Acteoside와 Isoacteoside의 항산화 작용 및 미백 효과
윤미연·심상수·황완균·최병철# 중앙대학교 약학대학
(Received October 7, 2008; Revised October 25, 2008; Accepted January 15, 2009)
Antioxidant Activity and Whitening Effects of Acteoside and Isoacteoside Mi Yun Yoon, Sang Soo Sim, Wan Kyun Whang and Byung-Chul Choi
#College of Pharmacy, Chung-Ang University, Seoul 156-756, Korea
Abstract
— This study was performed to investigate the effects of acteoside and isoacteoside isolated from Clerodendron trichotomum Thunberg on melanin production in B16 melanoma cells. In DPPH radical scavenging activity, acteoside and isoacteoside had a potent anti-oxidant activity in a dose-dependent manner. Both acteoside and isoacteoside dose-depen- dently inhibited silica-induced ROS (reactive oxygen species) generation in B16 melanoma cells. They significantly inhibited tyrosinase activity and melanin production in MSH-stimulated B16 melanoma cells. The inhibitory effect of acteoside was more potent than that of isoacteosidee. In Western blot of tyrosinase, acteoside inhibited MSH-induced tyrosinase expres- sion in B16 melanoma cells, which is related to the inhibitory action of acteoside on tyrosinase activity and melanin pro- duction. These results show that acteoside and isoacteoside from Clerodendron trichotomum Thunberg has a potent anti- oxidant activity and whitening activity. The underlying mechanism of acteoside on whitening activity may be due to the inhi- bition of tyrosinase activity and tyrosinase expression.
Keywords □
acteoside, melanin, tyrosinase, isoacteoside
Melanin
은사람의피부색을결정하는물질로서자외선을차단하여인체를보호하는작용을한다
. Melanin
합성에있어중요하게작용하는효소는구리를함유하고있는
tyrosinase
로서생체내
tyrosine
을DOPA
를거쳐DOPA quinone
으로산화되는 과정을촉매하여melanin
생합성에관여한다.
또한갈색과흑색의색소를만들어내는
eumelanogenesis
에는적어도두가지이 상의 효소가관여하는데 그것은TRP-1(DHICA oxidase)
과1)melanin
중간체인DOPA chrome
으로부터5,6-dihydroxy indole- 2-carboxylic acid(DHICA)
의 반응을 촉매하는TRP-2 (DOPA chrome tautomerase)
이다.
2)미백제의개발에있어멜라닌생성을억제하는경로와이미생성된
melanin
의분해를촉진하는단계에관여하는효소의활성조절이중요시되고있다
.
누리장나무잎에서추출한성분중
acteoside
와isoacteoside
는
phenylpropanoid glycoside
의일종으로,
이들은다양한약리적
,
생물학적인활성적특징을나타낸다.
3)특히항산화4)및항 염증작용에5)대한연구가많이보고되었다.
식물에서많이존재하고있는
acteoside
를포함한phenylpropanoid
화합물은오래전부터염증에관련된질병치료에사용되었다
.
6)Acteoside
를 이용한 항염증실험에서 염증 매개물질인prostaglandin E
2, leukotriene C
4와thromboxane B
2의생성을농도의존적으로억 제하였다.
7)또한Raw 264.7
세포에서lipopolysaccharide(LPS)
에 의한
nitric oxide(NO)
생성과reactive oxygen species (ROS)
생성도유의하게억제하였다.
8)유해산소를제거하는항산 화제는항염효과뿐만아니라미백효과도있는것으로알려지 고있으며,
토코페롤(a-tocopherol)
이나아스코르빈산(ascorbic
acid)
과같은항산화제는피부에서색소침착을억제한다는보고가있다
.
9-11)지금까지acteoside
에대한항염효과는보고된바가많지만미백효과에있어서는예측만할수있을뿐이에대 한보고는없는실정이다
.
그러므로이실험에서는누리장나무 잎으로부터분리한acteoside
와isoacteoside
를이용하여melanin
생성및활성산소억제작용을통한미백효과와피부노화억 제에미치는영향을관찰하였다
.
#본논문에관한문의는저자에게로
(
전화) 02-3426-5664 (
팩스) 02-816-7338
(E-mail) [email protected]
실험 방법
재료
Tyrosinase, L-DOPA, melanin, 2',7'-dichlorofluorescin diacetate (DCF-DA),
α-melanocyte stimulating hormone(MSH)
들은Sigma chemical Co.(USA)
로부터구입하였다. Tyrosinase
항체는
Santa Cruz Biotechnology(USA)
로부터, B16 melanoma
세포는서울대학교세포주은행으로부터구입하였다
.
누리장나무 잎으로부터분리한acteoside
와isoacteoside
의구조는Fig. 1
에표시하였으며이는중앙대학교약학대학황완균교수로부터기 증받아실험하였다
.
세포배양
B16 melanoma
세포는10% fetal bovine serum
과penicillin/
streptomysin(100 IU/50
µg/m
l)
을 함유한Dulbecco's modified Eagle's medium(DMEM)
용액으로37
oC
로유지되는5% CO
2배양기에서배양하였다
.
항산화활성측정
96 well plate
에에탄올에녹인0.1 mM DPPH
용액180
µl와각농도별로조제한
acteoside
용액20
µl를가하고37
oC
에서30
분간배양한후
FL 600 spectrofluorometer
를이용하여517 nm
에서흡광도를측정하였다
.
세포내
Reactive oxygen species(ROS)
정량B16 melanoma
세포내에서생성되는산소라디칼(ROS)
을측정하기위하여
2',7'-dichlorofluorescin diacetate(DCF-DA)
를이용하였다
. B16 melanoma
세포를15 m
l의Krebs buffer
용액(mM: NaCl 137, KCl 2.7, Na
2HPO
40.4, MgCl
20.5, HEPES
[pH 7.4] 10, CaCl
21.8, glucose 5)
에현탁시킨후20
µM DCF- DA
를가하고1
시간빛을차단한곳에서배양하였다. DCF-DA
가없는
Krebs
용액으로 한번세척한후10
5cells/m
l로분주하고acteoside
와isoacteoside
를처치한후30
분간배양하였다.
원심분리후
cell pellet
을200
µl의Krebs
용액에분산시킨후형광(Ex: 485 nm; Em; 535 nm)
을측정하였다.
12)정제한
tyrosinase
활성측정100 mM(pH 6.8) sodium phosphate buffer
에tyrosinase
를2 unit/40
µl의농도로희석시킨후tyrosinase 90
µl와acteoside
와
isoacteoside 40
µl를혼합하고, 37
oC
에서30
분동안배양하 였다. 96 well plate
에40
µl씩소분하고, 0.1M sodium phosphate buffer(pH 7.2)
에녹인2 mg/m
lL-DOPA 200
µl를가하여37
oC
에서
1
시간동안배양하였다. Tyrosinase
에의해생성된DOPA chrome
은475 nm
에서흡광도를측정하였다.
13)세포내
tyrosinase
활성과melanin
측정B16
세포를 이용한melanin
측정 시phenol red
가 없는DMEM
을사용하였다. 6 well plate
에5
×10
4cells/m
l로분주하고
12
시간이지난뒤세포가plate
에완전히부착된것을확인한 후acteoside
와isoacteoside
를10
분간전처리하였다. Melanin
생성을촉진하기위하여
1
µM a-melanocyte stimulating hormone (MSH)
를처치하고72
시간지난뒤에melanin
을정량하였다. B16
세포에약물처치후배양이끝나면
1%(w/v) Triton X-100
을함유한
10 mM phosphate buffer(pH 6.8)
를100
µl를가하고5
분간
shaking
한후에세포와용액을모두eppendorf tube
로이전 시키고원심분리하여상층액은tyrosinase
활성과단백질정량에이용하고
, cell pellet
은멜라닌정량에사용하였다. 96 well plate
에 약물 처치 후 얻은 상층액40
µl를 분주하고0.1 M sodium phosphate buffer(pH 7.2)
에 녹인2 mg/m
lL-DOPA 200
µl를가하여37
oC
에서1
시간동안배양하였다. Tyrosinase
에의해생성된
DOPA chrome
은475 nm
에서흡광도를측정하 였다.
13)순수하게정제된tyrosinase
를효소활성의표준검량선으로이용하여산출하였다
. Tyrosinase
활성을측정하는과정에 서얻은pellet
을1 N NaOH 100
µl와증류수200
µl를가하고60
oC
에서1
시간배양하여멜라닌을완전히녹인후96 well plate
에
200
µl를옮긴후405 nm
에서흡광도를측정하였다.
멜라닌 표준품으로얻은표준검량선을이용하여각well
에서생성된멜 라닌양을산출하였다.
멜라닌 생성량은각well
에서측정한단백질 농도를 기준으로 µ
g/mg protein
으로 표기하였으며,
tyrosinase
효소활성은unit/mg protein
으로표기하였다. Tyrosinase immunoblotting
MSH
를72
시간 처치한B16 melanoma cell
을extracting
Fig. 1 −
Structures of acteoside and isoacteoside isolated from
Clerodendron trichotomum Thunberg .
buffer(1% Triton X-100
을 함유한0.1 M sodium phosphate buffer, pH 6.8)
를가하여세포를파괴시키고얻은균질액을8~
20% SDS-PAGE
를 이용하여 전기영동하고nitrocellulose membrane
으로이전시켰다. 1% BSA
를함유한Tris
완충용액에서
30
분이상배양한후tyosinase
항체와alkaline phosphatase
가결합된항체를가한후
alkaline phosphatase
기질용액을가 하여발색시켰다.
자료분석및통계적검정
실험결과는평균
±
표준오차로표기하였으며,
실험성적은non- paired Student's t test
로검정하였고P
값이5%
미만일때통 계적으로유의하다고간주하였다.
실험결과 및 고찰
Acteoside
와isoacteoside
의항산화작용누리장나무잎에서분리한
acteoside
와isoacteoside
의항산화 작용을DPPH
라다칼소거측정법을이용하였다. Acteoside
와isoacteoside
는농도의존적으로DPPH
라디칼을소거하였으며, 10
µM
농도에서vitamin C
의7,1%
보다acteoside
는67.2%
로라 디칼소거작용이크게나타났다(Fig. 2). Acteoside
의DPPH
라디칼소거작용은
isoacteoside
와비교시같은농도에서모두유의하게크게나타났다
.
지금까지acteoside
와isoacteoside
를포 함하는phenylpropanoid
화합물들이강력한항산화작용을갖고있다는결과들이많이보고되었다
.
3,14)이러한시험관내에서항산화작용이세포수준에서도항산화작용을나타내는지를확 인하기위하여
B16 melanoma
세포를이용하여세포내ROS
생성에미치는영향을관찰하였다
.
세포내에과량의ROS
가생성되면염증반응을일으키며세포를괴사시키지만소량의
ROS
는 오히려세포의신호전달계에있어서중요한역할을담당하고있는것으로알려져있다
.
15)Silica
는다양한세포에서세포내ROS
생성을일으키는물질로알려져있다
. B16 melanoma
세포에서silica
는ROS
생성을3
배정도증가시켰다.
이러한silica
에의한ROS
증가는acteoside
와isoacteoside
에의해농도의존적으로억제되었다
(Fig. 3). Silica
에의한ROS
생성에있어acteoside
의억제효과는
isoacteoside
보다더강하게나타났다.
이러한결과 들로미루어볼때isoacteoside
보다는acteoside
의항산화작용이더강하다는것을제시할수있다
.
B16 melanoma
세포에서tyrosinase
활성과melanin
생성에미치는영향
항산화작용을갖는
acteoside
와isoacteoside
의미백작용을 확인하기위하여B16 melanoma
세포에서MSH
에의한melanin
생성과
tyrosinase
활성에 미치는 영향을 관찰하였다. B16
Fig. 2 −
Anti-oxidant activity of acteoside and isoacteoside in the DPPH assay. DPPH solution in ethanol (180
µl of 100
µM) was gently mixed with 20
µl of acteoside or isoacteoside for 30 min. The absorbance was measured at 517 nm. Reasults are means±SD from 3 separate experiments. *Significantly different from isoacteoside at the same concentration (p<0.05).
Fig. 4 −
Effects of acteoside and isoacteoside on tyrosinase activity in MSH-stimulated in B16 melanoma cells. The cells were incubated with acteoside, isoacteoside or ascorbate (100
µM) for 10 min and then stimulated with 1
µM MSH for 72 hrs at 37
oC. Results are means±SD from 4 separate experiments. * Significantly different from isoacteoside at the same concentration (p<0.05).
Fig. 3 −
Effects of acteoside and isoacteoside on silica (2 mg/m l )-
induced reactive oxygen species (ROS) generation in B16
melanoma cells. Results are means±SD from 4 separate
experiments. * Significantly different from isoacteoside at
the same concentration (p<0.05).
melanoma
세포에서MSH
는tyrosinase
활성을2
배증가시켰다.
이러한
MSH
에 의한tyrosinase
활성 증가는acteoside
와isoacteoside
에의해유의하게억제되었다(Fig. 4). Tyrosinase
활성 억제효과는 항산화 결과와 마찬가지로
acteoside
가iso- acteoside
보다더강력한것으로나타났다. MSH
에의한melanin
생성에있어서도
tyrosinase
활성억제효과와유사한결과가나타났다
(Fig. 5). acteoside
는 농도 의존적으로MSH
에 의한melanin
생성을억제하였으며100
µM
농도에서는MSH
자극이없는안정수준까지감소시켰다
.
Acteoside
와isoacteoside
가정제한tyrosinase
활성에미치는영향
Acteoside
와isoacteoside
는B16 melanoma
세포에서ty- rosinase
활성을억제하였으며melanin
생성도억제하였다.
이러한
acteoside
와isoacteoside
의억제작용기전에서melanin
생성에있어서중요하게작용하는
tyrosinase
효소에직접적으로작용하는지를 확인하기위하여
L-DOPA
를이용하여정제한tyrosinase
활성에미치는영향을관찰하였다. tyrosinase
억제제로 알려진
arbutin
은tyrosinase
활성을12%
억제하였으나acteoside
와isoacteoside
는tyrosinase
활성에이렇다할영향을미치지않았다
(Table I). Tyrosinase
억제제로알려진arbutin
은tyrosinase
효소의기질결합부위(L-tyrosine
혹은L-DOPA)
에경쟁적억제제로서작용하는것으로알려져있다
.
16)Arbutin (10
µ
M)
은tyrosinase
활성을직접적으로억제하였지만acteoside
compounds
는 별다른 영향을 미치지 않았다.
그러나 다른pheylpropanoid
화합물인p-coumaric acid
는tyrosinase
활성억 제에있어서IC
50가3.65 mM
로보고된바가있다.
17)이들이사 용한농도는이실험에서사용한농도보다36
배나높은농도로서생리적인활성을나타내는농도를넘어선범위이다
.
이실험 결과로미루어볼때acteoside
와isoacteoside
는tyrosinase
활 성에직접적인영향은주지않는것으로생각된다.
Tyrosinase immunoblot
Acteoside
와isoacteoside
에의한tyrosinase
활성과melanin
생성억제가
B16 melanoma
세포에서tyrosinase
발현과의관계 를알아보기위하여tyrosinase
항체를이용한immunoblot
를수행하였다
. Fig. 6
에서보다시피MSH
가B16
세포에서tyrosinase
활성과
melanin
생성을증가시키는것과마찬가지로tyrosinase
의발현을 증가시켰다
. Acteoside
와isoacteoside
를전처리시MSH
에의한tyrosinase
발현이감소하였으며,
이러한발현억제는
isoacteoside
보다는acteoside
에서강하게나타났다.
이러한 결과는acteoside
의미백효과가MSH
에의한tyrosinase
발현과밀접한연관성이있음을보여준다
.
최근phenylpropanoid
화합물인
caffeic acid
와coumaric acid
는B16 melanoma
세포에서tyrosinase
활성과melanin
생성을 유의하게 억제하였지만tyrosinase
발현에는영향을주지않는것으로보고되었다.
18)그러나
acteoside
는MSH
에의한melanin
생성과tyrosinase
할성 을억제하며,
이러한미백작용기전은tyrosinase
발현억제와밀접한연관성이있다는것을제시하여준다
.
이상의결과를종합하여볼때
acteoside
와isoacteoside
는항산화작용이강하며, melanocyte
에서melanin
생성을억제하는효과가가장강력한acteoside
는미백제로서개발가능성이있는물질로제시할수있다
.
Fig. 6 −
Effect of acteoside and isoacteoside on tyrosinase ex- pression in MSH-stimulated B16 melanoma cells. B16 cells were treated for 72 hrs with distilled water (lane 1), 1
µM MSH (lane 2), 100
µM acteoside plus 1
µM MSH (lane 3), and 100
µM isoacteoside plus 1
µM MSH (lane 4). Similar results were observed in three independent experiments.
Fig. 5 −
Effects of acteoside and isoacteoside on MSH-induced melanin production in B16 melanoma cells. The cells were incubated with acteoside, isoacteoside or ascorbate (100
µM) for 10 min and then stimulated with 1
µM MSH for 72 hrs at 37
oC. Results are means±SD from 4 separate experiments. * Significantly different from isoacteoside at the same concentration (p<0.05).
Table I −
Inhibitory effects of acteoside and isoacteoside on purified tyrosinase activity
Treatments Concentrations
(
µM) Tyrosinase activity (% Change)
Control 100
Arbutin 100 085.2±1.4
Acteoside 001 102.9±1.8
010 104.9±2.0
100 107.7±1.8
Isoacteoside 001 098.1±1.4
010 100.3±1.5
100 115.7±2.4
결 론
누리장나무잎에서분리한
acteoside
와isoacteoside
는phenyl- propanoid glycoside
의일종으로B16 melanoma
세포에서melanin
생성과항산화활성에미치는영향을관찰하였다
. Acteoside
와isoacteoside
는DPPH
라디칼소거에있어서농도의존적으로억 제하였으며, silica
에 의한 세포내ROS
생성도acteoside
와isoacteoside
는농도의존적으로억제하였다. B16 melanoma
세 포를이용한실험에서acteoside
는MSH
에의한melanin
생성 과tyrosinase
활성을 농도 의존적으로 억제하였으며, iso- acteoside
는100
µM
에서만유의성있게억제하였다. Purified tyrosinase
활성에있어서acteoside
는이렇다할영향을주지못 했지만, MSH
에 의한tyrosinase
발현에 있어서acteoside
는tyrosinase
발현을억제하였다.
이상의모든결과를종합하여볼 때, acteoside
는melanoma
세포에서melanin
생성억제효과도 강하게나타나고있으며,
이들의미백작용기전은MSH
에의한tyrosinase
활성억제와발현을억제하는과정과연관성이있는것으로사료된다
.
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