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Neurofluid Dynamics and the Glymphatic System: A Neuroimaging Perspective

  • Toshiaki Taoka;Shinji Naganawa
    • Korean Journal of Radiology
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    • 제21권11호
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    • pp.1199-1209
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    • 2020
  • The glymphatic system hypothesis is a concept describing the clearance of waste products from the brain. The term "glymphatic system" combines the glial and lymphatic systems and is typically described as follows. The perivascular space functions as a conduit that drains cerebrospinal fluid (CSF) into the brain parenchyma. CSF guided to the perivascular space around the arteries enters the interstitium of brain tissue via aquaporin-4 water channels to clear waste proteins into the perivascular space around the veins before being drained from the brain. In this review, we introduce the glymphatic system hypothesis and its association with fluid dynamics, sleep, and disease. We also discuss imaging methods to evaluate the glymphatic system.

급성 폐손상 동물모델에서 aquaporin 수분통로의 발현 (Aquaporin in bleomycin induced lung injury)

  • 장안수;박종숙;이준혁;박성우;김도진;어수택;김용훈;박춘식
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제60권3호
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    • pp.330-336
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    • 2006
  • 배 경: 급성폐손상은 여러 가지 치료의 발전에도 높은 사망률을 보이는 질환으로 병태생리학적 연구가 필요한 실정이다. 아쿠아포린 (AQP)은 수분통로로 급성폐손상에서 폐부종에 관여되는 것으로 알려져 있어 bleomycin을 이용한 급성 폐손상모델에서 아쿠아포린의 발현을 확인하고자 하였다. 방 법: Bleomycin 10 U/kg을 Sprague-Dawley rats에 흡입시켜 급성 폐손상 보델을 만들고 흡입후 4, 7, 14일에 호흡수, 상시호흡량을 측정하고, 기관지폐포세척액을 얻으며, 폐조직을 얻었다. 얻은 폐조직에서 wet/dry 량을 측정하고 기관지 폐포세척액에서 사이토카인, 산화질소산물(nitrite와 nitrate)등을 측정하였다. 그리고 폐조직에서 AQP1, AQP4와 AQP5를 면역조직염색에서 확인하였다. 결 과: Bleomycin 흡입 후 호흡수는 4, 7일에 상시호흡량은 4일에 대조군에 비해 유의한 차이를 보였다. Wet/dry 질량은 대조군에 비해 4일에 유의하게 높았다. 기관지폐포세척액에서 산화질소산물은 4일에 가장 높았다. 면역화학염색에서 AQP1과 AQP4는 4일에 감소하였으며 AQP4는 7일에 증가하였고, AQP5는 4, 7, 14일에 발현이 증가하였다. 결 론: 아쿠아포린은 급성폐손상 모델에서 다양하게 발현하여 급성 폐손상의 경과에 따라 다르게 작용함을 시사한다.

가뭄 조건 하에서 바이오폴리머 혼합 토양이 Camelina sativa L.의 생장에 미치는 긍정적 영향 (Amended Soil with Biopolymer Positively Affects the Growth of Camelina sativa L. Under Drought Stress)

  • 임현규;김현성;이현숙;신정호;김은석;우효섭;안성주
    • Ecology and Resilient Infrastructure
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    • 제5권3호
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    • pp.163-173
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    • 2018
  • 본 연구에서 사용된 바이오폴리머는 미생물로부터 추출한 ${\beta}$-glucan 및 xanthan gum 이 주성분인 친환경 신소재이며, 토양에 처리하면 강도 증진을 통한 제방의 침식 및 유실 감소뿐만 아니라 토양 내 수분보유력을 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 그러나 바이오폴리머가 제방에 적용되었을 때 주변 식생에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구는 가뭄 조건에서 토양 내 바이오폴리머 혼합 유무에 따라 Camelina sativa L. (Camelina)의 생육에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 각각 0, 0.25, 0.5, 1%의 바이오폴리머가 혼합된 토양에서 발아로부터 25일간 가뭄 처리 후 표현형을 관찰한 결과, 혼합된 바이오폴리머 농도가 높을수록 가뭄 피해가 감소하였다. 특히 25일 동안의 가뭄 처리된 0.5% 바이오폴리머 혼합구에서 신장, 엽장, 엽폭이 대조구 보다 각각 약 30, 70, 170% 증가하였다. 이후 재급수를 통한 바이오폴리머 혼합구의 회복률 또한 약 80% 높게 나타났다. 식물의 근권 발달을 보기 위해 20일 동안 가뭄을 처리하였으며, 대조구에 비해 바이오폴리머 혼합구에서 측근 형성 및 발달이 약 40% 감소한 것을 확인하였다. Camelina에 가뭄 처리하여 기공전도도, 전해질 유출도, 상대적 수분함량 등 생리적 반응을 조사한 결과, 바이오폴리머의 혼합이 가뭄으로 인한 피해를 각각 약 50, 70, 50% 감소시켰다. 바이오폴리머가 가뭄 조건 하에서 식물의 생장에 미치는 영향을 분자수준에서 알아보기 위해 Reverse Transcription- Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)을 통한 유전자 발현양상을 분석하였다. 수분수송 관련 유전자 (aquaporin)인 PIP1;4, 2;1, 2;6 및 TIP1;2, 2;1 발현이 바이오폴리머 혼합구 및 가뭄 처리된 Camelina 잎에서 더 높게 나타났다. 이러한 결과를 종합하였을 때, 바이오폴리머는 가뭄 조건에서 토양 내 수분보유력을 유지시킴으로써 Camelina의 양 수분의 흡수 및 생육에 긍정적인 영향을 주는 것으로 보인다.

생쥐 초기 배아에서 Aquaporin 8과 9의 발현에 관한 연구

  • 신현상;계명찬;강수만;이성은;이지원;강한승;김문규
    • 한국발생생물학회:학술대회논문집
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    • 한국발생생물학회 2003년도 제3회 국제심포지움 및 학술대회
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    • pp.68-68
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    • 2003
  • Aquaporin은 막관통 통로 단백질(transmembrane channel protein)로서, 삼투압의 농도구배에 따라 세포막을 가로질러 물분자를 이동시키는 기능을 하고 있다. 포유류 초기배아에서 포배강 형성은 영양외배엽세포에서 $Na^+ / K^+$ATPase에 의한 이온 농도 구배가 형성되면 auqaporin에 의해 물이 포배강으로 유입되면서 이루어진다. 본 연구에서는 생쥐 초기배아에서 반정량적인 역전사 중합효소 연쇄반응 방법(semi-quantitative RT-PCR)과 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응 방법(real-time RT-PCR)을 통하여 AQP8과 9의 mRNA발현을 조사하고 다중 면역형광현미경 방법(confocal immunofluorescence microscopy)을 통해 단백질 발현양상을 분석하였다. AQP8 mRNA는 상실기까지 발현되지 않다가 포배기에 이르러 발현되었고 AQP9 mRNA는 수정란에서부터 발현되어 포배기에는 유의할 정도로 증가하였다. 따라서 AQP8 mRNA는 배아유전자가 활성화되어 나타나는 것이고 AQP9 mRNA는 모계유전자 기원임을 알 수 있었다. AQP8 단백질은 상실배 단계까지 발현되지 않다가 포배시기에 영양외배엽세포사이의 접합면에 발현되었고 AQP9 단백질은 상실배 시기에 할구 사이의 인접 부위에서 강하게 발현되었다가 포배시기에는 세포간의 접합면에 약하게 발현하는 경향을 나타내었다. 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응 방법으로 조사한 결과 포배에서 물과 글리세롤을 통과시키는 AQP9는 mRNA의 발현양이 AQP8보다 약 4배 정도 많았다. 또한 포배기에 이르러서야 물만을 통과시키는 AQP8의 발현이 나타나는 것을 보아 포배강 형성시 외부에서 영양외배엽을 통해 포배강으로 유입되는 물의 이동(trans- trophectodermal water movements)에 AQP9보다 AQP8이 더 중요하게 관여할 것으로 사료된다., K, Pb, Cd, Cr, Co, Cu, Ni)을 측정하였다. 실험 조건1의 결과로서 각 국의 유아용 일회용 기저귀의 중금속 함량은 거의 유사한 경향을 나타내었으며 Cr, Zn, Pb, Ni, Mn, Mg, Li, K는 detection limit(2 ppm) 이하였고, Cd, Fe, Co, Cu, Ca, Al, Sr는 검출되었지만 기준치 이하였다. 실험 조건2의 결과로서 측정 항목(Cr, Sb, Cd, Pb, Ni, Co, Cu)중 Cr, Cd, Ni, Cu는 detection limit(0.1 ppm) 이하였고, Sb, Pb, Co는 검출되었지만 기준치 이하였다.았다. 4%의 경우에는 8$0^{\circ}C$이하로 온도를 낮추는 것이 좋은 상태를 나타내었다. 이와 같은 결과는 일반적으로 화학적 레팅을 4%, 7%에서한 선행결과와 상당히 다른 결과이다.염 농도가 증가할수록 감소 현상을 보였다.X>, 75BG30은 8.6$\mu\textrm{m}$, 75BG40은 7.02$\mu\textrm{m}$로 나타났다. 따라서 경화제 양에 관계없이 10$\mu\textrm{m}$ 이하로 나타나, 경화제 10$m\ell$만으로 미세한 크기를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 젤리 강도 변화에 따른 차이는 300BF는 78.09$\mu\textrm{m}$ 300BG는 56.32$\mu\textrm{m}$로, 75BF나 75BG에 비하여 현저히 증가하여, 젤라틴의 젤리 강도는 캡슐 제조 조건의 주요한 변수임을 알 수 있다.추출물 투여시 혈당강하 및 혈중콜레스테롤 강하가 나타났으며, 상엽복합추출물 투여와 운동을 병행시 이러한 감소 효과가 더 뚜렷하게 나타났다.교육의 적임자로 보는 시각이 비교적 높았고 약 1/2정도는 영양교육에 참여하겠다는 의지를 가지고 있을 뿐만 아니라 실제로 영양지도를

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발정주기 동안 생쥐 자궁에서의 Aquaporin-4와 -8 유전자의 발현 (Expression of Aquaporin-4 and -8 Genes in Mouse Uterus during the Estrous Cycle)

  • 이지원;강한승;계명찬;홍석호;신현상;강수만;이성은;김문규
    • 한국발생생물학회지:발생과생식
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    • 제8권1호
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    • pp.49-55
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    • 2004
  • Aquaporins(AQPs)유전자는 다양한 조직의 상피세포와 내피세포에 존재하며 다량의 물 이동을 조절하는 막성 단백질로서, 세포간 또는 세포막 사이의 물 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 발정기의 생쥐 자궁에서는 자궁내막세포의 증식과 함께 수화되는 특징을 보이며, 자궁내강으로 물이 이동되어 자궁내액의 점성이 낮아지는 현상이 나타난다. 따라서, 본 연구에서는 생쥐의 발정주기 동안 자궁에서의 형태학적인 변화와 관련하여 AQP유전자가 물 이동의 매개체로서 중요한 역할을 할 것으로 추측하여, 생쥐 발정주기 동안에 AQP유전자의 발현 양상을 역전사 중합효소 연쇄반응을 통하여 관찰하였다. 또한, laser capture microdissection(LCf을 이용하여 자궁내 세포의 종류에 따른 AQP유전자의 발현 양상을 조사하였다. AQP-4 전령체는 발정주기의 proestrus와 estrus 시기에 발현량이 유의하게 증가하는 반면, AQP-8 전령체는 동일한 시기에 유의하게 감소하는 것으로 관찰되었다. 또한, LCM 기법을 통해서 AQP-4와 -8 전령체가 자궁기질세포보다 자궁내막세포에서 강하게 발현이 유도됨을 관찰하였다. 결과적으로, 생쥐 자궁에서 AQP-4와 -8유전자가 발정주기에 따라 발현량이 변화하는 것으로 보아 난소내 호르몬인 estrogen과 progesterone에 의해 조절될 가능성이 있으며, proestrus와 estrus 시기에 자궁내강으로 자궁내액을 수송하는데 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

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화장품 소재로써의 딱지꽃(Potentilla chinensis) 뿌리 추출물의 효과 (The Effect of Roots Extract from Potentilla chinensis as Cosmeceutical Material)

  • 유재천;정해수;김형식;이정훈;모상현
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • 제59권1호
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    • pp.13-17
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    • 2016
  • 천연물을 이용한 산업이 증가됨에 따라 전통약재식물들의 화장품소재로 사용하려는 관심이 높아지고 있다. 다양한 약재식물 중 딱지꽃(Potentilla chinensis) 역시도 다양한 약리 활성이 알려짐에 따라 관심이 높아지고 있다. 그러나 다양한 약리활성을 지닌 반면 딱지꽃(Potentilla chinensis) 을 이용한 산업적 응용은 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 화장품소재로서의 딱지꽃 뿌리 추출물에 관현 연구를 수행하였다. 그 이유는 딱지꽃의 뿌리 부분이 다른 부분보다 더 많은 약리활성을 지녔다는 보고들이 있었기 때문이다. 딱지꽃 뿌리 추출물을 얻어낸 뒤 항염증, 주름개선, 보습 그리고 미백 효과를 확인함에 따라 딱지꽃 뿌리 추출물을 화장품 소재로 응용가능한지 확인하였다. 그 결과 elastin과 aquaporin-3 증가 효과를 확인할 수 있었고, cyclooxygenase-2, metallopeptidase-1 그리고 melanin 합성 억제효과를 확인할 수 있었다.

왕불유행, 목통, 통초가 산후 생쥐의 유즙분비량과 유즙분비 관련 인자에 미치는 영향 (Effect of Melandrii Herba, Akebia Quinata Decaisne, and Tetrapanax Papyriferus on Milk Secretion and Lactation Related Factors in Postpartum Mice)

  • 이가위;이은희;이창현;김홍준
    • 대한한방부인과학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.1-17
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    • 2018
  • Objectives: The purpose of this study is to investigate the effect of Melandrii Herba (MH), Akebia Quinata Decaisne (AQ), and Tetrapanax Papyriferus (TP) on milk secretion and aquaporin (AQP) expression in lactating mice. Methods: For the experiment, the mice were divided into three groups, which were orally administered MH (2,720 mg/kg), TP (400 mg/kg) and AQ (2,800 mg/kg) extracts respectively for 3 weeks from Day 1 after the birth, compared with the control group (C group), which was administered distilled water. A group consisted of six infantile mice per postpartum mouse. For comparison with the C group, non-pregnant SKH-1 mice were used as the virgin group. Results: 1. When it comes to the immunohistochemical staining for prolactin receptors in the mammary glands, the AQ and MH groups showed a strong immune response to the secretory epithelial cells constituting the mammary alveoli, while the TP group represented a weaker immune response. 2. In the immunohistochemical staining for AQP in the mammary glands, AQP1 showed a strong immune response in the walls of capillaries and venules around the mammary alveoli, and AQP3 in the epithelial cells constituting the mammary alveoli, and AQP5 in some tissues between the mammary alveoli. AQP1 was expressed in the order of TP group>AQ group=C group>MH group, and AQP3 was MH group and AQ group>TP group=C group, and AQP5 was MH group>C group>AQ group and TP group. 3. In the Western blot, AQP1 was expressed in the order of TP group>AQ group>C group>MH group, and AQP3 was MH group>AQ group>C group>TP roup, and AQP5 was MH group>TP Group>C group>AQ group. All of AQP1, 3, 5 expression were significantly higher in the C group than in the Virgin group. Conclusions: The administration of Akebia Quinata Decaisne, Tetrapanax Papyriferus and Melandrii Herba have the effect of improving prolactin levels in postpartum mice and increasing the expression of prolactin receptor and AQPs in the mammary glands, suggesting that lactation might be enhanced by the development of the mammary glands.

저분자 당단백을 함유하는 다마스크 장미추출물의 항노화 효과 (Anti-aging Effects of Rosa damascena Extract Containing Low Molecular Glycoprotein)

  • 한정희;송지훈;김영은;이유희;이정민;이지언
    • 대한화장품학회지
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    • 제44권1호
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    • pp.49-57
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    • 2018
  • 본 연구에서는 다마스크 장미 내 고분자 당단백을 bioconversion 기술을 이용하여 저분자화한 다마스크 장미추출물(Rosa damascena extract containing low molecular glycoprotein, RELG)의 항노화 효능을 측정하였다. DPPH 라디칼 소거능을 이용한 RELG의 항산화능 평가($IC_{50}$)는 $22.6{\mu}g/mL$으로 양성대조군인 ascorbic acid $21.1{\mu}g/mL$와 비교하여 비슷한 수준의 항산화능을 나타내었고 피부세포실험에서는 $15{\mu}g/mL$에서 자외선과 $H_2O_2$에 의한 활성산소 생성을 28% 억제하였다. 또한 같은 농도에서 자외선에 의한 콜라겐 분해효소(MMP-1)의 생성을 48% 억제하고 $10{\mu}g/mL$에서 대조군 대비 보습인자인 aquaporin 3 (AQP3)의 발현을 44%, 중성지질 생합성을 10% 촉진하여 항주름 효능과 더불어 보습효능까지 나타냈다. 추가적으로 두피 모유두세포에서는 스트레스로 인한 세포사멸을 $15{\mu}g/mL$에서 10% 억제하고 활성산소의 생성을 90% 감소시켰다. 본 연구 결과, RELG는 효과적인 항노화 화장품 소재임을 확인하였다.

순채 점액질 다당체 추출물의 피부 보습 효과 연구 (Skin Hydration Effect of Brasenia schreberi Mucilage Polysaccharide Extract)

  • 안세연;길소연;권오선;장윤희;진무현
    • 대한화장품학회지
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    • 제43권3호
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    • pp.223-230
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    • 2017
  • 본 연구는 순채 점액질 다당체의 인체 피부와 in vitro에서의 피부 보습효과를 확인하고 화장품 원료로서의 가능성을 평가하기 위한 것이다. 다양한 환경적 스트레스와 노화로부터 피부를 보호하기 위해서는 피부의 수분 보유량을 증가시키고 수분의 손실을 예방해야 한다. 본 연구진은 순채의 점액질로부터 추출한 다당체를 인체 피부에 도포했을 때, 특이적인 윤활성으로 피부에서의 거칠기(roughness)를 개선시켰다는 것을 확인했다. In vitro에서 각질형성세포에 순채 점액질 다당체를 처리했을 때, 피부장벽의 가교 역할을 하는 transglutaminase 1 (TGM1) 유전자의 발현이 증가하였다. 또한 물과 글리세롤의 이동을 조절하는 막관통 단백질 aquaporin 3 (AQP3)와 수분 보유 기질 히알루론산을 합성하는 효소인 hyaluronan synthase 3 (HAS3) 유전자의 발현 또한 증가함을 확인했다. 추가적으로 화장품 원료로서의 가능성을 평가하기 위한 실험에서, 항염증과 콜라겐 합성 촉진 효능을 보였다. 결과적으로 순채의 점액질 다당체는 기존에 없는 새로운 천연 원료로서, 피부에 보습 효과와 항염증, 콜라겐 합성 촉진 효능이 있음을 밝혔다.

염생식물인 갯끈풀과 갯메꽃 추출물의 HaCaT 세포에서 피부 보습 및 피부 장벽 기능에 미치는 영향 (Effect of Halophyte (Spartina anglica and Calystegia soldanella) Extracts on Skin Moisturizing and Barrier Function in HaCaT Cells)

  • 하유나;정재우;이원휘;오준혁;김연정
    • 한국해양생명과학회지
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    • 제6권2호
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    • pp.58-65
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    • 2021
  • 노화가 진행될수록 활성산소종으로 인하여 피부 보습은 떨어지고 피부 장벽은 붕괴되어 피부가 손상된다. 본 연구에서는 인천 동막 해변에 서식하는 염생식물인 갯끈풀(Spartina anglica; SAE)과 갯메꽃(Calystegia soldanella; CSE)을 70% 에탄올(EtOH)로 추출하여 피부 보습 및 피부 장벽 기능 강화에 대한 효능을 평가하였다. 이 추출물들에 대한 피부 각질형성세포(HaCaT cell)에서 세포독성을 WST-8 assay를 이용하여, 세포 생존율이 90% 이상을 보이는 농도를 선별하여 추가 실험을 진행하였다. ABTS 라디칼 소거능을 통해 항산화 효과를 확인한 결과, SAE와 CSE는 높은 라디칼 소거능을 보였다. 피부 보습과 관련된 인자들인 filaggrin (FGL), aquaporin 3(AQP3), hyaluronan synthase 2 (HAS2)과 피부 장벽 기능과 연관 있는 transglutaminase 1 (TGM1)과 involucrin (INV)의 유전자 수준에서의 발현 변화를 측정한 결과, SAE에 의해 AQP3, HAS2, TGM1의 발현이 증가하였으나, CSE는 변화가 없는 것을 확인할 수 있었다. SAE에 의한 세포 내 신호전달 경로를 확인하기 위해 western blot 분석을 수행하였다. Extracellular signal regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK) and p38 mitogen activated protein kinase의 활성이 SAE에 의하여 상향 조절되었음을 확인하였다. 이러한 결과는 갯끈풀 추출물이 피부 보습 및 피부 장벽 기능 강화를 위한 화장품의 기능성 소재로 사용될 수 있음을 시사한다.