미세먼지로 손상을 유도한 피부 각질형성세포에서 큰잎모자반(Sargassum coreanum) 효소적 추출물의 염증 반응과 피부 장벽기능 개선 효과 = Enzymatic extract obtained from Sargassum coreanum improves Particulate matter-induced skin damage by regulating inflammatory response and skin barrier function in keratinocytes.

국문 초록 (Abstract)

큰잎모자반 (Sargassum coreanum)은 해조류 중 갈조류에 속한다. 갈조류는 황화 다 당류를 다량 함유하고 있으며 다양한 생물학적 특성을 지니고 있다. 본 연구에서는 큰잎모자반의 황화 다당류가 사람 유래 각질형성세포인 HaCaT 세포에 미치는 잠재적인 항염증 반응과 피부 장벽 개선 효과를 평가하는 것을 목표로 설정하였다. 큰잎모 자반에서 황화 다당류를 분획하기 위하여 효소적 추출 방법과 step-gradient ethanol precipitation을 이용하였으며, 황화 분획물인 SCEF2는 Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR)에서 상업적인 fucoidan과 유사한 스펙트럼을 확인하였으며, SCEF2의 단당류 조성 분석 결과와 황산기 함량을 조사한 결과 fucoidan의 주성분인 fucose와 황산기를 포함하고 있음을 확인할 수 있었다. SCEF2는 HaCaT 세포 및 Zebrafish model에서 미세먼지로부터 유도한 활성산소종인 Reactive oxygen species (ROS) 수준을 농도 의존적으로 억제하였으며, Enzyme-Linked Immunosorbent Assay를 통하여 HaCaT 세포에서 염증성 사이토카인으로 알려져 있는 TNF-α, IL-1β, IL-6 및 PGE2의 발현을 효과적으로 감소시켰다. 또한, Western blot 실험에서는 HaCaT 세포에 서 SCEF2 처리군은 핵 내 NF-κB 및 MAPK 매개체인 p38, ERK, JNK의 인산화를 농도 의존적으로 감소시켰으며, inducible Nitric Oxide Synthase (iNOS), Cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현 또한, 농도 의존적으로 감소시켰고, 피부 장벽을 이루고 있는 단백질 인 Filaggrin과 Involucrine의 농도를 의존적으로 증가한 것을 바탕으로 SCEF2는 HaCaT 세포에서 미세먼지로부터 유도한 염증 반응 및 산화 스트레스를 효과적으로 억제하였으며, 피부 장벽 기능 개선에 유의미한 효능이 있음을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 미세먼지 (Particulate matter) 1
• 1.2 염증 반응 (Inflammatory responses) 5
• 1.3 피부 장벽 (Skin barrier) 7
• 1.4 효소적 추출물 제조 (Preparation of enzymatic extract) 9
• 1.5 큰잎모자반 (Sargassum coreanum) 10
• 2. 재료 및 방법 11
• 2.1 재료 및 시약 11
• 2.2 미세먼지 (NIES CRM No. 28 Urban Aerosols) 12
• 2.3 큰잎모자반 추출물 제조 15
• 2.3.1 효소적 추출물 제조 15
• 2.3.2 Polysaccharide fractions by gradient ethanol precipitation method 16
• 2.4 세포 배양 17
• 2.5 세포 독성 평가 17
• 2.6 미세먼지로 유도된 세포 손상에 대한 보호 효과 18
• 2.7 세포 내 ROS 소거 활성 평가 18
• 2.8 Measurement of TNF-α, IL-1β, IL-6 and PGE2 Production 19
• 2.9 Western blot analysis 19
• 2.10 Fourier Transform Infrared spectroscopy(FT-IR) analysis 20
• 2.11 황산기 함량 분석 (Sulfate contents analysis) 20
• 2.12 단당류 조성 분석 (Monosaccharide contents analysis) 21
• 2.13 Zebrafish culture and treatment 21
• 2.14 Zebrafish 체내 ROS 생성 평가 22
• 2.15 통계 처리 22
• 3. 결과 23
• 3.1 세포 생존율 23
• 3.1.1 Particulate matter (PM) 처리 농도 설정 23
• 3.1.2 효소적 추출물 24
• 3.1.3 큰잎모자반 Celluclast 추출물 Fraction (SCEF) 25
• 3.2 세포 보호 효과 26
• 3.2.1 효소적 추출물 26
• 3.2.2 큰잎모자반 Celluclast 추출물 Fraction (SCEF) 27
• 3.3 세포 내 ROS 소거 활성 28
• 3.3.1 효소적 추출물 28
• 3.3.2 큰잎모자반 Celluclast 추출물 Fraction (SCEF) 29
• 3.3.3 SCEF2 30
• 3.3.4 SCEF2 and Commercial fucoidan 31
• 3.4 SCEF2의 TNF-α, IL-1β, IL-6 and PGE2 levels 32
• 3.5 MAPK 신호전달경로 관련 단백질 발현에 대한 SCEF2의 효과 35
• 3.6 NF-kappa B (NF-κB) 발현에 대한 SCEF2의 효과 38
• 3.7 COX-2와 iNOS의 발현에 대한 SCEF2의 효과 40
• 3.8 피부 장벽관련 단백질 발현에 대한 SCEF2의 효과 42
• 3.9 SCEF2의 물리-구조적 특성 44
• 3.10 Zebrafish modle에서 SCEF2의 독성 평가 46
• 3.11 Zebrafish modle에서 SCEF2의 ROS 소거능 49
• 4. 고찰 및 결론 51
• 참고문헌
• 영문요약