Anti-Oxidative and Anti-Aging Effects of Breynia vitis-idaea Ethanol Extract in vitro

국문 초록 (Abstract)

피부는 인체에서 가장 큰 기관이며 위험요소 등에 가장 먼저 노출되어 있다. 따라서 우리 몸을 보호하는데 피부는 첫번째 보호 장벽으로 중요한 역할을 한다. 평상시에 노출되기 쉬운 자외선은 우리 몸에 활성 산소를 생성을 촉진시키며 노화와 산화 스트레스를 불러 일으킨다. 본 연구에서는 Breynia vitis-idaea 에탄올 추출물이 활성 산소로부터 피부를 보호하여 항노화, 항산화 효능에 대해 연구하였다. ROS를 유도하기 위해 UVB 와 H2O2를 각질형성세포인 HaCaT cell 과 섬유아세포인 HDF cell에 처리하였다. 결과적으로, Bv-EE가 ROS를 직접적으로 소거하는 것을 현미경을 통해 볼 수 있었고, 라디칼을 소거하는 능력을 갖고 있음을 확인하였다. 또한 Bv-EE를 처리하였을 때, 콜라겐 분해 효소인 MMP와 염증 인자인 COX-2를 억제하는 것을 Real-time PCR을 통해 확인하였고, Western blot analysis를 통해 AP-1 신호 전달 경로를 하향 조절한다는 것도 확인할 수 있었다. 더 나아가 노화의 대표적인 현상 중 주름을 방지하는 것 또한 연구하였다. 단독 Bv-EE를 섬유아세포에 처리하였을 때 콜라겐의 발현이 증가함을 확인하였고, UVB와 H2O2를 주었을 때도 콜라겐 발현이 증가함을 확인하였다. 이러한 모든 실험에 앞서 세포 독성을 확인하여 실험에 영향을 끼치지 않는다는 것을 확인하였다. 따라서, 천연 화장품 소재 연구 개발에 Bv-EE는 피부 보호에 유익한 역할을 하는 재료가 될 가능성을 제시한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Skin is the largest organ of human body and it is also the most exposed one to external environmental contaminants. Consequently, skin plays its role as the first defense line to the harmful environmental stimuli including ultraviolet B-rays (UVB) and other hazardous chemicals. Therefore, proper caring of the skin is required for the prevention of skin-related diseases or aging-related symptoms. In this paper, we discovered the anti-aging and anti-oxidative effect of Breynia vitis-idaea ethanol extract (Bv-EE) in human keratinocytes and dermal fibroblasts. Bv-EE shown to have free radical scavenging activity and the mRNA expression of MMPs and COX-2 was decreased by Bv-EE in H2O2- or UVB-induced HaCaT cells. Meanwhile, Bv-EE was able to inhibit AP-1 transcriptional activity as well as the phosphorylation of c-Jun N-terminal kinase (JNK), Extracellular signal-regulated kinase (ERK), and mitogen-activated protein kinase 14 (p38), which are known as major AP-1 activators, under H2O2- or UVB-induced conditions. In addition, promoter activity and mRNA expression level of collagen type I (Col1A1) were increased in HDF cells when treated with Bv-EE. Bv-EE could also recover the decreased collagen mRNA expression after H2O2 or UVB induction. Taken together, Bv-EE exerts anti-oxidative effect by inhibiting AP-1 signaling pathway and shows anti-aging effect by up-regulating collagen synthesis.

목차 (Table of Contents)

• Table of Contents
• List of Tables - ⅲ
• List of Figures ⅳ
• List of Abbreviations - ⅴ
• Abstract- 1
• 1. Introduction 3
• 2. Materials and Methods 6
• 2.1. Materials 6
• 2.2. Preparation of Bv-EE and Gas chromatography-Mass Spectrometry- 7
• 2.3. Cell culture 8
• 2.4. DPPH Radical Scavenging Activity- 8
• 2.5. ABTS Radical Scavenging Activity - 9
• 2.6. Cupric Ion Reducing Antioxidant Capacity (CURAC) Assay- 9
• 2.7. Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) Assay - 10
• 2.8. Determination of Total Phenolic Content- 10
• 2.9. ROS Generation Assay- 11
• 2.10. Cell Viability Assay- 12
• 2.11. H2O2 Treatment and UVB Irradiation- 12
• 2.12. Semi-Quantitative Reverse Transcription-PCR (RT-PCR) and Quantitative Real-Time PCR (Real-Time PCR) 13
• 2.13. Luciferase Reporter Gene Assay- 15
• 2.14. Preparation of Whole Cell Lysates and Western Blot Analysis- 15
• 2.15. Statistical Analyses- 16
• 3. Results- 17
• 3.1. Phytochemical Components of Bv-EE 17
• 3.2. Bv-EE exerts ROS scavenging activity 21
• 3.3. Bv-EE recovers cell death resulted from UVB and H2O2 in HaCaT Cells- 24
• 3.4. Bv-EE inhibits AP-1 promoter activity and mRNA expression of aging factors- 27
• 3.5. Bv-EE reduces ROS through inhibition of AP-1 signaling pathway- 31
• 3.6. Bv-EE promotes collagen generation in HDF Cells- 35
• 4. Discussion- 38
• 5. Conclusion- 41
• 6. Reference- 43
• 국문요약 50