도깨비 뿌리 추출물의 멜라닌 생성 억제효과를 검증하기 위하여 melan-a 세포주에서의 세포독성 및 멜라닌 생성량을 측정하고 멜라닌 생합성에 관여하는 주된 효소인 tyrosinase의 활성에 미치는 영향과 자외선에 대한 흡수도를 검색하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 도깨비 뿌리 추출물을 $100\;{\mu}g/ml$ 농도로 melan-a 세포에 처리시 뚜렷한 독성 없이 멜라닌 생성을 24.6% 감소시켰으며 melan-a 세포로부터 추출된 tyrosinase 활성억제 효과실험에서 농도 의존적인 활성억제 효과를 보였다. 또한 도깨비 뿌리추출물은 일광화상의 원인인 UV-B 영역의 자외선을 흡수하였다. 이상의 결과를 바탕으로 볼 때 도깨비 부채 뿌리 추출물은 피부 미백 및 자외선 차단을 목적으로 하는 기능성 원료로써의 높은 활용 가능성을 가지는 것으로 판단된다.
SKH1-hr 및 ICR 마우스에서 자외선 B(UVB) 조사에 의한 피부 일광화상세포(SBC) 및 ATPase 양성 표피 가지세포(DC)의 변화에 대한 대나무(분죽, Phyllostachys nigra var. henenis Strapf) 잎 추출물 (BLE)의 효과를 관찰하였다. 실험동물은 UVB ($200mJ/cm^2$) 조사 후 24시간에 희생시켰으며, BLE는 체중 kg당 50 mg의 용량으로 자외선 조사전 36시간, 12시간 및 조사 후 30분에 3회 복강내 주사하였다. 피부도포군은 0.2%의 용량으로 BLE 크림을 제조하고 자외선 조사전 24시간, 15분 및 조사후 즉시, 총 3회 도포하였다. 정상대조군 등쪽 피부에서는 길이 cm당 0.3개의 SBC가 관찰되었고, 자외선 조사에 따라 급격히 증가하였다. BLE 복강내 주사군(59.0%) 및 피부도포군(31.8%)에서 UVB에 의한 SBC의 발생은 유의성 있게 감소하였다. 정상대조군에서 귀등쪽 피부의 DC수는 $mm^2$당 $628.00{\pm}51.56$ 또는 $663.20{\pm}62.58$개 였으며, UVB 조사후 1일에 복강내 부영제 투여군에서는 39.0%, 부영제 피부 도포군에서는 27.1%감소하였다. 자외선 B조사에 의한 DC의 감소는 부영제를 처리한 UVB 조사군에 비하여, BLE 복강내 투여군에서는 25.7%, 피부도포군에서는 3.2%의 감소억제 효과를 나타냈다. 이상의 결과에서 BLE 투여가 UVB에의한 피부손상을 경감시킴을 알 수 있었다.
자외선이 피부에 조사되면 다양한 피부반응을 초래한다. 이러한 반응은 크게 1) 급성 반응과 2) 만성반응으로 나눌 수 있다. 급성반응으로서는 피부가 붉어지는 홍반반응, 피부색이 검어지는 색소반응, 그리고 피부두께의 변화 등을 들 수 있다. 홍반반응은 피부의 주된 세포인 각질형 세포를 비롯하여 진피세포들이 광여하여 진피혈관을 확장시키는 반응을 말한다. 홍반반응은 자외선의 파장, 광량, 피부의 조건, 환경조건 등에 따라 달라지며 피부에는 각질형성세포가 변형된 일광화상세포가 출형한다. 홍반반응은 가장 흔한 주된 반응이나 그 기전에는 명확하지 않은 점이 아직도 많이 있다. 색소반응은 멜라닌세포가 관여하는 반응으로서 자외선 조사 후 즉시 피부가 검어지는 즉시세포침착과 수일 후 검어지는 지연색소침착으로 나눌 수 있다. 색소반응과 피부두께의 변화 등은 자외선 조사로부터 몸을 보호하기 위한 방어작용의 일종이다. 자외선 조사에 의한 만성반응으로는 광노화현상과 광 발암현상을 들 수 있다. 광노화란 장기간에 걸친 광노출로 인한 피부의 노화를 말하며 생리적인 노화와는 임상적, 조직학적으로 다른 점이 많다. 자외선의 장기노출은 피부암을 발생시키는 중요한 원인의 하나로서 우리나라도 피부암 발생이 점차 증가하고 있다. 서울대학교병원 피부과에서의 피부암 발생빈도는 70년대에는 외래환자의 0.2% 정도였으나 80년대에는 0.4-0.8%를 차지하고 있다. 앞으로 우리나라의 경제성장과 함께 수명의 증가, 레져나 스포츠의 증가, 피부노출의 증가와 함께 오존층 파괴로 인하여 피부에 조사되는 자외선의 절대량의 증가는 자외선에 의한 피부의 급 만성반응을 더욱 증가시킬 것으로 예상되며 이에 대한 적절한 대책이 요구된다.
In this study we assessed the influences of ultraviolet (UV) light B radiation on epidermal cells by apoptotic sunburn cell (SBC) and the effect of green tea treatment on the inhibition of SBC formation in SKH1-hr mouse. The extent of changes following $200mJ/cm^2$ (0.5 mW/sec) was studied at 0, 3, 6, 12, 18, 24, 30 or 36 hours after exposure. SBCs were recognized by 3 hours after irradiation. There was tendency to increase from 3 hours to 24 hours and decrease from then to 36 hours after irradiation. The mice that received 0, 25, 50, 100, 200, 400 or $800mJ/cm^2$ of UVB were examined 24 hours after irradiation. The SBCs were induced as the radiation dose increases from 0 to $200mJ/cm^2$. A further increase of radiation dose has little further effect. The frequency of UVB ($200mJ/cm^2$)-induced SBC formation was reduced by intraperitoneal injection of green tea extract (p<0.01).
본 연구는 UVB 조사로 인해 발생된 유해산소와 마우스 피부조직 변화에 대한 자초추출물의 유효성을 알아보기 위해 UVB 조사군과 UVB 조사 후 자초추출물을 도포한 군으로 비교 관찰하여 다음과 같은 결론을 얻었다. CAT, SOD의 활성도에서는 UVB 조사 후 자초추출물 도포군이 UVB 조사군에 비해 유의적으로 감소하였다. 그리고 조직학적 변화에서, UVB 조사군은 표피층이 얇아지며 표피괴사 형태와 진피조직에서 염증세포가 많이 관찰되었다. 또한 표피층이 증식되는 과각화현상이 보이며 표피-진피 능선도 느슨하게 관찰되어졌으며, 모낭의 소실 또한 관찰되었다. UVB 조사 후 자초추출물 도포군에서는 표피층은 더 얇아졌으나 표피 괴사현상은 보이지 않으며 염증부위는 UVB 조사군에 비해 훨씬 경감된 상태였다. 48시간군부터 표피층이 재생되어졌으며, 표피 증식과 과립층의 배열이 억제되고 정상적인 모낭과 표피-진피 능선을 관찰할 수 있었고 168시간군에서는 control 수준으로까지 회복되어진 것을 관찰할 수 있었다. 이상 실험결과를 종합해 볼 때, 자초추출물은 UVB 조사로 발생된 유해산소 활성을 감소시켜주며, 급성반응인 일광화상세포, 염증반응을 감소시킬 수 있으며 피부염증을 예방하는 광보호제로서의 사용도 가능할 것으로 사료된다.
자외선은 피부의 구조적, 생리학적 변화를 일으키는 대표적인 외부 환경 인자로서 광노화, 일광화상 및 피부암을 일으키는 원인이 된다. 이러한 자외선은 외부적인 스트레스 자극 인자로 작용하여 피부 세포 내에서 비활성 코르티손을 활성 코르티솔로 전환시키는 효소인 $11{\beta}$-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 ($11{\beta}-HSD1$)의 발현 및 활성을 증가시킨다. 이에 본 연구에서는 UVB에 의해 증가된 $11{\beta}-HSD1$의 발현을 효과적으로 억제할 수 있는 천연 추출물을 발굴하고자 하였다. 사람 섬유아세포에 다양한 천연물을 스크리닝한 결과, 능실 추출물이 유의한 효과가 있음을 확인하고, 능실 추출물을 추가 분획하여 사람 섬유아세포와 3D skin model에서 피부 광노화 억제 소재로서의 가능성을 확인하였다. 능실 추출물 및 분획물은 섬유아세포에서 $11{\beta}-HSD1$의 발현을 억제함과 동시에 자외선에 의한 matrix metalloproteinase (MMP)-1, 3, 9 및 염증성 싸이토카인(IL-6, 8)의 발현 증가를 억제하였다. 또한, 3D skin model을 이용한 평가에서, 능실 추출물은 UVB에 의한 MMP-1 단백질 발현을 억제하였고, UVB에 의한 표피 두께 감소 및 각질형성세포의 증식 감소를 회복시켰다. 따라서, 본 연구 결과로부터 능실 추출물 및 분획물은 UVB에 의한 $11{\beta}-HSD1$의 발현 증가와 이에 수반하는 광노화를 효과적으로 예방함을 확인하였다.
자외선은 피부 노화를 가속화하여 피부 광노화를 유발하고, 일광 화상, 피부암 등을 유발한다. 자외선 차단제를 사용하더라도 일부 자외선에 의하여 피부 손상은 유발될 수 있기 때문에 자외선에 대한 피부 자체의 방어력을 올려주는 것이 필요하다. 최근, 식물에서 자외선 보호 기능을 하는 것으로 알려진 COP1이 사람의 피부에서도 자외선에 대한 반응들을 조절한다고 새롭게 밝혀졌다. 본 연구에서는, COP1과 그의 결합 단백질 DET1이 사람 피부의 각질형성세포에서 자외선에 대한 시그날 조절 물질인 c-Jun 단백질 양을 조절하는 것을 확인하였다. 자외선에 노출 시 COP1과 DET1 발현이 감소하였고, 그 영향으로 c-Jun 단백질이 증가하였다. 반대로 COP1과 DET1을 발현하는 DNA를 transfection 시켜줄 경우 c-Jun 단백질 양이 감소하였다. 피부 각질형성 세포에서 COP1과 DET1의 발현을 조절할 수 있는 물질을 탐색한 결과, 초피나무 열매 추출물이 COP1과 DET1의 발현을 증가시켜 주었다. 초피나무 열매 추출물은 c-Jun 시그날에 의해서도 조절되는 MMP1이 자외선에 의해 유도되는 것을 억제하였다. 뿐만 아니라, 초피나무 열매 추출물 PPAR-${\alpha}$ 활성이 있어 장벽강화를 통한 피부 보호 효과가 있는데, 자외선에 의하여 염증 유발 물질인 IL-6와 IL-8의 발현이 증가하는 것도 억제하였다. 사람의 팔에 자외선을 쪼여 준 경우에도 초피나무 열매 추출물이 홍반이 생기는 것을 억제하고 홍반에 의한 색소침착도 억제하였다. 종합적으로, 초피나무 열매 추출물은 다양한 메카니즘을 통하여 자외선으로부터 피부를 보호해 줄 것으로 기대된다.
자외선은 피부 광노화를 일으키며 홍반, 일광 화상 등 피부 광손상의 원인이 된다. 실리마린은 밀크 씨슬로도 알려져 있는 흰무늬엉겅퀴(Silybum marianum; S. m) 추출물에 존재하는 폴리페놀 화합물로 항산화 효과 및 자외선에 대한 피부 보호 효과가 알려져 있다. 본 연구에서는 피부의 표피층에서 실리마린을 함유하는 S. m 추출물의 광보호 효과를 이해하고자 하였다. 표피층을 구성하는 세포들이 자외선에 노출되면 DNA 손상이 발생하는데 S. m 추출물이 DNA repair를 촉진할 뿐만 아니라 UV filter로 작용하여 DNA 손상을 방지하는 것도 확인할 수 있었다. 특히, 홍반이 발생하지 않는 suberythemal dose (SED)의 자외선 노출에도 각질 산화와 DNA 손상이 일어날 수 있으며, S. m 추출물이 이런 미세 손상이 발생하는 것을 억제하는 것도 확인하였다. 또한 자외선에 의하여 각질이 산화되어 카르보닐화 단백질(protein carbonylation)이 증가하는 현상도 S. m 추출물을 도포한 경우는 억제됨을 확인하였다. S. m 추출물은 흡광의 성질이 있지만 광독성 유발 가능성은 낮은 것으로 평가되었다. 따라서 S. m 추출물은 광노화를 방지하고 피부를 보호하는데 활용 될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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