분갈(Pueraria thomsonii Benth)은 전통적으로 중국 의학에서 발열, 급성 이질, 설사, 당뇨병 및 심혈관 질환 치료를 위한 약재로 사용되어 왔다. 이러한 분갈의 꽃인 분갈화의 피부 효능은 아직까지 밝혀진 바 없어, 본 연구에서는 멜라닌세포인 B16F1 세포주와 섬유아세포인 HS68 세포주를 이용하여 분갈화의 피부 효능을 검증하고자 하였다. 분갈화의 에탄올 추출물이 멜라닌세포의 멜라닌 합성을 농도 의존적으로 감소시킴을 확인하고, 분갈화 추출물의 효능 성분을 추적하고자 high performance liquid chromatography (HPLC)를 이용하여 분석하였다. 그 결과, 분갈화에 함유된 이소플라본류 화합물인 tectorigenin, tectoridin, tectorigenin 7-O-xylosylglucoside 3종 성분을 확인하였다. 3종 성분 모두 독성을 보이지 않는 농도에서 멜라닌세포의 멜라닌 생합성을 농도 의존적으로 감소시켰으며, 이러한 멜라닌 생합성 감소는 tyrosinase와 microphthalmia-associated transcription factor (MITF) 유전자 발현을 감소시키는 것에 기인함을 확인하였다. 멜라닌 합성저해의 또 다른 기전을 확인하기 위하여, 섬유아세포에서 유래되는 멜라닌 합성억제 인자인 DKK-1의 발현에 대한 영향을 측정한 결과, 분갈화 추출물, tectoridin, tectorigenin 7-O-xylosylglucoside 는 DKK-1의 발현을 농도 의존적으로 감소시킨 반면, tectorigenin은 DKK-1의 발현을 농도 의존적으로 증가 시키는 것을 확인하였다. 이상의 연구 결과를 바탕으로, 분갈화 성분 중 tectorigenin은 멜라닌세포에서의 멜라닌 합성 억제와 섬유아세포에서의 멜라닌 생성 억제 인자 분비를 촉진하는 효과적인 미백 개선제로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

별불가사리(Asterina pectinifera Muller and Troschel)는 우리나라 전국 연안에서 흔히 볼 수 있는 토속종으로, 패류 양식장에 피해를 주는 불가사리류 중의 하나이다. 별불가사리 퇴치를 위해 대부분 건조하여 비료로 활용하고 있으며, 고부가가치 창출을 위한 다양한 연구가 진행되었으나 실제 활용은 미미한 실정이다. 따라서, 별불가사리로부터 피부 유용성분을 밝혀 새로운 활용 방안을 모색하고자 하였다. 성분연구를 통해 별불가사리로부터 2종의 polyhydroxysteroid와 1종의 saponin을 분리하였으며, 이의 구조를 각각 5α-cholestane-3β,6α,7α,8,15α,16β,26-heptol, 5α-cholestane-3β,4β,6α,7α,8,15β,16β,26-octol 및 asterosaponin P1으로 동정하였다. 이 물질들의 피부 효능을 확인한 결과 asterosaponin P1이 표피 줄기세포의 증식을 촉진시키고, 각질형성세포에서 히알루론산을 합성하는 효소인 hyaluronan synthase-2와 hyaluronan synthase-3 유전자의 발현을 증가시킴을 확인하였다. 또한, asterosaponin P1은 섬유아세포에서 진피의 주요 콜라겐인 type 1 콜라겐의 생합성을 촉진하는 효능을 보였다. 이상의 결과들로부터, 별불가사리로부터 분리한 asterosaponin P1은 노화에 동반되는 피부 증상을 개선하는 항노화 화장품 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 순채 점액질 다당체의 인체 피부와 in vitro에서의 피부 보습효과를 확인하고 화장품 원료로서 의 가능성을 평가하기 위한 것이다. 다양한 환경적 스트레스와 노화로부터 피부를 보호하기 위해서는 피부의 수분 보유량을 증가시키고 수분의 손실을 예방해야 한다. 본 연구진은 순채의 점액질로부터 추출한 다당체를 인체 피부에 도포했을 때, 특이적인 윤활성으로 피부에서의 거칠기(roughness)를 개선시켰다는 것을 확인했다. In vitro에서 각질형성세포에 순채 점액질 다당체를 처리했을 때, 피부장벽의 가교 역할을 하는 transglutaminase 1 (TGM1) 유전자의 발현이 증가하였다. 또한 물과 글리세롤의 이동을 조절하는 막관통 단백질 aquaporin 3 (AQP3)와 수분 보유 기질 히알루론산을 합성하는 효소인 hyaluronan synthase 3 (HAS3) 유전 자의 발현 또한 증가함을 확인했다. 추가적으로 화장품 원료로서의 가능성을 평가하기 위한 실험에서, 항염증과 콜라겐 합성 촉진 효능을 보였다. 결과적으로 순채의 점액질 다당체는 기존에 없는 새로운 천연 원료로서, 피부 에 보습 효과와 항염증, 콜라겐 합성 촉진 효능이 있음을 밝혔다.

피부 기저막(basement membrane, BM)이란 표피와 진피 사이에 존재하는 특별한 구조물로 표피와 진피 를 단단히 고정시켜 피부 구조를 유지하는 데에 중요한 역할을 수행한다. 노화 및 자외선 노출에 의한 피부 기저막 의 구조적 변화와 파괴는 피부 주름 형성과 탄력 저하를 포함하는 피부노화 현상의 요인으로 여겨지고 있다. Laminin-332 (LN-332)는 피부 기저막을 구성하는 주성분으로 피부에서 표피와 진피를 단단히 고정시키는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 왕불유행 헥산 분획물(Melandrium firmum hexane fraction, MFHF)이 각 질형성세포에서 LN-332 발현에 미치는 효과를 확인하였다. 정량적 real-time PCR (RT-PCR)과 단백질 발현 분석을 통해서 MFHF가 LN-332의 mRNA 발현 및 단백질 발현을 촉진시키는 것을 확인하였다. 또한 MFHF가 어떤 신호전달 경로를 통해 LN-332 발현을 조절하는지 확인하기 위하여 p38 MAPK 억제제인 SB202190과 ERK1/2 억제제인 U0126을 처리한 결과, p38 MAPK 억제제에 의해서 LN-332 발현이 완벽히 억제됨을 확인 하였다. 또한, 피부 기저막을 구성하고 있는 콜라겐 타입 VII과 integrin α6의 mRNA 발현 역시 MFHF에 의해 증가하는 것을 확인하였다. 우리는 본 연구를 통해 MFHF가 각질형성세포에 작용하여 피부 기저막을 구성하는 성분들의 생성을 촉진할 수 있는 소재로 작용할 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 기저막의 구조적, 기능 적 이상에 의해 나타나는 피부노화 현상의 개선을 위해 활용할 수 있을 것이라 제안한다.

피부는 외부 유해물질로부터 내부기관을 보호하는 장벽기능을 하는 대표적인 기관으로 자외선 (ultraviolet radiation, UV), 중금속, 각종 산화 물질들과 같은 외부의 위협에 항상 노출되어 있어 손상을 받 기 쉽다. 특히 자외선 B (UVB)는 진피의 상부까지 도달하여 화상이나 홍반과 같은 염증반응을 일으키며 멜라 닌 생성을 촉진시켜 색소 침착을 유발한다. 지나친 자외선 B의 피부세포로의 유입은 각질세포 및 진피 섬유아 세포의 DNA손상을 야기하고, 세포외기질의 합성을 방해하여 피부탄력감소, 주름생성, 진피 결합조직의 손상 과 함께 피부장벽을 붕괴시켜 노화를 일으키며, 장기간 노출 시 심각한 피부 병변으로 이어져 피부세포 사멸 및 종양의 발생으로까지 이어진다. Haloarcula vallismortis는 사해로부터 분리 동정한 미생물로 호염성 고생 물의 생장적 특징은 아직 자세히 연구된 바는 없다. 대게 10% 이상의 염도에서 자라는데 실제 생장염도는 평균 20 ∼ 25% 염도에서 자란다. 염도가 높은 호수나 염전에서 주로 발견되기 때문에 강한 햇빛에 대한 방 어기작이 존재한다. 그중 하나로 다른 ATP를 생성하기 위한 bacteriorhodopsin외에 halorhodopsin이라는 색소를 이용, 광자(photon)를 흡수하고 염화이온 채널을 개방시켜 생기는 전위차를 이용해 추가로 에너지를 생산한다. 또 carotenoid 색소로 인해 농도가 높을시 분홍색 또는 빨간색을 띄는 특징이 있는데 이것이 강한 자외선에 대한 방어기작을 할 것이라고 여겨진다. 본 연구는 호염성 고세균이 자외선을 에너지 소스로 이용하 는 특성을 이용하여 자외선으로부터 피부를 방어하는 방법을 개발하고자 이들의 피부각질세포에서 자외선에 의한 항염 효과 및 DNA 손상 방어 효과를 확인하였다. 그리고 이들을 천연 자외선 차단제의 소재로서 사용 할 수 있음을 확인하였다.

세포 노쇠화(cell senescence)는 나이 듦에 따른 내인성 노화 및 질병들에서 나타날 수 있는 세포의 노화인자 발현, 세포분열 정지 등의 현상으로 일컬어진다. 피부세포의 경우, 노화 및 외부요인으로 인한 세포 노쇠화가 일어나 세포분열의 정지 및 기능 이상이 관찰되며 이는 피부노화를 가속화시키는 요인이 된다. 본 연구에서는, cordycepin을 이용하여 노화된 피부세포의 세포 노쇠화 억제 및 기능 향상을 유도하여 피부노화 개선의 가능성을 제시하였다. 사람에서 유래한 섬유아세포를 이용하여 세포의 β-galactosidase 활성 세포염색 결과, 많은 계대의 세포에서 발현이 높게 나타남을 알 수 있었다. 항산화 및 항염 효과가 알려진 cordycepin을 많은 계대의 세포에 처리하였을 때 β-galactosidase 활성이 확연히 떨어짐을 확인하였고 무혈청 배지 조건에서 많은 계대 세포의 증식 및 생존율을 높이는 결과를 보였으며 세포 노쇠화와 많은 연관성이 대두되고 있는 미토콘드리아의 기능관련 실험을 진행한 결과, 높은 ROS억제능이 나타났다. 본 연구를 통하여 노화된 사람 피부 섬유아세포에서의 cordycepin의 세포 노화 개선능을 알 수 있었으며, 피부 항노화소재로서의 가능성을 확인하였다.

효능이 우수한 신규 미백 소재 개발을 위하여, 민간 및 전통 미백 처방에 사용되어 온 오이(Cucumis sativus L.)에서 활성 물질 분획 추적 연구를 통하여 cucurbitacin B를 분리 정제하고, cucurbitacin B의 멜라닌 합성에 미치는 효과를 B16F1 멜라노마 세포를 이용해 확인하였다. Cucurbitacin B는 세포 독성을 보이지 않는 농도에서 실험한 결과, 멜라닌 생합성을 농도 의존적으로 감소시켰다. Cucurbitacin B는 mushroom tyrosinase의 활성은 직접적으로 저해하지 않았지만, 세포에 처리했을 때 세포 내의 tyrosinase의 활성을 감소시킴을 확인하였다. 또한, cucurbitacin B의 이러한 멜라닌 합성 저해의 기전 연구를 위하여, 멜라닌 합성에 중요한 단백질인 tyrosinase와 microphthalmia-associated transcription factor (MITF)의 단백질 발현을 조사한 결과, cucurbitacin B가 tyrosinase와 MITF의 단백질의 발현을 농도 의존적으로 감소시키는 결과를 확인하였다. 또한, cucurbitacin B는 자외선에 의한 피부암 발생 억제인자(tumor repressor) 및 Wnt/β-catenin 신호전달 과정에 대한 억제 기능이 밝혀진 WW domain-containing oxidoreductase (WWOX)의 단백질 발현을 증가시킴을 추가적으로 확인하였다. 따라서, 이상의 연구 결과를 통해, 오이에서 분리 정제된 cucurbitacin B는 멜라닌 세포(melanocytes)에서 멜라닌 합성을 저해하는 효능이 있음을 확인하였으며, 향후 피부 미백 소재로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

히알루론산(HA)은 피부의 세포외기질을 구성하는 주성분이다. 인간의 피부에서 히알루론산의 양은 노화와 함께 감소되는 것으로 보고되어 있으며, 이것은 노화에 따른 피부 수분 감소, 주름 형성 및 피부 탄력 저하에관여한다고 알려져 있다. 지금까지 밝혀진 히알루론산 합성효소(hyaluronan synthase, HAS)들 중에 HAS-2가 사람의 피부 섬유아세포에서의 히알루론산의 합성을 조절하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 천궁으로부터 분리된 ferulic acid가 사람의 피부 유래 섬유아세포에서 히알루론산의 생성에 미치는 효과를 확인하였다.Semi-quantitative RT-PCR과 quantitative real-time PCR을 통해 ferulic acid가 HAS-2의 발현을 증가시키는 것을 확인하였으며 ELISA assay를 통해 ferulic acid가 히알루론산의 생성을 증가시키는 것을 확인하였다. 결론적으로 본 연구를 통해 ferulic acid는 피부 노화에 따른 히알루론산의 감소에 의해 나타나는 건조, 주름및 탄력 저하와 같은 현상을 개선시킬 가능성을 가진 물질임을 확인하였다.

5,4'-dihydroxystilbene-3-O-D-glucopyranoside (polydatin)는 호장(Polygonum cuspidatum)에 존재하는 stilbenes류의 하나로 지금까지 피부에서의 효능이 잘 알려지지 않았다. 우리는 호장으로부터 Polydatin을 분리하여 얻었으며, 피부유래의 멜라노사이트와 fibroblast를 이용하여 효능을 검증하였다. 실험결과 멜라노사이트에서 polydatin은 타이로시네이즈 활성과 멜라닌 생성을 억제하였고, 멜라닌 생합성 과정에 관여하는 타이로시네이즈와 전사인자인 microphthalmia-associated transcription factor (MITF)의 발현을 억제하는 것을 확인하였다. 미백효과가 확인된 polydatin에 대하여 human fibroblast를 대상으로 type I procollagen 생합성에 미치는 영향을 분석한 결과 polydatin은 농도 의존적으로 콜라젠 합성을 촉진함을 알 수 있었다. 또한 polydatin의 피부에서의 효능을 검증하기 위해 인체효력시험을 통해 주름개선과 미백개선 효능을 검증하였으며 이를 통해 주름과 미백기능에 있어 유의한 효과를 확인하였다. 이상의 결과로부터 polydatin은 안전한 피부 미백 개선제 및 주름개선제로 사용될 수 있는 후보물질임을 제안하며, 상업적으로 활용하기 위해 원료화를 성공하였다.