Kor. J. Pharmacogn.
42(3) : 260∼ 264 (2011)
260
산수유 유산균 발효액의 모발성장 효과
박장순·이재숙* 광주여자대학교 미용과학과
The Promoting Effect of Cornus officinalis fermented with Lactobacillus rhamnosus on Hair Growth
Jang Soon Park and Jae Sug Lee*
Department of Beauty Science, Kwangju Women's University, Kwangju 506-713, South Korea
Abstract − The bacterial growth and pH of Cornus officinalis fermented with Lactobacillus rhamnosus during fermentation were evaluated. As the results, the number of the fermentation after fermentation always remained higher than 6 log CFU/mL and the pH of those ranged from 4 to 6. To evaluate the effect of Cornus officinalis fermented with Lactobacillus rhamnosus on hair growth promotion in C57BL/6 mice, Six weeks old male mice were divided into four groups including normal group (saline), negative control group (essence base), positive control group (minoxidil) and experimental group (Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus mixed in negative control). And they were applied topically with test materials for 8 days. Hair regrowth effect in experimental group using gross and histological examination was higher than that in positive control group. Body weight and food intake of four groups didn't show significant difference. These results indicated that the Cornus officinalis fermented with Lactobacillus rhamnosus can be used practically for hair growth or prevention of hair loss.
Key words − C57BL/6 Mouse, Cornus officinalis, Lactobacillus rhamnosus, Hair Growth
국내 탈모 인구는 계속 증가하고 있으며 모발 관리 대상 자 60%가 20-30대로 탈모의 연령대는 점점 낮아지고 있고, 여성 탈모인구 또한 증가하고 있다.1)또한 현재 한국 성인 남성의 23%인 350만 명이 탈모 증세를 보이고 있으며, 여 성과 청소년까지 합하면 탈모증으로 고통받고 있는 환자의 숫자는 거의 천만 명에 이를 것으로 추산되고 있어 이에 따 른 사회 경제적 문제가 심각하게 대두되고 있다.2)
탈모의 원인은 아직까지 잘 알려져 있지 않으나 이에 대 한 가능성 있는 원인으로 유전적, 호르몬적, 그리고 면역학 적 등에 대한 보고가 있다.3)
현재 치료약물로는 국소 도포제인 미녹시딜과 및 경구 치 료제인 프로페시아 등이 처방되고 있으나 수반되는 부작용 인 심혈관계 장애, 피부 자극, 성기능 감소 및 심각한 기형 유발 등의 이유로 한계점을 드러내고 있다.4,5)
한편 탈모개선 관련 생약제제들을 이용하여 탈모증 개선
효과에 대해 보고하였으나, 그 결과는 미비한 수준이다.6,7) 산수유는 약간 따뜻한 성질과 신맛을 갖고 있는 산수유는 층층나무과에 속하는 산수유나무(Cornus officinalis)의 과육 으로서 예로부터 중요한 한약재로 널리 사용되어왔다.8-10) 또한 산수유의 성분에 관하여는 triterpene계 saponin인 ursolic acid와 배당체인 morroniside, loganin, sweroside, 7- O-methylmorroniside 등이 함유되어 있다.11,12) 또한 약리작 용에 대해서는 물 추출물이 항히스타민, 황색포도상구균을 억제하는 것으로 보고되어 있다.13,14) 그러나, 산수유 추출물 을 유산균으로 발효한 후 그 발효액을 이용하여 모발성장 효과를 연구한 논문은 보고되고 있지 않다.
따라서 본 연구에서는 산수유 추출물을 유산균으로 발효 한 발효액의 모발성장 효과를 분석하였다.
재료 및 방법
시약 및 시료 − 동물성 밀크는 서울 우유 (Korea)에서 구 입하였으며, 유산균 배양에 사용되는 Rogosa, and Sharpe
*교신저자(E-mail):[email protected] (Tel): +82-62-950-3656
(MRS)는 Gibco BRL (Grand Island, NY)에서 구입하여 사 용하였다. 또한 양성 대조군인 Minoxidil은 현대약품사 (hyundaipharm Co., Korea)의 마이녹실 5% 제품을 사용하 였다.
털의 제모시 실험동물은 염산케타민 (유한양행, Korea)과 럼푼 (BayerKorea, Korea) 혼합액을 복강주사하여 마취시켰 으며 제모 과정 동안의 마취 상태 유지를 위하여 isoflurane (하나제약, Korea)을 이용하여 흡입마취하였다. Depilation시 약은 rosin-wax 혼합물을 사용하였고, 흡입마취기는 anesthesia machine V70100 (Surgivet, USA)을 사용하였다.
실험동물 − 생후 6주 된 수컷 C57BL/6 mouse를 (주)중 앙실험동물로부터 구입하여 1주간 동물 사육실 환경에 적 응시킨 후 실험에 사용하였다. 동물 사육실은 온도 23+/-3oC 상대습도 50+/-10%, 12시간씩 밤낮을 유지하였다. 실험동 물은 Clean rack에서 사육하였고 실험동물용 사료를 자유로 이 급여하고 cage는 매 3일마다 교체하였다. 총 20 마리를 실험하였으며, 총 4개 군으로 나누어서 사육하였다.
산수유 추출물 제조 − UNIQ F&F Co., Ltd. (Seoul, Korea)로부터 구입한 산수유 500 g을 1 L의 물과 혼합하여 1시간씩 2회 환류 냉각하여 추출하고 제조된 추출물은 여과 지를 이용하여 얻어진 여액을 감압농축(EYELA A-3S)을 사 용하여 농축하여 추출액 41.2 g을 얻었다.
산수유 추출물의 유산균 발효액 제조 − 비젼(Bision Co., Korea)으로터 제공받은 Lactobacillus rhamnosus는 멸균된 MRS 배지 10 mL에 접종하여 37oC에서 1일 배양 후 본 배 양에 사용하였다. 본 배양은 동물성 밀크 (Seoul milk, Korea) 100 mL에 산수유 추출물 1.5 g과 설탕 3 g, 종균 1 mL을 넣고 잘 섞이게 한 후 37oC에서 24시간 배양하여 발효액을 얻었다.
pH 측정 및 유산균 생장 측정 − 산수유 유산균 발효액 제조 동안 6시간 간격으로 1일 동안 pH 측정기 (Model 420, Thermo Orion, USA)를 이용하여 pH를 측정하였고, MRS 배지를 이용하여 6시간 간격으로 1일 동안 유산균 개체수 를 측정하였고 개체수는 콜로니 형성 단위의 로고함수(log colony forming units per milliliter; CFU/mL) 로 나타내었 다.
에센스의 제조 − Table I에 기재된 원료 및 조성 비율로 에센스를 제조하여 본 실험에 사용하였다.
사료 섭취량 및 체중 측정 − 실험동물의 체중과 사료 섭 취량은 2일 간격으로 전자저울(CP224S, Sartorius, Germany) 을 이용하여 무게를 측정하였다.
C57BL/6 마우스를 통한 모발 성장 효과 실험 − 제조된 에센스를 이용하여 모발 생장 효과를 실험하였다. 발모 촉 진 효능을 평가하기 위해, 등쪽 피부의 색이 pink color를 보이는 휴지기 체모의 6주령을 사용하였다. Animal clipper (Panasonic ER1431p, Japan)를 이용하여 조심스럽게 C57BL/
6 마우스 등판의 털을 깎아내고, 제모크림 비트 (veet, Reckitt Benckiser, France)로 나머지 털 제거하였다. 상처 부위가 치 유될 때까지 3일 안정화 후 8일 동안 붓을 사용하여 5%로 제조된 에센스 100 µL의 시료를 도포하였으며, 양성 대조군 으로는 마이녹실 5%를 실험군과 동량 사용하였다.
실험 시작 후 털이 자란 상태를 육안적으로 관찰하기 위 해 실험기간 동안 주 1회 에테르로 가볍게 마취한 후 디지 털 카메라로 사진 촬영하였다. 평가방법은 Hyung 등15)에 의 해 보고된 방법에 의해 평가하였으며, 방법은 각 군의 모발 성장 효과는 scoring system에 의해 각각의 동물을 육안적 으로 판정하여 평균치를 산정하였으며 판정기준은 발모정 도에 따라 0-19% (-), 20-39% (±), 40-59% (+), 60-79%
(++), 80-100% (+++)로 평가하였다.
조직학적 분석 − 피부조직의 조직학적 관찰을 위해 피부 조직을 적출한 후 10% 중성포르말린에 고정한 다음 24시 간 후 흐르는 물에 수세하고 alcohol, xylene, paraffin으로 탈수, 투명, 침투과정을 거쳐 파라핀에 포매하였다. 포매된 조직을 4 µm의 박절편을 만들어 hematoxylin and eosin (H&E) 염색한 후 광학현미경으로 모낭 크기와 수 및 모근 의 길이를 관찰하였다.
결과 및 고찰
발효과정 동안 pH의 측정 결과 산수유 추출물을 포함한 Table I. Formulation of essence with Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus
Material Composition
(%) Cornus officinalis and animal milk fermented
with Lactobacillus rhamnosus
10
Butylene glycol 7
Glycerin 4
Glyceryl polymethacrylate/Propylene glycol 2
Triethanolamine 0.15
Methylparaben 0.2
Ethylparaben 0.1
Cetearyl alcohol/Cetearyl glucoside 0.3
Propylparaben 0.1
PEG-60 Hydrogenated castor oil 0.5
Cetyl ethylhexanoate 2
Dimethicone 0.2
Polyacrylamide/C13-14 Isoparaffin/Laureth-7 0.6
Carbomer 0.14
Xanthan gum 0.02
Distilled water to 200 mL
동물성 밀크 유산균 발효액의 초기 pH는 6.4였다. 1일 발효 동안 pH의 변화는 4에서 6사이를 나타내었으며, 1일 발효 후에는 대조군 (산수유를 첨가하지 않고 우유에 유산균을 첨가하여 발효한 군)의 pH는 4.6이였고, 실험군의 pH는 4.4 를 나타내어 산수유를 함유한 발효물이 더 낮은 pH를 나타 냄을 알 수 있었다 (Fig. 1). 전의 연구에 의하면 동물성 밀 크의 유산균 발효 동안에 산도 및 pH 와 같은 요소들이 변 화를 일으키고 발효 종료 후에는 pH가 5 이하를 나타내며, 이 발효물은 인체에 유익한 생리활성물질을 함유하고 있다 고 보고하였다.16,17) 따라서 본 연구에서 1일 동안 발효된 산 수유 유산균 발효액의 pH의 결과 발효가 잘 완료되어 유익 한 대사산물들이 생성이 되었다고 생각된다.
유산균 생장을 측정한 결과 Lactobacillus rhamnosus와 함 께 산수유를 발효하는 과정 동안 유산균의 개체수가 증가
함을 알 수 있었다 (Fig. 2). 특히 산수유를 포함하는 경우 대조군에 비해 그 개체수가 더 높음을 알 수 있었다. 몇몇 전의 연구 결과에 의하면 인체에 유익한 물질들을 생성하기 위해서는 최소한 프로박테리아 (probiotic microorganisms)의 개체수가 105 CFU/mL 이상이어야 한다고 보고되어 있다.18) 따라서 본 연구에서 산수유를 포함하는 발효물의 경우 106 CFU/mL이상의 개체수를 함유하는 것으로 발효가 이상적으 로 완료되었다고 사료된다.
실험기간 동안 사료섭취량 및 체중은 모든 개체군에서 시 간의 경과에 따라 증가하는 경향을 보였다 (Fig. 3 and 4).
따라서 실험기간 동안 4가지 그룹에서 사용된 물질이 마우 스의 성장에 저해하는 영향은 없었음을 나타내어 준다.
C57BL/6 마우스를 통한 모발 성장 효과의 육안적 관찰 결과 무처리군과 음성대조군에서 모발성장이 약하게 관찰 되었고, 양성대조군인 미녹시딜 처리군에서는 60%의 모발
Fig. 1. pH Changes during fermentation at 37oC. CO, Cornus officinalis fermented with Lactobacillus rhamnosus; Control, milk fermented with Lactobacillus rhamnosus without Cornus officinalis.
Fig. 2. Growth of bacteria during fermentation at 37oC. CO, Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus; CFU/mL, colony forming units per milliliter;
Control, milk fermented with Lactobacillus rhamnosus without Cornus officinalis.
Fig. 3. Food intake in C57BL/6 mice applied test materials topically for 8 days. CO, Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus.
Fig. 4. Body weight in C57BL/6 mice applied test materials topically for 8 days. CO, Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus.
성장이 관찰되었으며, 실험군에서는 90% 이상의 정상적인 모발성장이 관찰되었다 (Table II and Fig. 5). 이 결과는 전 의 연구 결과인 당귀와 감초 복합한약 추출물의 모발성장 촉진효과보다 더 우수함을 알 수 있었다.1)
산수유 발효액의 모발 성장에 대한 조직학적 변화를 살펴 본 결과 피부조직에서 H&E 염색 후 모근의 수와 길이를
광학 현미경으로 관찰한 결과 8일째 희생한 마우스의 무처 리군과 음성 대조군에서 크기가 작고 모근의 길이가 작았 고, 양성대조군에서는 모낭의 크기 및 길이가 무처리군과 음성대조군에 비해 약간 신장한 것을 알 수 있었다. 실험군 에서는 모낭의 크기 및 모근의 길이가 다른 군에 비해 크게 관찰되었다 (Fig. 6). 이 결과는 복합한약 추출물이 육모 효 과를 나타낸다는 결과와 비슷한 결과를 나타내었다.15)
결 론
본 연구에서는 산수유를 Lactobacillus rhamnosus와 동물 성 밀크와 같이 발효하여 얻은 발효액의 모발 성장 효과를 동물모델에서 관찰한 결과 모발 생장 효과가 증가하였으며, 양모제로 사용되는 미녹시딜보다 모발 생장 효과가 매우 우 수한 것을 알 수 있었다.
이를 통해, Lactobacillus rhamnosus로 산수유를 발효한 발효액의 처리가 육안적 평가뿐만 아니라, 조직학적 변화에 서도 모발성장 촉진 효과에 효과적임을 시사하였으며, 향후 육모제로서의 응용 가능하리라 사료된다.
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applied with test compounds for 8 days
Days
Group
Normal
Control Negative CO
control
Positive control
1 - - - -
8 + + ++ +++
Normal: Saline application group
Negative control (VC): Essence base application group without Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus
Positive control (PC): Minoxidil application group
Experimental (E): Application group of Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus
Fig. 5. Effects of Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus on morphological change in C57BL/6 mice. A, Normal; B, negative control; C, positive control; D, Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus.
Fig. 6. Effect of Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus on histological change in C57BL/6 mice. The dorsal skins of C57BL/6 mice were harvested on day 8 after depilation. A, Normal; B, negative control; C, positive control; D, Cornus officinalis and animal milk fermented with Lactobacillus rhamnosus.
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(2011. 6. 13 접수; 2011. 8. 29 심사; 2011. 8. 25 게재확정)
