• 대한화장품학회지
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• 제44권1호
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• pp.95-101
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• 2018

표피는 각질형성세포의 분화로부터 재생되어 계층화되는 상피 조직으로서 물리적 장벽을 형성함으로써 다양한 외부 오염원으로부터 개체를 보호한다. 자가포식 작용(autophagy)은 단백질 축적물, 손상된 세포 소기관, 세포내 미생물 등이 리소좀으로 운반되고 분해되도록 매개하는 기작이다. 최근 연구 결과에 의하면 자가포식 작용이 각질형성세포의 대사 기관과 핵을 제거하여 각질층으로 최종 분화하는데 중요한 역할을 하는 것이 보고 되었다. 그러나 자가포식 작용을 촉진함으로써 표피 분화를 유도할 수 있는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 천연물 유래 단일 화합물 라이브러리를 스크리닝하여 베타인(betaine)이 인간 각질형성세포주인 HaCaT 세포에서 세포질 내 LC3 punctate 소포체 및 LC3-I에서 LC3-II로의 변환을 증가시켜 자가포식 작용을 촉진함을 규명했다. 자가포식 작용의 억제 신호인 mTOR 경로는 베타인에 의해 영향을 받지 않았으므로, 베타인에 의해 유도된 자가포식 작용은 mTOR에 독립적임을 알 수 있었다. 베타인에 의해 촉진되는 자가포식 작용은 primary keratinocyte 및 skin equivalent에서도 관찰되었다. 또한, 베타인 처리된 인공피부에서 표피층 두께가 증가함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터, 자가포식 작용의 새로운 조절소재로서 베타인이 표피의 턴오버를 촉진하여 표피의 장벽기능을 개선하고 피부노화를 방지할 수 있음을 시사한다.

• Toxicological Research
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• 제22권3호
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• pp.283-291
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• 2006

The survival and growth of epithelial cells depends on adhesion to the extracellular matrix. An adhesion signal may regulate the initiation of differentiation, since epidermal keratinocytes differentiate as they leave the basement membrane. A metabolically dead cornified cell envelope is the end point of epidermal differentiation so that this process may be viewed as a specialized form of programmed cell death. In order to investigate the precise cellular signaling events loading to terminal differentiation of keratinocytes, we have utilized HaCaT cells to monitor the biological consequences of $Ca^{2+}$ stimulation and numerous downstream signaling pathways, including activation of the extracellular signal-regulated protein kinase(ERK) pathway and activation of phosphatidylinositol 3-kinase(PI3K). The results presented in this study show that $Ca^{2+}$ function as potent agents for the differentiation of HaCaT keratinocytes, and this differentiation depends or the activation of ERK, Protein kinase B(PKB) and p70 ribosomal protein S6 kinase(p70S6K). Finally, the results show that the expression of Activator protein 1(AP-1; c-Jun and c-Fos) increased following $Ca^{2+}$-mediated differentiation of HaCaT cells, suggesting that ERK-mediated AP-1 expression is critical for initiating the terminal differentiation of keratinocytes.

• 대한화장품학회지
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• 제29권2호
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• pp.205-232
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• 2003

Ursolic acid (UA) and Oleanolic acid (ONA), known as urson, micromerol and malol, are pentacyclic triterpenoid compounds which naturally occur in a large number of vegetarian foods, medicinal herbs, and plants. They may occur in their free acid form or as aglycones for triterpenoid saponins, which are comprised of a triterpenoid aglycone, linked to one or more sugar moieties. Therefore UA and ONA are similar in pharmacological activity. Lately scientific research, which led to the identification of UA and ONA, revealed that several pharmacological effects, such as antitumor, hepato-protective, anti-inflammatory, anticarcinogenic, antimicrobial, and anti-hyperlipidemic could be attributed to UA and ONA. Here, we introduced the effect of UA and ONA on acutely barrier disrupted and normal hairless mouse skin. To evaluate the effects of UA and ONA on epidermal permeability barrier recovery, both flanks of 8-12 week-old hairless mice were topically treated with either 0.01-0.1 mg/ml UA or 0.1-1 mg/ml ONA after tape stripping, and TEWL (Transepidermal water loss) was measured . The recovery rate increased in those UA or ONA treated groups (0.1 mg/ml UA and 0.5 mg/ml ONA) at 6 h more than $20\%$ compared to vehicle treated group (p<0.05). Here, we introduced the effects of UA and ONA on acute barrier disruption and normal epidermal permeability barrier function. For verifying the effects of UA and ONA on normal epidermal barrier, hydration and TEWL were measured for 1 and 3 weeks after UA and ONA applications (2mg/ml per day). We also investigated the features of epidermis and dermis using electron microscopy (EM) and light microscopy (LM). Both samples increased hydration compared to vehicle group from f week without TEWL alteration (p<0.005). EM examination using RuO4 and OsO4 fixation revealed that secretion and numbers of lamellar bodies and complete formation of lipid bilayers were most prominent $(ONA{\geq}UA>Vehicle)$. LM finding showed that thickness of stratum corneum (SC) was slightly increased and especially epidermal thickening and flattening was observed (UA>ONA>Veh). We also observed that UA and ONA stimulate epidermal keratinocyte differentiation via $PPAR\;\alpha$. Protein expression of involucrin, loricrin, and filaggrin increased at least 2 and 3 fold in HaCaT cells treated with either $ONA\;(10{\mu}M)$ or UA $(10{\mu}M)$ for 24h respectively. This result suggested that the UA and ONA can improve epidermal permeability barrier function and induce the epidermal keratinocyte differentiation via $PPAR\;{\alpha}$. Using Masson-trichrome and elastic fiber staining, we observed collagen thickening and elastic fiber elongation by UA and ONA treatments. In vitro results of collagen and elastin synthesis and elastase inhibitory activity measurements were also confirmed in vivo findings. These data suggested that the effects of UA and ONA related to not only epidermal permeability barrier functions but also dermal collagen and elastic fiber synthesis. Taken together, UA and ONA can be relevant candidates to improve epidermal and dermal functions and pertinent agents for cosmeseutical applications.

• Natural Product Sciences
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• 제25권4호
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• pp.341-347
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• 2019

Luffa cylindrica (LC) is a very fast-growing climber and its fruit have been considered as agricultural wastes. We conducted to check the comparative qualities of ethanol solvent extraction (LCE) and supercritical carbon dioxide extraction (LCS) of L. cylindrica fruit and seed. LCS had higher antioxidant and polyphenol contents than LCE. LCS were significantly increased peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-a and involucrin expression as epidermal differentiation marker in 3D skin equivalent model. LCS also showed antimicrobial activity against Staphylococcus aureus, a causative bacteria in atopic dermatitis. In addition, LCS inhibited the adipocyte differentiation of 3T3-L1 cells. When treated with the extract at a concentration of 100 ㎍/mL, the Wnt/β-catenin pathway reporter luciferase activity of HEK 293-TOP cells was increased approximately by 2-folds compared to that of the untreated control group. These results indicate that L. cylindrica supercritical carbon dioxide extract may serve as a cosmeceutical for improving skin barrier function and the treatment of obesity.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제5권1호
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• pp.9-17
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• 2001

It has been demonstrated that multipotent neuronal progenitor cells can be isolated from the developing or adult CNS and proliferated in vitro in response to epidermal growth factor. The present study was undertaken to investigate the differentiation of neuronal progenitor cells after transplantation into the neonatal rat forebrain striatum. Primary cultured progenitor cells were labeled with 3,3'-dioctadecycloxacarbonyl- amine perchlorate (DiO). DiO labeled progenitor cells were implanted into neonatal rat striatum. Implanted DiO labeled progenitor cells were differentiated into astrocytes and GABAergic neurons. These results suggest that implanted progenitor cells can be differentiated into neurons in host forebrain striatum. In addition, our data show that DiO labeling is a useful technique for tracing implanted progenitor cells.

• Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgery
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• 제21권3호
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• pp.231-239
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• 1999

In oral and maxillofacial surgery, there are many cases requiring the graft of epidermal tissues such as maxillectomy, and vestibuloplasty. There have been so many challenges for the culture of the epidermal tissue. Observing the ultrastructure of the cultured human oral kertinocytes, we could compare this findings with that of in vivo ones. With that, we could find the differencies and similarities between cultured cells and in vivo ones, and evaluate the clinical applications of cultured tissue. Human gingiva was obtained and the specimen was explanted on 24-well plate. Two types of culture media were used in this culture system. One was for the growth of the keratinocytes (Media I), and the other was for the stratification (Media II). Media I had special ingredients for the epidermal growth. Those were 0.5% dimethyl sulfoxide (DMSO), 30ng/ml of epidermal growth factor (EGF), 30ng/ml of cholera toxin, and $5{\mu}g/ml$ of transferrin. We cultured the oral keratinocytes for 3 weeks, and at that time the cultured keratinocytes were processed to prepare the specimen for the TEM study. The results were as follows.; 1. In the phase contrast micrograph, epidermal outgrowth firstly appeared on the 3rd day after explantation, and the growing keratinocytes were activley mitotic, and had polygonal shape and increased N/C ratio. 2. In the phase contrast micrograph, the outer most cells exhibited areas where broad cytoplasmic processes extended out onto the culture subtratum(fan-like appaearance). 3. In the TEM micrographs, the cultured keratinocytes showed stratification. The cells were in elongated form, and there were no morphologic differencies among the layers usually found in the in vivo gingiva. 4. Most of cellular organelles underwent lysis, and keratohyaline granules were seen. Tonofibrils were dispersed in the cytoplasm. 5. The cells were interconnected by desmosomes, and their frequency of distribution was considered to be lower than that of in vivo keratinocytes. 6. We could conclude the cultured oral keratinocytes exhibited signs of terminal differentiation.

• 대한화장품학회지
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• 제39권1호
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• pp.75-81
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• 2013

Chrysin (5,7-dihydroxyflavone)은 프로폴리스, 꿀 같은 음식과 다양한 식물에 존재하는 천연 플라보노이드이다. Chrysin은 항산화, 항노화, 항염, 항암 효과 등 다양한 생물학적 효과를 가진다고 알려져 있다. 이 연구에서, 우리는 사람의 각질형성세포에서 chrysin이 VDR을 통한 transcriptional activity에 미치는 영향을 dual-luciferase assay을 통하여 살펴보았다. Chrysin은 농도 의존적으로 VDR을 통한 transcriptional activity를 증가시켰다. Quantitative real time PCR을 통해 chrysin이 사람의 각질형성세포에서 VDR mRNA의 발현을 증가시킴을 확인하였다. 또한, chrysin이 각질형성세포의 분화 마커인 keratin 10, involucrin 그리고 filaggrin의 mRNA 발현을 증가시킴을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 chrysin이 VDR을 통한 transcriptional activity를 조절하여 각질형성세포의 분화를 촉진시킬 수 있다는 것을 시사한다.

• 대한화장품학회지
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• 제30권2호
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• pp.263-278
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• 2004

Ursolic acid (UA)와 oleanolic acid (ONA)는 pentacyclic triterpenoid 성분으로 많은 식물들과 의학, 임상용 허브 등에 존재한다. 이런 UA나 ONA는 free acid 형태로 나타나거나, 1개 이상의 당이 연결된 aglycone으로 triterpenoid 배당체를 구성한다. UA와 ONA는 유사한 구조를 가지며 비슷한 약리효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 최근 연구에 의하면, 항종양, 간보호, 항염증, 함암 및 항균역할을 하는 것으로 보고되고 있다. 우리는 급성 장벽손상 및 정상 무모쥐 피부에 미치는 영항에 대한 연구를 했다. UA와 ONA의 피부장벽 회복에 대한 효과를 평가하기 위해서, 8-12주 된 무모쥐를 테이프 스트리핑 한 후, 한쪽 옆구리에 0.01 -0.1mg/mL 농도로 UA 또는 ONA를 국소도포하고 한쪽에는 vehicle만 처치하여 경표피 수분손실(TEWL)량을 측정하였다. UA (0.1mg/mL)와 ONA (0.5mg/mL)를 처리한 그룹의 회복률이 vehicle 처리군에 비해 테이프 스트리핑 후 6 h에서 20% 이상 증가했다.(p < 0.01). 또한 UA와 ONA의 급성장벽손상 회복과 함께 정상 피부장벽 기능에 미치는 영향을 확인하였다. 정상 피부장벽 기능에 대한 효과를 알아보기 위해, 보습력과 경표피 수분손실량을 UA와 ONA (각 2 mg/mL)를 처리한 1주째와 3주째에 측정하였고, 또한 표피와 진피의 상태를 확인하기 위해서 현미경 관찰을 실시하였다. 두 시료를 1주째부터 vehicle 도포군과 비교, 경표피 수분손실 없이 보습력을 증가시켰다(p < 0.005). 전자현미경 사진을 통해 UA와 ONA 도포에 따라 분비되는 층판소체의 증감(ONA$\geq$UA$\geq$vehicle)과 지질이중막 구조 이상 여부를 확인하였다 Light microscopy를 통해 각질층의 두께가 약간 증가함을 보였으며, 특히 표피두께 강화와 편평 현상이 나타났다(UA < ONA < Vehicle). 우리는 또한 UA와 ONA가 PPAR $\alpha$를 통해 표피 각질세포의 분화를 촉진함을 관찰하였다. Western blotting 실험을 통해, 표피 각질세포 분화와 관련된 involucrin, loricrin, filaggrin의 단백질 발현이 최소한 2-3배 이상 증가함을 HaCaT 세포에 UA와 ONA(각 10$\mu$M)를 24 h 처리 후 실험 결과로 확인할 수 있었다. 이런 결과를 토대로 UA와 ONA가 장벽기능 향상뿐 아니라 PPAR $\alpha$를 통한 표피 각질세포 분화를 유도함을 제시할 수 있었다. Masson-trichrome과 elastic fiber 염색법을 통해서, UA와 ONA 도포에 따른 콜라겐섬유의 비후(thickening)와 엘라스틴섬유의 신장(elongation)을 조직 사진으로 확인하였다. 시험관 시험을 통한 콜라겐 및 엘라스틴 합성실험과 엘라스틴 분해효소에 대한 저해능 평가를 통해 진피에 대한 UA와 ONA의 효과를 확인할 수 있었다. 이런 결과들을 토대로 UA와 ONA는 피부장벽기능 유지뿐 아니라, 진피 내 콜라겐섬유와 엘라스틴섬유 합성을 촉진하는 것을 관찰할 수 있었다. 이 결과로부터, UA와 ONA는 장벽기능 및 진피강화에 관여할 수 있는 기능성 화장품으로의 응용에 적절한 후보 물질로 제안할 수 있겠다.

• Applied Microscopy
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• 제28권4호
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• pp.503-512
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• 1998

Fine structure of the cutaneous pigments in the black widow spider, Latrodectus mactans are studied with light and electron microscopes. The cutaneous pigments are only observed in epidermal layer just beneath the cuticle. These pigments are compactly distributed around the spinnerets which located at caudal area of the abdomen. According to the fine structural characteristics of the pigment granules, two main types of guanine pigment granules-carotenoid vesicles and reflecting platelets - are observed in the cytoplasm of the epidermal cells. Morphological features of these pigment granules are characterized as the electron dense carotenoid vesicles and the electron lucent reflecting platelets. Marginal electron density of the carotenoid vesicle is different from that of internal region, whereas the reflecting platelets have laminated crystalline granules. Typiral structures of these pigment granules are very similar to those of invertebrate's chromatophores, especially erythrophores and iridophores. Moreover differentiation of these pigment granules are also originated from the small vesicles of Golgi complexes similarly to those of cutaneous chromatophores.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제12권3호
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• pp.267-274
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• 2008

포배의 분화는 배아의 착상에 있어 핵심적인 단계로 배아 자체 또는 생식수관에서 유래하는 조절요인의 조절을 받는다. 이들 조절요인과 포배와의 순차적인 신호의 주고 받음은 분화의 중요한 단계로 인식되고 있다. 한편, 포배기 때 자유 칼슘을 통한 신호전달경로가 포배의 분화에 중요한 축의 하나로 제안되어 왔다. Concanavalin A(Con A)가 포배의 자유 칼슘 농도 증감을 유도한다는 것을 밝혀졌으나, 포배 내 자유 칼슘 농도를 변형시켜 부화와 그 이후의 발생을 촉진하는 것으로 알려진 heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor(HB-EGF)와는 달리 팽창 이후의 부화를 억제하였다. 따라서 본 연구에서는 착상과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 prostaglandin $E_2(PGE_2)$가 포배의 분화에 관여하는지를 Con A와 연계하여 알아보았다. Con A는 그 처리 시간에 관계없이 1시간 처리군 그리고 계속처리군에서 팽창은 촉진하고 부화는 유의하게 억제하였다. 특히 계속처리군에서 부화율이 1시간 처리군에 비하여 유의하게 감소하였다. 또한, $PGE_2$도 포배 내 자율 칼슘 농도를 증가시켰으나 팽창과 부화를 촉진하지 않았다. 또한, $10{\mu}m\;PGE_2$ 농도에서는 부화가 억제되는 경향을 보였다. 그러나 흥미롭게도 $PGE_2$는 Con A가 처리된 포배의 부화를 촉진하였다. Con A를 전처리한 포배에 $PGE_2$를 처리할 경우 포배 내 자유 칼슘의 농도 증감이 진행됨을 공촛점현미경을 이용하여 분석할 수 있었다. 이러한 결과는 신호물질에 의해 유도된 자유 칼슘 농도의 증감이 신호물질에 따른 각기 다른 칼슘 매개로 활성화되는 신호경로를 조절하는 것을 추정할 수 있다. 또한, 순차적 신호물질 조절에 의한 자유 칼슘의 농도 증감이 포배의 분화에 있어 중요함을 제안한다.