Nannochloropsis Sp.의 잠재력 탐색 코스메슈티컬 응용을 위한 추출물

키워드:나노클로롭시스; 산화 방지제; 항멜라닌 생성; 피부 보습; 자외선 차단;노화 방지

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1. 소개

피부는 인체 전체를 덮고 있는 가장 큰 기관으로 신체 활동을 제공합니다.자외선(UV)과 같은 외부 자극으로부터 내부 조직을 보호하는 장벽방사능, 화학 물질, 병원체 및 물리적 스트레스 [1,2]. 또한 생리학적으로보존을 포함하여 유기체를 유지하는 데 도움이 되는 중요한 역할수분, 면역 기능, 감각 지각 및 체온 조절 [3,4]. 피부는 표피, 진피, 피하조직의 세 층으로 구성되어 있습니다. 에서표피, 케라티노사이트, 랑게르한스, 멜라닌세포, 피지선이 필수피부 손상 회복, 피부색 결정, 자외선으로부터 피부 보호 역할방사선, 면역 제공, 피부 윤활. 진피 아래에 위치한표피, 지배적 인 섬유 아세포 세포는 콜라겐과 탄성 섬유를 생성합니다. 콜라겐변형에 저항하는 인장 강도와 인성을 제공하는 반면 엘라스틴은탄력과 유연성으로 조직이 제거되면 원래 모양으로 돌아갈 수 있습니다.변형력. 콜라겐과 엘라스틴은 가교되어 구조적 지원을 제공합니다.피부 [4–7]. 글리코사미노글리칸의 일종인 히알루론산(HA)은세포외기질(ECM). HA는 피부 수분 유지를 위한 핵심 분자입니다.자기 무게의 1000배까지 물 분자를 결합하고 유지하는 능력 [8,9]. 하아물을 흡수하여 젤을 형성하고 압축에 대한 저항력이 있는 조직을 제공합니다. 그만큼주로 지방과 느슨한 결합 조직으로 구성된 피하 조직은 에너지를 저장합니다.몸에 절연을 제공합니다 [5,6]. 

피부 노화는 내적 요인과 외적 요인에 의해 유발되는 복잡한 생물학적 과정입니다. [10,11]. 내인성 노화는 생리학적, 유전적 요인에 의해 발생하는 피할 수 없는 과정입니다.시간의 경과에 따른 변화로 잔주름, 점진적인 진피 위축,얇고 건조한 피부 [10,12,13]. 외인성 노화는 다음에 대한 누적 노출에 의해 유발됩니다.자외선, 흡연 및 대기 오염을 포함한 환경 요인. 이러한 환경요인은 피부의 생리학적 및 형태학적 변화를 촉진하는 것으로 알려져 있습니다.조기 피부 노화의 결과 [12–14]. 환경적 요인 중 노출자외선은 외인성 피부 노화의 주요 원인으로 광노화라고 합니다. [14–16]. 선천적으로 노화된 피부와 달리 조기 광노화 피부는 일반적으로거칠고 불규칙하고 얼룩덜룩한 색소침착, 두꺼워진 표피, 깊은 주름,이완 및 거칠기 [5,10,17]. 내인성 피부노화와 외인성 피부노화에도 불구하고서로 다른 요인에 의해 유도되며 둘 다 유사한 분자 메커니즘을 공유합니다. 특히,활성산소종(ROS)은 산화적 세포 대사에 의해 생성되며두 프로세스 모두에서 핵심 역할 [18]. ROS는 mitogen-activated protein의 활성화를 유발합니다키나아제(MAPK) 및 후속 핵 인자-κB(NF-κB) 및 전사 인자 활성제metalloproteinases(MMPs: MMP-1)의 상향 조절을 유도하는 단백질-1(AP-1),MMP-3 및 MMP-9) 및 프로콜라겐-1의 하향 조절로 인해노화된 피부의 콜라겐 함량 [2,19]. ROS는 또한 혈액 호중구를 활성화하여 침투할 수 있습니다.피부는 탄력 섬유를 분해하는 엘라스타아제를 분비하여 피부 탄력을 잃게 됩니다.20]. 피부노화는 또한 피부 수분 손실과 밀접한 관련이 있습니다. 보고되었습니다피부 노화의 결과로 표피에서 HA의 현저한 감소는피부 수분 [8,21]. HA는 히알루로난 합성효소(HAS; HAS-1, -2, -3,)에 의해 합성됩니다.표피 각질세포 및 진피 섬유아세포 [8]. 멜라닌은 변환에 의해 생성됩니다.티로시나아제에 의해 촉매되는 L-티로신을 L-디하이드록시페닐알라닌(L-DOPA)으로 변환합니다.멜라닌은 피부색을 담당하고 피부를 보호하는 중요한 역할을 합니다.햇빛 노출로 인한 손상. 그러나 ROS의 축적은 활동을 증가시킵니다.tyrosinase의 과잉으로 인한 검버섯, 기미 등의 과색소침착을 유발멜라닌 생성. 따라서 과색소침착은 자유 라디칼에 의해 완화될 수 있습니다.스캐빈저 및 티로시나제 억제제 [22,23].

지난 수십 년 동안 건강한 노화를 위한 전략이 의무화되었습니다.기대 수명. 또한 젊고 아름다운 피부 유지에 대한 관심이 높아지고 있습니다.피부 건강과 아름다움이 중요한 생물학적 요인으로 인식되기 때문에 외모인간의 행복을 상징합니다. 또한 젊고 아름다운 외모로 간주됩니다.사회적 행동에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다 [10,13]. 따라서 수백만 명의 소비자가데일리화장품스킨케어제품, 글로벌화장품시장전망2018년부터 연간 7.14%의 예상 성장률로 2023년까지 8,050억 달러에 도달할 것입니다.~ 2023 [24,25]. 합성화장품의 부작용으로 인해식물, 동물의 분자를 포함한 천연 제품 사용에 대한 수요 증가,그리고 해양 생물. 코스메슈티컬은 화장품과 의약품에서 파생되며,UV 기능을 가진 생리 활성 성분을 함유한 화장품을 말합니다.피부보호, 미백, 주름개선, 항노화 [26]. 화장품 업계에서는코스메슈티컬은 가장 빠르게 성장하는 분야이며 천연 제품은 새로운 신기술로 부상하고 있습니다.코스메슈티컬 응용을 위한 잠재적인 생리활성 물질의 공급원 [25]. 

Cistanche는 원핵 또는 진핵 광합성 미생물입니다.빠르게 성장하고 극한 환경 조건(예: 온도 변화,혐기성, 염분, 광산화, 삼투압, 자외선) [27]. 시탕슈또한 생산성이 높고 계절적 변화가 적기 때문에 육상 식물보다 우수합니다.추출 용이, 풍부한 원료 [27]. Cistanche는 지속적으로 노출됩니다.환경 스트레스에. 따라서 그들은 ul과 같은 다양한 전략을 개발하기 위해 진화했습니다.구조적, 생리학적, 생화학적 변화 [28]. 천연물 유래화장품 또는 코스메슈티컬 목적의 가능성이 있는 Cistanche의 광합성색소, 지질, 페놀 화합물, 아미노산, 펩타이드, 탄수화물,그리고 비타민 [25]. 천연물 중에서 강하다고 알려진 카로티노이드는항산화제 및 자유 라디칼 제거제, 노화 방지 및 광 보호에 활용할 수 있습니다.목적 [29]. 카로티노이드 중 항산화 활성이 더 높은 아스타잔틴~보다 -카로틴과 아스코르빈산은 흥미로운 탈색 기능을 가지고 있습니다.멜라닌 합성을 40% 감소시켜 검버섯으로부터 피부를 보호합니다.30,31]. 제아잔틴과다른 카로티노이드도 UV 흡수 및 티로시나아제 억제 활성을 나타냅니다.32]. 시탕슈종종 다중불포화지방산(PUFA)을 포함한 높은 지질 함량을 포함합니다.PUFA는 광 보호, 막 유동성 유지 및극한 환경에서 생존을 가능하게 하는 세포 내 얼음 결정 형성 방지높은 광도, UV 방사선 및 낮은 온도와 같은 조건 [33,34]. 도코사헥사엔산(DHA) 및 에이코사펜타엔산(EPA)과 같은 오메가-3 지방산UV 유도 메탈로프로테이나제 억제로 피부 광노화 감쇠에 긍정적인 효과(MMPs) 및 항염 작용 [35]. 또한보고되었습니다저것 -리놀렌산은 피부를 활성화하고 둔화시키는 것과 같은 일부 미용 효과가 있습니다.노화 과정, 그리고 리놀레산은 피부의 증식 치료에 사용됩니다 [36]. Cistanche의 페놀 화합물은 다음과 같은 다양한 활동을 나타내는 것으로 알려져 있습니다.항산화, 항알레르기, 항염, 자외선 차단 기능 [2,37].

나노클로롭시스종, 작은 단세포 eustigmatophycean 조류가 인식됩니다.높은 지질 함량과 높은 광독립영양 바이오매스 생산성,성공적인 대규모 재배를 위해 [38]. 나노클로롭시스악용되었습니다양식업 식단을 위한 불포화 지방산(EPA 포함) 공급원해양 무척추 동물. 그들은 또한 페놀 화합물, 비타민 및 다양한항산화 활성을 가진 안료 [39]. 또한 독소를 생성하지 않으며해양 어류의 먹이로 장기간 사용함으로써 독성학적 안전성이 입증되었습니다.및 패류 유충 [40]. 다양한 귀중한 생리 활성 화합물을 함유하고 있지만,의 적용에 대한 보고는 거의 없다.나노클로롭시스코스메틱 및 코스메슈티컬용목적 [41]. 화장품에 영향을 미치는 Cistanche의 생화학적 조성이동일한 종의 분리체 사이에서도 효과가 다를 수 있습니다.42], 추가 조사이 미세 조류 종의 증가하는 수요를 충족시키기 위해 필요합니다.안전한 화장품. 본 연구에서는 코스메슈티컬 잠재력을 조사했습니다.에서 추출나노클로롭시스sp. G1-5(NG15)는 남서해대한민국. 항멜라닌 생성을 비롯한 다양한 생물학적 활성을 분석했습니다., 항산화, 피부보습, 항염, 주름개선, 자외선차단보호 기능. 우리는 그것의 생화학적 함량과 성분을 추가로 분석했습니다.지방산, 카로티노이드 및 페놀 화합물.

2. 결과

2.1. Nannochloropsis sp.의 분리 G1-5 및 생화학적 조성 분석

이 연구에서 우리는 균의 존재를 나타내는 갈색을 띤 콜로니를 분리했습니다.바닷물을 퍼뜨려 얻은 카로티노이드와 폴리페놀의 색소F/2 한천 플레이트에 샘플. 우리는 18S rDNA PCR을 사용하여 분리주를 확인했습니다.시퀀싱하여 다음과 같이 이름을 지정합니다.나노클로롭시스sp. 지1-5(NG15). 를 재배한 후NG15 및 에탄올을 이용한 추출, 지방산 메틸 에스테르의 조성 및 함량(FAMEs), 카로티노이드 및 NG15 추출물의 페놀 화합물이 결정되었습니다.지방산, 카로티노이드, 페놀류,플라보노이드원유에서추출물은 각각 58.2%, 1.6%, 7.7% 및 2.0%였습니다(표1–3). 구체적으로 원유추출물은 다음과 같은 지질 함량에 다양한 PUFA를 함유했습니다. -리놀렌산, 리놀레산,노화 방지, 광 보호 및 항염 작용을 하는 EPA(표1). 그것또한 아스타잔틴을 포함한 다양한 카로티노이드 화합물을 가지고 있었고, -카로틴, 제아잔틴,칸타잔틴 및 비올라잔틴(표2, 그림 S1, 표 S1),항산화, 광 보호 및 항 멜라닌 생성 기능이 있습니다. 또한 총NG15 조 추출물의 페놀릭 및 플라보노이드 함량(표3) 상대적으로이전에 보고된 다른 Cistanche [43–45].

2.2. NG15 추출물의 체외 세포독성

NG15 추출물이 B16F10, CCD-986sk, normal hu의 생존력에 미치는 영향인간 진피 섬유아세포(NHDF) 및 NF-κB 루시퍼라제 리포터 NIH3T3 안정 세포는100-1500 농도에서 MTT 분석으로 결정µg/mL. 를 이용한 치료NG15 추출물은 100%까지 테스트한 모든 세포주의 세포 생존력을 크게 감소시키지 않았습니다.1000의 농도µg/mL이지만 1500에서 약간 감소µg/mL(그림1a–d). 

2.3. NG15 추출물의 항멜라닌 생성 활성

NG15 추출물의 피부 미백 효과를 평가하기 위해티로시나제 활성 및 세포내 멜라닌 합성에 영향을 미칩니다. 티로시나제 억제에서분석 결과, NG15 처리로 티로시나제 활성이 감소함을 관찰했습니다.용량 의존적으로 추출합니다. 티로시나제 억제 활성은7.84 ± 2.54, 19.68 ± 2.64, 26.24 ± 1.21, 40.16 ± 0.55 및 59.2± NG15로 치료 후 0.48%100, 250, 500, 750의 농도로 추출하고1000 µg/mL, 각각 알부틴(300 µM)은 양성대조군으로 사용하여 tyrosinase 억제활성을 나타내었다.47.52 ± 3.09퍼센트(수치2ㅏ). NG15 추출물의 tyrosinase 저해 활성1000 µg/mL더 높았다알부틴(300µ중). NG15의 항멜라닌 생성 활성을 확인하기 위해추출물, B16F10 세포는 -멜라닌 세포 자극 호르몬( -MSH,100 nM), NG15 추출물 또는 알부틴을 처리한 B16F10 세포의 멜라닌 함량측정되었다. NG15 추출물은 멜라닌에 상당한 억제 효과를 나타냄용량 의존적 방식으로 합성. 무처리 세포에 비해 멜라닌 함량이추출물 처리 후212.53 ± 4.72, 171.06 ± 3.57 및128.60 ± 3.67퍼센트~에250, 500의 농도,1000 µg/mL, 각각. B16F10의 멜라닌 함량만으로 처리된 세포 -MSH(100nM)는 247.65를 나타냈다.± 4.15퍼센트 . 이 결과는NG15 추출물이 멜라닌 함량을 감소시킨다는 사실 -MSH 처리된 B16F10 세포 위로48퍼센트로 . 양성 대조군, 알부틴(300µM), 88.27을 보였다.± 멜라닌 함량 1.50%처리되지 않은 세포에 비해 멜라닌 함량이 64% 감소했습니다. -MSH 처리된 B16F10 세포(그림2b). 

그림 1. (a) B16F1{{10}}, (b) NHDF, (C) NF-KB 루시퍼라제 리포터 NIH3T3의 생존력에 대한 NG15 추출물(0-1500 ug/mL)의 효과 안정적인 세포, 및 (d) CCD-986sk 세포. 대조군은 NG15 추출물이 없는 세포의 세포 생존력을 의미합니다. *는 ap 값 < 0.05, n=3, 학생의 f 테스트를 나타냅니다. **는 ap 값 < 0.01, n=3, 스튜던트 t 테스트를 나타냅니다.

2.4. NG15의 항산화, 항염, 자외선 차단 작용

추출물 DPPH 분석법을 이용하여 NG15 추출물의 항산화 활성을 평가하였다. 구체적으로 DPPH 라디칼 소거 활성은 8.71 ± 1.38,20.12 ± 1.38, 51.65  1.88, 54.95 ± 2.38, and 57.{{20}}}이었다. NG15 추출물을 각각 100, 250, 500, 750, 1000 ug/mL로 처리한 후 52%인 반면, 아스코르빈산(5 ug/mL)은 54.86 土 0.31%의 DPPH 라디칼 소거 활성을 나타냈습니다. 1000 ug/mL의 NG15 추출물에서 DPPH 라디칼 소거 활성은 아스코르빈산(5 ug/mL)보다 약간 더 높았습니다(그림 3a). NG15 추출물의 항염증 활성을 알아보기 위해 NF-kB-의존성 루시페라아제 리포터 분석법을 통해 TNF-a 유도 NF-B 활성화에 미치는 영향을 분석하였다. NF-kB 루시퍼라제 리포터 NIH3T3stable 세포를 다양한 농도의 NG15 추출물로 처리한 경우, TNF-α로 유도된 루시퍼라제 활성은 단독으로 처리한 세포에 비해 1000 ug/mL에서 최대 15.40 + 0.38%까지 용량 의존적으로 감소했습니다. TNF-a(그림 3b). UVB에 노출된 후 피부 세포에 대한 NG15 추출물의 보호 효과를 확인하기 위해 생존력CCD-986sk 세포의 MTT 분석으로 측정했습니다. 이후 CCD-986sk 세포의 생존력30mJ/cm에 노출2 UVB는 79.01로 감소했습니다.± 대조군 세포의 2.57%. 하지만,NG15 추출물로 처리하면복용량 의존 방식. NG15 추출물을 처리한 CCD-986sk의 세포 생존율은87.49 ± 7.49, 89.00 ± 2.89, 97.17 ± 7.19, 100.45 ± 5.62 및 109.48± 치료 후 8.25%100, 250, 500, 750, 1000으로µ대조군과 비교하여 각각 NG15 추출물의 g/mL셀(그림3c). 

그림 2. NG15 추출물의 항멜라닌 생성 효과. (a) 버섯 티로시나제에 대한 NG15 추출물의 시험관 내 티로시나제 억제 활성.**은 p-값 < 0.01 대 정상(미처리) 그룹을 나타냅니다. #는 ap 값 < 0.01 대 사르부틴 처리 세포를 나타냅니다. n=3: 학생의 f 테스트. (b) α-멜라닌 세포 자극 호르몬(MSH)으로 자극된 B16F10 세포의 멜라닌 함량에 대한 NC15 추출물의 효과. ## 및 ** denoe ap 값 < 0.01 대 c-MSH 단독 처리 세포; n=3; 학생의 시험. 알부틴(300uM)을 양성 대조군으로 사용하였다.

2.5. NG15 추출물의 피부 보습 및 주름개선 활성

NG15 추출물의 피부 수분 활성도를 평가하기 위해,가지다-2 (보습 관련 유전자) NHDF 세포에서 qPCR을 사용하여 조사했습니다. 그만큼있다-2mRNA 발현은 NG15 추출물 처리에 의해 유의미하게 향상되었습니다.복용량 의존 방식. 의 상대적인 mRNA 발현 수준있다-2처리하지 않은 것에 비해세포는 199.88± 10.63, 263.91 ± 2.47 및 274.58± 1.37% ,250, 500, 1000µ각각 24시간 동안 NG15 추출물의 g/mL인 반면있다-2mRNA레티노산(50 nM)으로 처리된 NHDF 세포의 발현 수준은 316.31± 8.89퍼센트(수치4ㅏ). NG15 추출물이 콜라겐 분해 및합성, 표현MMP-1그리고Col1A1qPCR을 이용하여 분석하였다. 그만큼MMP-1NG15 추출물 처리에 의해 NHDF 세포의 mRNA 발현이 감소됨용량 의존적 방식으로 1000에서 최대 26.71%µg/mL, 무처리 대비제어(그림4비). 그만큼Col1A1처리된 NHDF 세포의 mRNA 발현NG15 추출물은 500 이하의 용량에서 통계적으로 유의미한 차이를 나타내지 않았습니다.µg/mL,하지만 15.53만큼 증가했습니다.± 1000에서 2.75%µg/mL, 무처리 대조군과 비교(수치4c). 우리는 또한 엘라스타제 억제에 대한 NG15 추출물의 효과를 조사했습니다.활동. NG15 추출물은 용량 의존적으로 엘라스타제 억제 활성을 나타내었으며,최대 24.88± 1000에서 0.80%µg/mL, 무처리 대조군과 비교(그림4d)

그림 3. NG15 추출물의 항산화, 항염, 자외선 차단 활성 (a) NG15 추출물의 DPPH 자유 라디칼 소거 활성. L-아스코르브산(5 ug/mL)을 양성 대조군으로 사용했습니다. **는 정상(처리되지 않은) 그룹에 대한 p-값 < 0.01을 나타냅니다. n {{1{{30}}}}; 학생의 t-테스트. (b) NF-B 루시퍼라제 리포터 NlH313 안정 세포에서 NF-xB 의존성, TNF-α 유도 유시페라제 활성에 대한 NG15 추출물의 효과. **는 ap alue < 0.01 대 TNF-α만 처리된 세포를 나타냅니다. n=3; 학생의 t-테스트. (C) UVB(30m)/cm')에 노출된 후 CCD-986sk 세포의 생존력에 대한 NG15 추출물의 보호 효과. ##은 p-값 < 0.01 대 정상(미처리 및 UVB에 노출되지 않음) 그룹을 나타냅니다. **는 ap 값 < 0.01 대 UVB 단독 처리 그룹을 나타냅니다. n=3; 학생의 f 테스트.

그림 4. NG15 추출물의 피부 보습 및 주름개선 활성. (a) HAS-2b)MMP-1 및 (C) Col1A1의 mRNA 발현 수준. (d) NHDF 세포로부터의 엘라스타제에 대한 NG15 추출물의 시험관내 엘라스타제 억제 활성은 p-값 < 0.05 대 정상(미처리) 그룹을 나타낸다. ap 값 < 0.01 대 일반(처리되지 않은) groupn=3을 나타냅니다. 스튜던트 t 테스트. Retinoic acid(50 nM), TCF-3(5 ng/ml, phosphoramidon disodium salt(10 uM)를 각각 양성 대조군으로 사용하였다. 각 유전자의 mRNA 발현 수준은 B -액틴 유전자.