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2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 8

구기자 유산균 발효액의 항산화능력과 토털 안티에이징 화장품 원료로서의 가능성

자외선 등의 환경스트레스에 의해 생성되는 활성산 소종은 지질이나 단백질을 변성시켜 노화와 동반해 피부 변화에 큰 영향을 초래한다. 그 때문에 안티에이징 화장품의 개발에 있어서 항산화능력을 갖는 원료가 요구되고 있다. 표 1 구기자 유산균 발효액의 안전성 시험결과 구기자(枸杞, 학명 : Lycium chinense)는 중국에서는 강장 약으로 사용되는 식물로, 일본에서도 헤이안(平安)시대에는 불로장수의 약으로 전해졌다. 최근에는 비타민C, 제아잔틴(Zeaxanthin, 천연색소 카로티노이드의 일종), 폴리페놀등의 풍부한 항산화물질을 함유하고 있는 것이 보고됐다. 이 때문에 당사에서는 구기자의 항산화 작용을 기대한 추출물을 개발했다. 자외선 유래의 활성산소종에 대한 항산화 성분을 갖는 구기자 추출물을 화장품에 배합한 것은 aging cascade의 초기에 대응한다는 의미로 합리적이라고 할 수 있다. 한편, 유산균 발효물을 소화관 경유로 섭취하면 골밀도가 개선되는 등 유산균 발효물에는 전신적인 항노화 효과가 보고됐다. 더욱 유산균 발효액을 경피투 여하면 각질층수분량이 증가하는 등 국소효과가 있는 것도 보고됐다. 이같이 유산균 발효에 의한 성분의 변화는 여러 가

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 7

활성산소종을 완화시키는 새로운 타입의 항산화제

최근들어 피부노화의 원인에 대한 의식이 높아지고 있으며 동시에 스킨케어 제품에서 안티에이징 제품의 카테고리는 성장을 보이고 있다. 또한 비타민A, C, E 는 UV노출에 의해 발생하는 피부손상이나 활성산소 종(ROS)에 의한 세포손상을 방지하기 위해 일반적으로 피부외용제에 사용되고 있다. 하지만 일반적으로 이것들은 효과가 없거나 불안정하다는 결점이 있었 다. 그렇기 때문에 화장품 업계에서는 이러한 결점들을 극복한 새로운 화장품 성분이 요구되고 있다. 그림1 AgeCap TM Smooth Cosmetic Ingredient 항산화능력의 측정결과 우리들이 새롭게 개발한 AgeCapTM Smooth Cosmetic Ingredient는 외부인자에 의해 발생하는 산화적손상을 막는 프리라디칼소거제로서 기능을한다. 그 유용 성은 a) in vitro 평가와 b) in vivo 인체시험에 의해 확인됐다. In vitro 평가에서는 뛰어난 항산화능력, 항당 화작용(데이터 미게재), 자외선에 대한 콜라겐과 지방산의 안정화가 확인됐다. 또한 in vivo 인체시험에서는 주름의 외관을 개선하고 피부의 밝기를 촉진시켜 (데이터 미게재) 피부에 매끄러움을 가져오는 것으로 A

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 6

포도씨 폴리페놀 ‘프로안토시아니딘’이 갖는 항산화 기능과 피부 에의 유용성

피토케미컬(식물 유래의 화학물질 : 식물 영양소)이라는 말이 널리 인지되어 왔다. 피토케미컬(phytochemical) 은 3대 영양소(탄수화물, 단백질, 지질), 5대 영양소(+ 미네랄, 비타민), 6대 영양소(+식물 섬유)에 이어 제7의 영양소로 자리매김하고 있다. 지금까지의 연구 성과에서 피토케미컬은 생체 내에서의 조절 기능에 중요한 역할을 담당하고 있는 것으로 알려져 왔다. 그림1 항산화물질의 상대 항산화력 폴리페놀(polyphenol)은 피토케미컬의 하나로서 대부분의 식물이 갖고 있는 항산화 기능을 가진 물질의 총칭이다. 폴리페놀은 쓴맛 성분이나 색소로서 식물 체내에 축적되어 있는 경우가 많다. 화학적으로는 분자 내에 여러 개의 페놀성 수산기를 갖고 있기 때문에 폴리페놀로 불린다. 식물은 산소와 햇빛 등으로부터 자신을 지키기 위해 특히 유전정보를 올바르게 자손에게 전하기 위해 유전에 관련된 종자(씨) 부분에 항산화 물질을 많이 갖추고 있다. 프로안토시아니딘(proanthocyanidin)은 포도 씨에 많이 함유되어 있는 폴리페놀의 하나로 폴리페놀 중에서도 특히 강력한 항산화 성분을 가진 대표적 물질이다. 프랑스는 고지방(高脂肪) 식습관을 가진

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 5

대기오염에 의한 피부의 산화스트레스 영향과 그 억제 소재에 대하여

세계보건기구(WHO)가 2018년 공표한 대기환경의 질과 건강에 관한 fact sheet가운데 2016년 세계인구의 91%가 WHO가 내놓은 대기의 질 가이드라인 수준을 달성하지 않은 장소에 살고 있다는 사실이 보고됐 다. 지역간의 차이는 있지만 세계인구가 현재도 일정 량의 대기오염물질에 노출되어 생활하고 있다고 추측 된다. 그림1 PAHs에 의한 피부의 염증・노화 Scheme 최근에 대기오염물질이 피부에 미치는 영향에 관한 면역학 연구가 많이 보고되어 있고, 대기오염물질에 의한 기미나 주름, 여드름등 여러 가지 악영향이 염려되고 있다. 이상의 내용을 기초로 자외선과 마찬 가지로 대기오염에 의한 피부에의 악영향을 완화하는 조치가 필요하다고 생각된다. 대기오염물질의 종류나 발생원은 여러 가지이지만 자동차의 배기가스나 담배연기에는 다환방향족 탄화 수소류(PAHs)가 함유되어 있다고 알려져 있다. 대기 오염물질에 의해 피부의 여러 증상이 일어나는 메커 니즘의 하나로서 PAHs에 의한 피부의 산화스트레스와 염증의 유도가 생각된다. 본고에서는 대기오염물질에 의한 피부 각화세포에서 염증성인자의 생성 항진을 억제하는 식물소재를 우선 검토하고 상기의 소재가 산화스트

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 4

풀러린의 항산화 작용과 화장품에의 응용

풀러린은 1985년 발견된 신규 탄소 동소체로 수십 개의 탄소 원자만으로 이루어진 공 모양(球狀)의 분자이다. 특히 60개 탄소로 이루어진 분자는 C60으로 교과서 등에서 분자 구조도를 보는 경우도 많다. 끝없이 닫힌 구조를 한 단일 분자로 HPLC(고속액체크 로마토그래피) 등으로의 분리 정량이나 승화 정제가 가능하기 때문에 다른 저분자 화합물과 동일하게 취급될 수 있다. 풀러린은 당초 합성에 의해서 발견됐지만 후에 암석 중이나 우주 공간 등 자연계에도 존재하는 것으로 확인됐다. 그림1 풀러린의 분자구조 풀러린의 항산화력에 관한 연구는 1990년대부터 시작되어 Du pont 등 연구자들의 보고에서는 풀러린이 스펀지처럼 라디칼을 보충하는 모양에서 문헌에 ‘C60 as a Radical Sponge’라는 제목을 붙이고 있다. ROS(활성산소)는 다양한 피부 트러블의 원인 중 하나이며 여러 가지 항산화제가 적용되고 있지만 본고에 서는 항산화제로서의 풀러린의 특징과 화장품 원료로 서의 효과에 대해서 설명한다. 풀러린의 탄소는 모두 sp2 의 상태에 있는 π전자가 비편재화하고 구름처럼 분자 표면을 덮고 있다. 또한 본래 평면인 sp2 탄소의 결합으로 변형이 발

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 3

활성산소종과 항산화물질

각종 질병과 노화에 관여하는 산화스트레스는 생체 내의 산화반응과 환원반응의 균형을 무너뜨려 산화 쪽으로 기울게 해 생체에는 바람직하지 않은 상태를 초래 한다고 할 수 있다. 본고에서는 산화스트레스를 일으 키는 다양한 활성산소종(ROS)의 생성과 반응 메커니즘을 소개하고 지질과산화 반응을 대표하는 라디칼 연쇄 반응과 항산화물질을 통한 억제 메커니즘을 설명한다. 또한 산화스트레스로부터 생체를 효율적으로 보호하기 위해서는 다양한 ROS에 광범위하게 반응해 ROS를 제거하는 항산화물질이 유용하며 그 예로서 요산(uric acid)과 Edaravone을 소개한다. 그림1 대표적인 항산화 물질의 화학구조 산소분자(O2)는 생체 내에서 4개의 전자에 의해 환원되어 최종적으로 안정적인 물(H2O)로 대사된다(도식1). 이 과정에서 생성되는 중간체를 좁은 의미에서 활성산소종(ROS)이라 한다. 또한 이 외에도 일중항산 소(1O2 ), 일산화질소(·NO), peroxynitrite(ONOO - ), 차아염소산 이온(ClO - ) 등도 ROS로 분류된다. O2·-는 O2 의 일전자 환원체로서 불균일화 반응에 의해 과산화수소(H2O2)가 된다. 또한 생체 내에서는 supe

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 2

항산화 기능을 갖는 에르고티오네인의 시스테인 생산 대장균에 의한 발효 생산

미생물과 식물은 무기물인 황 화합물로부터 모든 생물에게 필수적인 황 함유 아미노산(cysteine(Cys), methionine 등)을 합성할 수 있으나 인간을 포함한 동물은 이것을 합성할 수 없다. 따라서 동물은 생명활동에 필수적인 유기 황 화합물을 식사(음식)를 통해 섭취 해야 하며 황 자원을 미생물과 식물에 전적으로 의존 하고 있다. 일본에서 황 함유 아미노산의 시장 규모는 식품, 사료첨가물에의 이용을 포함해 약 1조 엔 (한화 약 10조원)에 이르고 있다. 그림1 생물학적 황 순환과 황 함유 아미노산(유기 황 화합물)의 중요성 한편, 화장품, 의약품, 건강식음료 등 다양한 산업계 에서는 새로운 항산화 기능성 소재분자에 대한 요구가 급속히 높아지고 있다. 현재 항산화 분자소재로는 비타민 C와 폴리페놀류 등 다방면에 걸쳐 있으나 본고에 서는 다양한 산화상태에서 생체의 많은 산화환원반응과 관련된 ‘황’을 포함한 분자들에 주목한다. 대표적인 것으로 시스테인(Cys)과 글루타티온(glutathione) 등을 들 수 있다1)2) . Cys는 미백효과 등 유용한 기능을 갖고 있어서 화장품에 배합되는 형태로 이용함으로써 세계 시장(53억 엔(한화 약 530억

2018년 8월호 [특집] 활성산소가 피부에 미치는 영향과 항산화제에 의한 제어 1

피부의 건조에 관련된 산화적 루프의 제안

각질층은 피부내부와 외부환경의 경계에 위치하며 외부환경인자에 의해 야기되는 다양한 자극에 대한 방벽으로 기능하고 있다. 우리들이 항상 노출되고 있는 환경인자에는 태양광선, 습도변화와 온도변화가 있다. 그리고 최근에는 PM2.5로 대표되는 대기오염물 질이나 증가하고 있는 여성의 흡연에 의한 담배연기 등도 환경인자로서 여겨지고 있을지도 모른다. 그림1 단백질의 카보닐화 반응경로와 카보닐화 프래그먼트 피부의 보습은 주로 각질층 사이에 존재하는 천연 보습인자에 의한 수분유지기능, 세포간지질의 라멜라 구조와 각질층세포에 의해 실현되고 있다 1)2) . 또한 표피 과립층에 존재하는 밀착연접(Tight junction)도 방벽기능을 발휘하고 있다 3) . 이 2가지 기능의 저하는 각질층의 수분량 감소에 의한 건조피부를 유발한다. 본고에서는 먼저 이 기능의 저하에 의해 발생하는 건조피부와 산화스트레스와의 관계성에 대해 소개하고 피부내부의 변화와 피부외부 에서 환경인자의 작용에 관해서도 소개하고자 한다. 일반적으로 산화스트레스라는 단어가 자주 사용된 다. 본고에서 산화스트레스의 정의를 내리고자 한다. 산화스트레스는 세포 내 또는 세포 외에서 과도하게 생성된 활성산소

2018년 7월호 [특집] 생물기능에서 배우다 7

매미의 날개가 가진 나노 구조에 기인한 항균 특성 평가와 그 모방

매미의 날개가 가진 나노 구조에 기인한 항균 특성 평가와 그 모방 セミの翅が持つナノ構造に起因する抗菌特性評価とその模倣 Mimicking a nanostructure formed on a cicada wing and evaluatingbactericidal property of the cicada wing and the nanostructure 伊藤健(이토 다케시, Takeshi Ito) 그림1 곰매미의 날개 표면을 주사형 전자현미경(SEM)을 이용해 관찰한 이미지 1. 서론 여름의 풍물이라고 하면 무엇을 떠올리게 될까. 바다, 불꽃놀이도 좋지만 무더운듯 큰 소리로 우는 그 벌레, ‘매미’를 떠올리는 사람도 많을 것이다. 저자(著者) 가 초등학교 시절은 TV 게임도 없이 여름방학에 하는 일이라고 하면 매미잡기 뿐이었다. 여름방학 숙제로 다양한 매미를 잡아 표본으로 만들어 제출한 기억도 있다. 근처에 있는 온천 여관이 좋은 매미잡기 장소였 다. 그 당시는 매미의 날개에 다양한 기능이 있으리라 고는 알 길이 없었다. 매미의 날개에는 크게 두 종류가 있다. 색채 패턴이 있는 날개와 투명한 날개이다. 예를 들어 유지매미는 날개의 표면에 나무와 비슷한 패턴을 배색

2018년 7월호 [특집] 생물기능에서 배우다 6

거미줄의 분자구조를 모방 - 효소를 이용한 천연단백질 모티프(motif)의 화학합성

거미줄의 분자구조를 모방 - 효소를 이용한 천연단백질 모티프(motif)의 화학합성 クモ糸の分子構造を模倣する ― 酵素を利用した天然タンパク質モチーフの化学合成 Mimicking spider silk ― Chemical synthesis of natural protein motifs using enzymes 土屋康佑(쓰치야 고스케, Kousuke Tsuchiya) 沼田圭司(누마타 게이지,Keiji Numata) 그림1 거미견인줄의 단백질(MaSp1, Araneus diadematus)에 함유된 주기적 배열의 일부 밑줄은 결정성모티프(폴리알라닌) 부위를 나타냄 1. 서론 생체유래의 바이오고분자는 고갈되고 있는 석유제 품의 대체 소재로서 지속가능한 사회구축에 중요한 포인트가 되는 소재이다. 생물이 생산하는 중요한 바이오고분자의 하나인 단백질은 아미노산배열에 기인한 구조의 다양성을 실현하고 있으며 여러 가지 기능이 생물에 이용되고 있다. 그 중에서도 구조단백질은 세포골격이나 조직을 구축하기 위해 이용되기 때문에 뛰어난 역학특성을 가지고 있으며 생분해성이나 생체 적합성에 맞춰서 다양한 용도전개를 생각해 볼 수 있는 소재로서 주목을 받고 있다. 예를 들어 흔히 볼 수