마름추출 발효물에서 분리한 펩타이드의 육모 및 항노화 연구 - 장진동 (The Graduate School, Ajou University, 2021)
주름은 얼굴에 존재하는 근육의 분포와 근육의 움직임에 따라 발생하게 되는데, 젊었을 때는 피부의 탄력과 세포의 왕성한 재생능력으로 인해 주름이 생기지 않지만 나이가 들어감에 따라 피부의 탄력성이 낮아지고 세포재생 능력이 감소함에 따라 주름이 발생하게 된다. 주름을 발생시키는 피부 노화는 내인성과 외인성에 모두 기인하는 복합적인 생물학적 과정이다[1]. 내인성 노화는 나이가 들어감에 따라 발생하는데 유전적 요인과 호르몬의 영향 등 다양한 원인이 있고, 외인성 노화는 주로 햇빛의 자외선에 의해 영향을 받는다. 주름의 원인이 되는 피부노화는 내인성과 외인성의 복합적인 작용으로 발생한다[2-3]. 주름 발생의 원인인 피부노화를 방지하고 개선하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 대표적인 피부노화 연구로는 항당화, 활성산소에 피부 조직의 손상 방지 및 회복, 텔로미어와 관련한 Cell Cycle의 개선 등이 있다. 당노화는 과다한 당이 Collagen 등의 Proteins과 결합하여 최종당화산물(AGEs)를 생성하여 구조를 변형시켜 피부 톤이 어두워지고 탄력이 떨어져 피부노화를 야기시키는 것이다[50-51]. 텔로미어(Telomere)는 염색체의 말단에 반복적으로 존재하는 Hexamer 형태의 염기서열로 세포가 한 번 재생될 때마다 하나씩 떨어져 나가 모두 사용되면 더 이상 세포는 재생되지 않는다. 텔로미어는 젊었을 때는 Telomerase가 분비되어 정상적으로 재생되지만 DNA의 손상이나 Telomerase의 변이 등에 의해 Telomere가 짧아지게 되면, Cell Cycle이 정지되어 노화를 일으킨다[56-57]. 활성산소는 MMPs의 발현을 증가시켜 Collagen, Elastin 등의 피부조직을 구성하는 Proteins을 분해시켜 피부를 노화시킨다[58-60]. 모발은 Anagen, Catagen, Telogen의 3가지 단계를 순환하면서 성장과 탈락을 반복한다[84-85]. Anagen Phase의 모발을 Catagen이나 Telogen으로 전환시키면 탈모가 발생하고, Telogen 상태의 모발을 Anagen 상태로 전환시키면 Hair-Growth 발생하게 된다. 탈모를 유발하는 가장 큰 원인 중 하나는 Testosterone이 5α-Reductase에 의해 DHT로 전환이 되며, DHT가 TNF-β, DKK1, BMP 등의 발현을 증가시켜 모낭에서 세포의 사멸을 유도하여 탈모를 유발하는 것이다[88-89]. 노화에 따라 발생하는 주름과 탈모를 예방 또는 개선하기 위해 천연 수생식물인 마름(Trapa japonica)을 선정하였다. 마름 열매의 항염 효능에 대해서는 어느 정도 알려져 있었지만[103], 구체적인 효능과 성분에 대한 연구는 많지 않았다. 마름을 열수 추출하여 2가지의 복합 균주를 사용하여 발효하였다. 얻어진 발효 여과물을 Solvent를 이용하여 분획한 후 효능을 평가하였다. 효능이 가장 우수한 Fraction에 대해 Sephadex-LH20, RP-Column, HPLC-prep의 단계로 분리 및 정제하여 6개의 Peptides fraction을 얻었다. 6개의 Peptide의 Anti-Ageing과 Anti-Hair Loss 효능을 비교하여 그 중 가장 우수한 AC2- Peptide를 선정하여 NMR 분석을 통해 구조를 확인하였고, 최종적으로 PEP (Tripeptide-72)를 생합성을 통해 얻었다. 마름 발효물을 분리·정제하는 과정에서 얻어진 소재들과 천연에서 분리한 Peptide, 합성 Pedptide에 대해 Anti-Aging 및 Hair Growth 효능 시험을 진행하였다. Anti-Aging 확인 시험으로 진행한 Cell Viability (Wst-1) Assay, Collagen Synthesis Assay, RT-PCR (MMP-1, MMP-9), Wound Healing Assay, Clinical Trial에서 모두 우수한 효능을 확인하였으며, Hair Follicle Dermal Papilla Cell에서의 Cell Viability Assay, Cell Migration Assay, Immunofluorescence (IF) Staining, Organotypic 3D Cell Culture, Flow Cytometry 시험을 통해 5α-Reductase 발현 감소 및 DHT로부터 모유두 세포가 받는 Damage 감소를 통해 Anti-Hair Loss, Hair-Growth 효능이 있음을 확인하였다. 위 실험들을 통해 마름열매추출물, 마름열매발효물, 마름발효물로부터 얻은 Peptide, 합성 Peptide 모두 피부와 모발에 효능이 우수하여 화장품의 기능성 소재로서의 가능성을 확인할 수 있었다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :응용생명공학과,2021. 2
Keywords: 마름; 발효; 육모; 펩타이드; 항노화