‘제26차 세계화장품학회(International Federation of Societies of Cosmetic Chemists·IFSCC)’가 2021년 10월 18일부터 28일까지 멕시코에서 온라인으로 열렸다. 피부과학 응용소재 선도기술 개발 사업단(단장 황재성)은 이번 컨퍼런스에서 발표된 8개 분야의 논문 리뷰를 국내 연구원에게 요청했다. 더케이뷰티사이언스는 3회에 걸쳐 이 리뷰의 일부 내용을 소개한다. 또 이번 학회에서 포스터 논문을 발표한 국내 기업과의 서면 인터뷰를 담는다. _편집자 주
2021 IFSCC의 Beauty Innovation Session은 2021년 10월 20일 진행됐다. 관심을 끈 발표로는 Dr. Shiga Soichiro(FANCL(Japan))의 elastic fiber에 대한 연구와 Dr. Xue Liu(L’oreal Research and Innovation(USA))의 ex-vivo tissue model을 활용한 피부 연구, Dr. Yumiko Yamawaki(CIEL(Japan))의 Carbonylated proteins이 어떻게 진피 섬유아세포에 악영향을 미치는지 등이다. 또한 Dr. Cristina Carreno(Lubrizol Life Science)가 진피에 존재하는 Telocytes를 소개했고, Nikol group Cosmos Medical Center(JAPAN)는 최근 이슈인 대기오염air pollution으로부터 피부를 보호하는 활성 물질에 대해 발표했다. 연사 분포는 대학보다는 기업 연구자들이 많았다.
이외에 포스터 세션에서 특히 새로운 효능을 가진 식물에 대한 연구를 정리하면 다음과 같다. Dr. Havas Fabien(A Lucas Meyer Cosmetics company)이 천연 추출물인 야생화의 일종으로 알려진 시스투스속 식물인 Cistus incanus의 지상부aerial parts가 심리적 스트레스psychological stress의 신호전달을 차단해서 결과적으로는 신경성 염증neurogenic inflammation을 완화시키고, 피부 노화를 개선해준다는 neurocosmetics 가능성에 관한 내용을 발표했다. Bredif, Stephanie(Laboratoires Expanscience)는 홀리 바질로 알려진 Tulsi 추출물이 피부 노화를 유발하는 내인성·외인성 스트레스에 대해 보호 효과가 있다는 연구 결과를 소개했다. Meunier, Marie(Givaudan Active Beauty)는 북동 대서양과 북해에서 발견되는 갈색 조류의 일종인 Hi-manthalia elongata 추출물이 SDF-1을 통해서 피부의 과도한 색소 침착skin hyperpigmentation을 조절한다는 연구 내용을 발표했다.
피부 기초 과학 관련 주요 포스터 논문은 다음과 같다. Ushi Katsuyama(CIEL)는 mitochondria 기능 손상이 피부 진피 섬유의 기능 장애의 원인이라는 연구 결과를 발표했다. Grau-Campistany, Ariadana(Lipotrue)는 Neuregulin-4가 바디 슬리밍의 조절에 관여한다는 연구 결과를 내놓았으며, Maurin Veronique(Biocosmethic)는 Exosome-Autophagy pathaway가 피부 색소 조절에 중요하다는 연구 결과를 발표했다. 아모레퍼시픽 기술연구원 박준환 연구원은 보습과 피지의 비율 관계와 피부 장벽과의 관계를 설명했다.
이외에도 Beauty Innovation에 관한 화장품 제형과 관련된 포스터 내용으로는 천연물을 포함하는 serum formulation의 안정화, 좋은 피부 조건을 얻기 위한 toner의 용량에 따른 효과, 얼굴 리모델링을 위한 국소 제형topical formation 등에 관한 발표가 있었다.
결론적으로 Beauty Innovation 세션의 경우, 기업 중심으로 신규 소재, 피부 기초 과학, 화장품 제형 등 상당히 폭넓은 분야의 연구 내용이 발표되었다고 평가할 수 있다.
1. What causes changes in elastic fibers? Cell-Cell Communication
in epidermal inflammation causes elastic fibers to denature.
Shiga Soichiro, FANCL Corp(Japan)
탄성 섬유Elastic fiber의 구조적 변성 과정에서 표피-진피 상호 작용에 관여하는 핵심 요소를 식별하는 것을 목표로 연구했다. 또한 인간 피부에서 탄성 섬유의 변화와 표피 상태 사이의 관계를 조사하기 위해 표피에서 상부 진피까지 피부 조직의 비침습적 단층 촬영이 가능한 다광자 주사 레이저 생체 현미경multiphoton scanning laser biomicroscope을 사용했다.
각질세포와 섬유아세포를 함께 배양하여 상등액의 엘라스틴elastin 관련 단백질 발현 변화와 섬유아세포 세포 용해물의 CTSK 단백질 발현 변화를 평가하였다. 섬유아세포에서 피브릴린fibrilin과 tropoelastin 발현은 각질형성세포와 함께 배양한 후에도 변하지 않았다. 대조적으로, EMILIN-1 발현은 유의하게 증가하였다. 그러나, UVB 및 H2O2 스트레스를 받은 각질형성세포와 함께 배양된 섬유아세포에서는 감소하고 CTSK 발현이 증가했다. Cytokine array를 사용하여, 이전에 섬유아세포와 공동 배양할 때, AREG가 각질세포의 상층액 배지에서 증가한다는 것을 보여주었다. 따라서, rhAREG 첨가시 섬유아세포에서 EMILIN-1의 발현을 평가하였고, EMILIN-1 발현이 첨가 후 48시간 증가되었음을 발견하였다. 더욱이, 각질세포의 AREG 녹다운은 공동 배양 동안 EMILIN-1 발현의 증가를 방지했다. 다음으로, 각질세포가 스트레스를 받을 때 섬유아세포에서 EMILIN-1이 감소하고 CTSK가 증가하는 이유를 확인하기 위해 공동 배양 후 IL-1α를 측정했다. 각질세포에서 유래한 IL-1α가 UVB와 H2O2 스트레스에 반응하여 증가한다는 것을 발견했다. 다음으로, 각질세포에서 분비되는 IL-1α가 섬유아세포에서 CTSK 발현 증가에 기여하는지 확인하기 위해 섬유아세포에 rhIL-1α를 첨가하고 EMILIN-1 및 CTSK 발현을 평가하였다. 결과는 rhIL-1α를 첨가한 후 48시간 후에 CTSK 발현이 증가하고, EMILIN-1의 발현이 감소함을 보여주었다. 다광자 주사 레이저 생체현미경을 사용하여 눈 바깥쪽 모서리에 있는 탄성 섬유의 자가형광을 관찰했다.
20대 여성의 경우 탄력섬유가 곧게 펴지는 경향이 있다. 30대 여성에서는 가늘지만 약간의 만곡을 보였고, 40대 이상에서는 더 휘고 굵게 관찰되었다. 또한, 곡률의 불규칙성은 연령이 증가함에 따라 증가하는 경향이 있었다. 60대 여성에서는 탄력섬유의 분열이 관찰되었다. 엘라스틴 점수와 피험자 연령 간의 상관관계 분석은 연령과 음의 상관관계를 보였다. 엘라스틴 점수의 상자 그림은 20대에서 40대 사이의 광범위한 분포를 보여주었다. 또한 엘라스틴 점수의 분포는 20대와 30대에서 더 높았고, 40대 이후에는 감소하는 것이 분명했다. 엘라스틴 점수와 주름 점수를 비교한 결과, 피부탄력(R0, R2, R5, R7)에 비해 R0, R2, R5(데이터는 표시하지 않음)와는 상관관계가 없는 반면, R7과 주름점수는 유의한 양의 상관관계를 보였다.
이 연구에서 표피 유래 IL-1α가 섬유아세포에서 CTSK의 발현을 증가시키고 EMILIN-1을 분해한다는 것을 발견했다. 따라서, 표피 상태는 진피의 탄성 섬유 구조의 변화와 관련이 있을 수 있다. 각질층의 피부 장벽 및 염증 마커와 엘라스틴 점수를 비교했다. 엘라스틴 점수 분포는 40세 이후에 감소하였고, 젊은 연령층에서 넓은 범위의 분포를 보였다. 따라서, 연령 그룹을 20~30대 및 40대 이상으로 나누어 GAL7 및 HSP27 수준과 엘라스틴 점수를 비교했다. 결과는 20대와 30대 개인에서 엘라스틴 점수와 GAL7 및 HSP27 수준 사이에 유의한 음의 상관관계를 보여주었다. 탄성 섬유 구조, 특히 피부에 있는 옥시탈란 섬유의 구조는 나이에 따라 변화하는 것으로 알려져 있다.
마지막으로 탄성 섬유 구조를 개선할 수 있는 중요한 구성 요소를 찾았다. 기존 연구를 통해 과거 스크리닝 데이터를 기반으로 당류가 섬유아세포에서 EMILIN-1 발현을 증가시킬 수 있다는 사실을 알고 있었다. 이에따라 EMILIN-1 발현을 증가시키기 위해 당류를 포함한 화장품 재료를 검색하였다.
그 결과 요구르트 여과액yogurt filtrate은 EMILIN-1 발현을 증가시켰다. 요구르트 여과액의 당류에는 유당이 포함되어 있으며 유당은 EMILIN-1을 증가시킬 수 있다. EMILIN-1 발현은 lactose가 첨가되었을 때 유의하게 증가하였다(그림 1A). 따라서, 유당 함량이 높은 요구르트 여과액의 효과를 평가한 결과 EMILIN-1 발현이 증가하는 경향이 있고 EMILIN-1 섬유 형성이 유의하게 촉진됨을 발견했다(그림 1B, C). 또한, 요구르트 여과액도 CTSK 발현을 억제했다(그림 1D). 다음으로 배지에 초저분자 히알루론산나트륨을 첨가하여 탄성섬유 형성을 촉진함을 확인하였다(그림 1E). 또한, 히알루론산나트륨은 항염증 작용이 있는 것으로 알려져 있어 UVB 조사 시 각질형성세포에서 IL-1α를 측정하였다. 결과는 초저분자량 히알루론산나트륨이 IL-1α 생성을 감소시켰고, 이는 UVB 조사 시 증가한다는 것을 보여주었다(그림 1F).
결론적으로 이 연구는 표피의 염증과 감수성이 특히 어린 나이에 탄성 섬유 구조의 변화에 기여하고 각질세포 유래 AREG 및 IL-1α가 EMILIN-1 및 CTSK 발현을 조절하는 기전에 기여한다는 것을 밝혀냈다. 추가적으로 요구르트 여과물과 히알루론산 나트륨은 성장을 촉진하고 탄성 섬유의 구조를 개선하기 때문이다. 따라서, 본 연구 그룹은 이러한 성분을 함유한 화장품을 바르면 주름과 처짐을 예방할 수 있다고 제안하였다(그림 2).
2. Utilization of ex-vivo tissue model to study skin regeneration following
microneedle stimuli
Xue Liu, L’oreal Research and Innovation(USA)
Xue(Lucia) Liu는 Loreal Advanced Research의 선임 과학자로 ex-vivo 조직 모델을 활용하여 지금까지 연구한 자외선 조사에 따른 구조적인 변화에 대한 연구와 함께 최근 진행된 마이크로니들 microneedle, MN 자극 후에 일어나는 피부 재생에 관해 소개했다.
마이크로니들 시술을 받은 피험자로부터 분리된 혈소판이 풍부한 혈장은 피부 회춘, 여드름 흉터 및 탈모 응용 분야에서 마이크로니들을 단독으로 사용하는 것에 비해 더 큰 효능을 발휘하는 것으로 나타났다. 또 다른 임상 연구에서 마이크로니들 치료를 35% 글리콜산과 함께 사용하여 여드름 흉터의 모양을 크게 개선했다. 가정용 dermarollers(니들 길이 0.5mm 미만)의 효과는 모공과 잔주름을 감소시키고 스킨케어 제품의 흡수를 향상시키는 것으로 입증되었다. 임상 환경에서 자동화된 dermapen(바늘 길이 0.5mm 이상)으로 수행된 마이크로니들은 신생탄성neoelastogenesis 및 콜라겐 생성을 유발하여 더 높은 수준의 피부 자극을 유도했다. 임상적으로 가장 많이 사용되는 dermapen 중 두 가지는 Candela Exceed™와 SkinPen®이다(모두 FDA 승인 기기).
Candela Exceed™ 의료용 microneedle 장치는 조정 가능한 바늘 속도(초당 최대 150개의 바늘 침투)와 침투 깊이(최대 1.5mm)가 있는 바늘 카트리지를 사용하여 여드름 흉터와 주름을 표적으로 하는 시스템이다. SkinPen®은 여드름 흉터를 목표로 하고 전반적인 피부 외관을 개선하는 데 사용된다. 1.0mm dermapen을 사용하면 피부의 외관이 상당히 개선된다는 것이 임상적으로 입증되었다.
또한 이번 연구의 목적은 마이크로니들 절차 조건을 밀접하게 모방하여 그 작용 기전을 설명하는 생리학적으로 적절한 체외 조직 모델을 개발하는 것이다. 첫 실험 결과로서 조직의 형태는 H&E 염색을 사용하여 평가하였으며, 미세 천공은 마이크로니들 치료의 5회 통과를 진행해 1.5mm 길이의 바늘이 진피 유두 영역에 침투되었다. 배양 5일 후, 마이크로니들 대조군의 상처는 손상된 부위를 덮고 있는 각질 세포의 치유 과정을 보였다. anti- Ki67 항체를 이용한 면역 형광 염색을 통해 각질 세포의 증식을 확인하였다. Ki67을 발현하는 세포의 수는 대조군(13.7±2.5%)보다 마이크로니들 처리 조직(37.7±13.2%)에서 유의하게 더 높았다. 이것은 마이크로니들 절차가 상처 부위의 각질 세포 증식을 자극하여 피부 복구를 유도할 수 있음을 입증했다고 볼 수 있다. 마이크로니들 시술 후 피부장벽 기능을 TEER(transepithelial electric resistance)와 면역화학염색법을 이용하여 조사하였다. 마이크로니들로 처리한 조직의 TEER 값은 시술 후 급격히 떨어졌으며, 이는 손상된 피부 장벽을 나타내며 배양 5일 후 TEER 값은 474.3Ω *㎠에서 1354.5Ω*㎠로 회복되었다(그림 3, a). 그러나, 마이크로니들 조직의 장벽 기능은 대조군 (9293.2±2482.8 Ω*㎠)과 비교할 때 완전히 회복되지 않았으며, 이는 조직이 5일째에 여전히 상처 회복 단계에 머물러 있음을 나타낸다.
마이크로니들 조직에서 Filaggrin(그림 3, b-d)과 TGM-1(그림 3, e-g)의 상향 조절을 관찰했다. filaggrin과 TGM-1의 활성은 각질화된 외피 집합체와 밀접한 관련이 있으므로 이전 임상 연구에서 인간 피험자에게 마이크로니들 시술 후 증가된 표피 두께를 설명해준다고 볼 수 있다. 확립한 모델이 상처 치유의 초기 단계에서 세포 노화의 중요한 구성 요소를 전달한다는 것을 보여주기 위해 복구 메커니즘에 관여하는 선별된 성장 인자, 사이토카인 및 케모카인을 평가했다. 조직 배양 상청액에서 20가지 일반적인 사이토카인과 케모카인 농도를 분석했으며, 성장인자 분석에서 마이크로니들 시술이 혈관내피성장인자vascular endothelial growth factor, VEGF, 혈소판유래성장인자platelet derived growth factor, PDGF, 섬유아세포 성장인자fibroblast growth factor, FGF, 인슐린의 유의한 상향조절을 자극함을 발견했다. 위의 혈소판의 활성화는 조직 복구의 전형적인 초기 단계를 나타낸다. 형질전환 성장인자 베타(TGF-베타, 그림 3, e)의 분비 수준은 배양 5일 후에 마이크로니들 처리 조직에서 유의하게 높았으나, 배양 24시간 이내에는 그렇지 않았다는 점이 흥미롭다. 종양 괴사 인자Tumor Necrosis Factor, TNF-α는 동물 연구에서 상처 치유의 초기 과정에 크게 관여하는 것으로 보고됐다. 이번 연구에서도 1일째에 마이크로니들 처리 그룹에서 상당한 상향 조절이 관찰된 다음 대조군 수준으로 감소했다. 염증성 사이토카인 분석의 관점에서 IL-1α, IL-6 및 IL-8의 발현이 상처 후 1일에 최고조에 달하는 반면, 혈관신생 관련 케모카인(예: P-selectin, E-selectin, Granulocyte macrophage colony-stimulating factor(GM-CSF)), soluble intercellular adhesive molecule-1(sICAM-1)은 5일 동안 증가된 수준을 보였다. 반면에, MMP-1 발현은 1일보다 5일에 더 높았지만, 절차의 효과는 이 모델에서 사이토카인의 유의한 상향 조절을 자극하지 않았으며, 마지막으로, IL-17A, IL-4, IL-10, IL-13 및 IP-10의 발현은 마이크로니들 유무에 상관없이 검출 한계 미만이었다. 결론적으로, 이번 연구는 미적 장치의 메커니즘 이해를 위한 비동물성 생리학적 관련 시험관 방법의 발명으로 마이크로니들 시술에 대한 과학적 통찰력에 기여했다고 볼 수 있으며, 이 모델의 개념은 상처 치유의 역동적인 과정을 반영하고 마이크로니들 시술에 대한 현재의 임상적 이해를 강화할 수 있을 것으로 기대된다. 연구진은 이 모델이 마이크로니들 결과와 소비자를 위한 관리 표준을 더 잘 향상시킬 수 있는 활성 물질의 미래 발견을 위한 중요한 플랫폼이 될 수 있다고 제시했다.
3. Carbonylated scaffolds cause insufficient fiber formation by dermal
fibroblasts due to higher oxidative conditions
Yumiko Yamawaki, CIEL(Japan)
이 연구는 PGE2 및 LOXlysyl oxidase의 축에 초점을 맞춘 CP-scaffoldcarbonylated scaffolds에서 배양된 섬유아세포에 의한 콜라겐 섬유의 형성 저해를 담당하는 경로를 조사했다. 섬유아세포에 의한 콜라겐 섬유의 구성에 대한 CP-scaffold의 영향을 확인하기 위해, 대조군-scaffold 또는 CP scaffold에서 7일 동안 배양된 섬유아세포에 의해 구성된 콜라겐 섬유를 면역조직화학을 사용하여 조사했다. 대조군 scaffold에서 배양된 섬유아세포와 비교하여 CP-scaffold에서 배양된 섬유아세포는 제대로 구성된 콜라겐 섬유를 보여주었다(그림 4).
mRNA와 단백질 수준에서 섬유아세포의 LOX 발현에 대한 CP-scaffold의 영향을 조사했다. CP-scaffold에서 배양된 섬유아세포의 mRNA 및 단백질 발현 수준은 대조군-scaffold에서 배양된 섬유아세포에 비해 감소했다. 프로스타글란딘 E2(Prostaglandin E2, PGE2) 합성에 대한 CP-scaffold의 영향을 평가하기 위해 배양 배지로 분비되는 COX-2 mRNA 및 PGE2의 수준을 조사하였다. CP-scaffold에서 배양된 섬유아세포는 대조군-scaffold에서 배양된 섬유아세포와 비교하여 COX-2 mRNA의 상향조절에 해당하는 상당히 더 많은 양의 PGE2를 분비하였다.
PGE2 존재 하에 배양된 섬유아세포는 LOX 수준이 감소하였고 콜라겐 섬유의 구조가 균일하지 않았다. 또한, PGE2의 효과는 EP2 수용체 길항제인 PF-04418948에 의해서가 아니라 EP4 수용체 길항제인 ONO-AE3-208에 의해 폐지되었다(데이터는 표시되지 않음)(그림 5).
결론적으로 카르보닐화된 콜라겐에 고정하는 것과 같이 산화된 환경에 직면한 섬유아세포가 PGE2-LOX 축으로 인해 콜라겐 섬유를 구성할 가능성이 감소됨을 나타낸다. 이러한 사실은 카르보닐화 단백질이 진피에 축적되면 태양이 없는 밤에도 노화가 진행된다는 것을 시사한다. 연구진은 피부 노화의 진행을 방지하기 위해 PGE2-LOX 축의 일부 지점을 차단하는 것이 효과적인 접근 방식이 될 것을 제안하였다(참고문헌 4, 5).
4. Telocytes: architects of Phi Beauty
Cristina Carreno: Lubrizol Life Science(Japan)
연구진은 쥐의 심장 TCTelocyte로 설명된 이전 작업을 기반으로 인간 피부에서 TC를 성공적으로 분리하고 배양하는 새로운 프로토콜을 개발했다. 분리된 세포는 다른 사람들이 설명한 작은 세포체와 여러 세포 연장을 가진 이 세포 유형에 대해 현미경으로 전형적인 형태를 보여주었다. 세포 연장의 수에 따라 세포체의 다른 모양이 관찰되었으며, 광현미경으로 TC를 식별하는 데 있어 가장 어려운 점은 TC가 소위 '섬유아세포 유사' 또는 '수지상 유사' 기질 세포의 다른 유형과 형태학적으로 유사하다는 것이다. 이 연구에서는 세포 배양에서 섬유아 세포를 제거하기 위한 특정 프로토콜이 사용되었으며 특정 마커를 사용한 이중 및 삼중 면역염색은 다른 피부 세포에서 TC의 분리를 확인했다.
사람 얼굴의 아름다움은 비율과 대칭의 조화에 의해 결정되며 이상적인 비율은 파이 비율과 직결된다. 이번 조사에서 수행된 임상 시험은 TC와 그 기능을 보호할 수 있는 치료가 심리적 스트레스를 받는 지원자에서 관찰된 파이Phi 비율의 편차를 상쇄할 수 있는지 평가하는 것이었다. 심리적 스트레스를 겪고 있는 지원자의 파이 수와 얼굴 비율의 편차가 결정되었다. Bacillus Ferment가 2% 함유된 크림으로 28일 치료 후 비율이 Phi에 25% 더 가까워져 더 조화로운 얼굴 모양이 나타났다. 제품 적용 14일 후 얼굴 피부 광채가 증가하고 균일해졌으며, 28일 치료 후 피부가 부드러워지는 효과가 관찰되어 젊어진 모습을 보여주었다. 증가된 코티솔 수치는 TCs 증식에 영향을 미치고 피부 외식편에서 표피 줄기 세포의 마커인 p63을 감소시켰으며, 이러한 손상은 되돌릴 수 있으며, 피부 증식 능력을 회복함으로써 피부 구조를 보존할 수 있다.
스트레스를 받은 지원자의 얼굴 특징 분석은 이러한 조건에서 피부 얼굴 모양이 어떻게 손상되는지 보여주며, 특정 치료를 통해 얼굴의 조화로운 비율을 개선할 수 있으며, 황금 비율에 가까워지고 균일한 방식으로 피부 광채를 증가시킬 수 있었다. 결론적으로 연구진은 심리적 스트레스는 피부의 비율에 영향을 주어 노화를 가속화하고 아름다움에 대한 인식에 영향을 미치기에 스트레스로부터 TC를 보호함으로써 줄기 세포의 기능을 보존하여 이상적인 파이 아름다움에 접근하는 올바른 피부 구조를 보장할 수 있을 것으로 제안하였다(참고문헌 6, 7).
5. A potent cosmetic active that protects against air pollution induced
sensitive scalp and hair follicle function through the regulation of epidermal differentiation
Mariko Yokota: NIKOL group cosmos medical center(Japan)
이 연구는 대기오염으로 인한 민감성 두피의 생물 물리학적 특성과 표피 분화 조절의 보호 효과를 규명하기 위해 진행됐다. 첫째, 인간 유도 만능 줄기세포human induced pluripotent stem cell, hiPS 유래 신경 세포와 디젤 미립자 추출물diesel particulate extract, DPE에 노출된 정상 인간 각질 세포normal human epidermal keratinocytes의 공동 배양에서 신 경 신장을 측정했다. DPE에 노출된 각질 세포에서 신경 성장 인자neural growth factor, NGF와 반발 인자인 세마포린3ASema3A 사이의 균형은 NGF 분비와 Sema3A mRNA 발현을 측정하여 평가되었다 또한, 두피 조직에 대한 DPE의 영향을 확인하기 위해 백인 여성 기증자(Fitzpatrick 피부 유형 II)의 생체 외 인간 두피 이식편human scalp explants, HSE을 연구했다. DPE에 노출된 HSE의 형태가 관찰되었고 민감한 피부 및 모발 성장 신호의 마커가 면역조직화학에 의해 평가되었다.
민감한 두피에서 DPE의 관련성을 설명하기 위해 hiPS 유래 신경 세포와 DPE에 노출된 각질 세포의 공동 배양에서 48시간 동안 신경 신장을 측정했다. β-tubulin의 면역 염색에 의해 DPE 노출 후 신경 신장을 관찰했다(그림 7a). 염색된 이미지를 반영하여 이미지 분석으로 신경 길이를 계산한 결과, 50ng/mL의 NGF를 처리한 hiPS 유래 신경 세포는 대조군과 비교하여 신경 길이의 유의한 증가를 유도하고 처리되지 않은 각질 세포의 CM 처리는 소폭 증가를 유도했다. DPE 노출 후 각질 세포의 CM 처리는 미처리 각질 세포의 대조군 CM에 비해 신경 길이의 증가 경향을 유도하였다. 그리고, LPA가 있는 경우 DPE로 인한 신경 신장이 중단되었다(그림 7b). 또한, DPE 노출 후 각질 세포에서 얻은 CM 처리를 포함한 어떠한 조건에서도 신경 세포의 수에는 변화가 없었다. 이러한 결과는 각질세포를 통한 신경 세포에 대한 간접 DPE 노출이 독성을 나타내지 않음을 나타낸다(그림 7c).
DPE 노출 후 신경 신장에 대한 영향을 명확히 하기 위해 DPE에 노출된 각질 세포에서 NGF와 반발 인자 Sema3A 사이의 균형을 NGF 분비와 Sema3A mRNA 발현을 측정하여 평가했다. 각질 세포를 24시간 동안 DPE에 노출시킨 후 각 요인을 평가했는데, 결과적으로 DPE 노출은 각질 세포에서 NGF 분비를 유의하게 증가시켰고, Sema3A mRNA 수준을 유의하게 감소시켰다. 이러한 결과는 DPE가 표피에서 NGF와 Sema3A의 불균형을 통해 신경 신장을 이동시킨다는 것을 나타낸다. 또한, LPA의 기여도를 특성화하기 위해 표피 장벽 기능의 개선을 통한 Sema3A mRNA 발현에 대한 효과를 고려하였다. 결과에서 각질 세포에서 LPA를 24시간 처리한 후 Sema3A mRNA 수준이 유의하게 증가했음을 확인했다.
두피 조직에 대한 DPE의 영향을 확인하기 위해 백인 여성 기증자의 생체 외 HSE를 연구했다. 시험 화합물을 각질층으로부터 7일 동안 하루에 한 번 적용하였다. 첫째, DPE에 노출된 HSE의 형태를 관찰하였다. 그런 다음 DPE 노출은 HSE의 살아있는 층 감소와 같은 비정상적인 조직 형태를 유발했다. 또한, LPA는 조직 형태를 복원했다(그림 8). 민감한 피부 및 모발 성장 신호와 관련된 바이오마커를 면역조직화학으로 평가하였다(그림 8).
민감한 피부 관련 바이오마커의 경우 DPE 노출 후 HSE에서 Sema3A가 유의하게 감소하고 Artemin 염색이 유의하게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 체외 공동 배양 시스템에서 DPE 노출에 의한 불균형 이동과 일치한다. 그리고 LPA는 DPE 노출에 의해 파괴된 민감한 피부 관련 바이오마커의 발현도 회복시켰다(그림 9).
모발 성장 인자 관련 바이오마커의 경우 모발 성장 신호에 대한 DPE의 영향은 관찰되지 않았지만(데이터는 표시되지 않음), LPA는 HSE에서 IGF-1 발현이 증가했다.
마지막으로 두피에 0.2% LPA 로션 처리를 한 지원자를 대상으로 시험을 실시하여 모발 성장, 모발 직경 및 성장기 모발의 비율을 평가했다. 3가지 파라미터가 위약에 비해 개선되는 경향을 보였으며, 3개월 후에 모발 성장 및 직경의 유의한 증가가 관찰됨을 확인하였다.
이번 연구를 통해 대기 오염 물질에 노출되면 신경 신장 뿐만 아니라 두피 형태와 표피 기능에도 영향을 미친다는 것을 확인했다. 이러한 변화는 표피 말단 분화의 이상으로 인해 표피 장벽 기능에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 표피 장벽 기능 장애는 오염 물질의 침입을 촉진하여 피부 질환 및 피부 민감화를 가속화할 수 있다. 결론적으로 연구진은 LPA는 대기오염물질로 인한 민감한 두피의 치료에 신경 균형을 조절할 뿐만 아니라 표피 기능 개선에 효과가 있을 것으로 기대하고, 따라서, LPA는 모발 건강에 긍정적인 영향을 미치기 때문에 두피를 토털 케어 할 수 있는 강력한 화장품 활성제라고 제시하였다.