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•접수 : 2015년 8월 3일 •수정접수 : 2015년 8월 8일 •채택 : 2015년 8월 12일
✽교신저자 : 성현경, 충청북도 충주시 봉방동 836번지 세명대학교 충주한방병원 한방소아과 전화 : (043) 841-1739, 팩스 : (043) 856-1731, 전자우편 : [email protected]
자외선으로 유도된 피부손상에 대한 한의학계의 연구동향
김태연
1)⋅성현경
2)✽1)세명대학교 한의과대학 예방의학교실, 2)세명대학교 한의과대학 한방소아과교실
Analysis of Research Trend on Ultraviolet Induced Skin Damage in the Korean Traditional Medicine Field
Taeyeon Kim
1)& Hyunkyung Sung
2)✽1)Dept. of Preventive Medicine, College of Korean Medicine, Semyung University
2)Dept. of Oriental Pediatrics, College of Korean Medicine, Semyung University
Abstract
Objective : In order to establish the scientific research methods to prove the effects of korean traditional medicine about ultraviolet induced skin damage, we investigated the research on ultraviolet induced skin damage in the korean traditional medicine field.
Method : We searched the papers about ultraviolet induced skin damage published in the journals of korean traditional medicine. The searching end date was on June 29, 2015.
Results : Thirty papers about ultraviolet induced skin damage were found. Twenty nine papers were experi- mental research, and one paper was clinical research. Sixty-three percent of papers were written the years after 2011. Fifty-seven percent of papers were published in the korean journal of oriental physiology &
pathology and the journal of korean oriental medical ophthalmology & otolaryngology & dermatology. Main outcome measures of experimental research were anti-wrinkle effects, anti-oxidant capacity, anti-apoptosis effects, whitening effects and anti-inflammatory effects.
Conclusion : We need more systematic research in order to prove the effects of korean traditional medicine, and use extensively.
Key words
: Ultraviolet induced skin damage, Korean traditional medicine, Experimental research
I. 서 론
피부노화란 나이가 들어가면서 피부에 나타나게 되 는 유형과 무형상의 변화를 지칭하는 용어로써 크게 두
종류로 나눌 수 있다. 첫째는 내인성 노화로 특별한 환
경적 요인 없이 나이가 들어감에 따라 누구에게나 발생
하는 노화 현상이며, 둘째는 광노화로 태양광선과 같은
환경요인에 장기간 노출되어 얼굴, 목, 손 등에 나타나
는 노화 현상을 의미한다
1).
대한예방한의학회지 제19권 제2호(2015년 8월)
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자외선은 피부손상 및 노화를 초래하는 200~400 nm의 파장의 광선으로 피부에 생기는 미용적⋅의학적 문제의 대부분을 일으키는 것으로 알려져 있다. 자외선 은 주름을 특징으로 하는 광노화를 비롯하여 홍반, 일 광화상, 색소침착, 피부암 등의 피부병변을 유발하며 면역반응도 저하시킨다. 자외선이 피부에 조사되면 광 생물학적 반응이 일어나는데, DNA, 세포막 또는 세포 내외의 발색단(chromophore)에 흡수되어 싸이클로부 틸 피리미딘 이량체(cyclobutyl pyrimidine dimer, CPD)와 같은 광합성물이나 활성산소군(reactive oxygen species, ROS)을 발생시킨다. 이들은 피부 내 여러 분 자들과 반응하여 세포내 신호전달체계를 활성화함으로 써 세포를 손상시키고 염증반응을 유발하여 피부손상 을 초래한다
2).
자외선의 부작용을 막기 위해 보편적으로 사용되는 방법으로는 자외선 차단제 도포
1), 선글라스, 모자, 옷, 양산 등의 사용이 있다
3). 그러나 자외선 차단제에 첨가 되어 있는 화학성분은 민감성 피부인에게 눈시림이나 가려움증 등의 자극성 접촉피부염을 야기할 수 있고 일 반인에게서도 피부홍반, 안면홍조를 유발할 수 있으며
4), 선글라스, 모자, 옷 등을 이용한 물리적 차단 방법도 자외선에 노출된 피부를 완벽하게 보호하기에는 다소 역부족이다
3). 따라서 인간이 자외선으로 인한 광노화 및 피부질환의 위험에서 벗어나기 위해서는 자외선을 차단하는 것뿐만 아니라 차단되지 못한 자외선으로 야 기될 수 있는 피부 손상에 대한 인체의 방어 능력을 높 이는 측면 또한 중요하다
5).
최근 과도한 자외선 노출의 위험성에 대한 소비자들 의 인식이 더욱 확대되면서 자외선 관리 제품 소비가 증가함에 따라 2014년 세계 선케어 시장은 전체 스킨 케어 유형 중 가장 높은 성장률을 기록한 것으로 발표 되었으며
6), 항산화제가 다량 함유되어 주름을 방지하 고 자외선을 차단하며 피부 미백⋅탄력 증진 효과가 있 는 피부 관련 제품의 경우 년간 10억 달러 이상의 세계 시장을 확보하고 있으며 5년 이내에 20억 달러 규모로 성장할 것으로 보고되었다
7). 이와 같이 자외선 손상 관 리에 대한 중요성 및 사회적인 관심이 증대되고 있는 점을 고려할 때, 인체에 유용한 성분들이 다량 함유된 한약재 및 처방을 다양하게 활용할 수 있는 한의학계에 서 자외선 손상 관련 연구에 더욱 관심을 가질 필요가 있다고 사료된다.
이에 저자는 2000년부터 2015년까지 국내 한의학계
에 발표된 자외선 유도 피부손상과 관련된 모든 논문을 연구 유형별로 분석하고 양적 변화를 확인함으로써 향 후 한의학계의 연구자들이 자외선 손상 연구의 방향을 설정하고 매진하는데 도움이 될 기초자료를 마련하고 자 본 연구를 진행하였다.
II. 연구대상 및 방법
1. 검색엔진
본 연구의 목적이 자외선 유도 피부손상에 관한 한 의학계의 연구동향을 살펴보고 향후 한의학계에서 체 계적인 연구 진행을 위한 기초자료로 이용하고자 함이 므로 연구를 국내 한의사에 의해 실시된 연구로 한정할 필요가 있었다. 따라서 국내 한의계 학회지를 통합하여 검색할 수 있는 전통의학정보포털(http://oasis.kiom.
re.kr) 사이트를 주 검색엔진으로 이용하여 학술자료들 을 검색하였다. 또한 전통의학정보포털에서 확인 불가 능한 추가 논문을 확인하고자 국내에서 가장 많이 이용 되는 종합 포털 학술정보서비스로서 국내 학술 자료를 많이 보유하고 있는 네이버 전문정보(http://academic.
naver.com)
8)사이트를 보조 검색엔진으로 사용하였 다. 기준일은 2015년 6월 29일이었으며 검색된 논문 중 원문 열람이 가능한 논문을 대상으로 분석하였다.
2. 검색어
전통의학정보포털에서 사용한 검색어는 “자외선 and 피부” or “Ultraviolet and skin” or “UV and skin”
or “광노화” or “광독성” or “광손상” or “자외선 손상”
이다. 네이버 전문정보 검색시에는 상기 검색어 입력 후
‘학술자료’ and ‘의약학’ and ‘한의학’으로 범위를 한정 하였다. 기준일은 2015년 6월 29일이었으며 검색된 논 문 중 원문 열람이 가능한 논문을 대상으로 분석하였다.
3. 선정/배제 기준
연구 방법상 자외선 조사가 시행되지 않은 연구이거
나 피부손상과 직접적인 연관이 없는 주제의 연구, 한
의학 학술지에 발표되지 않은 연구 및 저자들 중 1인
이상의 소속이 한의원이거나 한의과대학, 한방병원, 한
85 의학연구원 등 한의학 연구기관에 속해있지 않은 연구
인 경우 선정기준에서 제외하였다.
4. 논문 선정에 대한 논의
논문 검색결과 전통의학정보포털에서 34편, 네이버 전문정보에서 42편의 논문이 확인되었다. 이중 25편의 중복논문을 제외하고 연구자 2인이 합의를 통해 학위 논문을 포함하여 한의학 학술지에 발표되지 않은 연구 7편, 한의학계 연구자가 포함되지 않은 연구 6편, 피부 와 관련되지 않은 주제의 연구 4편, 자외선 조사가 시 행되지 않은 연구 4편을 제외한 후 최종으로 30편의 논문을 선정하였다(Fig. 1).
III. 결 과
한의학계에 발표된 자외선 유도 피부손상에 관한 논 문 30편 중, 실험논문 29편을 일반적 특성, 병태 모델, 실험디자인, 시료 구성, 주평가 척도, 결론 및 기전으 로 나누어 정리한 결과와 임상논문 1편을 대상자, 중재 방법, 대조군, 평가지표, 결과, 사용기기 항목으로 나 누어 정리한 결과는 다음과 같다(Table 1, Table 2).
1. 검색된 논문의 특성
1) 출판연도
검색된 논문의 출판연도는 다음과 같다. 2002년 이
후 자외선으로 유도된 피부손상 연구는 2003년도와 2006년도를 제외하고 1~2편씩 꾸준히 발표되어 왔으 며, 2011년도 이후부터 증가하였음을 알 수 있었다 (Fig. 2).
2) 게재된 학회지
검색된 30편의 논문이 실린 학회지는 다음과 같다.
자외선으로 유도된 피부손상 관련 논문의 대부분은 동 의생리병리학회지, 한방안이비인후피부과학회지, 한방 부인과학회지, 대한본초학회지에 실려 있음을 확인할 수 있었다(Table 3).
3) 논문유형 및 실험 디자인
검색된 논문은 1편의 임상연구를 제외하고 모두 실 험연구였다. 실험연구 중 세포실험 논문이 17편으로 가 장 많았고, 동물실험 논문은 5편, 세포실험과 동물실험 을 병행한 논문이 7편이었다(Fig. 3).
2. 실험연구의 측정 항목에 따른 분석
1) 병태모델에 따른 분류
29편의 실험연구에 사용된 세포 및 동물을 중복 처 리(2종 이상의 세포를 사용한 세포실험 논문, 세포실험 과 동물실험 병행 논문)하여 살펴본 결과, 세포실험은 총 28회, 동물실험은 총 12회 진행되었음을 확인할 수 있었다. 자외선 유도 피부손상 실험에 가장 많이 사용
76 Papers Searched
•34 papers from OASIS
•42 papers from NAVER
25 Duplicates Removed 51 Titles/Abstracts Screened
21 Excluded
•7 not published in the journal of korean medicine
•6 no korean medicine practician
•4 not related skin
•4 no UV irradiation 30 Papers Selected
Fig. 1. Literature Searching Results Flow Chart
OASIS : oriental medicine advanced searching intergrated system
대한예방한의학회지 제19권 제2호(2015년 8월)
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대한예방한의학회지 제19권 제2호(2015년 8월)
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First Author (Year)
Samples Population Intervention Process Comparison Outcome Measurement Result Equipment
Kim38) (2014)
加減紫雲液 (Gagam- Jawoonaek, GJ)
Twenty women in their twenties to fifties with no skin diseases
•exposed UV as a 6 subsites on the left upper arm of subjects using multi-port solar simulator.
•measured erythema degrees(a* values) of the subsites using spectrophotometer.
•Before UV exposure
•Before application of GJ
•Twenty-four hours after first appli- cation of GJ
•Forty-eight hours after first appli- cation of GJ
Erythema degrees(a*
values) of the subsites using spectrophotometer (CM-2600D, Minolta, Japan).
GJ could decrease erythema by UV exposure.
•Multi-port solar simulator(601-300 W, Solarlight co., USA)
•Spectrophotometer (CM-2600D, Minolta, Japan)
Table 2. Summary Data for General Characteristics of the Clinical Research about UV Induced Skin Damage
8 7 6 5 4 3 2 1
0 2002 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Fig. 2. The Publish Year of Studies
Publication Journal Number
Korean Journal of Oriental Physiology & Pathology 10
The Journal of Korean Oriental Medical Ophthalmology & Otolaryngology & Dermatology 7
Journal of Oriental Obstetrics & Gynecology 5
Korean Journal of Herbology 4
Korean Journal of Oriental Preventive Medicine 1
Journal of Oriental Rehabilitation Medicine 1
Korean Journal of Acupuncture 1
Journal of Korean Medicine 1
Total 30
Table 3. The Publication Journal of Studies
대한예방한의학회지 제19권 제2호(2015년 8월)
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HaCaT Cell B16F10 Cell HS68 Cell HDF F6 Cell MEF Fibroblast Raw 264.7 Cell Mel-ab Cell SKH-1 Mouse C57BL/6Mouse Guine a pig
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Number of Used
Fig. 4. Pathologic Model of Experimental Research
HaCaT: HacaT Human Keratinocyte Cell Line; B16F10: B16F10 Mouse Melanoma Cell Line; HS 68: HS 68 Human Foreskin Fibroblast Cell Line; HDF: Human Dermal Fibroblast; F6: F6 Human Dermal Fibroblast;
MEF: Mouse Embryonic Fibroblast; RAW 264.7: RAW 264.7 Mouse Macrophage Cell Line; Mel-ab cell:
C57BL/6 Mouse Originated Melanocyte Cell Line; SKH-1: SKH–1 Hairless Mouse; C57BL/6: C57 or Black6 Mouse.
Experimental Research -In Vitro : 17
Experimental Research -In Vitro & Vivo : 7 Experimental Research -In Vivo : 5
Clinical Research : 1 23% 57%
17%
3%
Fig. 3. The Pattern of Studies
된 세포는 HaCaT 각질형성세포로 12회 사용되었고, B16F10 흑색종 세포는 5회 사용되었다. 섬유아세포 중 HS68 세포는 3회, 인간 섬유아세포(human dermal fibroblast, HDF)가 2회, F6 세포가 2회, 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic fibroblast, MEF) 및 종류가 기재되지 않은 섬유아세포 1종이 있었다. 마우 스 멜라닌세포인 Mel-ab 세포와 마우스 대식세포인 Raw 264.7 세포는 각 1회씩 사용되었다. 실험에 사용 된 동물 중 SKH-1 마우스가 8회로 가장 많이 사용되 었으며 C57BL/6 마우스는 3회, 기니피그는 1회 사용
되었다(Fig. 4).
2) 사용 시료 구성에 따른 분류
자외선 유도 피부손상 실험연구에 사용된 29종의 시
료를 분석한 결과, 복합시료를 사용한 논문은 12편, 단
일시료를 사용한 논문은 17편으로 확인되었다. 복합시
료 중 11종은 3가지 이상의 약재가 혼합된 복합처방 시
료였으며, 1종은 홍삼과 어유 병용 시료였다. 단일시료
중 감잎, 발효홍삼, 산약은 각각 2회씩 사용되었다
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Name of SamplesSingle Samples
(14)
枾樹葉(
Persimmon Leaf
), 醱酵紅蔘(Fermented Red Ginseng
), 山藥(Dioscoreae Rhizoma
), 石榴(Pome- granate
), 五倍子(Galla Rhois
), 金銀花(Lonicerae Japonicae Flos
), 海棠花(Rosa Rugosa Thunb. Flowers
), 赤松葉(Needles of Red Fine
), 射干(Belamcandae Rhizoma
), 五味子(Schisandrae Chinensis Fructus
), 覆 盆子(Rubus Coreanus Fruits
), 赤何首烏(Polygonum Multiflorum
), 蓮花(Nelumbo Nucifera
), 白附子 (Aconitum Koreanum
)Complex Samples
(12)
大黃膏加桑白皮(
Daehwang-go ga Snagbakpi
) : 大黃, 當歸, 黃白, 生地黃, 桑白皮 消毒飮(Sodok-um
)：牛蒡子, 甘草, 防風, 荊芥天精氣保丹(
Cheonjeongkibi-dan
) : 人蔘, 甘草, 五味子, 黃精, 白芍藥, 黃芪, 地黃 六味地黃湯(Yukmijiwhang-tang
) : 熟地黃, 山藥, 山茱萸, 白茯令, 牧丹皮, 澤寫 生脈散(Saengmaek-san
) : 人蔘, 麥門冬, 五味子滋陰美丹(
Jaummi-dan
) : 赤何首烏, 黃芪, 玉竹, 熟地黃, 白芍藥, 當歸, 蓮子肉, 五味子, 山茱萸, 靈芝, 白朮, 百合, 白茯苓, 甘草紫雲膏(
Jawoon-go
) : 當歸, 紫草, 豚脂, 蜜蠟, Olive Oil 白附子散(Baickbuja-san
) : 白附子, 白芷, 白茯苓, 密陀僧 滋陰丹(Jaeum-dan
)I : 白芍藥, 蓮子肉, 玉竹, 百合, 乾地黃 II : 柴胡, 忍冬藤, 薏苡仁, 杏仁, 車前草
III : 白芍藥, 蓮子肉, 玉竹, 百合, 乾地黃, 柴胡, 忍冬藤, 薏苡仁, 杏仁, 車前草
羌活續斷湯(
Kanghwalsokdan-tang
) : 羌活, 防風, 白芷, 細辛, 杜冲, 牛膝, 秦艽, 續斷, 熟地黃, 當歸, 人蔘, 白芍藥, 赤茯苓, 桂枝, 川芎, 生薑丹梔逍遙散(
Danchisoyo-san
) : 當歸, 柴胡, 白芍藥, 白朮, 白茯苓, 牧丹皮, 梔子, 甘草, 薄荷, 生薑 紅蔘(Korean Red Ginseng
) and 魚油(Fish Oil
)Table 4. Composition of Samples in Experimental Research
(Table 4).
3) 평가 항목에 따른 분석
검색된 29편의 실험연구에서 시행된 주요 실험 항목 을 분석한 결과 항주름효과, 항산화능력, 항세포사멸 효과, 미백효과, 항염효과를 확인하는 실험으로 대분되 었다(Table 5).
Main Outcome Measure Number of Performing Experiment
Anti-Wrinkle Effects 18
Anti-Oxidant Capacity 13 Anti-Apoptosis Effects 10
Whitening Effects 7
Anti-Inflammatory Effects 4 Table 5. Main Outcome Measure of
Experimental Research
IV. 고 찰
수명이 연장되고 야외 여가활동이 증가된 현대사회
에서 자외선은 피부노화기전에서 매우 중요한 비중을
차지하고 있다. 피부는 여러 가지 생리기능을 가진 보
호막인 동시에 타인으로부터 미용적 호감을 얻을 수 있
는 중요한 기관으로서, 현대인들의 외모에 대한 관심
증대와 더불어 자외선으로 인한 피부노화를 방지하기
위한 많은 방법들이 시도되고 있다
39). 그러나 광노화
완화를 위해 보편적으로 사용하는 자외선 차단제의 경
우 자외선 차단제에 포함된 성분 및 성상의 특성으로
인해 피부에 직접적으로 자극을 주며, 피부 잔류에 의
한 밀폐효과 등으로 피부의 신진대사를 저해하고, 피부
문제를 유발할 가능성이 있는 것으로 알려져 있다
40).
따라서 다양한 분야에서 자외선에 의한 피부손상 및 광
노화를 예방하거나 치료할 수 있는 새로운 소재를 개발
하려는 노력이 진행되고 있으나
15)안전성과 효과가 입
증된 다수의 한약재 및 처방을 활용할 수 있는 한의학
계에서는 자외선으로 유도된 피부노화에 대한 체계적
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인 연구가 부족한 실정이다.
이에 저자는 국내 한의학 관련 학술지에 발표된 자 외선 유도 피부손상 관련 논문들을 조사⋅정리해 봄으 로써, 고령화 시대에서 중요성이 날로 증대될 자외선 손상 분야에서 한의학계의 연구 활성화를 위한 기초자 료로 사용하고자 본 연구를 진행하였다.
자외선에 의한 피부손상과 관련된 한의학계의 논문 은 2002년 한방 미용제제 개발을 목표로 한 김의 연구
9)를 시작으로 2003년, 2006년을 제외하고 매년 1~2편 의 논문이 발표되어 오다가 2011년도 4편, 2012년도 3 편, 2013년도 2편, 2014년도에 7편, 2015년도 전반기 에 3편이 발표되었다. 이는 자외선으로 초래되는 피부 손상에 대한 한의학계의 관심이 증가 추세임을 반영하 고 있으며 생활수준 향상에 따른 일반인들의 피부 미용 에 대한 관심 및 기능성 화장품에 대한 수요 증가, 자 외선으로 유발되는 악성 흑색종을 비롯한 피부암 및 광 선각화증 환자 증가, 환경오염에 의한 오존층 파괴와 인구 고령화에 따른 자외선 노출의 증가
41)등을 고려할 때 향후 자외선 손상 관련 연구는 더욱 활발히 진행될 것으로 사료된다.
자외선 유도 피부손상 관련 논문은 동의생리병리학 회지에 10편, 한방안이비인후피부과학회지에 7편, 한 방부인과학회지에 5편, 대한본초학회지에 4편 발표되 어 피부 질환 및 여성 관련 질환을 다루는 임상 분야와 인체 생리병리, 약물 효능과 관련된 학회들을 중심으로 자외선 손상 연구가 진행되고 있음을 알 수 있었다. 그 외에도 경락경혈학회지, 한방재활의학회지, 예방한의 학회지, 대한한의학회지에 각각 1편씩 실려 다양한 학 회에서 자외선 유도 피부손상 분야에 관심이 있음을 확 인할 수 있었다.
논문 유형을 살펴본 결과 30편의 논문 중 임상연구 1편을 제외하고는 모두 실험연구로 진행되었다. 세포실 험 논문이 17편으로 가장 많았고, 동물실험 논문은 5 편, 세포실험과 동물실험을 병행한 논문이 7편이었다.
1편의 임상연구에서는 피부질환이 없는 18명의 연구대 상자를 선정하여 인공 자외선 조사기(multi-port solar simulator 601-300W, Solarlight co, USA)로 홍반 을 유발한 뒤, 자운고의 기본 구성약물인 자초, 당귀에 행인, 황기, 현삼, 고삼, 길경, 황금, 금은화를 넣은 액 상의 외용제인 가감자운액을 2회 도포하고 색차계 (spectrophotometer, CM-2600D, Minolta, Japan) 측정을 시행하여 홍반을 완화 효과가 있음을 확인하였
다38). 상기 연구의 경우 임상시험윤리위원회 심의 절 차 및 규정에 따라 비침습적 기기를 이용한 홍반 완화 측정에 국한된 연구가 진행된 것으로 사료된다. 화장품 임상시험기관 등에서 행해지는 자외선 관련 임상시험 에서는 국내외 규정에 근거하여 인공 자외선 조사기로 국소부위에 홍반이나 색소침착을 유발하여 판정하는 최소홍반량(minimum erythema dose, MED)⋅최소 지속형 즉시흑화량(minimal persistent pigment darkening dose, MPPD)이나 색차계로 측정되는 명 도지수(L* value)․지각색소지수(a* value, b* value) 등을 평가 지표로 이용하여 자외선차단효과(sun pro- tection factor, SPF ; protection factor of UVA, PA) 평가나 피부 진정․미백에 대한 효능 평가가 시행되 고 있으므로
42), 향후 자외선의 유해성 증가 등을 고려 할 때 이러한 측정방법을 이용한 한의학계의 한방 제제 들의 효능을 입증할 수 있는 임상연구 또한 활발하게 진행되어야 할 것이다.
피부가 자외선에 노출되면 표피 내 각질형성세포와
멜라닌세포, 진피 내 섬유아세포가 손상을 받게 되는데
5),
검색된 29편의 실험연구에서 사용된 세포 또한 각질형
성세포, 멜라닌세포, 섬유아세포로 크게 분류할 수 있
었다. 실험연구에서 가장 많이 사용된 HaCaT 세포는
인간 각질형성세포(human keratinocyte)로서 자외선
조사로 초래되는 세포사멸, 활성산소종 생성, 콜라겐
분해 기전에 대한 각 시료들의 효과를 확인하는 데 이
용되었다. 또한 마우스 흑색종 세포인 B16F10 세포는
자외선으로 유도되는 멜라닌 합성 기전에 대한 시료들
의 효과를 확인하는데 사용되었다. 인간 포피 섬유아세
포 세포주인 HS68 세포와 인간 진피 섬유아세포 세포
주인 F6 세포는 세포외기질인 콜라겐과 엘라스틴의 합
성⋅분해 기전에 작용하는 시료들의 효과를 확인하기
위하여 사용되었고, 인간 진피 섬유아세포(human
dermal fibroblast, HDF)에서는 활성산소군(reactive
oxygen species, ROS) 생성 억제 및 세포사멸(apoptosis)
억제 효과와 프로콜라겐 합성 촉진 및 기질 금속단백분
해효소(matrix metalloproteinase, MMP)-1 발현 억
제 효과를, 마우스 배아 섬유아세포(mouse embryonic
fibroblast, MEF)에서는 자외선으로 유도된 세포사멸
과 세포주기 정지에 대한 시료의 보호 작용을 확인하였
다. 이 외에 마우스 대식세포인 RAW 264.7 세포를 통
해서는 항염증 작용을, 마우스 멜라닌세포인 Mel-ab
세포를 통해서는 멜라닌 생성을 확인하였다.
95 검색된 실험논문 중 8편의 논문에서 무모 마우스
(hairless mouse)인 SKH–1 마우스, 3편의 논문에서 C57BL/6 마우스, 1편의 논문에서 기니피그가 자외선 유도 피부손상의 동물병태모델로 이용되었다. 시료는 경구 투여 또는 피부도포를 통해 동물에게 적용되었으 며, 헤마톡실린-에오신 염색과 면역조직화학적 염색을 통해 외형적 피부 상태 변화, 콜라겐 생성 분해 기전과 연관된 MMPs의 발현 억제 등을 살펴보는 연구가 이루 어졌음을 확인할 수 있었다. 기니피그를 통해서는 자외 선으로 인한 색소침착 기전에 관여하는 티로시나아제 및 티로시나아제관련단백질(tyrosinase-related proteins, TRPs)의 활성 억제 효과를 확인하였다. 따 라서 추후 자외선 손상에 대한 실험연구의 디자인 시에 도 상기된 세포 또는 동물들을 응용해 볼 수 있을 것으 로 사료된다.
자외선 유도 피부손상 실험연구에 사용된 복합처방 시료는 보익지제(補益之劑)인 육미지황탕, 생맥산
41), 강활속단탕
44), 천정기보단
19), 자음미단
9), 자음단
10), 화 해지제(和解之劑)인 단치소요산
43), 외치제(外治劑)인 대황고가상백피
44), 백부자산
45), 자운고
45), 해표지제(解 表之劑)로 구성된 소독음
47)으로 향후 진행될 자외선 관 련 손상 연구에 있어서 유사한 한의학적 효능을 가진 한방제제를 응용해 볼 수 있을 것으로 사료된다. 또한 홍삼과 어유의 병용투여가 자외선 유도 피부손상의 회 복에 있어 상승효과를 낸다는 것도 확인할 수 있었다.
14종의 단일시료 중 본초시료는 8종으로 수삽약(收澁 藥)에 속하는 오미자, 복분자, 오배자, 청열약(淸熱藥) 에 속하는 금은화, 사간, 보기약(補氣藥)에 속하는 산 약, 보혈약(補血藥)에 속하는 적하수오, 온화한담약(溫 化寒痰藥)인 백부자의 효과를 확인할 수 있었으며
48), 항산화효과가 있는 것으로 알려진 감잎을 비롯한 석류, 발효홍삼, 해당화, 적송엽, 연꽃 등도 자외선 관련 피 부손상에 대하여 보호 효과가 있는 것을 알 수 있었다.
자외선은 일차적으로 피부 표면에 존재하는 각질세 포에 작용하여 활성산소의 생성을 자극하며 피부 세포 의 사멸을 촉진한다. 이와 함께 다양한 세포자극물질을 유리시켜 피부를 보호하는 작용과 피부의 병적현상을 유발하므로 임상적으로 일광화상, 피부노화, 광과민성 피부병, 후천적인 색소침착과 다양한 색소성 피부질환, 돌연변이 그리고 피부암까지 발생될 수 있다. 진피까지 침투한 자외선은 콜라겐의 파괴를 촉진하거나 섬유아 세포에서 콜라겐 합성을 억제하여 피부두께를 얇게 하
여 주름을 생성시킨다
49-50). 이러한 기전을 바탕으로 자외선으로 유도된 피부손상에 대한 효능 평가 항목들 을 분석한 결과 크게 항주름, 항산화, 항세포사멸, 미 백, 항염 효과로 나누어 볼 수 있었다.
광노화의 가장 두드러지는 임상적 특징인 주름은 자 외선에 의한 손상으로 매개되는 진피내기질의 합성과 분해의 불균형이 주된 원인이다
2). 콜라겐은 전신의 결 체조직을 구성하는 단백질로서 전구체인 프로콜라겐으 로부터 형성된다. 프로콜라겐은 성숙한 콜라겐과 여분 의 펩티드로 구성되어 있는데, 이 펩티드는 콜라겐이 성장하고 있는 콜라겐 섬유로 끼어 들어가기 전 특이한 단백분해효소(protease)인 기질 금속단백분해효소(matrix metalloproteinase, MMP)들에 의해 분해한다. 대표 적으로 MMP-1은 진피조직의 주성분인 타입 I 콜라겐 분해를 촉진한다
51). 자외선으로 증가되는 TNF-α, IL-1 등은 피부 진피세포인 섬유아세포(fibroblast)에 작용 하여 MMP-1의 생합성을 증가시킬 수 있다
52). 자외선 으로 인한 주름생성은 MMP 등의 단백질 발현에 관여 하는 신호전달 단백질인 활성화단백질(activator protein, AP)-1과 전사인자인 c-fos, c-jun, 핵인자 카파B(nuclear factor-kappa B, NF-kB) 등의 활성 화와도 관련이 있다
51). 또한 장시간의 자외선 조사는 프로콜라겐의 합성과 금속단백분해효소 조직억제제 (tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP)-1 의 발현이 억제시켜 콜라겐 합성을 비정상적으로 억제 한다
25).
검색된 논문들 중 시료의 항주름 효과를 확인한 연 구는 총 18편이었다. 이중 15편의 연구에서는 자외선으 로 유도된 주름 형성 기전 활성화에 대한 각 시료들의 효능 평가 실험이 진행되었다. 각 논문을 분석한 결과 감잎
29)과 발효홍삼
35)은 MMP-2, -3, -9, IL-1β, TNF-α의 발현을, 대황고는 MMP-9의 발현과 콜라겐 회복을, 육미지황탕은 MMP-3, -9, IL-1β, TNF-α 의 발현을, 적송엽은 MMP-2의 발현을, 오미자, 적하 수오, 생맥산은 TNF-a, c-fos, c-jun 발현을 억제하 여 주름 생성 억제 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
또한 오배자는 엘라스타아제(elastase)를 활성시키고
MMP-1, c-fos, c-jun의 발현은 억제하였고, 자음미
단과 자음단, 단치소요산은 MMP-1의 발현을 억제하
고 콜라겐의 생성은 촉진시켰으며, 자운고는 MMP-9
발현을 억제하였고, 해당화는 콜라게나아제(collagenase)
활성을 감소시켰으며, 홍삼+어유는 MMP-3, -13의
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발현을 억제하고 TIMP-1의 발현은 촉진함으로써 자외 선으로 유도되는 주름 생성 촉진 기전을 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 3편의 연구에서는 외형적 평가를 통 한 주름개선 상태를 확인하였는데, 강의 연구
37)에서는 석류 추출물을 피부에 도포 후 레플리카(replica) 분석 을 시행하여 무도포군에 비하여 주름 형성이 억제되는 것을 확인하였고, 이의 연구
28)에서는 감잎추출물 도포 와 경구투여를 통해 외형상 주름 형성 및 피부 조직 내 콜라겐 섬유 손상 억제 효과를, 이의 연구
30)에서는 발 효홍삼의 도포와 경구투여로 주름형성 완화 효과를 확 인하였다.
항산화 능력은 자외선으로 인한 피부손상 완화하고 예방하는 데 있어서 매우 중요하다. 자외선은 두 가지 기전을 통하여 피부에 일중항산소(singlet oxygen)나 과산화물음이온(superoxide anion)과 같은 활성산소 군(reactive oxygen species, ROS)을 발생시킨다. 첫 째, 자외선 조사는 염증성 매개체(mediator)를 방출시 켜 백혈구를 활성화시키는데 이러한 백혈구는 니코틴 아마이드 환원형 아데닌디뉴클레오타이드인산(nico- tinamide adenine dinucleotide phosphate reduced, NADPH) 산화산소계에 개입하여 활성산소를 생성한 다. 둘째, 자외선은 지질 특히 불포화지방산에서 전자 를 빼앗아 지질 라디컬을 형성하는데 이것은 산소 분자 와 묶여 과산화지질이 되고, 세포막에 장애를 초래한다
53). 이렇게 형성된 ROS는 피부의 항산화 방어 시스템을 파괴시켜 DNA, RNA, 효소 및 세포막에 손상을 일으 켜 세포사멸을 초래하거나 유전자 발현양식 변화에 의 한 광독성, 광노화 및 피부암을 유발시킨다
54). 검색된 논문 중 항산화 능력 측정 실험이 진행된 논문은 총 13 편으로써 세포실험을 통해 연꽃의 지질과산화 억제능, 해당화⋅사간⋅복분자의 디페닐 피크릴 히드라질(1,1- diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH) 소거능, 자음 단, 감잎
29), 발효홍삼
35)의 ROS 생성 억제능, 천정기보 단의 DPPH 소거능과 ROS 생성 억제능, 금은화의 총 항산화능력과 초과산화물(superoxide) 소거능, 적송엽 의 DPPH 소거능, ROS 생성 억제능 및 슈퍼옥시드 디 스무타아제(superoxide dismutase, SOD)·카탈라아 제(catalase, CAT) 생성 촉진능, 육미지황탕의 잔틴산 화효소(xanthine oxidase, XO)⋅DPPH 소거능 및 SOD⋅CAT 생성능, ROS 생성 억제능을 확인할 수 있 었다. 동물실험에서는 대황고의 도포로 SOD 생성이 촉진됨을, 감잎
28)의 도포와 경구투여로 SOD와 CAT
생성이 촉진됨을 확인할 수 있었다.
자외선 B가 피부에 과도하게 조사되면 DNA 상해를 형성하게 만들어 세포사멸(apoptosis) 과정을 유도한 다. 상해를 입은 피부세포에서는 ROS가 과다하게 생 성되어 단백질, 지질 그리고 DNA의 산화 과정이 유도 되며, 독성 산물을 생산하고 산화적인 상해가 가속화되 어 세포사멸 과정이 유도된다
56). 자외선에 의해 생성된 CPD와 같은 광합성물 또한 DNA 상해를 초래하는데, 상해부위를 포함하고 있는 뉴클레오티드는 절제효소 복합체에 의해 제거되기도 하지만, 과도한 수준의 DNA 상해는 절제회복을 거치지 않고 세포사멸로 이어
진다
56-57). p53은 정상세포의 세포질에 존재하는 암 억
제 유전자(tumor suppressor gene)이다. 이는 DNA 손상 시 농도와 기능이 증가되고 세포질에서 세포핵으 로 이동되면서 세포사멸 유발 유전자를 활성화시켜서 세포사멸이 일어나게 한다
58). Bcl-2 패밀리단백질 (protein family)들은 상호 균형을 통해 세포사멸을 유 도하거나 억제하는데 관여한다. Bax, Bak, Bid는 세 포사멸 유도 단백질이며, Bcl-2와 Bcl-xL은 세포사멸 억제 단백질로써
59)UVB 조사는 Bcl-2, Bcl-xL 발현 을 억제하고
60)Bax 발현을 촉진시켜 세포사멸을 유도 하는 것으로 알려져 있다
61-62). 검색된 논문들을 분석 한 결과 천정기보단, 금은화, 복분자 처리는 자외선으 로 인한 세포사멸을 억제하여 세포생존률을 증가시켰 으며, 대황고와 자운고 도포는 p53 유전자의 활성 억 제 효과를 통해, 산약, 단치소요산, 생맥산, 적하수오, 오미자는 Bcl-2 패밀리단백질 의 조절을 통해 세포사 멸 기전 활성화를 억제하는 것으로 확인되었다.
자외선으로 인한 색소침착에는 즉시색소침착과 지연 색소침착이 있다. 즉시색소침착은 자외선이 유발하는 멜라닌의 광산화(photo-oxidation) 현상 및 멜라닌 세포 핵 주변에 위치해 있던 멜라노좀의 가지돌기 주변 각질형성세포로의 재분포로 발생하는 것으로 표피멜라 닌 양에는 변화가 없으므로 광보호 효과는 없다. 지연 색소침착은 멜라노좀(melanosome)의 크기와 수 증가, 티로시나아제(tyrosinase)의 활성화, 멜라닌세포의 수 증가와 가지돌기의 발달 및 멜라노좀의 이동으로 각질 형성세포의 전층에 멜라닌이 증가하기 때문에 발생한 다
2). 자외선으로 활성화되는 p53은 티로시나아제 전사 RNA의 전사를 촉진하여 멜라닌 합성을 증가시킨다.
멜라노좀 내의 티로신(tyrosine)은 티로시나아제에 의
해 도파(DOPA)로 전환되며 DOPA에 다시 티로시나아
97 제가 산화작용을 촉매하는 효소로 작용하고 여러 과정
을 거친 후 최종적으로 멜라닌이 형성된다
63-64). 검색 된 논문을 분석한 결과, 오미자는 멜라닌 생성을 억제 하고 멜라닌 생성에 관여하는 티로시나아제 및 티로시 나아제의 프로모터(promoter)를 조절하는 전사인자인 마이크로프탈미아 연관 전사 요소(microphthalmia associated transcription factor, MiTF)의 발현을 억제하였고, 자음단과 해당화는 멜라닌 합성 저해능을, 사간은 티로시나아제 활성저해능을 가지며, 대황고, 백 부자산, 백부자는 멜라닌 세포 분포를 완화시키고, 티 로시나아제 활성 및 L-DOPA 양성반응을 억제시킴으 로써 미백 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
자외선 조사로 생성된 광합성물과 활성산소는 세포 막을 손상시키며 피부에 염증 반응을 일으킨다. 자외선 은 각질형성세포에서 사이클로옥시게나아제(cyclooxy- genase, COX)-2의 활성화를 유도하여 프로스타글란 딘, 히스타민, 세로토닌, 인터루킨 등의 분비를 촉진시 키고, 전사인자 NF-kB를 활성화하여 IL-1β, TNF- α, IL-8, 세포간 접합분자(intercellular adhesion molecule, ICKM)와 같은 염증성 사이토카인 유전자 의 발현을 촉진시킨다. 이러한 염증성 사이토카인은 혈 관을 확장시키고 혈관벽의 투과성을 증가시켜 염증세 포가 혈관에서 표피와 진피로 방출된다. 이러한 염증반 응은 홍반 및 부종을 유발시키거나 심할 경우 물집, 각 질탈락, 색소침착이 발생되고, 오한 발열 오심 등의 전 신증상을 일으키기도 한다
2). 유도형 산화질소합성효소 (inducible nitric oxide syntheses, iNOS)는 염증반 응을 조절하는 중요한 효소 중 하나로 L-아르기닌 (arginine)로부터 염증매개인자인 산화질소(NO)를 합 성한다
65). 인간의 iNOS는 염증성질환이 있는 환자의 대식세포에서 다량의 NO를 생성하여 세균 침입을 억 제하거나 혹은 T-세포증식을 억제하여 국소 염증반응 을 하향시키는 방어에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 보고되고 있다
66). 그러나 자외선에 의한 과도한 iNOS 의 발현은 NO의 생성량을 증가시켜
67)그 자체의 독성 효과에 의해 주위 세포의 손상을 야기한다
68). 검색된 논문을 분석한 결과, 소독음은 COX-2, IL-6, IL-8 의 mRNA 발현과 IL-6, IL-8 생성을 억제하고, 해당 화는 IL-6 생성을 억제하며, 자운고는 IKK, iNOS의 mRNA 발현과 NO 생성을 억제하였는데 이와 같이 염 증반응을 촉진시키는 전사인자 및 매개체 생성 억제를 통하여 항염증 효능을 평가하였음을 확인할 수 있었다.
한의학계에서 현재까지 진행되어 온 자외선으로 유 도된 피부손상에 대한 연구들을 살펴본 결과, 대부분 실험적 연구가 진행되어 자외선 조사로 초래되는 피부 변화의 분자생물학적 기전 및 면역조직화학적 변화기 전을 확인할 수 있었으며, 활성산소군 생성 촉진이 자 외선으로 유도되는 피부손상 기전 활성화의 주요 요인 이 된다는 것을 알 수 있었다. 또한 실험 연구를 디자 인함에 있어서 피부각질형성세포, 섬유아세포, 멜라닌 세포 및 마우스와 기니피그를 이용할 수 있다는 점과 자외선으로 유도되는 활성산소군 생성 촉진 및 주름, 색소침착, 피부세포사멸, 염증반응 등의 개선 여부를 평가하기 위한 주요 실험 항목들도 확인할 수 있었다.
따라서 본 연구를 통하여 확인된 자외선 유도 피부손상 기전 및 병태모델, 시료, 평가 항목 등을 보완·응용함 으로써 자외선으로 유도된 피부손상 연구에 있어서 한 의학계가 항산화효과를 비롯한 다양한 효능을 지닌 한 약재 및 처방을 적용하여 더욱 체계적인 연구를 진행할 수 있을 것으로 사료된다.
다만 실험적 연구를 근간으로 한 임상연구는 아직까 지 진행되지 못하고 있는 실정이며, 실험에 사용된 시 료 선정의 근거 부족, 선행연구를 바탕으로 한 후속연 구 부재 등도 한의학계에서 진행되어 온 자외선으로 유 도된 피부손상에 대한 연구의 체계성이 다소 부족한 상 태임을 알 수 있었다. 피부세포를 이용한 실험 디자인 에 있어서 시료 처리 전 자외선 조사와 시료 처리 후 자외선 조사에 따른 시료의 피부손상 예방 효과인지 치 유 효과인지에 대한 구분 또한 명확하게 이루어져야 하 며, 자외선으로 유도되는 세포사멸 기전 활성화에 있어 세포사멸 촉진 단백질로 알려진 Bax의 발현이 기존의
보고
69-71)와는 다르게 자외선 조사 후 감소되고 시료
처리 후 증가되는 실험결과 부분은 검증이 필요할 것으 로 사료된다. 향후 보다 체계적이고 근거 수준을 높일 수 있는 디자인으로 설계된 실험적 접근이 필요하며 실 험적으로 검증된 한의학 관련 시료를 임상으로 연계하 여 적용하기 위한 노력 또한 진행되어야 할 것으로 사 료된다.
V. 결 론
자외선 유도 피부손상에 대한 한의학계의 연구동향
을 살펴본 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
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본 연구에 사용된 30편의 논문은 대부분 동의생리병 리학회지, 한방안이비인후피부과학회지, 한방부인과학 회지, 대한본초학회지에 실려 있었으며, 이중 실험논문 이 29편, 임상논문이 1편으로 한의학계의 연구는 거의 대부분 실험연구 위주로 이루어졌음을 알 수 있었다.
29편의 실험연구 중 세포실험 연구 17편, 동물실험 연 구 5편, 세포실험과 동물실험 병행 연구 7편으로 확인 되었다. 세포실험 연구에서 가장 많이 사용된 세포는 HaCaT 각질형성세포였고, B16F10 흑색종 세포, HS68 섬유아세포 순으로 다용되었다. 동물실험 연구에서는 SKH-1 마우스와 C57BL/6 마우스, 기니피그의 세 종 류가 사용되었다. 복합시료를 사용한 논문은 12편, 단 일시료를 사용한 논문은 17편으로 확인되었다. 복합시 료 중 11종류는 3가지 이상의 약재가 혼합된 복합처방 시료였으며, 1종은 홍삼과 어유의 병용 시료였다. 단일 시료 중 감잎, 발효홍삼, 산약은 각 2회씩 이용되었다.
검색된 29편의 실험연구에서 시행된 주요 평가 항목을 분석한 결과 항주름효과, 항산화능력, 항세포사멸 효 과, 미백효과, 항염효과로 대분되었다. 추후 상기된 세 포 및 동물, 시료, 평가 항목 등을 바탕으로 보완⋅응 용함으로써 자외선으로 유도된 피부 손상에 대한 더욱 체계적인 연구를 진행할 수 있을 것으로 사료된다.
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