본 연구에서는 6 개의 아미노산으로 이루어진 헥사펩타이드(hexapeptide)의 미백 효능에 대해 수행하였다. 실험 결과 헥사펩타이드 처리에 의해 유의한 수준의 멜라닌 생성 저해가 관찰 되었고, 멜라닌 생성 과정에 관여하는 주요 효소인 tyrosinase의 활성이 농도 의존적으로 억제됨이 관찰 되었다. 멜라닌 생성 관련 인자들의 발현을 관찰 한 결과 tyrosinase (TYR), tyrosinase-related protein 1 (TYRP1) 및 이들의 상위 전사인자인 microphthalmia-associated transcription factor (MITF)의 발현이 헥사펩타이드 처리에 의해 유의한 수준으로 저해 되었다. 또한 헥사펩타이드 처리에 의해 MITF 발현을 조절하는 상위 전사인자인 cAMP-response element binding protein (CREB)의 인산화가 저해 되었고 MITF 인산화를 통해 프로테아좀 분해(proteasomal degradation)를 유도하는 extracellular signal-regulated kinase (ERK) 인산화가 증가 되었다. 이외에도, 멜라노좀의 세포 내 이동에 관여하는 복합체의 구성 인자들로 알려진 Rab27A, melanophilin, myosinVa의 발현도 헥사펩타이드에 의해 유의한 수준으로 저해 되었다. 이 결과를 통해, 본 연구의 헥사펩타이드는 멜라닌세포의 멜라닌 생성 관련 핵심 전사인자인 MITF의 발현 및 분해 조절을 통해 멜라닌 생성 억제 및 멜라노좀 이동과 같은 전반적인 멜라노좀 성숙 과정에 저해 효과를 나타내는 것으로 보인다. 헥사펩타이드의 이러한 미백 효능은 신규 미백 기능성 화장품 소재로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
자외선 B를 사람의 두피에서 채취한 모발에 6시간, 12시간, 24시간. 48시간 동안 각각 조사한 후 모발의 미세구조적인 변화 과정과 모발 단백질의 분해에 의한 원소 성분의 함량 변화를 전자현미경 및 에너지분산분광분석기를 이용하여 분석하였다. 자외선에 6시간 조사된 모발에서 모발 표면은 중첩된 큐티클층이 분리되어 있거나 부러져있는 상태로 나타났다. 큐티클세포의 내큐티클에는 직경이 30nm에서부터 700nm크기의 공포를 형성하고 있었다. 자외선에 12시간 조사된 모발에서 피질은 치밀하게 배열되어 있는 각화세포의 세포막이 파괴되어 공포가 형성되었는데 공포는 세포막을 따가서 일렬로 배열되어 있었다. 또한, 멜라닌 과립과 접촉하고 있는 거대원섬유에서 공포가 형성되어 멜라닌 과립과 분리되는 것을 확인할 수 있었다. 이 시기에도 멜라닌 과립의 모양이나 크기의 변화는 나타나지 않았다. 자외선에 24시간 조사된 모발에서 큐티클세포들은 절단된 상태로 관찰되었고 세포질의 내큐티클에 형성된 공포들은 인접해 형성된 공포들과 융합되었다. 자외선에 48시간 조사된 모발은 표면이 거칠게 나타났고, 큐티클의 안쪽 층에 있는 세포에서부터 형성된 공로로 인해 위쪽에 있는 큐티클 세포는 들뜨면서 조각나 떨어져 나갔다. 자외선 조사를 받아 손상된 모발의 원소성분을 에너지 분산 분광분석기로 분석한 결과 정상모발 보다 산소성분의 함량이 높게 나타났으나 황의 성분은 감소되었다.
솔잎으로부터 프리 라디칼 소거 작용이 있는 물질을 분리하고, 여러 기기 분석 결과에 근거하여 4-hydroxy-5-methyl-3[2H]-furanone (HMF) 으로 동정하였다. 이 물질이 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl 프리 라디칼에 대한 소거 작용이 공지의 항산화 물질인 a-tocopherol, ascorbic acid와 유사하였다. HMF는 흰쥐 간 microsome분획에서 Fe(II)/ascorbate에 의해 유도된 지질 과산화를 억제하였으며, 배양 fibroblast 세포에서 자외선에 대한 보호효과를 나타내었다. 이 물질은 또한 tyrosine의 효소적 산화와 Dopa의 자동 산화를 억제하였을 뿐만 아니라 배양 murine melanoma 세포에서도 강력한 멜라닌 생성 억제 작용을 보였다. 피부 세포에서의 멜라닌 생성이 산화적 스트레스에 의해 유발되고 또 효소, 비효소적인 산화 반응을 통해 진행된다고 볼 때, HMF는 이러한 각 단계에서 항산화제로 작용하여 궁극적으로 세포에서의 멜라닌 생성을 막는 것으로 추론되었다.
천연물인 후박(Magnolia obovata Bark, M. obovata Bark)을 에탄올 추출 및 농축하여 에틸아세테이트 층으로 분획한 분획물이 피부에 안전하고 효과적인 미백 활성을 확인함으로써 미백 화장품 원료 소재로서 가능성을 확인하였다. 후박의 에탄올 농축물을 에틸아세테이트 분획하여 유효물질 honokiol을 HPLC로 정량하였다. 후박 에틸아세테이트 분획물에 대한 in vitro 미백활성 결과, 농도 의존적으로 세포 외 멜라닌 분비를 감소시켜 $IC_{50}=11.05{\mu}g/mL$임을 확인하였다. 또한 세포에 독성을 가지지 않는 최대농도인 $12.5{\mu}g/mL$ 처리 시 최대 약 60%의 멜라닌 분비 억제로 세포 외로 분비되는 멜라닌의 양을 효과적으로 억제함을 확인할 수 있었다. 또한 ${\alpha}-MSH$ (50 nM) 처리한 그룹과 비교하여 $IC_{50}=10.85{\mu}g/mL$로 우수한 세포 내 멜라닌 생성억제 효과를 보였으며 세포에 자극이 되지 않는 최대농도인 $12.5{\mu}g/mL$ 처리 시 최대 약 59%의 멜라닌 생성 억제를 확인하여 세포 외 멜라닌 분비 뿐만 아니라 세포 내에 존재하는 멜라닌의 양 또한 효과적으로 억제함을 확인할 수 있었다. 양성대조군으로 사용된 ${\alpha}-arbutin$의 경우, $IC_{50}=59.99{\mu}g/mL$로 후박 에틸아세테이트 분획물이 양성대조군 ${\alpha}-arbutin$과 비교하여 우수한 세포 내 멜라닌 생성 억제 효과를 가짐을 확인하였다. 임상연구의 경우, 후박 에틸아세테이트 분획물을 적용한 화장품 크림은 (주)대한피부과학연구소(KDRI) 윤리위원회의 IRB 승인(KDRI-IRB-1536) 후 반복 첩포를 통한 인체 누적첩포시험을 진행하여 무감작 물질로 확인하였다. 또한 후박 에틸아세테이트 분획물을 적용한 화장품 크림은 대조군 대비 국소적 미백효과와 신뢰성 있는 피부 안전성을 보여주었다. 최종적으로 후박 에틸아세테이트 분획물이 안전하고 효과적인 미백효과를 가지는 화장품 소재로 충분한 이용 가능성이 있음을 확인하였다.
울릉도 자생 삼나물(Aruncus dioicus)은 최근 monoterpenoids 생리활성 물질이 밝혀지면서 여러 가지 항산화와 관련된 생리활성이 확인되고 있다. 삼나물 ethyl acetate 분획물에 의한 미백효과를 검증하기 위하여 흑색세포종인 B16F10을 이용하여 실험을 진행하였다. 삼나물 ethyl acetate 분획물(ADE)의 세포독성을 측정하기 위하여 MTT assay를 실시한 결과, ADE $500{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$ 이상의 농도에서 미비한 세포독성(10% 이상)을 확인하였으며, 이후 실험에서는 5, 10, $50{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$ 농도가 세포 내에서 tyrosinase 활성과 멜라닌 양의 변화를 측정하였다. 그 결과 ADE 농도에 따라 tyrosinase 활성이 감소하고 총 멜라닌 함량이 감소하는 것을 확인하였다. 특히 $50{\mu}g{\cdot}mL^{-1}$에서 35.6% tyrosinase 활성억제, 58.8% 멜라닌 함량이 감소하는 것을 확인하였다. 또한 ADE에 의해 미백과 관련된 tyrosinase, tyrosinase related protein 1(TRP1), TRP2, microphthalmia associated transcription factor(MITF) 및 그 상위 단계인 cAMP와 protein kinase A(PKA)의 단백질 양이 감소하여 cAMP response binding protein(CREB)의 인산화는 감소하고 extracellular signal related kinase(ERK)의 인산화는 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 울릉도 자생 삼나물의 미백효과에 관한 효능을 확인하고 기능성화장품의 소재로서의 활용 가능성이 있음을 확인하였다.
본 논문은 백지 에탄올추출물의 미백효능을 조사하기 위하여 melan-a cell, 브라운 기니피그 및 HMB-45 염색을 사용하였다. melan-a 세포에 시료를 6.25, 12.5, 25, 50, ${\mu}g/m{\ell}$ 농도로 처치하여 세포 생장율의 변화 관찰 및 멜라닌세포의 형태학적 변화를 관찰하였다. 또한 brown guinea pig (450~500 g)등 부위에 1500 mJ/$cm^2$ 광량의 ultraviolet B조사로 유발시킨 인공색소반 (${\Phi}$ 2 mm)에 1일 2회, 주 5일, 매회 30 ${\mu}{\ell}$씩 총 5주간 시료를 도포하여 주 1회 육안적 변화를 관찰 하였고, 실험 5주째 되는 날 실험동물은 염산 케타민으로 마취 후 시료를 도포한 인공색소반 부위를 biopsy punch로 절취하여 HMB-45 염색으로 멜라닌소체 내 glycoprotein(gp100) 단백질의 조직학적 변화를 관찰 하였다. 세포생장율 측정에서 시료처치 6.25~50 ${\mu}g/m{\ell}$에서의 세포생장율은 높았고, 멜라닌세포의 형태학적 변화에서는 시료처치 농도가 증가할수록 멜라닌합성 및 수지상 돌기가 적게 관찰 되었다. 동물 실험 육안적 관찰에서 시료 도포군이 용매대조군에 비해 멜라닌 색소침착 정도가 확연하게 밝아졌고, gp100 단백질의 조직학적 관찰에서 시료 도포군은 gp100 단백질 발현 정도가 현저하게 줄어들었으며, 영상분석에서도 시료 도포군이 용매대조군에 비해 유의하게(p<0.001) 감소하였는데 이러한 결과는 현미경 관찰 결과와 일치하였다. 이상의 결과를 종합하면 백지 에탄올추출물은 우수한 미백효과가 있는 것으로 판단된다.
Loganin은 Corni fructus의 주요 iridoid glycoside이며 항염증, 항당뇨 그리고 뇌신경보호 효과 등이 보고되었다. 본 연구에서는 ${\alpha}-MSH$와 IBMX처리된 B16F10세포에서 loganin의 melanogenesis억제효과의 신호전달 경로를 조사하였다. Loganin의 미백 활성을 확인하기 위해 B16F10세포에서 $1{\mu}m$에서 $20{\mu}m$사이의 농도를 처리하여 세포독성 실험을 수행한 결과 최대 $20{\mu}m$농도에서 독성을 나타내지 않았다. 또한 loganin은 ${\alpha}-MSH$와 IBMX처리된 B16F10세포에서 농도-의존적으로 멜라닌 생성을 감소시키는 것을 확인하였다. 또한 loganin의 멜라닌 생성을 억제하는 신호전달 경로를 Western blotting을 실시하여 조사하였다. Western blot결과에 따르면 loganin은 ${\alpha}-MSH$와 IBMX 처리된 B16F10세포에서 증가된 CREB인산화(Ser133)와 MITF 발현 및 tyrosinase의 유전자 발현을 감소시켰고 ERK의 인산화를 증가시켜 melanin 생성을 억제하였다. 결론적으로 loganin은 ${\alpha}-MSH$와 IBMX에 의해 유도된 과도한 멜라닌 합성을 CREB인산화와 MITF 및 tyrosinase의 유전자 발현을 억제하고 ERK의 활성화를 통해 멜라닌 합성을 감소됨을 확인하였다. 따라서 loganin은 과색소 침착과 관련된 피부질환의 보호제로서 활용될 가능성을 가지는 것으로 사료된다.
북방산개구리 피부의 색소포(황색색소포, 홍색색소포 및 멜라닌색소포)를 전자현미경으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 황색색소포 : 황색색소포는 많은 pterinosome과 소수의 carotenoid vesicle의 색소소기관으로 구성되었다. 그중 pterinosome은 소낭속의 내용물질에 따라 소낭속에 내용물질이 없고 뚜렷한 한계막만이 있는 형태인 제1형 pterinosome, 소낭속에 섬유물질이 산재해 있는 형태인 제2형 pterinosome, 소낭속에 소수의 lamellae 층을 형성하는 형태인 제3형 pterinosome 및 소낭속에 전자밀도가 높은 여러개의 동심원적 lamellae층을 형성하고 있는 형태인 제4형 pterinosome이 관찰되었다. 이 pterinosome들 중 특히 제2형과 제3형 pterinosome은 전형적인 형으로 잘 발달되었다. 홍색색소포 : 홍색색소포는 기저막 아래에 있는 황색색소포와 진피내 멜라닌 색소포 사이에 위치하였다. 홍색색소포는 장방형 또는 볼록렌즈모양의 반사소판으로 채워져 있었다. 이 반사소판들은 일접하게 접촉하였고, 그들 사이에는 좁은 interspace로 구획되었다. 반사 소판이 없는 일부의 핵상부 세포질에는 endoplasmic reticulum과 소수의 mitochondria가 산재하였다. 멜라닌색소포 : 멜라닌색소포는 수많은 멜라닌과립으로 채워져 있었다. 이 멜라닌과립이 채워져 있는 멜라닌색소포의 수상돌기는 홍색색소포의 측면에 뻗어 있었고, 일부는 황색색소포와 홍색색소포 사이에서 나타났다. 표피 멜라닌색소포는 같은 전자밀도를 나타내는 멜라닌과립으로 채워져 있고, 소수의 멜라닌과립이 각질표면층에서 관찰되었다.
본 연구에서는 느릅나무버섯의 자실체에서 메탄올과 열수를 이용해 추출한 물질의 항산화, 항염증 및 Melanoma B16/F10 세포에서의 멜라닌 생성 저해 효과를 탐색하였다. DPPH 라디칼 소거능과 환원력을 이용해 항산화 효과를 측정한 결과 양성대조군으로 사용한 BHT에 비해 항산화 효과는 낮았지만 다른 종류의 버섯에 비해 효과가 우수한 것으로 나타났으며, 철 이온 제거 항산화 실험에서 느릅나무버섯의 열수 추출물은 양성대조군인 BHT에 비해 철 이온을 효율적으로 제거하여 항산화 효과가 높게 나타났다. 느릅나무버섯 자실체의 염증 저해 실험에서는 배양 중인 RAW 264.7 대식세포에 자실체의 메탄올과 열수추출물을 각각 처리 한 후 염증 유도 물질인 LPS를 투여하여 추출물의 NO 생성 저해효과를 조사한 결과, 처리한 추출물의 농도 의존적으로 염증 유발의 주요 인자인 NO의 양이 현저하게 감소하는 우수한 소염효과를 보였으며, carrageenan에 의해 흰쥐 뒷발에 유도된 부종을 저해하는 실험에서는 투여한 추출물의 농도가 증가함에 따라 흰쥐의 뒷발에 유도된 부종의 용적도 비례적으로 감소하여 항염증 효과가 높은 것으로 나타났다. Melanoma 세포에 버섯추출물을 처리하고 생합성된 멜라닌의 양을 측정한 결과 농도 의존적으로 melanoma 세포내 멜라닌의 양이 감소하여 멜라닌 저해 효과가 높은 것으로 나타났다. 따라서 느릅나무버섯 자실체의 항산화, 항염증 및 멜라닌 생성 저해 선분은 앞으로 항산화제, 소염제 및 미백제로의 이용이 가능할 것으로 사료된다.
뿌리, 잎, 꽃이 하얀색인 삼백초는 항균 활성 및 항암 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 SCEA의 항산화 활성과 멜라닌 합성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. SCEA를 헥산, 에틸 아세테이트, 부탄올 및 증류수로 분획 하였다. 용매 분획 중 가장 높은 항산화 활성을 갖는 ethyl acetate 분획물이 본 연구에 사용되었다. DPPH radical 소거능에서는 64 ㎍/ml의 SCEA는 양성 대조군과 비교하여 62% 라디칼 소거능을 보였다. 환원력 시험에서 64 ㎍/ml의 SCEA는 양성 대조군으로 사용된 비타민 C보다 33% 더 낮은 감소력을 보였다. Tyrosinase 활성은 공시험군에 비해 64 ㎍/ml의 SCEA 처리군에서 26% 증가했다. 또한, 64 ㎍/ml의 SCEA는 Dopa 산화력 분석에서 공시험군과 비교하여 44%의 멜라닌 합성을 증가시켰다. MTT 분석 결과 SCEA는 0.5 ㎍/ml 이상의 세포 독성을 나타냈다. 1 ㎍/ml의 SCEA는 멜라닌 합성을 살아있는 세포에서 69% 증가시켰다. 또한 SCEA 분획을 실리카 칼럼 크로마토그래피로 13 개의 분획으로 분리 하였다. 특히, Fr. 2는 DPPH 라디칼 소거 활성이 가장 높았으며, 멜라닌 합성이 감소되었다. 또한 SCEA는 살아있는 세포인 B16F1에서 멜라닌 생성을 촉진시켰다. LC-MASS는 Fr. 2의 분자량이 239임을 보여 주었다. 따라서 위의 결과는 SCEA가 멜라닌 합성 촉진과 관련된 천연흑모 모발화장품 개발에 사용될 수 있음을 시사한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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