Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea (대한화장품학회지)

Society of Cosmetic Scientists of Korea (대한화장품학회)
권호 표지

Combining Ginsenoside F1 with (-)-Epigallocatechin Gallate Synergistically Protects Human HaCaT Keratinocytes from Ultraviolet B-Induced Apoptosis

Ginsenosdie F1과 EGCG의 상승작용에 의한 자외선조사에 의한 세포 사멸 방지

  • Published : 2004.09.01
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Abstract

Ginsenosides and green tea extracts show a variety of biomedical efficacies such as anti-aging, anti-oxidation and anti-tumor-promotion effects. (-)-Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) has been reported to inhibit the UVB-induced apoptosis by increasing the Bcl-2-to-Bax ratio. We have previously shown that ginsenoside Fl protects human HaCaT cells from ultraviolet-B (UVB)-induced apoptosis by maintaining constant levels of Bcl-2 and Brn-3a. Here, we investigate the combined effect of ginsenoside Fl and EGCG on the protection of human HaCaT keratinocyte against UVB-induced apoptosis. When treated individually, although 5 ${\mu}$M ginsenoside Fl and 50${\mu}$M EGCG protected cells from UVB-induced apoptosis, 2${\mu}$M ginsenoside Fl or 10${\mu}$M EGCG treatment showed very little protection effect. However, cotreatement of 2${\mu}$M ginsenoside Fl and 10${\mu}$M EGCG successfully protected HaCaT cells from UVB-induced cell death. As expected, combining ginsenoside Fl and EGCG efficiently prevented UVB-induced decrease of Bcl-2 and Brn-3a expression. In addition, cotreatment with ginsenoside F1 and EGCG prevented the dephosphorylation of Rb, whereas individual treatment with ginsenoside Fl or EGCG failed to prevent the dephosphorylation of Rb even at high concentrations.

피부는 외부에 노출되어 있기 때문에 외부로부터의 자극에 의하여 손상 받기 쉽다 그러한 외부적 자극 중 자외선은 피부노화의 주요한 원인으로 손꼽힌다. 자외선 중 특히 280-320 nm의 파장을 갖는 UVB (ultraviolet-B)는 피부노화의 가장 중요한 요인으로서 피부화상이나 피부암을 유발한다. 고설량의 자외선에 노출된 세포는 복구할 수 없는 심각한 DNA 손상을 입게 되는데, 이 경우 세포사멸(apoptosis) 현상은 이러한 세포들의 죽음을 유도하여 이들이 종양으로 발전하는 것을 막는다. 따라서 세포손상 정도에 따라 특이적으로 세포사멸을 유도하거나 막는 것이 암 발생을 억제하면서 세포의 항상성을 유지하는데 매우 중요하다. 이러한 세포 사멸을 조절하는데 가장 중요한 단백질로 알려진 것이 Bcl-2이다. Bcl-2는 피부세포에서 자외선 조사에 의해 그 발현이 급격히 감소되며 이를 통해 피부세포가 사멸한다. 따라서, 자외선 조사시에 Bcl-2의 발현감소를 막을 수 있다면 피부세포의 사멸을 막을 수 있고, 이를 통해 자외선에 의한 피부손상을 방지하여 노화를 억제할 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구에서는 인삼의 진세노사이드 Fl(20-O-$\beta$-D-글루코피라노실-20(S)-프로토파낙사트리올)과 녹차의 주요 효능 성분인 EGEG ((-) 에피갈로카테킨-3-갈레이트)을 함유하는 조성물이 자외선조사에 의한 피부세포사멸을 억제하여 그 손상을 방지하는데 탁월한 효과가 있음을 밝힌 것이다. 즉, 진세노사이드 Fl과 EGCG을 단독으로 처리했을 때에는 효과가 없는 낮은 농도의 두 화합물을 동시에 처리하게 되면, 상승작용을 통해 자외선 조사시 유발되는 Bcl-2의 발현 감소 및 그의 전사인자인 Brn-3a의 발현 감소를 억제함과 동시에, Rb 단백질의 탈인산화를 저해함으로써 자외선에 의한 세포사멸을 방지하였다 본 연구결과를 통해 낮은 농도의 진세노사이드 Fl과 EGCG를 동시에 처리함으로써 자외선 노출에 의한 세포손상을 방지하여 피부 노화를 억제할 수 있는 물질로서 활용할 수 있다는 가능성을 제시하였을 뿐만 아니라, 단가가 높은 두 화합물을 낮은 농도(단독 사용시 각각 2.5배, 5배 농도 필요)로 사용함으로써 원료비를 낮추어 고기능성 제품을 보다 저렴한 가격에 공급할 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.

Keywords

References

  1. S. Maalouf, M. EI-Sabban, N. Darwiche, and H. Gali-Muhtasib, Protective effect of vitamin E on ultraviolet B light-induced damage in keratinocytes, Molecular Cacinogenesis, 34, 121 (2002)
  2. W. Malorni, G. Donelli, E. Staface, M. T. Santini, S. Paradisi, and P. U. Giacomoni, Both ultraviolet A and B induce cytoskeletal dependent surface blebbing in epidermoid cells, J. Photochem Photobiol, 26, 265 (1994)
  3. G. B. Zamarski, G. B. Perrino, and I. N. Chou, Disruption of keratin intermediate filaments by ultraviolet radiation, Exp Res., 195, 269 (1991)
  4. Y. Shindo and T. Hashimoto, Ultraviolet B-induced cell death in four cutaneous cell lines exhibiting different enzymatic antioxidant defences: involvement of apoptosis. J. Dermatol Sci, 17, 140 (1998)
  5. C. A. Rice-Evans, N. J. Miller, and G. Paganga, Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids, Free Radic Biol Med, 20, 933 (1996)
  6. S. Y. Wang, R. Agarwal, D. R. Bickers, and H. Mukhtar, Proteciton against ultraviolet B radiation-induced photocarcinogenesis in hairless mice by green tea polyphenols, Carcinogenesis, 12, 1527 (1991)
  7. S. K. Kariyar, M. S. Matsui, C. A. Elmets, and H. Mukhtar, Polyphenolic antioxidant (-)-epigallocate-chin-3-gallate from greentea reduces UVB-induced inflammatory responses and infiltration of leukocytes in human skin, Photochem photobiol, 69, 148 (1999)
  8. J. H. Chung, J. H. Han, E. J. Hwang, J. Y. Seo, K. H. Cho, K. H. Kim, J. I. Youn, and H. C. Enn, Dual mechanisms of green tea extract-induced cell survival in human epidermal keratinocytes, The FASEB J., 17, 1913 (2003)
  9. S. C. Yu and X. Y. Li, Effect of ginsenoside on IL-1 and IL-6 mRNA expression in hipopcampal neurons in chronic inflammation model of aged rats, Acta Pharmacol Sin, 21, 915 (2000)
  10. Y. Wang, B. X. Wang, T. H. Li, M. Minami, T. Nagata, and T. Ikejima, Metabolism of ginsenoside Rg1 and Rh1, Acta Pharmacol Sin, 21, 792 (2000)
  11. X. C. Chen, Y. G. Zhu, X. Z. Wang, L. A. Zhu, and C. Huang, Protective effect of ginsenoside Rgl on dopamine-induced apoptosis in PC12 cells, Acta Pharmacol Sin, 22, 673 (2001)
  12. E. H. Lee, S. Y. Cho, S. J. Kim, E. S. Shin, H. K. Chang, D. H. Kim, M. H. Yeom, K. S. Woe, J. S. Lee, Y. C. Sim, and T. R. Lee, Ginsenoside F1 protects human HaCaT keratinocytes from ultraviolet-B-induced apoptosis by maintaining constant levels of Bc1-2, J. Invest Dermatol, 121, 607 (2003)
  13. C. Fumelli, A. Marconi, S. Salvioli, E. Straface, M. Walter, A. M. Offidani, R. Pellicciri, G. Schettini, A. Gianetti, D. Monti, C. Franceschi, and C. Pincelli, Carboxyfullerenes protect human keratinocytes from ultraviolet-B-induced apoptosis, J. Invest Dermatol, 115, 835 (2000)
  14. G. Denecker, H. Dooms, G. van Loo, D. Vercammen, J. Grooten, W. Fiers, W. Declercq, and P. Vandenabeele, Phosphatidyl serine exposure during apoptosis precedes release of cytochrome c and decrease in mitochondrial transmembrane potential, FEBS Lett, 465, 47 (2000)
  15. U. Rodeck, M. Jost, J. DuHadaway, C. Kari, P. J. Jensen, B. Risse, and D. L. Ewert, Regulation of Bcl-xL expression in human keratinocytes by cell-substratum adhesion and the epidermal growth factor receptor, Proc Natl Acad Sci USA, 94, 5067 (1997)
  16. M. L. Day, R. G. Foster, K. C. Day, X. Zhao, P. Humphrey, P. Swanson, A. A. Postigo, S. H. Zhang, and D. C. Dean, Cell anchorage regulates apoptosis through the retinoblastoma tumor suppressor/E2F pathway, J. BioI Chem., 272, 8125 (1997)
  17. C. Fan and C. J. Steer, The role of retinoblastoma protein in apoptosis, Apoptosis, 4, 21 (1999)
  18. S. E. Tobi, M. Gilbert, N. Paul, and T. J. McMillan, The green tea polyphenol, epicallocatechin-3-gallate, protects against the oxidative cellular and genotoxic damage of UVA radiation, Int J. Cancer, 102, 439 (2002)
  19. Z. P. Chen, J. B. Schell, C. T. Ho, and K. Y. Chen, Green tea eipgallocatechin gallate shows a pronounced growth inhibitory effect on cancerous cells but not on their normal counterparts, Caner Lett, 129, 173 (1998)
  20. H. Wang, R. J. A. Grand, A. E. Milner, R. J. Armitage, J. Gordon, and C. D. Gregory, Repression of apoptosis in human B-lymphoma cells by CD40-ligand and Bcl-2: relationship to the cell-cycle and role of the retinoblastoma protein, Oncogene, 13, 373 (1996)