The Effects of Onion(Allium cepa L.) peel Extract on UVB-induced on Skin Damage

양파외피추출물이 UVB에 손상된 피부에 미치는 영향

Abstract

In this study, we investigated the effects of onion(Allium cepa L.) peel extraction aplication on UVB-induced damage of mouse skin. The male C57BL/6 weeks mice were divided into three groups; the control group(Con), the UVB irradiated group(UVB) and the group treated with onion peel extract after UVB irradiation(UVB+Onion peel). Onion peel extraction were topically treated after UVB irradiation(800 $mJ/cm^2$) to dorsal skin. We were measured TEWL, melanin value, erythema index and histological of mouse skin. In the TEWL, melanin value and erythema index observation, UVB+onion peel group were decreased then in the UVB group and 120 and 168 hr groups were similar to the control group. In the histological observation, UVB+onion peel group were indicated hyperkeratosis then in the UVB. These results showed that onion peel extract as a topical application may have preventive effect against UVB-induced skin damage. Therefore onion peel extract might be good material for UVB-damage skin care.

재료 및 방법

실험동물 −생후 5주 된 수컷 C57BL/6를 대한바이오링크실험동물센터에서 구입하여 polycarbonate cage에 담아 1주일간 최적 환경(온도 23±2℃, 습도 50±5%)을 유지시킨 실험실의 animal cage(HB-404AS)에서 적응시킨 후 18.24±2 g의 생쥐를 실험에 사용하였다. 실험기간 동안 사료는 (주)수퍼피드(원주, Korea)를 물은 증류수로 제한 없이 섭취하게 하였으며, 채광은 12시간 주기로 하였고, 깔짚은 매일 갈아 주었다. 실험군은 아무런 처치를 하지 않은 대조군, UVB 조사로 피부 손상을 유발한 UVB 조사군, UVB 조사 후 양파외피추출물을 도포한 UVB+Onion peel군으로 구분 한 후 24, 48, 72, 120, 168시간군으로 나누었으며 각 군당 10마리를 사용하였다.

양파외피추출물제조 −본 실험에 사용한 양파외피는 6월초순경 전남 무안지역에서 재배된 것으로 농수산 시장에서 포장 시 폐기되는 것을 수거하여 건조시킨 후 선별한 다음표면에 묻은 토양 성분을 제거하고, 이를 수세하였다. 양파외피 추출물의 제조는 500 g의 양파 외피에 초순제조기(Barnstead co. Ltd., U.S.A)에서 구한 3차수 500 ml를 가하고 120분 동안 100℃로 가열하여 액상을 추출하였다. 추출된 액상을 G5 glass filter로 fitering하여 Vacuum evaporator(Tokyo Rekakikai co. Ltd., Tokyo, Japan)에서 감압 진공 농축 하여 34.5 g을 얻은 후 Freeze dryer(Ilshin Lab, Korea)를 이용하여 건조 하여 6 g의 분획을 얻어 시료로 사용하였다.

UVB 조사 및 시료도포 − UVB 조사는 302 nm 파장의 UVB를 방출하는 램프(Sankyo denki, Japan)를 사용하였다. UVB 조사 하루 전 배부를 제모기(Oster Model 5-50 Clipper, USA)를 이용하여 3 cm×3 cm의 크기로 제모한 후 실험동물을 자체 고안·제작한 UVB 조사용 cage에 넣은 후 제모한 배부에 0.23 mW/sec의 광량으로 총 800 mJ/cm2을 조사하였다. UVB 광량은 UV Light meter(YK-34UV + CA-06, Taiwan)로 측정하였으며 조사 시 광원과 생쥐 배부와의 거리는 약 30 cm로 하였다.

마우스 피부에 양파외피 추출물의 도포를 위하여 피부 흡수에 가장 효과적인 O/W(oil in water) 에멀젼 형태로 만들었으며29), 양파 외피 추출물 0.5%를 첨가하여 제조하였다. 오전 오후 매일 2회씩 각각 0.2 g을 실험기간동안 도포하였다.

경표피수분손실량 측정(Transepidermal Water Loss: TEWL) − Tewameter TM 300(Courage+Khazaka electronic GmbH, Mathias, Germany)을 이용하였으며, 측정 시 실내온도는 23±2℃, 실내습도는 50±5%로 유지시킨 항온항습환경 조건에서 제모한 생쥐의 배부 피부 3 cm×3 cm를 측정부위로 하여 시간별로 피부 수분함량을 측정하였다.

측정방법은 Courage+Khazaka electronic GmbH(Mathias, Germany)사의 기계 사용방법에 따라 측정면은 항상 평행하게 하고, 탐침은 측정면에 직각으로 놓이게 하였으며, 탐침의 측정면에 대한 압력을 강하지 않게 일정하게 유지하였다. 측정치는 그 수치가 안정된 값을 가질 때 filter 단추를 눌러 최종값으로 결정하였다.

멜라닌 양과 홍반 지수 측정(Melanin Value & Erythema Index) − Mexameter MX18(Courage+Khazaka electronic Gmb, Mathias, Germany)을 이용하였으며 Courage+Khazaka electronic GmbH(Mathias, Germany)사의 기계사용방법에 따라 제모한 생쥐의 배부 피부 3 cm×3 cm 부분을 측정하였다. 측정치는 한 측정부위 당 10회를 측정하여 평균값으로 나타내었다. 측정 시 실내온도는 23±2℃, 실내습도는 50±5%로 유지시킨 항온항습 환경 조건에서 시행하였다.

피부의 조직학적 관찰 −적출한 피부조직을 10% neutral buffered formalin(NBF)에 24시간 고정한 후, 수세한 다음 에탄올 계열(70%, 80%, 90%, 95%, 100%)로 탈수하였다. xylene을 이용해 투명화시킨 후 paraffin 침투과정을 거쳐 경질 paraffin에 포매하였다. paraffin block을 microtome을 이용하여 4~5 μm으로 박절한 다음 Hematoxylin-Eosin 염색하여 Canada balsam으로 봉입한 후 카메라 부착 광학현미경(BX51, Olympus)으로 관찰한 후 사진을 촬영하였다.

통계처리 −실험 결과는 Mean±SE로 표시하였고, 대조군과 실험군과의 평균의 차이를 검정할 때에는 Student's test로 검정하여 P<0.05 미만일 때 통계적으로 유의한 차이가 있는 것으로 판정하였다.

 

결과 및 고찰

경표피수분손실량 −반복적인 피부장벽 손상, tape stripping,30)고용량의 스테로이드 투여2) 등은 경표피수분손실을 증가시켰다. 이러한 경표피수분증발량의 변화는 피부장벽의 구조적, 기능적인 이상 정도를 반영하고, 최근 연구결과에 따르면 정신적인 스트레스(stress)가 장벽의 항상성유지를 방해하며 이것은 스트레스에 의한 내인성 당질코티코이드의 증가와 연관이 있다고 하였다.31) 또한 경표피수분 손실은 피부 표면 온도가 증가함에 따라 증가된다.5) 본 연구에서 UVB 조사군은 대조군에 비하여 경표피수분손실량(g/m2/hr)이 전 시간대에서 유의하게 증가하였다(p<0.05). UVB + Onion peel군은 대조군에 비해 168시간을 제외한 모든 시간대에서 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 그러나 UVB 조사군에 비해서는 모든 감소하였고, 120, 168시간군에서는 유의적으로 감소하였다(p<0.05, Table I). 자외선 B 조사후 피부 장벽대 기능의 손상이 2일째 가장 크며 그 이후로는 회복의 양상이 관찰되었고,32) 본 연구도 유사한 결과를 나타냈다.

Table I.All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group UVB: UVB irradiation(800 mJ/cm2) UVB+Onion peel: UVB irradiation+onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB+Onion peel extract emulsion

Table II.All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group UVB: UVB irradiation(800 mJ/cm2) UVB+onion peel: UVB irradiation+onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB + Onion peel extract emulsion

멜라닌 양 −자외선 조사 후에는 생체 내에 높은 농도의 활성산소종이 생성되며 이들 활성산소종은 세포막 손상을 유발하여 피부의 염증을 야기시키며, 멜라닌 생성을 촉진시켜 색소침착을 유발한다.13) 본 연구에서도 UVB 조사군의 멜라닌 양이 대조군에 비해 증가하였고, 48, 72, 120시간군에서는 유의하게 증가하였다(p<0.05). UVB+Onion peel군 역시 대조군에 비해 168시간을 제외한 모든 시간대에서 멜라닌 양이 증가하였으나 UVB 조사군에 비해서는 모든 시간군에서 감소하였고, 72시간군에서는 유의적으로 감소하였다(Table II). 박 등33)은 UVB 조사 후 멜라닌 지수가 3일후 부터 증가하기 시작하여 7일후 최대값을 나타내어 조사량이 증가할수록 유의하게 증가하였고, 14일 후부터 점차 회복되었다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다.

홍반 지수 −자외선은 홍반이나 수포, 일광화상을 유발시킨다. 자외선 조사 24~48시간 경과 후 홍반지수가 현저히 증가하다가 시간이 경과하면서 감소한다고 보고하였다.10) 본 연구에서도 UVB 조사군은 자외선 조사 24시간부터 홍반지수가 증가되어 120시간까지 증가하다가 168시간에 감소하였다. 특히, 48시간대에서 유의적으로 증가하여(p<0.05) 위의 결과와 유사하였다. 그러나 UVB + Onion peel군은 UVB 조사군에 비해 전 시간대에서 감소하였다(Table III). UVB 조사 24시간 후 각 조사량에서 홍반지수가 유의하게 증가하였고, 자외선 조사 후 백차열수추출물을 도포한 군에서는 홍반 지수가 낮았다는 보고14)와 본 연구의 결과가 유사하였다.

Table III.All values are average ± S.D of 10 mice. The value represents an asterisk and cruciform are significantly different from control group by t-test. Control: No treatment group UVB: UVB irradiation(800 mJ/cm2) UVB+onion peel: UVB irradiation+Onion peel extract emulsion. *p<0.05, compared to control +p<0.05, compared UVB with UVB+Onion peel extract emulsion

Fig. 1.The various changes of mouse skins induced by UVB and Onion(Allium cepa) peel extract(H&E stain, ×200). UVB caused hyperkeratosis(D, E) and inhibited hyperkeratosis(F). UVB+Onion peel extracts group are inhibited hyperkeratosis(I, J, K) better than UVB. *E: epidermis

광학현미경적 관찰 −대조군은 각질층, 과립층, 유극층, 기저층으로 질서 정연하게 관찰되었다(Fig. 1A). 자외선에 의한 표피의 조직학적인 변화로는 과각화증, 이상각화증, 일광화상세포 등이 관찰되는데,34) UVB 조사군은 자외선 조사로 피부가 손상되어 각질층이 대부분 소실되어졌고 염증세포와 세포괴사현상이 관찰되었으며(Fig. 1B), 72시간부터 120시간까지 각질층의 이상증식이 나타났다가(Fig. 1D, E) 168시간에서는 각질층의 이상증식이 억제되었다(Fig. 1F). 그러나 UVB + Onion peel군은 120시간부터 표피의 이상 증식이 억제되어 168시간에서는 빠른 과각화현상으로 각질층이 떨어져 나가 빠른 회복을 보여 대조군에 가까운 형태를 보였다(Fig. 1I, J, K). 자외선 조사 후 은행잎과 홍삼 처치,13) 상엽과 상지추출물15) 도포시에는 재생이 활발히 일어나 빠른 과각화 현상으로 각질층이 떨어져 나가 빠른 회복을 보여 대조군에 가까운 형태였다는 연구와 유사한 결과를 나타내었다. 이는 자외선에 의해 손상된 피부의 재생에 양파외피추출물이 효과가 있을 것으로 사료된다.

 

결 론

본 연구는 UVB 조사 후 양파 외피 추출물의 도포가 마우스 피부에 미치는 영향을 알아보기 위해 시행하였다. 생후 6주령 된 웅성 C57BL/6 마우스를 대상으로 대조군, UVB 조사군(UVB), UVB 조사 후 양파외피추출물 처치군(UVB+Onion peel)으로 구분하였다. UVB 조사 후 양파외피추출물을 처리하여 시간대별로 경표피수분증발량, 멜라닌양, 홍반정도와 피부의 조직학적 변화를 관찰하였다. 경표피수분손실량, 멕라린 양, 홍반정도를 측정한 결과, UVB+Onion peel군이 시간 경과에 따라 UVB 조사군 보다 감소하였고, 특히 120, 168시간군은 Control군과 유사하였다. 광학현미경적 관찰에서는 UVB+Onion peel군이 UVB 조사군 보다 피부 회복이 빨라 양파외피 추출물이 염증 완화에 효과가 있는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 양파외피 추출물이 UVB에 의한 손상된 피부에 효과가 있는 것으로 사료된다.