SK바이오랜드 신송석 박사 et al.

Effect of red ginseng NaturalGEL on skin aging

 

ABSTRACT

노화된 피부에서는 Extracellular Matrix의 대부분을 차지하는 콜라겐 섬유의 저하와 히알루론산, 세라마이드 등 피부 성분의 변화로 주름이 생성되고 피부 보습력이 떨어져 건조하고 탄력을 잃는다. 홍삼은 화장품 및 식품 재료로 사용되며 UVB로 유도된 세포사(Cell Death)로부터 세포를 보호하고, 피부수화를 증가시키며 주름 예방 및 항산화 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 일반적으로 재료로 사용되는 홍삼은 용매의 가용성 액체 부분이며, 용매에 용해되지 않는 부분은 폐기된다. 따라서 본 연구에서는 전체 홍삼을 Micro-Granulation으로 만들어 물에 분산시킴으로써 홍삼 전체를 사용할 수 있는 젤 형태로 만들었고, 이를 HeritaGEL™ 홍삼이라 이름 붙이고, 노화방지 화장품의 효과적인 성분으로서의 HeritaGEL™ 홍삼에 대해 논할 것이다.

연구 배경: 피부 노화와 수분 상실

피부 노화는 여러 가지 요인에 의해 야기되는 복잡한 과정으로 크게 내인성(혹은 선천적) 노화와 외인성 노화가 있다. 내인성 노화는 대사 과정 중 무작위 세포 손상에 의해 발생하며 시간에 따라 달라진다. 외인성 노화는 환경 자극, UV, 대기 오염, 온도, 흡연 등 여러 요소에 의해 발생한다[1]. 노화된 피부에서는 진피와 표피 세포의 수가 감소하고, 세포의 기능이 저하되어 주름 형성, 색소 침착, 건성, 두터운 피부, 탄성 감소가 나타난다[2]. 자외선에 노출되면 피부에서 MMP(Matrix Metalloproteinase) 생성을 유도하는데, 이 MMP는 콜라겐, 엘라스틴, 프로테오글리칸과 같은 Extracellular MatrixECM 단백질의 저하를 일으킨다[2-3]. 이 중, MMP-1은 콜라겐 분해효소로서 피부의 주요 형태인 제1형 콜라겐(COL1A1)과 3형 콜라겐(COL3A1)을 분해한다[3-5]. 자연적으로 노화된 피부와 광노화된 피부에서 콜라겐 합성이 감소하는 것으로 보고되었다. 따라서 우리는 열수 추출한 홍삼과 HeritaGEL™ 홍삼의 콜라겐 합성능 증가 및 MMPs 발현 저해 효능을 비교하는 실험을 통해 HeritaGEL™ 홍삼의 항주름 효능을 확인하였다.

그림 1. HeritaGEL™ 홍삼의 콜라겐 발현 증가 효과.
그림 1. HeritaGEL™ 홍삼의 콜라겐 발현 증가 효과.

앞서 언급했듯이, 노화에 의해 피부 주름이 생성될 뿐 아니라 피부도 건조해지는 현상이 나타난다. 아쿠아포린3(AQP-3, Aquaporin 3)는 물, 글리세롤 등이 막을 통과할 수 있도록 하는 역할을 하며, AQP-3의 감소는 피부 건조 및 피부 탄력 저하를 유발하는 것으로 알려져 있다[6-7]. ECM 성분인 히알루론산(HA, Hyaluronic acid)은 피부 수화에 중요한 역할을 하며 HAS(Hyaluronic acid synthase)라는 특정 효소에 의해 합성된다. HAS는 3가지 형태로 존재하며, 그 중 HAS-2는 피부에 HA를 생성하는 주요 isoform이다[8]. 또한, 피부 각질층에서는 세라마이드, 콜레스테롤, 프리 지방산 등의 지질이 피부 장벽의 형성과 전이성 수분 손실 방지의 역할을 하는데, 노화가 진행되면서 이들의 역할이 약해짐으로써 피부 장벽 손실과 함께 건조한 피부가 나타나게 된다. 이 중 특히, 세라마이드는 각질세포간(intercellular SC) 지질의 약 50%를 구성하고 있으며, 일반적으로 de novo pathway에 의해 생성되고 그 중 하나는 SPT(Serine palmitoyl transferase)에 의해 개시된다[9-10]. 또한 필라그린에 의해 생성되는 아미노산과 파생물이 피부에 수분 함량을 유지하는 천연 보습인자 (NMF, Natural moisturizing factor)의 형성에 기여하는 것으로 알려져 있다. 이 NMF는 피부 수화 및 수분 유지를 담당한다[11-12]. 본 실험에서, 홍삼 열수 추출물과 HeritaGEL™ 홍삼의 피부 수화 및 보습에 관련된 유전자 발현 조절을 비교하는 실험을 통해 HeritaGEL™ 홍삼의 보습 효능을 확인하였다.

연구 결과

Ⅰ 피부 탄력 증가 효능 평가

콜라겐은 결합 조직의 주성분이며, 제1형 콜라겐은 우리 피부의 주성분이다[5]. 본 연구에서 홍삼 열수추출물은 제1형 콜라겐의 발현을 증가시키지 않았으나, HeritaGEL™ 홍삼을 처리하였을 때, control과 비교하여 제1형 콜라겐의 발현이 유도됨을 확인하였다 (그림 1).

그림 2. HeritaGEL™홍삼 및 홍삼 열수 추출물의 MMPs 발현 저해 효과. (A) qRT-PCR을 통한 mRNA 발현 저해 평가; (B, C) zymography를 통한 MMP-2, 9 단백질 발현 평가; (-)-epigallocatechin gallate.
그림 2. HeritaGEL™홍삼 및 홍삼 열수 추출물의 MMPs 발현 저해 효과. (A) qRT-PCR을 통한 mRNA 발현 저해 평가; (B, C) zymography를 통한 MMP-2, 9 단백질 발현 평가; (-)-epigallocatechin gallate.

Ⅱ UV에 의한 피부 주름 생성 억제 효능 평가

MMP-1은 대표적인 콜라겐 분해효소로 우리 피부를 지지하고 채워야 할 콜라겐을 분해, 피부를 손상시켜 피부 탄력 저하 및 주름 생성에 기여한다. MMP-2와 MMP-9은 제 1형 및 4형 콜라겐을 분해하는 젤라틴 분해효소로 알려져 있다. 본 연구에 따르면, 그림 2A의 결과와 같이 UVA 조사에 의해 증가된 MMP-1, 2 및 9의 mRNA 레벨은 HeritaGEL™ 홍삼의 처리에 의해 현저하게 줄어들었고 이는 홍삼 열수 추출물에 비해 더 높은 저해율을 보였다. Zymography Assay를 통한 MMP-2, 9의 단백질 발현 역시 HeritaGEL™ 홍삼에서 뛰어난 발현 저해율을 보였다 (그림 2 B, C). 이로써 HeritaGEL™ 홍삼이 피부 탄력 증가 및 주름 개선에 효과적임을 확인하였다.

그림 3. HeritaGEL™홍삼 및 홍삼 열수 추출물의 보습 관련 인자 발현 유도 효과. (A) qRT-PCR을 통한 mRNA 발현 평가; (B, C) western blotting를 통한 단백질 발현 평가; RA , retinoic acid.
그림 3. HeritaGEL™홍삼 및 홍삼 열수 추출물의 보습 관련 인자 발현 유도 효과. (A) qRT-PCR을 통한 mRNA 발현 평가; (B, C) western blotting를 통한 단백질 발현 평가; RA , retinoic acid.

Ⅲ HeritaGEL™ 홍삼의 피부 보습 효능 평가

HeritaGEL™ 홍삼은 농도 의존적으로 AQP-3와 필라그린의 발현을 각각 최대 145.4%, 134% 증가시켰다. SPT와 HAS-2의 mRNA 발현 또한 증가함을 확인할 수 있었으며, 이는 홍삼 열수추출물과 비교하여 모두 높은 발현율을 나타내었다(그림 3 A). 필라그린과 세라마이드 합성효소 단백질 발현 또한 홍삼 열수추출물에 비하여 뛰어난 발현 유도능을 보였다(그림 3 B, C). 따라서 HeritaGEL™ 홍삼은 피부 보습에 뛰어난 효능을 보임을 확인하였다.

그림 4. HeritaGEL™홍삼의 주름 방지 효과에 대한 임상 연구
그림 4. HeritaGEL™홍삼의 주름 방지 효과에 대한 임상 연구

Ⅳ HeritaGEL™ 홍삼의 주름 방지 효과에 대한

임상 연구

임상연구는 서원대학교 글로벌피부임상센터에서 실시하였으며, 식품의약품안전처의 화장품 인체적용시험 및 효력시험 가이드라인(안내서-0333-01)과 센터가 정한 규정에 따라 실시하였다. 20명의 피험자가 하루 2회씩 4주간 HeritaGEL™ 홍삼이 함유된 크림을 얼굴에 바르고 제품 적용 전후의 피부 변화를 측정하였다. 그 결과, 사용 4주 후 사용 전 대비 주름 전체 크기, 깊이 및 최대 깊이의 측정치가 통계적으로 유의미하게 감소하였다 (그림 4).

결론

HeritaGEL™ 홍삼은 콜라겐 합성을 증가시키고 MMPs의 발현을 억제하여 콜라겐이나 엘라스틴 저하를 예방함으로써 주름 형성을 억제할 수 있음을 확인하였다. 또한 HeritaGEL™ 홍삼은 피부 보습에 중요한 FLG, CERS3 등의 발현을 촉진하여 피부 장벽 기능을 강화하고 홍삼 열수 추출물에 비해 수분 손실 예방 효과가 뛰어났다. 이러한 HeritaGEL™ 홍삼의 주름방지 효과는 임상실험을 통해 입증되었다. 따라서, 이러한 모든 데이터는 HeritaGEL™ 홍삼이 외부 자극으로부터 피부 노화를 효과적으로 지연시키고 예방할 수 있다는 것을 뒷받침하여 피부 개선에 효과적인 화장품 원료가 될 수 있음을 시사하는 바이다.

REFERENCES

1. Farage MA, Miller KW, Elsner P, Maibach HI. Int. J. Cosmet. Sci, 30(2), 87-95 (2008).

2. Pandel R, Poljšak B, Godic A, Dahmane R. ISRN Dermatol, 2013, 1-11 (2013).

3. Pittayapruek P, Meephansan J, Prapapan O, Komine M, Ohtsuki M. Int. J. Mol. Sci, 17(6), E868 (2016).

4. Rabe JH1, Mamelak AJ, McElgunn PJ, Morison WL, Sauder DN. J. Am. Acad. Dermatol, 55(1),1-19 (2006).

5. Gelse K1, Pöschl E, Aigner T. Adv. Drug. Deliv. Rev, 55(12), 1531-46 (2003).

6. Li J, Tang H, Hu X, Chen M, Xie H. Australas. J. Dermatol, 51(2), 106-12 (2010).

7.Hara M, Verkman AS. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A, 100(2), 7360-5 (2003).

8. Papakonstantinou E, Roth M, Karakiulakis G. Dermatoendocrinol, 4(3), 253-8 (2012).

9. Borodzicz S, Rudnicka L, Mirowska-Guzel D, Cudnoch-Jedrzejewska A. Lipids Health Dis, 15, 1-9 (2016).

10. Cha HJ, He C, Zhao H, Dong Y, An IS, An S. Int. J. Mol. Med, 38(1), 16-22 (2016).

11. Hoste E, Kemperman P, Devos M, Denecker G, Kezic S, Yau N, Gilbert B, Lippens S, De Groote P, Roelandt R, et al. Caspase-14 is required for filaggrin degradation to natural moisturizing factors in the skin. J. Invest. Dermatol, 131(11), 2233-41 (2011). Sandilands A, Sutherland C, Irvine AD, McLean WH. J. Cell Sci, 122(Pt 9), 1285-94 (2009).

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