달물해파리, (C)보름달물해파리 65℃ 열수추출, (D)보름달물해파리 100%에탄올 추출 및 (E) 보름달물해파리 초음파 추출에서는 파란색으로 염색된 세포가 비처리군에 비해 현저하게 줄어 노화된 세포가 Fig. 5의 (A)에 비해 적음을 알 수 있었다.
보름달물해파리 및 보름달물해파리 유래 65℃열수 추출물, 초음파추출물, 100% 에탄올 추출물의 HPLC 분석을 수행하였다. 보름달물해파리와 비교하여 보름달물해파리 65℃열수추출물, 보름달물해파리 초음파추출물, 보름달물해파리 100% 에탄올 추출물의 뚜렷한 peak를 확인할 수 있었다. 분석한 그래프를 참고하여 각 추출방법별 보름달해파리 유래 추출물의 소분획(subfraction)을 분획하여 procollagen의 발현양과 SA-β-Gal 활성을 보이는 성분을 정제하여 피부세포와의 상호 보완적 관계를 규정하고자 한다.
인간피부섬유아세포에서의 세포독성, 주름 개선 효과와 관련된 procollagen 발현양의 증가 및 노화로 증가되는 SA-β-Gal 효소의 활성을 염색을 통하여 확인하였고, 항노화 화장품 신소재로서 가치를 확인 할 수 있었다.

후속연구

육상 동물 콜라겐이 가지는 문제점을 대체하기 위해 상대적으로 위험성이 낮은 수산생물을 이용한 콜라겐의 개발이 필요하다. 수산생물의 콜라겐의 개발을 통해 기존의 육상동물 콜라겐과는 다른 물성 및 기능성을 가지는 콜라겐 소재로의 개발 가능성과 이를 통한 콜라겐의 폭넓은 이용을 기대할 수 있다.
또한, 세포의 노화를 측정할 수 있는 지표인 SA-β-Gal 활성을 염색을 통하여 확인하였다. 이상의 결과에서 해파리 유래 추출물은 피부 주름을 예방하는데 유용한 물질이 될 것으로 사료된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

해파리의 성분 중 뮤신은 외부의 거친 환경으로부터 수분손실을 막아 피부의 건조를 막아주어 상처가 난 피부를 빠르게 재생시켜 주기도 하는데, 그 이유는?

해파리의 성분 중 뮤신은 외부의 거친 환경으로부터 수분손실을 막아 피부의 건조를 막아주어 상처가 난 피부를 빠르게 재생시켜 주기도 하는데, 이는 콜라겐, 엘라스틴, 단백질 등 천연 복합물질인 콘드로이친을 함유하였기 때문이다. 따라서, 뮤신성분은 여드름 상처, 민감성 피부를 재생시켜 주고 탄력을 부여하는 새로운 물질로 각광받고 있는 추세이다.

해파리는 어디에 효과적인가?

해파리는 피로와 피부탄력 및 혈액순환의 조절을 비롯하여 관절염, 고혈압, 기관지염, 천식, 괘양 치료에 효과적이며 (Hsieh et al., 2001), 고단백 다이어트 식품, 화장품 및 의약품 등의 용도로 이용 가능이 높은 것으로 밝혀졌다 (Yu et al,m 2005).

콜라겐의 직경은?

콜라겐은 세포 외 기질의 주요 구성성분으로 피부, 뼈, 연골 단백질에 분포되어 있으며 구조는 3중 나 선구조의 섬유상 고분자 단백질이다. 그 직경은 약 14∼15 Å, 길이는 2800 Å정도이며, 평균 분자량은 약 300,000 Da이다(Lehninger, 1975). 콜라겐은 섬유상 단백질의 기본단위 분자인 tropocollagen 분자 또는 tropocollagen 분자간의 공유 결합성 가교결합 (cross-linking)에 의하여 물리적, 생물학적으로 안정한 구조를 이루고 있다.

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