• 생명과학회지
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• 제32권5호
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• pp.411-419
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• 2022

카로티노이드는 자연계에 존재하는 붉은색, 주황색, 황색의 지용성 색소이며, provitamin A, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 기능성을 가지는 생리활성물질로 알려져 있다. 생리 활성과 색소 활용성 때문에 카로티노이드는 식품, 화장품, 양식 산업 등에 널리 이용되고 있다. 현재 산업적으로 활용되는 카로티노이드는 대부분 생산 단가가 저렴한 합성 색소를 이용하고 있지만, 안전성과 생리활성효과 때문에 천연 카로티노이드가 각광받고 있다. 하지만 식물과 동물의 카로티노이드 생산은 경제적인 원인으로 생산에 제한이 있다. 박테리아에서 생산되는 카로티노이드는 화합 합성으로 생산되는 카로티노이드를 대체하기 위한 좋은 장점을 가지고 있다. 박테리아에서 생산되는 카로티노이드는 낮은 생산성 때문에 산업적 활용에 제한이 있으며, 지속적으로 박테리아로부터 카로티노이드의 생산성을 증가시키기 위한 연구가 이루어져 왔다. 박테리아로부터 카로티노이드 생산량을 증가시키기 위해 진행된 연구로는 박테리아의 카로티노이드 생합성 경로와 각 효소들의 활성, 돌연변이를 이용한 균주 개발, 유전공학을 통한 카로티노이드 생산성 증가 균주 구축, 스트레스 유도를 통한 카로티노이드 축적, 발효 배지의 조성과 배양 조건, 다른 균주와의 공배양 등을 포함하고 있다. 이 논문의 목적은 박테리아로부터 카로티노이드의 생산성을 증가시키기 위해 진행된 연구들을 검토하는 것이다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2020년도 춘계학술대회
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• pp.83-83
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• 2020

염증은 물리화학적 자극이나 세균 감염과 같은 외부 자극에 대응하기 위한 생체조직의 방어 반응의 하 나이며 조직이나 장기의 손상을 회복시키는 기전으로서 매우 중요한 역할을 하지만 염증반응이 과도해 질 경우 궤양성 대장염, 기관지염, 천식, 대장암 등을 유발하는 원인으로 작용하기 때문에 염증반응을 조 절하는 항염증제 개발은 매우 중요시되고 있다. 국내 염증개선 관련 시장은 현재 약 3조원 규모이며 지속 적인 성장세에 있지만 천연소재의 기능성 중심으로 출시된 제품 중 다수의 제품에서 주로 수입 원료를 사용하고 있어 국내 자생 및 재배하는 천연 소재들의 효능에 대한 검증을 통해 수입 원료 의존도를 낮추 기 위한 연구가 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 순창에서 재배되는 참두릅 (Aralia elata Seem)과 도라지 (Platycodon grandiflorum)를 이용하여 천연 염증개선 소재화를 목적으로 기능성 증진을 위한 추 출조건 선정과정과 대식세포에 대한 세포독성 및 항염증 효능을 확인하여 천연소재를 이용한 염증개선 소재화를 시도하고자 한다. 본 연구는 전북 순창에서 재배되는 참두릅과 도라지의 추출조건을 선정하기 위해 용매, 온도 및 시간별 추출물의 total polyphenol 함량 평가를 통하여 최적 추출조건 선정을 진행하 였으며, 선정된 추출조건에서 추출된 추출물의 항산화 활성을 측정하기 위하여 DPPH & ABTS radical scavenging activity 및 total flavonoids 함량을 확인하여 항산화 효능을 평가하였다. 또한 대식세포인 Raw 264.7을 사용하여 MTT assay, Nitric oxide (NO) 생성 억제 효능을 확인하여 세포독성 및 항염증 활 성을 평가하였다. 실험결과, Total polyphenol 함량 분석을 통해 최적 추출조건이 선정된 두릅 (주정 40%, 25℃, 3 h), 도라지 (주정 60%, 25℃, 1 h)의 추출물을 이용하여 DPPH & ABTS radical scavenging activity 및 total flavonoids 함량을 분석한 결과, 도라지보다 두릅에서 더 높은 항산화 활성을 나타내었다. 대식세포를 활용한 두릅과 도라지의 세포독성을 측정한 결과, 100 ug/mL 이내의 농도에서 독성활성이 나타내지 않음을 확인되었으며, 항염증 활성을 측정한 결과 100 ug/mL에서 두릅 추출물이 도라지 추출 물보다 약 33% 이상 NO 생성억제 활성이 높게 나타내었다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2020년도 춘계학술대회
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• pp.84-84
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• 2020

염증 (Inflammation)은 병원체, 손상된 세포, 자극물질 등으로 인한 손상에 대해 작용하여 조직이나 장기의 손상을 재생하는 작용으로써 신체 방어 기전들 가운데 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 염증반응이 과다할 경우 각종 염증성 질환 혹은 암 등을 유발하는 원인으로 발전할 수 있어 항염증제의 개발은 전 세계적으로 중요시되고 있다. 선천적 면역을 담당하는 대식세포는 lipopolysaccharide(LPS), 활성산소 (ROS) 등에 의해 자극되어 염증인자 생성에 관여한다. 따라서 본 연구에서는 항염증 소재 개발을 목표로 하며, 국내 천연소재를 활용한 기능성 항염증 소재로 전북 순창군에서 재배된 초석잠(Stachys Sieboldii MIQ.)과 돼지감자 (Helianthus tuberosus L.)를 이용하여 항산화 활성을 평가하고자 하였으며, 대식세포주를 활용한 세포독성 및 항염증 활성에 대한 효능을 확인하고자 하였다. 본 연구는, 전북 순창 지역에서 재배 된 초석잠과 돼지감자를 사용하여 각 조건의 추출 용매, 온도, 시간별 추출물의 Total polyphenol 함량 평가를 통한 최적 추출조건 선정을 진행하고, 선정된 추출조건의 추출물의 항산화 활성을 측정하기 위해 DPPH & ABTS radical scavenging activity 분석 및 Total flavonoids 함량 분석을 통해 항산화 효능 평가를 진행하였다. 또한 항염증 소재로의 활용을 위해 대식세포인 Raw 264.7을 사용하여 농도별 MTT assay를 진행하여 세포독성 평가를 진행하였고, Nitric oxide (NO) 생성억제 효능을 확인하여 항염증 활성을 평가하였다. 실험 결과, Total polyphenol 함량 분석을 통해 최적 추출조건이 선정된 초석잠 (25℃, 주정 60%, 3 h), 돼지감자 (25℃, 주정 40%, 1 h)은 최적 조건에서 약 58 mg GAE/g 및 158 mg GAE/g의 총 폴리페놀 함량을 보였으며, DPPH & ABTS radical scavenging activity 및 Total flavonoids 함량 분석한 결과, 초석잠이 돼지감자보다 더 높은 항산화 활성을 나타내었다. 대식세포 실험에서의 추출물 처리군의 세포독성 측정 결과, 100 ug/mL 이내의 농도에서 독성활성이 나타나지 않음을 확인하였고, Nitric oxide (NO) 생성 억제활성 측정을 통해 LPS 처리군 대비 접종량 100 ug/mL 기준 각각 초석잠 약 47%, 돼지감자 약 49% 수준의 항염증 활성을 확인하였다.

• Journal of Nutrition and Health
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• 제48권4호
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• pp.310-318
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• 2015

본 연구는 난각막 추출물 (NEM)이 골관절염 동물 모델에서 골관절염 유발 인자에 대한 예방과 개선에 미치는 영향을 조사하고자 실시하였다. 실험동물인 6주령의 랫드에 NEM을 골관절염 유발 2주전부터 농도별 (52 mg/kg, 200 mg/kg, 400 mg/kg)로 경구 투여하였으며, 2주간의 경구 투여 실시 후 정상군 (normal)을 제외한 대조군과 NEM 경구 투여군에게 3.0 mg/mL의 농도로 MIA를 주사하여 골관절염을 유발하였다. 골관절염 유발 후 4주간 경구 투여를 지속적으로 실시한 후 혈액 및 관절, 조직 등을 이용하여 골관절염 유발 인자들을 확인하였다. NO 생성량은 NEM 200, 400 (mg/kg)에서 유의성 있는 감소를 나타내었으며, $PGE_2$ 생성량은 모든 농도에서 유의성 있는 감소를 나타내었다. 사이토카인 IL-$1{\beta}$와 IL-6 생성량은 IL-$1{\beta}$에서는 모든 농도에서 유의성 있는 감소를 보였으나, IL-6에서는 400 mg/kg 농도에서만이 유의성 있는 감소를 나타내었다. hs-CRP 생성량은 모든 농도에서 대조군에 비하여 유의성 있는 감소를 나타내었으며, MMPs 생성량과 $LTB_4$ 생성량을 모든 농도에서 유의성 있는 감소를 나타내었다. 또한, COMP 및 CTX-II 검사를 통해 골관절염의 진행 억제에 유의성 있는 감소를 나타내었다. 마지막으로 관절과 연골을 micro-CT 및 조직 염색을 실시한 결과, NEM 경구 투여군은 연골량 및 관절 조직의 변형, 연골세포의 손상도가 대조군에 비하여 손상이 적었음을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로 미루어 볼 때, NEM은 농도 의존적으로 골관절염 유발 인자를 감소시켜 관절 및 연골에 효능이 있음을 제시하고 있다. 이와 같은 결과는 NEM이 골관절염에 대한 예방과 개선 효과를 나타낼 수 있는 건강기능식품의 원료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• Pediatric Gastroenterology, Hepatology & Nutrition
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• 제1권1호
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• pp.90-99
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• 1998

목 적: 혈청 B형 간염 바이러스 표면 항원(HBsAg)이 양성인 만성 보유자 35명에서 혈청 Th1계 싸이토카인(IL-2, TNF-${\alpha}$ 및 IFN-${\gamma}$)과 Th2계 싸이토카인(IL-4와 IL-10)을 측정하여 만성 B형 간염 바이러스 감염 환자의 병태에 따른 싸이토카인의 변화를 구명하고자 하였다. 방 법: 대조군은 항 HBs 항체 양성인 정상 소아 7명이었고 환자군 35례중 HBeAg 양성군은 20례, 항 HBe 항체 양성군은 15례이었으며 간 조직검사를 시행한 19례중 만성 지속성 간염은 10례, 만성활동성 간염은 9례이었다. 말초 정맥혈로부터 혈청을 분리하여 aminotransferase, B형 간염 바이러스 표지자 검사 및 ELISA로 싸이토카인(IL-2, TNF-${\alpha}$, IFN-${\gamma}$, IL-4 및 IL-10)을 측정하였다. 결 과: 1) HBe 항원 양성인 환자에서 항 HBe 항체 양성인 환자에 비해 그리고 만성 활동성 간염 환자에서 지속성 간염 환자에 비해 의의 있게 혈청 AST와 ALT치가 높았다. 2) HBe 항원 양성인 환자에서 항 HBe 항체 양성인 환자에 비해 IL-10이 의의 있게 높았다. 3) 만성 활동성 간염 환자에서 지속성 환자에 비해 통계학적인 의의는 없었으나 측정한 모든 싸이토카인이 높은 경향을 보였다. 4) 혈청 아미노전이 효소치가 100 U/L 이상인 환자에서 IL-2, TNF-${\alpha}$, IFN-${\gamma}$ 및 IL-10이 높은 경향을 보였고 혈청 아미노전이 효소치가 정상인 환자에서 효소치가 높은 환자에 비해 IL-4가 높은 경향을 보였다. 결 론: Th2계 싸이토카인인 IL-10의 증가는 간염의 활성도보다는 HBe 항원의 지속성과 관련이 있고 Th1계의 싸이토카인인 IL-2, TNF-${\alpha}$ 및 IFN-${\gamma}$는 간염의 활성도 증가와 관련이 있음을 시사하였다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제56권6호
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• pp.638-645
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• 2004

연구배경 : Uteroglobin은 정상 폐상피세포에서 발현되는 단백질로 비소세포암 조직이나 세포주에서는 발현이 저하되어있다. 항염증작용을 하며 암세포에 과발현 시키면 암의 형질이 소실됨이 밝혀지고 있다. 역시 염증작용과 관련이 있는 cPLA2와 COX-2도 암과의 관련성이 밝혀지고 있고, 암억제나 MMP의 억제 등의 공통점을 가지고 있으나 이들의 관련성에 대해서는 밝혀진 바가 없다. 또한, COX-2의 암과의 관련성을 설명하는 기전으로 ERK 활성화의 관련 가능성이 있으나, uteroglobin과 ERK의 관련성도 아직 밝혀지지 않고 있다. 비소세포폐암 세포주에 uteroglobin을 과발현시킨 후, cPLA2와 COX-2의 발현, 그리고 MMP-2, MMP-9, ERK의 활성화가 어떻게 변화하는지에 대해 실험하였다. 방 법 : 폐선암세포주인 A549와 NCI-H460 세포주에 adenovirus-uteroglobin, adenovirus-null을 각각 20,100,200 moi로 transduction 시킨 뒤, 48시간 배양한 후에 단백질을 추출하였다. Uteroglobin의 발현을 확인한 후, cPLA2, COX-2, pERK, total ERK에 대해 Western blot을 시행하였고, 배양액으로 zymography를 시행하였다. 결 과 : A549 세포주와 NCI-H460 세포주에서 uteroglobin의 발현을 확인한 세포주에서 cPLA2와 COX-2의 발현이 감소함을 Western blot으로 확인하였고, pERK가 증가함을 Western blot으로 보았고, ERK의 활성화가 증가함을 확인하였다. MMP-9은 활성이 저하되었고, MMP-2는 변화가 없었다. MEK inhibitor인 U0126을 이용하여 ERK의 활성화를 저해시킨 후, uteroglobin의 발현에는 영향이 없었고, MMP-9의 활성저하효과가 소실되었다. 결 론 : 폐암세포주에서 uteroglobin의 항암작용기전에 cPLA2 와 COX-2의 발현의 감소와 ERK의 활성화가 기여할 것으로 사료된다.

• 대한화장품학회지
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• 제42권3호
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• pp.269-278
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• 2016

천연자원으로부터 항노화 화장품 신소재를 탐색하던 중, 국내 자생버섯의 일종인 붉은싸리버섯 자실체 추출물이 항산화 활성과 인체 호중구 엘라스타제 저해활성이 우수함을 확인하고 일련의 연구를 수행하였다. 붉은싸리버섯 추출물의 DPPH 라디칼 소거활성은 붉은싸리버섯 추출물 $500{\mu}g/mL$ 처리시 $117.0{\mu}g/mL$ (ascorbic acid 환산값)의 매우 우수한 소거활성을 나타냈다. Peroxy 라디칼 소거활성을 oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay 를 통하여 측정한 결과 붉은싸리버섯 추출물 1, 10, $20{\mu}g/mL$ 처리 시, 각각 0.8, 5.2, 7.8 $ORAC_{Roo}$ (trolox equivalents, $1{\mu}M$)로 농도 의존적으로 높은 소거활성을 나타냈다. 뿐만아니라 cellular antioxidant capacity를 DCF fluorescence intensity (% of control)로 조사한 결과에서도 붉은싸리버섯 추출물 $20{\mu}g/mL$ 처리시 약 30% 이상 높은 항산화 활성을 나타냈다. Human neutrophil elastase 저해활성은 농도 의존적으로 저해활성을 나타냈으며 특히 에탄올 추출분획에서 $ED_{50}$ 값은 $42.9{\mu}g/mL$이었다. 붉은싸리버섯 추출물은 Bacillus subtilis (B. subtilis), Escherichia coli (E. coli), Candida albicans (C. albicans), Aspergillus oryzae (A. oryzae) 균주 모두에서 항균활성은 나타나지 않았다. 또한 염증성 cytokine인 interleukin-10 및 interferon-${\gamma}$ (IFN-${\gamma}$)의 생산 또는 분비 조절에는 영향을 미치지 않았다. 이상의 결과로 붉은싸리버섯 추출물은 항산화활성과 elastase 저해활성을 우수하여 피부에 자극이 없는 항노화 화장품 조성물로 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국자원식물학회지
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• 제35권1호
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• pp.1-9
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• 2022

본 연구에서는 국내 들깨의 우수 유전자원 선발을 위한 목적으로, 3개의 대조품종(다유, 대유, 안유)을 비롯하여 원산지가 모두 한국인 들깨 18자원을 이용하여 caffeic acid와 rosmarinic acid 함량을 비교 분석 및 항산화 활성 평가를 수행하였다. 주성분 분석 결과, caffeic acid와 rosmarinic acid 함량이 제 1, 제2 주성분으로 전체 변이의 86.59%를 해석이 가능하였다. 상관관계 결과, caffeic acid는 rosmarinic acid, TPC, DPPH와 음의 유의성을 보였고, rosmarinic acid는 TPC 및 DPPH와 양의 유의성을 보였다. 총 페놀 함량과 DPPH는 높은 유의성이 있다는 이전 연구에서 보고된 결과와 유사한 결과를 확인하였으며, 들깻잎의 rosmarinic acid가 caffeic acid보다 항산화 활성에 긍정적인 영향을 나타내는 것으로 사료된다. Caffeic acid 고함량을 보인 IT242238 (27.52 mg/g)가 대조 품종인 다유(18.33 mg/g)의 약 1.5배 높은 함량을 보였으며, rosmarinic acid 고함량을 보인 IT226619 (90.30 mg/g)가 대조 품종인 대유(64.21 mg/g)의 약 1.4배 높은 함량을 보였다. 총 폴리페놀 함량이 높은 IT226919(378.19 ㎍·(GAE)/mg·(DE))는 대유(201.1 ㎍·(GAE)/mg·(DE))의 약 1.9배 높은 함량을 나타냈다. 항산화 활성 값이 가장 우수한 IT226619 (122.90 ㎍·(ASC)/mg·(DE))가 대조 품종인 대유(94.61 ㎍·(GAE)/mg·(DE))보다 1.3배 높은 항산화 활성 값을 보였다. 이상의 연구결과로 IT242238, IT226619, IT226692, IT274907, IT105964 자원은 고기능성 들깨 품종 연구 및 기능성 천연물 관련 연구에 대한 기초 자료에 대한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제20권12호
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• pp.1772-1776
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• 2010

내재면역반응의 중요한 조절자인 Nrf2와 NF-${\kappa}B$는 염증시에 교차 작용을 통하여 서로의 전사활성을 조절할 수 있다고 보고된 바 있으나 상반된 결과도 제시되고 있어서 아직까지 확실하게 규명되어 있지 않다. 저자들은 선행연구에서 NF-${\kappa}B$ 저해제인 금(I)-화합물 오라노핀이 인간 관절활막세포와 단핵구성 세포에서 Nrf2를 활성화시킴을 확인한 바 있기 때문에, 본 연구에서는 Nrf2를 knockdown 시킨 류마티스성 활막세포를 사용하여 오라노핀에 의해 저해되는 NF-${\kappa}B$ 신호전달 과정에 Nrf2가 관여하는지를 조사하였다. 세포를 Nrf2 siRNA로 transfection시켰을 때 Nrf2 발현은 대부분 차단됨을 확인하였다. 하지만 Nrf2 knockdown은 TNF-$\alpha$에 의해 유도되는 $I{\kappa}B-{\alpha}$ 분해를 막는 오라노핀의 작용에는 영향을 주지 않았다. Nrf2 target 단백질로서 항염 작용에 관여하는 HO-1을 knockdown 시켰을 경우에도 $I{\kappa}B-{\alpha}$ 분해를 저해하는 오라노핀의 작용에 영향을 미치지 않았다. 또한, Nrf2 knockdown은 오라노핀에 의해 저해된 ICAM-1 발현을 다시 복원시키지 못했다. 이러한 결과들은 염증성 싸이토킨에 의해 유도되는 NF-${\kappa}B$ 활성화를 오라노핀이 저해하는 기전에 Nrf2 및 HO-1이 관련되어 있지 않음을 시사한다. 따라서 류마티스성 관절활막세포에서 오라노핀의 항염작용 기전으로 알려진 Nrf2/HO-1 활성유도와 NF-${\kappa}B$ 활성저해는 교차작용 없이 각각 독립적인 기전을 통해 나타나는 것으로 생각된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제63권1호
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• pp.95-101
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• 2020

건선(psoriasis)은 인체 피부조직 중 표피의 과증식 및 다양한 크기의 홍반, 인설 등이 동반되는 난치성 자가면역 피부질환이다. 건선 피부염 발병 기작은 명확히 규명되지 않았으나 각질 형성세포의 과분화 과정에 관여하는 염증성 cytokine과 Th17 세포를 포함한 면역세포를 염증부위로 유인하는 chemokine (C-C motif) ligand 20 (CCL20)이 발병과정에 관여하는 것으로 알려진다. 따라서 건선치료에 효과적인 천연 소재를 발굴하기 위해 예로부터 항염증 활성이 알려진 익지인(Alpiniaoxyphylla Miquel)의 유효성분인 yakuchinone-A의 건선 피부염 개선효과를 연구하였다. 먼저 CCK-8 assay 통해 human keratinocyte (HaCaT) 세포에 tumor necrosis factor-alpha (TNF-α)와 yakuchinone-A를 동시 처리하여 세포독성을 관찰한 결과, yakuchinone-A는 10 ㎍/mL까지 세포독성이 관찰되지 않았다. TNF-α를 HaCaT 세포에 처리하여 염증을 유발한 후 yakuchinone-A를 농도별로 처리한 결과 IL-6, IL-8, TNF-α 등 건선 피부염 유발 cytokine의 mRNA 발현이 각각 61.4±7.5, 23.6±1.5, 46.0±4.8% 수준으로 감소하였고, Th17 세포를 유인하는 chemokine인 CCL20 또한 yakuchinone-A에 의해 유의적으로 억제되었다. 또한 CCL20 발현에 관여하는 NF-κB/IκB pathway에서 IκB 인산화 및 STAT3 인산화가 yakuchinone-A에 의해 79.1±5.0, 80.8±2.3% 수준만큼 농도 의존적으로 억제되었다. 마지막으로 Th17 세포에 의해 분비되는 IL-17A에 의해 활성화된 HaCaT 세포에 yakuchinone-A를 처리한 결과, CCL20 mRNA발현이 농도의존적으로 감소하였다. 이러한 결과들을 토대로 yakuchinone-A는 건선 피부염 개선 활성을 가지며, 향후 새로운 건선 피부염 개선 소재로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.