CCN2/TGF-β 신호전달체계를 통한 Fisetin의 미용기능성 평가 및 작용기전 규명 : Beneficial Role and Function of Fisetin in Skin Health via Regulation of CCN2/TGF-β Signaling Pathway
저자
발행사항
창원 : 경남대학교 대학원, 2015
학위논문사항
Thesis(Master)-- 경남대학교 대학원 : 첨단공학과 2016. 2
발행연도
2015
작성언어
영어
발행국(도시)
대한민국
형태사항
75 ; 26 cm
일반주기명
지도교수: 김교남
소장기관
미용기능식품은 섭취를 통해 피부의 구조 및 형성에 도움을 주는 보조식품이다. 피부는 인체의 최외곽에서 방어기능을 수행하는 중요한 기관으로 크게, 표피, 진피, 피하지방으로 구분된다. 표피는 피부의 최외곽에서 자외선을 비롯한 외부환경에 방어역할을 하고 진피는 collagen과 fibronectin로 대표되는 진피층의 피부섬유구조 단백질이 피부탄력을 유지하는데 도움을 준다. 피부의 가장 아래층에 존재하는 피하지방층은 체온유지 및 물리적 충격으로부터 인체를 보호하는 역할을 수행한다. Connective tissue growth factor로 잘 알려져 있는 CCN2는 TGF-β와의 상호작용을 통해 TGF-β receptor를 활성화시키고 활성화된 TGF-β receptor는 Smads complex를 형성한다. Smads complex는 핵으로 이동하여 전사를 유도하고 이러한 전사를 통해 collagen과 fibronectin을 생성한다. 또한 전사를 통해 생성된 CCN2는 다시 세포외에서 TGF-β를 활성화시켜 일련의 순환과정을 반복한다. 딸기, 사과, 그리고 감에 다량으로 존재하는 fisetin은 항산화, 항염증, 그리고 항암과 같은 생리학적인 기능이 기보고 되었으나 피부건강에 있어서 fisetin이 in vitro 세포 모델에서 생리활성 및 그에 대한 분자생물학적 작용기전은 미비한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 B16F10 melanoma, human skin fibroblasts, 그리고 3T3-L1 cells의 in vitro 세포 모델에서 fisetin의 생리활성을 탐색하고 fisetin이 melanosis, 피부섬유형성 유전자와 단백질의 조절, adipogenesis의 조절을 통해 피부건강에 도움을 줄 수 있는지 확인하는 것이다. 또한 fisetin이 어떠한 분자생물학적 작용기전을 통해 활성을 나타내는지 규명하고자 하였다. Fisetin을 24 h 동안 B16F10 melanoma, human skin fibroblasts, 그리고 3T3-L1 cells에 처리한 결과 각각 100 μM, 50 μM, 그리고 100 μM 이하의 농도에서 유의적인 세포독성이 발견되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 B16F10 melanoma, human skin fibroblasts, 그리고 3T3-L1 cells의 세포생존율에 영향을 미치지 않는 각각 100 μM, 50 μM, 그리고 100 μM 이하의 농도를 선택하여 실험하였다. 첫 번째로 melanin 색소생성에서 fisetin 억제활성을 확인하기 위하여 1 μM α-MSH와 100 μM IBMX에 의해 유도된 B16F10 melanoma에서 melanin 생성은 대조군에서는 다량의 melanin을 생성하였으나 세포내 색소축적 및 세포외 분비된 melanin은 10, 50, 75, 그리고 100 μM fisetin 처리에 의해 각각 0%, 22.27%, 68.92%, 그리고 64.33%와 13.05%, 61.97%, 80.53%, 그리고 72.17% 유의적인 억제활성을 나타내었다. 따라서 B16F10 melanoma에서 α-MSH와 IBMX에 의해 유도된 melanin 생성이 fisetin의 처리에 의해 억제되었으며 피부미백 소재로서의 사용 가능성을 나타낸다. 두 번째로 fisetin의 피부섬유구조 형성과 관계된 진피기질의 조절을 알아보기 위해 human skin fibrblasts에 10, 25, 그리고 50 μM fisetin을 처리한 결과 procollagen, collagen, fibronectin의 mRNA 발현수준이 증가하였으며 손상된 human skin fibroblasts는 fisetin 처리에 의해 세포의 성장 및 증식이 유의적으로 증가되었다. 또한 collagen, fibronectin와 같은 진피기질의 증진과 상처회복이 CCN2/TGF-β 신호전달체계와 관련이 있는지 확인하기 위하여 human skin fibroblasts에 fisetin을 처리 하였을때 CCN2의 mRNA 발현이 농도 의존적으로 증가 하였으며 이의 하위조절체계인 Smad2의 mRNA 발현이 증가하였다. 또한 CCN2, TGF-β1, TGF-β2, 그리고 TGF-β3의 protein 발현수준을 확인하였을 때 농도 의존적으로 CCN2와 TGF-β2의 protein 발현수준이 증가하였으나 TGF-β1과 TGF-β3의 protein 발현수준에는 영향을 미치지 않았다. 따라서 human skin fibroblasts에서 fisetin 처리는 CCN2/TGF-β 신호전달체계의 조절을 함으로써 피부섬유구조형성 유전자와 단백질의 증진을 통해 주름생성을 억제하고 상처회복을 증진 시킬 수 있다. 세 번째로 피하지방의 과도한 지방축적은 다양한 문제점을 가지고 있어 지질축적 억제를 확인하기 위하여 fisetin의 adipogenesis 억제활성을 평가하기 위하여 Day -2에서 Day 6는 Oil Red O 염색법과 triglyceride 함량을 측정한 결과 fisetin 처리에 의해 세포내 지방구의 크기 및 수의 감소하였다. Adipogenesis에 있어서 어느 분화시기에 관여하는지 알아보기 위하여 분화 전, 초기, 중기, 후기로 나누어 처리한 결과 분화전, 초기, 중기에 가장 효과적으로 억제하였다. 또한 adipogenesis의 주요 전사인자인 C/EBPβ, C/EBPα, 그리고 PPARγ의 mRNA 발현수준을 확인해본 결과 대조군 대비 mRNA 발현수준이 농도의존적으로 감소하였고 adiponectin, FAS, LPL, 그리고 leptin의 mRNA 발현수준을 억제하였으며 전사인자와 CCN2가 연관되어 있는지 확인하기 위하여 CCN2의 mRNA 발현수준을 확인해본 결과 fisetin 처리에 의해 mRNA 발현수준이 증가였다. 따라서 fisetin 처리는 CCN2/TGF-β 신호전달체계의 조절에 의해 adipogenesis 분화전, 초기, 그리고 중기와 관련된 전사인자의 조절함으로서 세포내 지질축적 억제활성은 피하지방의 과도한 지방축적을 억제하여 피부건강 증진에 기여할 수 있다는 것을 보여주는 결과입니다. 본 연구의 결론은 fisetin이 melanin 생성을 억제하고 CCN2/TGF-β 신호전달체계의 조절을 통해 피부 섬유구조 단백질의 발현 증진 및 adipogenesis 전사인자의 조절을 통해 미백효과, 주름억제 및 상처회복 증진, cellulite를 억제하여 피부건강을 증진시킬 수 있다는 증거를 제시하고 피부건강의 개선을 위한 기능성식품 및 미용기능식품 소재로 활용될 수 있음을 시사한다.
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