[코스인코리아닷컴 일본 통신원 이상호] (주)다이쇼(大正)제약은 가쿠슈인(学習院)대학의 야나기 시게루(柳茂) 교수와 공동으로 미토콘드리아에 존재하는 효소인 ‘MITOL(마이톨)’과 피부노화 메커니즘의 관계를 규명하는 연구를 수행했다. 그 결과, 세계 최초의 연구 성과를 ‘제31회 국제화장품기술자회연맹 요코하마 학술대회(The 31st IFSCC Congress 2020 YOKOHAMA)’에서 발표했다.

 

# 주요 연구 성과

 

▲노화에 따라 MITOL이 감소한다. ▲MITOL 감소가 표피형성 이상을 일으킨다. ▲MITOL 감소가 미토콘드리아 네트워크를 붕괴시키고 미토콘드리아의 기능 저하를 일으킨다.

 

노화에 따른 MITOL 감소를 방지해 미토콘드리아 네트워크 형성을 촉진시키고 미토콘드리아 기능과 세포기능을 유지시켜 탄력과 투명감으로 가득 찬 생동감 넘치는 피부를 유지할 수 있다. 다이쇼제약은 MITOL이 세포 회춘의 열쇠라고 생각해 앞으로도 MITOL 연구를 계속할 예정이다. 또 이번 연구결과에서 밝혀진 MITOL에 의한 미토콘드리아 기능 유지에 주목해서 에이징 케어 제품개발에 응용할 예정이다.

 

미토콘드리아는 생명활동에 필요한 에너지를 합성하는 세포소기관이다. 최근 미토콘드리아의 다양한 기능이 발견돼 미토콘드리아의 기능 이상이 노화와 각종 질병의 병태와 관련이 있는 것으로 밝혀지고 있다.

 

 

# 연구 발표 내용

 

■ 피부노화에 대한 MITOL의 참여

 

MITOL는 세포의 에너지를 생산하는 미토콘드리아에 존재하는 효소로 2006년 야나기 가쿠슈인대학 교수가 발견했다. MITOL은 미토콘드리아의 기능에 깊게 관여해 알츠하이머 질환과 심장질환 등과 관련되는 것으로 밝혀지고 있다. 그러나 피부에 대한 MITOL의 역할은 알려지지 않았다.

 

따라서 우선 피부의 투명감과 보습에 중요한 표피형성에 미치는 MITOL의 영향을 검토했다. 그 결과, 노화된 세포에서는 MITOL의 양이 분명히 감소하고 있는 것으로 밝혀졌다(그림1).

 

노화된 세포에서 MITOL 발현의 감소(그림1)

 

 

 

또 MITOL을 감소시키는 처리를 한 피부세포에서 표피구조를 형성시키면 노화된 피부에서 보이는 두껍고 거친 구조가 되는 것을 확인했다(그림2). 이러한 점에서 노화에 의해 MITOL이 감소하고 표피형성 이상이 발생할 가능성이 있는 것으로 나타났다.

 

MITOL이 감소한 표피의 두껍고 거친 구조(그림2)

 

 

■ MITOL 감소에 따른 피부 노화의 메커니즘

 

세포 안에는 ‘미토콘드리아’라는 세포내 소기관이 존재한다. 미토콘드리아는 체중의 10%를 차지하는 것으로 알려져 있으며 세포의 활동에 필요한 에너지의 대부분을 생산하고 있기 때문에 미토콘드리아의 기능은 매우 중요하다.

 

그러나 미토콘드리아에서는 에너지 생산의 부산물인 유해한 ‘활성산소’가 동시에 발생한다. 일반적으로 활성산소는 세포가 가진 항산화 기능의 작용으로 제거되지만, 활성산소에 의한 손상이 미토콘드리아에 축적되면 미토콘드리아의 기능이 저하(에너지 생산효율 저하, 활성산소 증가)된다(그림3).

 

활성산소에 의한 미토콘드리아의 기능 저하(그림3)

 

 

또 미토콘드리아는 세포 내에서 항상 움직이며 다양한 형태변화를 일으키고 있다. 이것을 ‘미토콘드리아 동력학’이라 부르며 미토콘드리아와 세포의 다양한 기능과 깊게 관련되는 것으로 밝혀지고 있다. 예를 들어, 건강한 미토콘드리아는 서로가 네트워크 형태가 되어 에너지 생산효율과 세포활성을 높이는 반면, 네트워크를 형성할 수 없으면 에너지 생산이 저하돼 유해한 활성산소가 증가하는 것으로 보고되고 있다.

 

MITOL은 미토콘드리아 동력학을 제어하는 ​​것으로 보고되고 있기 때문에 MITOL 감소에 따른 피부노화 메커니즘을 규명하기 위해 미토콘드리아 동력학과 미토콘드리아 기능을 평가하는 실험을 실시했다.

 

# MITOL이 감소한 피부세포에서는 미토콘드리아 기능이 저하 

 

우선, 피부세포의 미토콘드리아 상태를 현미경으로 관찰했다. 피부세포에서 MITOL이 소실된 상태로 만든 결과, 미토콘드리아 네트워크가 조각조각으로 찢어지는 것(단편화)을 확인했다(그림4).

 

MITOL이 감소된 세포의 미토콘드리아 단편화(그림4) 

 

 

MITOL이 감소된 세포의 활성산소종 생성량의 증가(그림5)

 

 

 

■ MITOL 감소가 건성피부, 기미, 주름형성에도 영향을 미치는가?

 

저자들이 발견한 결과를 볼 때, 노화로 인한 MITOL 감소를 계기로 하여 미토콘드리아 네트워크의 붕괴가 일어나고, 그에 따라 미토콘드리아의 기능 저하, 세포기능의 저하, 표피형성 이상이 발생할 가능성이 있는 것으로 나타났다. 또 MITOL이 감소된 세포에서 기미와 관련된 PAR2 유전자와 주름과 관련된 COL1A1 유전자의 발현량 변화를 확인했다. 즉, 노화로 인한 MITOL 감소가 건조, 기미, 주름으로 이어질 가능성이 있는 것으로 생각된다.

 

■ 미토콘드리아 기능 유지에 착안한 에이징 케어 제품 개발

 

저자들은 ‘MITOL’이 세포 회춘의 열쇠라고 생각하고 있다. 앞으로도 지속적으로 MITOL 연구를 계속해 그 성과를 미토콘드리아 기능 유지에 착안한 에이징 케어 제품의 개발에 응용할 생각이다.