비타민-C에 의한 줄기세포의 상처치료효과 촉진 = Ascorbic Acid Promotes the Wound Healing Effect of the Mesenchymal Stem Cells

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

When we have a simple abrasion, we have experience it heals naturally as time goes by. At this time, stem cells play a role in regenerating skin tissue. Stem cells are present in all parts of our body, and they are constantly regenerating in our bodies. In this study, we made two round wounds on the back of the mice, and injected adult stem cells isolated from the bone marrow. Then we examined whether the therapeutic effect was promoted after oral administration of vitamin-C. Stem cells have some limitation in wound healing because they can not survive long due to inflammatory conditions, reactive oxygen species environment, lack of nutrients and oxygen in damaged area. Therefore, shea butter and vitamin-C were considered as anti-inflammatory, antimicrobial, and antioxidant substances to help stem cells in wound areas. In the first experiment, we found that concentration of shea butter to protect the wound was 10%. In the second experiment, we found effective concentration range of vitamin-C is 2.5 mg to 10 mg per mouse. In the 3rd and 4th experiments, 500,000 stem cells were injected to the wound area with oral administration of vitamin-C (2 times per week or everyday for 2 weeks) in order to examine the wound healing effect of the stem cells. Experimental results showed that the size of the wound was smaller when stem cells were injected to the wound than when the stem cells were not administered. In addition, the wound size was reduced to 15% of the initial wound when stem cells and vitamin-C (10 mg/mouse) were administered together. To examine whether vitamin-C has a direct effect on stem cells, colony forming assay of stem cells was performed. Vitamin-C was added to the culture medium at concentration of 0.5 to 50 ug/ml. As a result, when the cells were cultured at a concentration of 50 ug/ml of vitamin-C, the number of colonies was increased to more than 10 times than that of the control group. These results demonstrate that vitamin-C can directly affect stem cells and then promote wound healing effects of stem cells.

국문 초록 (Abstract)

우리는 간단한 찰과상이 생겼을 때 대수롭지 않게 여기며 시간이 지남에 따라 자연스레 아무는 것을 경험하게 된다. 이때 피부조직을 재생시켜주는 역할을 하는 것이 바로 줄기세포이다. 줄기세포는 우리 몸 모든 곳에 존재하며 필요에 따라 계속해서 세포를 만들어내기 때문에 우리 몸속에서는 끊임없이 재생이 이루어지고 있는 것이다. 본 연구에서는 생쥐의 등 부위에 원형상처 2개를 만들고, 골수로부터 분리한 성체줄기세포를 상처 부위에 주사하고 비타민-C를 경구투여로 병행투여한 후 치료 효과가 촉진되는지 확인하였다. 줄기세포는 손상부위에 들어가면 염증환경, 활성산소, 영양분과 산소의 부족 등 의 원인으로 오래 살 수 없다는 한계가 있다. 따라서 줄기세포가 상처부위에서 오래 살고 증식할 수 있도록 도와주는 항염증, 항균, 항산화 물질이 필요하므로 강력한 항산화물질인 비타민-C를 이용하였다. 1차 실험에서는 상처부위를 보호하는데 사용할 수 있는 시어버터의 농도가 10%라는 사실을 알아냈고, 2차 실험에서는 비타민-C의 투여량이 마리당 2.5 mg~10 mg일 때 투여용량에 비례하여 상처치료가 촉진된다는 사실을 알아냈다. 3~4차실험에서는 줄기세포와 비타민-C의 병행투여효과를 알아보기 위해 줄기세포 50만개를 상처부위에 투여하고 동시에 비타민-C를 주2회 2.5 ~ 10 mg/마리씩 1주일간 경구 투여하거나 줄기세포만 단독투여한 후 상처크기변화를 비교하였다. 실험결과 줄기세포만 상처부위에 투여하였을 때 보다 줄기세포와 비타민-C를 병행 투여하면 비타민-C의 투여용량이 2.5 mg ~ 10 mg범위일 때 7일 후 투여용량에 비례하여 첫날 상처크기의 15%까지 작아진 것을 확인할 수 있었다. 그리고 비타민-C가 줄기세포에 직접적인 영향을 미치는지 알아보기 위해 줄기세포의 콜로니 증식실험을 실시하였다. 비타민-C를 0.5 ~ 50 μg/ml의 농도범위에서 10배 간격으로 배양중인 줄기세포에 투여해본 결과 콜로니수가 비타민-C를 투여하지 않은 대조군의 6.3개에 비해 50 μg/ml에서 65개로 10배 이상 크게 증가하였다. 이 같은 실험결과들을 통해 비타민-C가 줄기세포에 직접적인 도움을 주어 줄기세포의 상처치료효과를 촉진시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

참고문헌 (Reference)

1 한국줄기세포학회, "줄기세포치료의 모든 것" 한국줄기세포학회 2015

2 김재우, "간엽 줄기세포가 창상 치유에 미치는 영향에 대한 실험적 연구" 순천향대학교 대학원 2008

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4 D'Aniello, C., "Vitamin C in stem cell biology: Impact on extracellular matrix homeostasis and epigenetics" 1-16, 2017

5 Park, S. R., "Stem cell secretome and its effect on cellular mechanisms relevant to wound healing"

6 김상헌, "Effect of human induced pluripotent stem cells-derived endothelial colony forming cell-like cell on wound healing" 순천향대학교 대학원 2017

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9 Süntar, I., "A novel wound healing ointment : a formulation of Hypericum perforatum oil and sage and oregano essential oils based on traditional Turkish knowledge" 134 (134): 89-96, 2011