NAG(N-아세틸글루코사민)가 섬유아세포의 히알루론산 합성을 촉진시키며, 히알루론산 신타아제 활동을 증가시키지 않는다는 점이 최근 입증됐다. 이에 피부 미용을 위한 코스메틱의 새로운 소재로 NAG가 주목받고 있다. NAG와 합성된 히알루론산의 강력한 항염 효과, 세포의 콜라겐 합성을 촉진, 염증과 세포 노화 과정을 지연시킨다는 연구 결과를 공유한다.
항노화 소재 NAG(N-아세틸글루코사민)의 검증된 효능
섬유아세포는 피부에서 생성되는 단백질, 프로테오글리칸, 글리코사미노글리칸을 주로 생성하는 곳이다. 하지만 피부는 자외선과 같은 다양한 유해 요소로 인해 노화가 가속화되면서 전반적인 세포의 기능, 활동이 감소하여 피부 구조와 기능이 저하된다. 콜라겐은 서로 연계되어 있으며, 단백질이 퇴화되지 않도록 돕는다. 노화가 진행되는 동안 콜라겐 조각이 축적되면 세포간 환경 분열로 이어지는데, 그런 변화로 인해 섬유아세포가 제 기능을 못하게 될 수 있다. 히알루론산은 섬유아세포의 기원인 피부에 존재하는 주요 글리코사미노글리칸이다. 섬유아세포에서의 히알루론산의 합성은 다양한 성장요소로 자극 받는다. NAG의 배양기를 보완하면, 복막 중피 세포와 섬유아세포의 히알루론산 합성을 촉진할 정도가 된다. 그 외에도 최근 NAG가 섬유아세포의 히알루론산 합성을 촉진, 히알루론산 신타아제 활동을 증가시키지 않는다는 것이 입증됐다. 글루코스와 대비해서 NAG는 복막 중피 세포에서 항염 효과를 가지고 있으며, 복막 중피 세포의 노화를 지연시키는 효과가 있는 것은 이전 연구에서도 발견되었다.
NAG가 섬유아세포 기능에 미치는 영향
섬유아세포가 배양 접시에 담겨 콘플루언스(confluence, 가득 찬 상태를 의미하는 실험 용어) 지점에 도달할 때까지 배양됐다. 그 이후에 배양기(통제물) 혹은 NAG 10 mmol L이 있는 배양 배지에서 6일간 인큐베이션(배양)이 시작됐다. 배양 배지는 3일마다 교체됐다. 모든 실험은 8차례 반복됐다. 인큐베이션이 마무리됐을 때 NAG이 있는 배양 배지 혹은 통제 배지가 여전히 있었다. 다음에 나오는 기능 기준을 연구했다.
세포 수 트립신 0.05%－EDTA 0.02% 솔루션이 있는 배양 접시에서 세포를 추출했으며, 수치는 혈구 계산기로 집계됐다.
총 단백질과 콜라겐 합성 총 단백질과 콜라겐 합성은 3H-proline 1 lCi mL의 배양 배지에서 24시간 동안 배양된 세포에서 연구됐다. 그 이후에, 세포는 동결과 해동 작용 반복을 통해 용해됐다. 세포 용해물 샘플을 균등하게 이등분했고, 그중 한 샘플은 콜라겐 분해 효소 5 mg/mL로 4시간 동안 소화됐다. 그 이후에 두 가지 샘플의 단백질이 트리클로로초산 10%로 침전물로 남았으며, 침전물로 얻은 양이 0.1N NaOH로 분리됐다. 콜라겐 분해 효소로 트리트먼트 되지 않은 세포 침전물 샘플의 방사능은 전체 세포 단백질 합성 지수로 사용됐다. 또한 콜라겐 분해 효소로 트리트먼트 된 샘플은 콜라겐 단백질 합성을 반영했다. 콜라겐 양은 총 단백질 샘플과 콜라겐 분해효소로 트리트먼트된 단백질 샘플 간의 차이에서 간접적으로 계산됐다.
기계적 손상 이후 섬유아세포 단층 완치연구 6개의 배양 접시에 담긴 융합세포를 통해 손상된 섬유아세포 단층 완치를 연구했다. 섬유아세포 단층은 세포 스크래퍼(긁어내는 도구)로 손상을 가했으며, 12시간 동안 60분 간격으로 치유되는 세포층을 촬영했다. 상처 부위 크기를 측정했으며, 상처 부위 크기 감소 속도를 컴퓨터 프로그램(Axio Vision Release 4.6, Zeiss, Germany)을 통해 측정했다.
NAG가 섬유아세포 복제 노화에 미치는 영향
이번 실험에서 적용된 세포 노화 복제 모델은 연구진의 이전 연구와 동일했다. 96시간마다, 성장 중인 세포를 25cm2 배양 플라스크에서 추출했다. 혈구 계산기로 수치를 셈했으며 그 이후 추출된 세포를 플라스크 당 1.5 x 105 세포 비율로 다시 심었다.
임상 결과 보고
NAG로 보완돼 6일간 진행된 섬유아세포 배양은 통제 집단 대비 세포 수에 변화가 없었다. 그러나 세포 단백질량이 통제 집단 보다 높았다. 각각 배양접시 당 198.8 ± 76 ug, 155.9 ± 30.1 ug. 사실상, 세포 단백질 대비 세포 수 비율은 NAG 그룹에서 더 높았다(Fig. 1). NAG가 있는 상태에서 배양된 섬유아세포(10 mmol L)는 인터루킨 6(interleukin-6, －22% vs. control, P<0.05)을 더 적게, 히알루론산을(+107% vs. control, P<0.001) 더 많이 생성한다. 총 단백질 합성은 NAG로 트리트먼트 된 세포가 늘어났다(+12% vs. control P<0.01). 콜라겐 합성 증가로 인해 나타난 효과이다(+33% vs. control, P<0.05). 스크래치로 생긴 손상된 섬유아세포 배양은 다음 몇 시간 동안 치유됐다. 그러한 과정은 NAG 10 mmolL로 배양된 섬유아세포에서 더 빠르게 진행됐다(Fig. 2).
피부 섬유아세포 기능 조절로 콜라겐 합성 증가 이번 연구 결과에 따르면, 인간 피부 섬유아세포가 N-아세틸글루코사민(NAG)에 노출될 때 실험 배양환경에서 섬유아세포 기능 특성이 변경됐다. 세포 수는 변경되지 않았으나, 단백질/세포 비율 증가가 반영하듯이 이 세포에서 생성된 단백질량은 증가했다(Figure 1). 콜라겐 합성 증가로 인해 NAG가 있는 상태에서 배양된 섬유아세포의 단백질 합성이 증가했다는 점을 발견했다(Figure 3). 샘플에 있던 콜라겐 양 증가는 NAG로 인해 발생한 콜라겐 분해 효소 활동 억제가 원인이었다. NAG로 치료된 피부 속 콜라겐 양 증가는 해당 기관의 구조와 기능에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
피부 탄력 감소&주름 형성을 방지 피부는 최대 200mg/L의 히알루론산이 존재하는 히알루론산이 가장 풍부한 신체 기관 중 하나다. 히알루론산은 간질(間質)에서 물을 보유하고, 세포 사이 공간의 분자 이동을 관장하며, 세포의 상호작용도 관장한다. 피부 속 히알루론산의 양은 노화가 진행되면서 통계학적으로 유의미하게 변화하지 않는다. 하지만, 단백질이 좀 더 타이트하게 연결되고 피부 내에서의 배분은 변경된다. 그 결과 표피 위층의 히알루론산량이 감소하게 된다. 이러한 변화는 피부 탄력 감소 및 주름 형성 원인을 설명해줄 수 있다. NAG를 만성 적용하면 이러한 변화를 최소한 부분적으로 방지할 수 있다.
인터루킨 6 합성 억제, 피부 손상과 노화를 예방 또 다른 중요한 연구 결과는 NAG에 노출된 섬유아세포 내의 인터루킨 6(interleukin-6) 합성을 억제한다는 것이다. 피부 속 염증 억제는 노화의 특징인 구조적, 기능적 변화가 진행되는 것을 늦추는 데도움을 줄 수 있다는 것이다. 이에 더해 연구진 연구 결과를 통해 피부 섬유아세포가 NAG과 함께 배양될 때 기계적 손상 이후 더 빠르게 회복되는 것이 입증됐다. 항산화 및 항염 효과를 가진 코스메틱을 매일 사용하면, 노화와 관련된 피부 변화를 늦추거나 예방할 수 있다. NAG와 합성된 히알루론산 모두 강력한 항염 효과를 갖는다.
결론
따라서 우리는 NAG의 항염 반응이 안티에이징 메커니즘 중 하나일 수 있다는 점을 암시하고자 한다. 우리의 결론은 NAG가 이 시대의 코스메틱에서 잠재적으로 효과가 뛰어난 분자일 수도 있다는점이다. NAG는 히알루론산 합성에 있어 훌륭한 기질일 뿐만 아니라, 세포의 콜라겐 합성을 촉진하고, 염증을 낮추며, 세포 노화 과정을 늦춘다.
