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FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 8

식물조직 배양기술 이용 Antennaria dioica 캘러스추출물 화장품 원료 유용성 검증

#Antennaria dioica 캘러스추출물의 화장품 원료로서의 유용성 최근 화장품 업계에서 ‘ethical(윤리적)’, ‘sustainable (지속가능한)’, ‘traceability(추적가능성)’등의 단어를 자주 볼 수 있게 되면서 환경이나 사회성에 대한 소비 자의 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 ‘자원보호’나 ‘안정생산’이라는 지속가능한 원료 개발을 강하게 요구하게 됐다. 당사에서도 지금까지 ‘제로배출(Zero emission)’을 테마로 내걸고 폐기 예정이었던 감귤류의 일종인 자바라 품종의 과피(果皮, 열매껍질)와 식용포도로 유명한 델라웨어 과피에서 개발한 추출물류를 비롯해 환경을 배려한 수많은 오리지널 원료의 개발을 실시해 왔다. 한편, 시장 측면에서 희소성이 높은 소재를 이용한 화장품 원료의 개발이 요구되고 있으며 우리는 이러한 과제를 해결하기 위해 소량의 식물표본에서 캘러스(callus, 식물세포의 덩어리)를 형성시켜 배양하는 독창적이고 식물자원 보호를 목적으로 한 식물조직 배양기술을 이용해 Antennaria dioica 캘러스추출물의 개발과 피부에 대한 효과 검증을 수행했다. 그림1 Antennaria dioica 배양세포주의 수립

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 7

감자껍질추출물 인체 피부섬유아세포서Ⅰ형 콜라겐 합성 촉진, 분해 억제

#감자껍질추출물은 인체 피부섬유아세포에서 Ⅰ형 콜라겐 합성을 촉진하고 분해를 억제한다 진피섬유아세포에서 생성되는 콜라겐은 진피세포 밖에서 섬유를 형성하고 피부의 구조 유지에 기여한다. 나이가 들면서 진피 상부 층에서 콜라겐 섬유는 현저하게 감소하는 것으로 알려져 있다. 이러한 감소가 주름이나 피부 처짐 같은 피부 표면형태 변화의 원인으로 생각할 수 있다1)2). 콜라겐 섬유의 감소는 섬유아세포에 있어서의 콜라겐 합성능력이 저하되는 것과 콜라겐 분해효소(Matrix metalloproteinase-1 : MMP-1) 의 생성 항진(亢進)으로 콜라겐 대사계가 분해되는 쪽으로 기울어지는 원인이 된다3). 진피 콜라겐 섬유는 주로 Ⅰ형과 Ⅲ형 콜라겐으로 구성되는데 90% 정도가 Ⅰ형이 차지하고 있다4). 따라서Ⅰ형 콜라겐은 피부노화에 의해 생기는 주름이나 피부 처짐의 예방과 개선을 위해서는 중요한 타깃이 된다. 특히 주름이나 피부 처짐은 외관상 나이에 큰 영향을 미치는 주요한 피부노화의 특징이고 사람들의 삶의 질(QOL) 을 현저하게 저하시켜 초고령화 사회에서 이들을 타깃으로 하는 소재의 탐색은 중요한 과제라고 할 수 있다. 그림1 Ⅰ형 콜라겐 합성 촉진작용

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 6

신경세포 활성화하고 섬유아세포 콜라겐 생성 높이는 라벤더오일

#신경세포를 활성화하고 섬유아세포의 콜라겐 생성을 높이는 라벤더오일 평소 무심코 느끼고 있는 온도나 가려움, 사물을 만지고 만질 수 있다는 감각은 피부에 배열된 감각신경이 수용해 뇌에 정보를 전달하는 것으로 인식된다. 화장행위 중에 화장품의 물성이나 온도, 얼굴에 도포 했을 때 피부의 부드러움을 느끼는 것은 다름 아닌 손이나 뺨의 감각신경이 활성화되고 있다는 것이다. 예를 들면 사포 같은 것으로 피부를 문지르면 통증과 함께 불쾌한 감각을 느끼며 혹은 에스테틱처럼 타인이 만지면 매우 기분 좋게 느낀다. 셀프케어(self-care)에 있어 일상 속에서 매번 감각을 예민하게 하는 것도 어렵지만 실제로는 여러 가지 물성이나 피부 상태를 순간적으로 판단하고 있다는 것이다. 감각신경계는 표피 내 자유신경 말단과 기계수용기를 포함하지만 이들은 나이가 들수록 수와 밀도가 저하되는 것으로 보고되고 있다1)2). 또 나이 증가에 따른 지각 저하에 관한 연구결과도 있어3) 온도 감각의 둔화나 물건을 떨어뜨리는 일이 증가하는 등의 현상으로 이어진다. 그림1 iPS 유래 감각신경세포 이처럼 피부에서 감각신경은 외부환경의 지각에 매우 중요하지만 피부 그 자체의 기능에 대한

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 5

2축신전법, 다광자 이미징에 의한 인체 진피 섬유구조 가시화

#2축신전법과 다광자 이미징에 의한 인체 진피 섬유 구조의 가시화 인체 피부는 유연성이 풍부하다. 특히 관절이 펴지는 쪽에 있는 피부는 잘 늘어난다. 열상이나 외상에 의해 피부에 흉터가 생기면 유연성을 잃고 관절 가동 범위를 제한하게 된다. 한편, 피부는 강인함을 가진다. 팔이나 다리가 회전하는 롤러에 말려들었을 경우 피부는 피하지방과 함께 근막 상에서 박탈한다. 이것은 디글로빙 손상(degloving injury)이라고 불린다. 피부에 어긋나는 힘이 가해지면 피부가 매우 강인하기 때문에 결합이 느슨한 지방조직과 근막 사이에서 박탈이 생기는 것이다. 강인성은 ‘늘어난 상태’의 피부가 얼마나 장력을 견딜 수 있는지를 의미한다. 유연성은 ‘안정상태’의 피부가 얼마나 쉽게 늘어날 수 있는 지를 의미한다. 이러한 특성을 콜라겐 섬유망의 관점에서 생각하면 피부의 강인성은 ‘늘어진 콜라겐 섬유가 얼마나 새로운 장력에 견딜 수 있는가’를 의미한다. 피부 유연성은 ‘안정상태에서 콜라겐 섬유가 얼마나 수축했는지’를 의미한다. 콜라겐 섬유의 수축이 생기는 주된 원동력은 탄성섬유의 탄성력이다. 그림1 인체 진피의 조직 이미지(elastica-van Gieson 염색)

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 4

피부 섬유아세포의 I형 콜라겐 섬유 형성 촉진시키는 생약 성분 탐색

#피부 섬유아세포의 I형 콜라겐 섬유 형성을 촉진시키는 생약 성분 탐색 피부 결합 조직에 해당하는 진피에는 콜라겐 섬유나 엘라스틴을 핵심 단백질로 한 탄성 섬유가 존재하며 조직에 강도나 탄성을 부여하고 있다. 이 섬유들은 노화나 자외선의 영향으로 변용(변성이나 감소)되어 주름이나 처짐의 원인이 된다. 자외선 노출은 피하기 어려우며 또한 변성된 콜라겐 섬유나 탄성 섬유는 원래대로 돌아오지 않기 때문에 이러한 변성에 대한 예방이나 정상적인 섬유 재생은 화장품학적인 면에서 계속 기대되고 있다. 콜라겐 패밀리는 적어도 28가지 단백질로 이루어져 있으며 모든 것을 합치면 인체에서 가장 풍부하게 존재하는 단백질이다1). 콜라겐 섬유는 세포에서 분비된 트로포콜라겐(tropocollagen)이 자기 집합을 하고(콜라겐 원섬유) 콜라겐 원섬유가 집합하며 형성된다. 피부 진피의 주요 콜라겐은 2개의 α1 서브 유닛 (COL1A1 사슬)과 1개의 α2 서브 유닛(COL1A2 사슬)의 삼중 나선 구조를 기본으로 하는 섬유성의 I형 콜라겐이다. I형 콜라겐 섬유는 노화나 자외선 노출에 의해 감소하며2) 피부의 비박화(thinning), 주름이나 처짐의 원인이 된다. 표1 간질

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 3

진피줄기세포 유래 엑소좀에 의한 콜라겐 생성 억제

#진피줄기세포 유래 엑소좀에 의한 콜라겐 생성의 억제 줄기세포는 자기복제 기능과 다양한 세포로 분화하는 다(多)분화 기능의 두 가지 능력을 겸비한 세포다. 이 능력에 의해 새로운 세포를 공급하고 조직의 항상성 유지나 손상 시의 복구에 중요한 역할을 하고 있다. 진피에서는 진피줄기세포에 의해 생성된 섬유아세포가 콜라겐이나 엘라스틴 등의 진피성분을 생성함으로써 피부의 항상성이 유지되고 있다. 그러나 나이가 들수록 진피줄기세포는 감소하기 때문에1) 섬유아세포가 생성되지 않아 주름이나 탄력의 저하 등 피부의 노화로 이어진다고 생각된다(그림1). 따라서 젊은 피부를 유지하기 위해서는 진피줄기세포의 감소를 억제하는 것이 중요하다. 즉 피부의 줄기세포를 증가시켜 새로운 세포를 만들어 낼 수 있다면 피부를 근본부터 재생해 젊고 싱싱한 피부로 이끌 수있다고 생각된다. 그림1 피부의 노화 이제까지 우리는 진피줄기세포의 자기복제 기능이나 분화 기능에 착안해 항노화 화장품 개발에 응용해 왔다. 그 중에서도 피부세포의 기원인 줄기세포에는 피부를 젊어지도록 이끌기 위한 새로운 가능성이 내포되어 있다고 느껴졌다. 그래서 우리는 줄기세포의 자기복제 기능과 다분화 기능에 이어 세

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 2

감귤 플라보노이드 배당체 글루코실나린진(Glucosyl Naringin)에 의한 진피 세포외 기질의 작용

#감귤 플라보노이드 배당체 글루코실나린진(Glucosyl Naringin)에 의한 진피 세포외 기질의 작용 주름이나 처짐은 많은 여성이 안고 있는 피부 고민 중하나이며 인체 외형의 인상을 크게 좌우한다. 이러한 고민에 어프로치 하는 에이징 케어(aging care) 화장품에 대한 기대는 최근에 점점 높아지고 있으며 다양한 연구가 진행되고 있다. 주름이나 처짐은 연령증가에 따른 세포 기능의 쇠약 등 내적인 요인에 의한 자연노화와 자외선 등의 외적 요인에 의한 광노화의 징후이다. 피부에는 연령증가에 의한 내적요인과 외적요인이 오랜 세월에 걸쳐 축적된 각질층 수분량의 저하, 표피의 얇어짐, 진피 세포외기질의 감소와 변성된 기질의 축적 등 다양한 변화가 복잡하게 서로 영향을 미치며 생긴다1)2). 깊은 주름이나 처짐에서는 표피 뿐 아니라 진피의 영향이 크다고 생각되어 그중에서도 우리는 지금까지 피부의 탄성 유지에 중요한 진피 세포외 기질인 탄성섬유에 착안해 그 구조변화와 메커니즘에 대해 연구를 거듭해왔다. 그러나 탄성섬유는 복수의 관련 단백질이 복잡한 공정을 거쳐 구축되기 때문에 단순히 하나의 구성 단백질의 생성량을 촉진하는 것만으로는 연령증가에 따른 탄성섬

FJK 2020년 9월호 [특집] 진피 세포외 기질 연구 1

콜라겐의 세포 내 운송의 분자 메커니즘 - 탈(脱)유비퀴틴화 효소 USP8에 의한 운송 제어 -

#콜라겐의 세포 내 운송의 분자 메커니즘 - 탈(脱)유비퀴틴화 효소 USP8에 의한 운송 제어 - 콜라겐은 포유동물에서 가장 많이 존재하는 단백질이며 세포외기질의 대부분을 차지한다. 뼈와 진피에 다량 함유된 Ⅰ형 콜라겐과 기저막을 구성하는 Ⅳ형, Ⅶ형 콜라겐 등이 있으며 뼈와 장기를 형성하는데 있어 세포의 발판으로서 중요한 역할을 담당하고 있다. 또 잘 알려진 것처럼 화장품, 식품, 가죽제품 등 다양한 분야에 이용되는 천연재료이기도 하다. 콜라겐의 생합성은 우선 세포의 소포체에서 폴리펩 타이드로서 α 사슬이 합성된 후에 소포체에서 3개의 α 사슬이 서로 결합해 나선 구조를 형성함으로써 프로콜라겐이 된다. 다음으로 엑소사이토시스(exocytosis) 경로를 통해 세포 밖으로 분비된 후에 말단이 프로테아제에 의해 제거되어 콜라겐 분자가 되며 콜라겐 분자끼리 집합해 콜라겐 섬유가 형성된다. 많은 콜라겐 섬유가 다시 집합해 거대한 섬유를 형성하는 경우도 있다. 그림1 COPII 소포를 통해 소포체로부터 골지체로의 단백질 운송 이같이 콜라겐의 생합성 구조는 오래 전부터 많이 연구됐으나 상세한 분자 메커니즘은 아직도 불분명한 점이 많다. 특히 ‘소포체에서 형성

FJK 2020년 8월호 [특집] 새로운 선스크린 기술과 선케어 소재 6

유성성분용 레올로지 조정제 '폴리우레탄-79' 자외선흡수제의 미립자화와 경피 흡수 억제효과

#유성성분용 레올로지 조정제 폴리우레탄-79에 의한 자외선흡수제의 미립자화와 경피 흡수 억제효과 자외선차단 제품은 자외선으로부터 신체를 방어하는 것이 중요하다. 자외선차단 효과를 발휘하기 위해서는 자외선흡수제의 배합이 유용하지만 그 효과는 피부 표면에서만 발휘하는 것을 의도하고 있다. 한편, 자외선흡수제 중에는 피부에 침투하면 부작용으로 피부에 자극을 주는 것도 있다. 또 에칠헥실메톡시신나 메이트(EHMC)와 부틸메톡시디벤조일메탄처럼 교차 반응이 일어날 수 있다. 지금까지 자외선흡수제는 본질적으로 안전하다고 생각되어 왔지만1) 부틸메톡시디벤조일메탄, 벤조페논, 옥토크릴렌, 테레프탈릴리덴디캠퍼설포닉애씨드(Eecamsule)를 포함한 4가지의 시판되는 선 제품을 이용한 최근 연구에서는 최대 사용 조건에서의 혈장 농도가 자외선차단제의 비임상 독성시험 일부를 면제할 가능성이 있다고 FDA(미국 식품의약국)에 의해 설정된 임계값을 초과하는 것으로 보고됐다2). FDA는 현재 무기계의 산화티탄과 산화아연만이 일반적으로 안전하고 효과적으로 인식하고 있으며 유기계의 선스크린 성분의 경피 흡수에 관련된 추가 임상 데이터를 제공하는 것을 업계에 요구하고 있다. 그림1

FJK 2020년 8월호 [특집] 새로운 선스크린 기술과 선케어 소재 5

범용성 높은 논-나노 크기 산화티타늄 광학특성과 응용

#범용성이 높은 논-나노 크기 산화티타늄의 광학특성과 응용 태양광에 관한 많은 연구를 통해 과도한 태양광에 노출되면 인체에 유해하다는 사실이 분명해졌다. 또 태양광 노출량과 피부노화 사이에 상관관계가 있음이 널리 알려져 있어서 피부미용 관점에서 항상 선 스크린을 사용하는 소비자가 늘고 있다. 태양광 중에서도 특히 자외선에 주목한 연구가 가장 활발하게 이루어졌지만 최근 자외선 이외의 광선에 관심이 집중되고 있다. 그 이유 중 하나는 지상에 도달하는 태양광에 포함된 광량의 비율을 들 수 있다. 태양광 중에서 자외선 광량은 전체의 약 5%에 지나지 않으며 가시광선(약 50%)과 적외선(약 45%)이 대부분을 차지하고 있다1). 또 PC나 휴대전화 등 디지털 기기의 보급에 따라 가시광 선에 노출되는 기회는 더욱 증가한다. 표1 흡광도 측정에 이용한 W/O 선 스크린 처방 광량이 가장 적음에도 불구하고 자외선, 특히 자외선 B파(UVB)의 연구가 오래전부터 진행되어 온 배경에는 UVB 에너지 강도가 관련되어 있다. 무방비로 태양광에 계속 노출되면 인체에 분명히 해롭다고 생각되는 홍반이나 물집 등 급격한 염증이 몇 시간 만에 일어난다. 이 급성반응을 밝히기