Anti-atopic Effects of Castanea crenata Inner Shell Extracts Fermented by Lactobacillus bifermentans

Lactobacillus bifermentans로 발효한 율피의 항아토피 효과

Atopic dermatitis (AD) is a common skin disease characterized by chronic and relapsing inflammatory dermatitis with immunological disturbances. In spite of the continuous increase in the incidence of AD, it is regrettable that till date there is no effective treatment to treat the same. Therefore, the present study was designed to examine the possible anti-atopic effects of Castanea crenata inner shell extracts fermented by Lactobacillus bifermentans (FCS) in 2,4-dinitrochlorobenzene (DNCB) induced AD in NC/Nga mice. Based on the results of HPLC analysis, we found that FCS contains anti-inflammatory factors such as gallic acid (10.18 mg/g) and ellagic acid (2.14 mg/g). The groups that we have used in this study included 0.1%, 1%, 5% fermented Castanea crenata inner shell extracts (FCS 0.1, FCS 1, FCS 5), 1,3-butylene glycol treated control (AD), and normal mice. After topical FCS treatment, we observed that the clinical severity score for AD was lower in both the FCS 1 and FCS 5 groups than the AD group. We also proved beyond doubt that there was improvement of melanin, erythema and skin moisture indices in the FCS 5 group. Spleen index and gene expression levels of pro-inflammatory cytokines such as IL-$1{\beta}$ and TNF-${\alpha}$ were significantly decreased in the FCS 5 group compared to the AD group (P<0.05). Further, we also found that the level of serum immunoglobulin E (IgE) in the FCS-treated group was decreased in a concentration-dependent manner. The results of our study suggest that FCS can be effectively used as a cosmeceutical ingredient for both the prevention and improvement of AD.

본 연구에서는 DNCB 도포를 통해 아토피 피부염을 유발시킨 NC/Nga mice에 율피 발효물을 각각 0.1%, 1%, 5%로 도포하고 항아토피 효능을 평가하였다. 율피 발효물의 유효성분은 HPLC 분석 결과, gallic acid와 ellagic acid가 각각 10.18 mg/g, 2.14 mg/g 함량을 나타내었다. 실험군 간의 유의적 체중 변화는 관찰되지 않았으며, 육안 평가를 통해 홍반, 가려움과 피부건조, 부종과 혈종, 짓무름 그리고 태선화와 같은 일반적인 아토피 피부염 증상의 심각도를 측정한 점수 결과에서는 DNCB 도포를 통해 아토피 피부염을 유발한 atopic dermatitis(AD)군($13.17{\pm}0.40$)과 비교 시, 아토피 피부염 유발 후 5% 율피 발효물을 도포한 fermented Castanea crenata inner shell(FCS) 5군에서 $7.50{\pm}0.43$ 으로 나타나 아토피 피부염 증상이 빠르게 개선되는 것을 확인하였다(P<0.01). 피부 측정 기기인 MPA5 580을 이용하여 피부멜라닌지수, 피부홍반지수, 피부수분지수를 측정한 결과, AD군은 각각 $296.61{\pm}8.11$, $264.33{\pm}10.15$, $3.15{\pm}0.54$를 나타내었으며 FCS 5군은 각각 $105.86{\pm}2.92$, $199.56{\pm}4.22$, $17.62{\pm}1.75$로 개선효과가 유의적으로 나타났다(P<0.05). 각 실험군 mice의 면역반응을 확인하기 위해 비장 무게(mg)를 체중(g)으로 나누어 산출한 비장 수치의 경우, 아토피 피부염 유발로 인해 AD군에서 증가된 비장 수치($5.55{\pm}0.31$)가 FCS 0.1군, FCS 1군, FCS 5군에서는 각각 $4.53{\pm}0.24$, $3.80{\pm}0.40$, $3.32{\pm}0.24$로 나타나 율피 발효물의 도포 농도에 의존적으로 감소되는 경향을 나타냈으며 특히 FCS 5군에서는 유의적으로 낮게 나타났다(P<0.05). 이는 율피 발효물이 아토피 피부염 상태에서 증가된 비장 내 T-림프구를 효과적으로 억제할 수 있음을 나타낸다. Quantitative real-time PCR을 통해 피부조직에서 IL-$1{\beta}$, TNF-${\alpha}$와 같은 염증 유전자의 발현 변화를 분석한 결과, 두 유전자 모두 정상군의 relative quantification값이 1일 때 AD군은 각각 1.30, 1.26으로 증가되었으며 FCS 5군에서는 1.11, 0.93으로 나타나 율피 발효물 도포에 의한 유의적인 감소(P<0.05)를 확인할 수 있었다. 아토피 피부염의 면역학적 지표인 혈청 내 IgE 함량을 분석한 결과에서는 각 실험군 간의 유의적 차이는 보이지 않았으나 AD군($1,628.71{\pm}202.59ng/mL$)과 비교 시, 율피 발효물을 도포한 FCS 0.1군, FCS 1군, FCS 5군에서 각각 $1,530.15{\pm}198.70ng/mL$, $1,462.15{\pm}83.79ng/mL$, $1,187.47{\pm}140.09ng/mL$로 나타나 율피 발효물 도포에 의해 감소되는 경향을 확인할 수 있었다. 따라서 율피 발효물은 아토피 피부염 증상 개선을 위한 기능성 천연물의 소재로 활용될 수 있을 것이라 생각된다.