미세먼지에 의한 탈모 막아 줄 새로운 천연소재 ‘브로콜리싹추출물’

미세먼지와 탈모

도시 환경에서 흔히 발견되는 미세먼지(Particulate Matter, PM)는 직경이 10μm 이하인 작은 입자로 알려져 있으며, 아토피 피부염, 알레르기, 그리고 노화와 관련하여 주목받고 있다[1]. 미세먼지는 피부 문제를 야기하거나 악화시킬 수 있으며, 특히 면역력이 약한 노인, 어린이, 또는 민감성 피부를 가진 사람들은 피부 문제의 심각성이 더 커질 수 있다고 알려져 있다[2]. 미세먼지는 피부에 부착하여 피부 유분 및 화장품 잔여물이 더 빨리 축적되도록 하고, 일부 미세먼지 입자는 모공보다 작아서 모공 깊은 곳까지 침투하여 다양한 피부 문제와 질환을 유발할 수 있다[3]. 또한, 최근 연구에서는 미세먼지가 두피 모공 사이로 침투하여 모발 세포의 활동을 저해하여 탈모를 유발할 수 있다는 보고가 있다[4]. 작은 미세먼지 입자가 모발 내로 침투하여 염증 반응을 유발할 수 있다는 잠재적 연관성이 제시되었지만, 미세먼지가 모발성장에 미치는 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 

Wnt/β-catenin 경로와 모발 성장

Wnt/β-catenin 경로는 세포의 생리적 프로세스와 발전에 관여하는 중요한 신호전달 경로 중 하나이다. 이 경로는 모발 성장과 모발 주기 조절에 중요한 역할을 할 수 있으며, 탈모 연구 분야에서 많은 관심을 받고 있다. Wnt/β-catenin 경로가 활성화되면, 세포 내에서 β-catenin 단백질의 누적을 촉진하고, 특정 유전자의 발현을 활성화시킨다. 이러한 유전자들은 세포 분열, 생존 및 다양한 신호전달에 관여하며, 세포들의 상호작용과 조직 재생을 조절하게 된다[6]. 많은 탈모연구에서는 Wnt/β-catenin 경로를 모발 성장을 조절하기 위한 표적으로 활용하며, 모발 성장에 관련된 유전자와 단백질을 조절하여 모발성장을 촉진하거나 탈모를 예방하기 위한 연구가 진행 중이다[7]. 

㈜더가든오브내추럴솔루션 중앙연구소는 모발 손상을 미세먼지로부터 보호하기 위해 브로콜리싹추출물(Broccoli sprout extract, BSE)의 효과에 대해 연구하였다. 최근 연구에 따르면 브로콜리싹추출물은 모발 성장을 촉진할 수 있다는 것이 알려져 있지만[8, 9], 미세먼지에 대한 방어력은 아직 확실하지 않다. 이 연구는 브로콜리싹추출물이 미세먼지로 인한 모발 손상을 예방할 수 있는지 조사하고, 동시에 환경 오염 물질이 모발 건강에 미치는 해로운 영향을 완화하는 천연 솔루션으로서 브로콜리싹추출물의 헤어케어 소재로 활용할 수 있는 가능성을 제시하고자 하였다. 

브로콜리싹추출물의 효능검증 

모유두세포(Human dermal papilla cells, HDPCs)에 대한 미세먼지(PM) 노출의 영향을 알아보기 위해 Wnt/β-catenin 신호 전달 경로에 초점을 맞췄으며, 또한, 브로콜리싹추출물(BSE)이 PM으로 인한 잠재적인 탈모를 완화할 수 있는지의 여부도 조사하였다. 

우선, BSE를 처리하였을 때 HDPCs의 증식에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과, BSE가 처리된 HDPCs의 증식이 크게 향상되었음을 확인하였다. 이후, PM의 모발 성장 억제 효과를 연구하기 위해 RT-qPCR 분석을 통해 Wnt/β-catenin 신호 전달 경로와 관련된 여러 유전자들의 mRNA 수준을 모니터링하였다. 이러한 분석을 통해 BSE가 모발 성장에 미치는 영향과 미세먼지로 인한 모발 손상을 어떻게 완화할 수 있는지에 대한 정보를 얻을 수 있었다. PM에 노출되면, HDPCs에서 DKK-1 및 AXIN, GSK-3β와 관련된 유전자의 발현 수준이 증가하는 것을 확인하였다(그림 1). 또한, Wnt/β-catenin 신호 전달 경로의 타깃 유전자인 β-catenin, Wnt5a, Cyclin D1의 발현은 PM에 의해 억제되었다. 이는 PM이 DKK-1의 생성을 촉진하여 Wnt/β-catenin 신호 전달을 억제하고, β-catenin destruction complex에 관여하는 유전자의 발현을 유도하여 β-catenin 및 Cyclin D1의 억제를 유도한다는 것을 의미한다. 그러나, BSE 처리가 HDPCs에 대한 PM의 영향을 완화한다는 사실도 확인하였다. BSE는 PM으로 인한 DKK-1의 발현과 β-catenin destruction complex의 발현을 효과적으로 억제하고, β -catenin, Wnt5a, 및 Cyclin D1의 발현을 회복시켰다. 따라서, PM은 Wnt/β-catenin 경로를 통해 모발 성장을 감소시키지만, BSE는 PM에 의해 유발된 모발성장 억제에 대응하여 HDPCs를 보호하는 역할을 수행하는 것을 확인하였다(그림 2).

이러한 연구 결과로 볼 때, 브로콜리싹추출물은 미세먼지로 인한 두피 및 모발 손상을 예방하며, 모발 성장에 도움을 주는 천연 헤어케어 소재로서의 가능성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다(그림 2). 2023년 9월 스페인 바르셀로나에서 열렸던 IFSCC(2023 Barcelona)에서 이 연구 결과를 발표하였다. 

REFERENCES

[1].Diao, P., He, H., Tang, J., Xiong, L., & Li, L. (2021). Natural compounds protect the skin from airborne particulate matter by attenuating oxidative stress. Biomedicine & Pharmacotherapy, 138, 111534.

[2].Jin, S. P., Li, Z., Choi, E. K., Lee, S., Kim, Y. K., Seo, E. Y., ... & Cho, S. (2018). Urban particulate matter in air pollution penetrates into the barrier-disrupted skin and produces ROS-dependent cutaneous inflammatory response in vivo. Journal of dermatological science, 91(2), 175-183.

[3].Oh, S. J., Yoon, D., Park, J. H., & Lee, J. H. (2021). Effects of particulate matter on healthy skin: a comparative study between high-and low-particulate matter periods. Annals of Dermatology, 33(3), 263.

[4].Jun, M. S., Kwack, M. H., Kim, M. K., Kim, J. C., & Sung, Y. K. (2020). Particulate matters induce apoptosis in human hair follicular keratinocytes. Annals of Dermatology, 32(5), 388.

[5].Kim,S.M. (2020). Airborne particulate matter induces cellular senescence and inflammation in human hair follicle (Doctoral dissertation, Graduate School, Yonsei University).

[6].Liu, J., Xiao, Q., Xiao, J., Niu, C., Li, Y., Zhang, X., ... & Yin, G. (2022). Wnt/β-catenin signalling: function, biological mechanisms, and therapeutic opportunities. Signal transduction and targeted therapy, 7(1), 3.

[7].Choi, B. Y. (2020). Targeting Wnt/β-catenin pathway for developing therapies for hair loss. International journal of molecular sciences, 21(14), 4915.

[8].Sasaki, M., Shinozaki, S., & Shimokado, K. (2016). Sulforaphane promotes murine hair growth by accelerating the degradation of dihydrotestosterone. Biochemical and biophysical research communications, 472(1), 250-254. 

[9].Tsuzuki, H., Watanabe, N., Okamura, K., Yamada, H., Ogata, F., & Kawasaki, N. (2016). Elucidation of hair loss factors and hair growth promoting effects of broccoli sprouts extract. Fragrance Journal, 44, 14-20.