노화로 인한 피부 색소침착의 비밀을 파헤치다

"미백 화장품 및 항노화 분야 치료제 개발에 청신호"

Senescent fibroblasts drive ageing pigmentation : A potential therapeutic target for senile lentigo

신체기관의 일부인 피부세포는 시간이 지나면 나이가 들고 색소침착이 일어나며, 노화로 인한 색소침착은 피부색의 변화, 기미나 갈색반점 등으로 발현된다.

이같은 현상에 대해 국내 연구진이 노화로 인한 피부 색소침착을 개선하는 새로운 치료법을 제시하여, 미백화장품분야 및 항노화 치료분야에 청신호가 켜졌다.

한국보건산업진흥원(원장 이영찬)은 아주대학교 의과대학 강희영-박태준 교수팀의 공동연구를 통해 “피부 색소침착의 주요 원인세포와 미백효과가 있는 단백질 SDF1을 발견했으며, 기존 방법과 차별화된 색소침착 개선 치료법을 제시했다”고 밝혔다. SDF1Stromal cell Derived Factor1은 케모카인Chemokine의 일종으로 발생, 면역, 염증반응 등에 관여하는 것으로 알려져 있다.

이번 연구팀은 노화색소침착의 주원인이 노화 섬유아세포¹에 있다고 가정하고, 치료제 발굴을 위해 노화성 색소침착 환자군을 대상으로 4년간 조직검사, 세포 배양 및 고주파 시술을 통한 색소침착 치료 연구를 수행했다.

이번 연구결과, 색소침착 환자의 진피에는 정상인 대비 노화 섬유아세포의 수가 현저히 증가한 반면, SDF1 유전자의 발현은 감소된 것으로 관찰됐다. 연구진은 추가로 색소침착 환자대상 노화 섬유아세포를 제거하고 SDF1 단백질을 추가하는 임상시험을 수행하였으며, 그 결과 색소침착이 줄어드는 미백치료 현상을 발견했다.

아주대학교 강희영-박태준 교수는 “이번 연구는 노화로 인한 피부 색소침착의 원인을 규명하고 이러한 현상을 개선하는 신물질을 제시한 점에서 의미가 크며, 향후 새로운 치료법을 적용해 미백 화장품 및 항노화분야 치료제 개발에 힘쓸 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 보건복지부 글로벌 화장품 신소재·신기술 연구개발사업HN14C0094의 지원으로 수행되었으며, 의학분야 저명 학술지인 ‘테라노스틱스Theranostics’ 저널에 2018년 9월 9일자로 게재됐다.

연구의 필요성
나이가 들면 피부색이 어둡게 변하고 원치 않는 기미나 갈색반점(흑자)이 생긴다. 노화 색소침착은 나이가 더 들어보이게 하는 원인이기도 하다.

현재 티로시나제 효소 활성 억제에 초점을 맞춘 미백제 개발은 한계에 부딪혔다. 최근 색소침착의 기전 규명 연구를 통한 새로운 미백 물질 개발이 세계적 트렌드이다.

연구내용
노화색소침착 피부의 조직검사결과, 진피 노화섬유아세포의 수가 정상 피부에 비해 현저히 증가되어 있는 것으로 관찰됐다. 실험적으로 섬유아세포를 노화시킨 후 피부조직에 처리한 결과 멜라닌 합성 증가를 관찰하여 노화섬유아세포가 색소 침착을 증가시키는 쪽으로 작용하는 것을 관찰했다. 그 기전으로는 섬유아세포가 노화되면 SDF1이라는 케모카인Chemokine 유전자의 프로모터promoter에 메칠화가 유도되어 SDF1 발현이 저하되는 것을 관찰되었으며, SDF1을 멜라닌세포와 피부조직에 처리하였을 때 색소침착이 억제되는 것을 관찰하고 SDF1이 피부색소침착 억제 단백질임을 세계 최초로 규명했다.

노화섬유아세포를 표적으로 한 미백효과를 알아보기 위해 노인 흑자 피험자를 대상으로 고주파시술 임상시험을 시행했다. 시술 후 노화섬유아세포가 사멸되어 제거되고 새로 만들어진 젊은 섬유아세포로부터 SDF1 발현이 증가하며 미백효과가 나타나는 것을 관찰하였고, 노화섬유아세포와 SDF1이 새로운 미백의 표적임을 확인했다.

ABSTRACT
Cutaneous ageing is an important extrinsic process that modifies the pigmentary system. Because cellular senescence is a fundamental ageing mechanism, we examined the role of senescent cells in ageing pigmentation.

Methods: Biopsies obtained from senile lentigo and perilesional normal skin were assayed for a marker of cellular senescence, p16INK4A. To determine the secretory phenotypes of senescent fibroblasts, we performed microarray, RNA sequencing and methylation array analyses in senile lentigo and senescent fibroblasts. To further investigate the impact of senescent cells on ageing-related pigmentation, an intervention that targeted senescent cells using radiofrequency was performed.

Results: In vivo, senescent fibroblasts accumulated at the sites of agerelated pigmentation. Phenotype switching of the cells resulted in the repression of stromal-derived factor 1 (SDF1) by promoter methylation. SDF1 induced melanocyte differentiation via stromal-epithelial interactions, ultimately driving skin pigmentation. Furthermore, the elimination of senescent fibroblasts from pigmented skin using radiofrequency was accompanied by skin lightening, rendering it a potential target for treatment.

Conclusion: Aged pigmented skin contains an increasing proportion of senescent fibroblasts. Cells with phenotype switching exhibited a loss of SDF1, which stimulates the melanogenic process and thereby contributes to aging pigmentation. These data may promote the development of new therapeutic paradigms, such as a stroma-targeting therapy for pigmentary disorders.

1. 섬유아세포(Fibroblast)
콜라겐 및 세포외 기질을 형성하는 결합 조직의 주요한 세포로, 상처 치유에 중요한 역할을 한다.