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제목 [전문지] 뮤신(GAGs)와 노화와의 연관성 (출처: 의료전문지)
작성자 주식회사 에이지엣랩스 (ip:)
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  • 작성일 2020-09-04 16:35:52
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http://www.mdjournal.kr/news/articleView.html?idxno=28021

두 번째, 노화와 안티에이징 - 건강트리 6기전

 


피부노화, 피부 건강은 내적 노화나 내적 건강의 반영

피부는 온몸을 싸고 있는 거죽. 인체의 가장 큰 장기 인체의 내부 환경과 외부 환경 사이의 경계면이며, 피부는 화학적, 미생물, 열손상, 방사선, 기계적 손상에 취약하다. 피부는 위장계 및 호흡기계와 함께 외부의 공격에 대하여 방어하는 면역시스템이 작동하는 장소를 말한다.

 

피부노화의 중요성은 인체의 중요 장기의 노화에 선행한다는 점이다. 피부는 생물학적 관점에서 뇌, 심장, , , 신장보다 중요성의 순위에서 뒤쳐지기 때문에 세포에 필요한 혈액량, 산소, 영양소, 에너지의 공급에서도 뒤쳐진다. 따라서 내적인 생명기관인 뇌, , 심장, , 콩팥, 위장관 등이 나빠지기 전에 먼저 피부의 노화가 선행되는 것은 당연한 일이다. 따라서 피부에서 노화의 신호를 찾아낸다는 것은 온몸의 건강을 미리 진단하고 치료하려는 항노화(안티에이징)의학에서는 매우 중요한 일이다. 피부의 각질층과 호흡기계, 위장관계의 점막/mucin-mucus barrier는 방어막/보호장벽/면역벽/선택적 투과장벽 역할을 하는 외부와의 접점에서 외부 공격에 방어하는 특수한 면역시스템이 작동하는 장소이다.

 

위장관의 방어벽인 뮤신/뮤커스 장벽이 무너지면서 장누수에 의해 알러지, 자가면역질환, 암 등 많은 질환이 발생하듯 피부의 방어장벽, 면역벽, 방수벽, 항균벽, 1차 자외선차단벽, 보습벽 역할을 하는 각질층이 무너지면 수분 증발이 심해지고, 유해물질이 피부 깊숙이 침투하여 염증을 일으킨다. 또한, 피부를 건조하고 예민하게 하여 활성산소의 증가로 줄기세포를 손상케 하여 피부재생력을 떨어뜨려 피부 노화를 촉진하게 한다. 피부관리와 피부건강 측면에서 가장 중요한 피부층이 표피이고, 그 중에서 제일 중요한 층이 평균 두께가 0.01mm정도인각질층이다. 각질층이 깨어지면 장벽기능/면역기능/보습기능/항산화기능/항염기능/항균기능/재생기능 등등 상피층이 가지고 있는 모든 기능들이 다 깨진다. 이런 기능들이 다 깨지면 각종 증상들이 나타나고 심해지면 미용 문제까지 발생하여 피부건강을 해치고 노화하게 된다.

 

피부장벽의 전자현미경학적 소견에는 각질층의 벽돌(각질세포), 시멘트(세포간지질), 교소체, 산성환경 등 4가지가 피부장벽 기능을 담당하고 있으며, 이 중에서 가장 중요한 역할을 하는 층은세포간지질층이다. 세포간지질층은 양친매성의 이중지질막이며, 성분과 구성비율이 세라마이드:지방산:콜레스테롤(2:1:1)구조는 결정성 겔 상의 라멜라(층판)나노 지질복합체구조이다. 형태는 세포간지질과 수분은 겔 상태의 나노오일워터를 형성하고, 이런 특수한 나노오일워터의 형태에 의해 각질층의 보습/장벽기능, 선택적투과막기능이 유지되는 것이다. 이런 각질층의 선택적 투과장벽을 뚫고 약물이나 피부유효물질이 침투하기 위해서는 3가지 조건이 맞아야 한다. 1) 활성물질의 분자량이 500달톤이하, 사이즈는 50nm이하, 2) 화물차 역할을 하는 전달물질이 비극성, 양친매성 물질로 나노지질구조체(미셀, 나노리포솜), 3) 활성물질과 전달물질의 결합크기가 세포간지질 사이의 사이즈인 100nm이하여야 한다. 만약 각질층의 손상이 없다면 일반화장품 속의 비타민c 같은 유효물질은 0.3%이하면 침투된다. 이런 전자현미경학적, 나노의학적인 피부의 기능과 나노구조 때문에 각질층의 피부장벽 손상을 치료하려면 천연원료를 이용하여 소화된 세포가 이용할 수 있게 최소입자로 쪼개진 나노화된 천연원료지질 물질인 나노오일워터 형태의 치료용 제품이 필요하다. 기존의 일반공법에 의해 만들어진 화학성분이 조금이라도 포함된 마이크로 입자의 일반공법의 화장품으로는 피부장벽을 복구할 수 없고 오히려 망가뜨릴 것이다.

 

 


피부안티에이징과 피부재생에서 당생물학, glycan의 역할

최근 과학과 의학의 발달 덕분으로 인해 당생물학은 피부 노화 메커니즘에 대한 이해를 더욱 수준 높게 할 수 있게 되었다. 글리칸은 피부를 구성하는 주요한 요소로 피부의 항상성에 결정적인 역할 수행이 명확하게 입증되었다.

 

1) 피부줄기세포와 섬유아세포간 재생신호 전달하는글리칸(glycan)’

)피부 줄기세포에서 성장인자들인 EGF, IGF, FGF, TGF, PDGF를 생성, 분비하여 주변의 섬유아세포에 정보를 전달하면 섬유아세포의 벽에 있는 당화된 수용체인 당단백질의 당사슬에 성장인자가 접착한다. 당사슬 수용체는 재생정보를 인지하고 그 정보를 섬유아세포의 핵(DNA)에 전달하고, DNA 전사 --> RNA에서 번역후 리보솜에서 미성숙 콜라겐 단백질 생성 --> 소포체와 골지체에서 폴딩과 당화로 3차원 구조의 폴딩된 완전한 콜라겐을 생성하여 세포외기질로 분비한다. 섬유아세포는 콜라겐 외에 엘라스틴, proteoglycan(PG단백다당), 히알루론산, GAG(Gylcosaminoglycans, heparan sulfate, chondrotin sulfate, keratan sulfate)의 생성을 촉진한다. 이들 역시 glycan에 의해서 당화된 상태이며, 당화는 피부 건강과 재생에 중요한 역할을 수행하고 있다.

. Glycan은 대부분의 세포벽에 당단백질/당지질을 만드는데 아주 중요한 역할을 한다.

. Glycan은 피부줄기세포를 활성화시킨다.

. 줄기세포에서 생성되는 성장인자와 타켓세포의 성장인자 수용체도 당화되어 있다. 따라서 정상적으로 당화와 폴딩이 된 성장인자들과 그 수용체들이 생성되어야만이 정상적인 정보가 전달되고 역할을 수행할 수 있다.

 

2) 피부에서 당화(glycosylation)의 역할

1) 세포표면의 글리코프로틴, 글리코지질의 원료로 사용되어 세포벽을 코팅하여 세포의 1차 방어막 역할을 하여 유해물질, 독소, 활성산소, AGEs최종당화산물로부터 세포를 보호.

2) 세포증식과 세포분화에 역할 - 줄기세포활성화.

3) 세포간의 커뮤니케이션 역할(세포간 재생신호 전달).

4) cell-matrix간의 커뮤니케이션 역할.

5) 세포벽의 수용체는 독소나 유해균을 감지.

6) 주변세포와 구분되게 하는 cell marker 역할.

7) 여러 원인에 의해 발생된 피부염증은 완화시켜주고, 피부재생에 필요한 피부단백질(콜라겐등)합성을 유도하는 신호를 보낼 뿐만 아니라 실제로 단백질의 합성을 촉진.

8) 배아줄기세포의 발달과정에서 당사슬이 세포간 교신을 통해 정확한 진로를 결정하게 하여 정확한 조직의 발달에 도움.

9) 세포의 성장과 분화과정에서 세포벽의 Glycans 변화.

10) 피부 장벽에 중요 역할 - glucosylceramide, glycosphin golipid.

11) 진피층의 구조 유지와 상처재생 촉진에서 Proteoglycans - GAG(콘드로틴설페이트, 케라탄설페이트, 헤파란설페이트, 히알루론산)이 중요 역할.

12) Notch수용체(EGF-glycosylated RC) O-fucos가 부족하면 피부병변 발생.

13) 항산화 역할 - SOD활성화, 글루타치온의 활성을 50% 향상.

* Glycation&AGEs은 염증과 활성산소를 증가시키고 SOD활성 감소, 글루타치온 감소 유발, 인슐린, 렙틴 저항성 증가

 

3) 당단백/당사슬의 역할

분자와 세포 인식에 결정적인 역할을 담당하며, 세포 표면에 생물학적 메시지 전달 작용과 세포 신진대사에서의 작용(합성, 번식, 구별) 및 세포 조직 구조와 형성에 참여한다. 피부의 양호한 신진대사에 불가결한 요소인 글리칸은 노화에 따라 질적 및 양적 변화가 동반되며, 노화와 신진대사의 능력이 떨어져 피부의 구조조직이 손상된다.

 

피부 재생과정과 당생물학, ‘글리칸(glycan)’

glycobiology에 대한 새로운 점은 피부의 노화를 연구하는데 사용되고 있다는 것이다. 글리칸은 피부 세포의 주요 성분이며, 그들은 세포의 표면에 결합하여 세포 전달자 역할을 하여 메시지를 전달한다. 이 메시지는 세포가 수분을 끌어당기고, 탄력을 유지하며, 콜라겐을 생성하고, 스스로를 재생하도록 권장한다. 나이가 들어감에 따라 글리칸은 효과가 떨어지므로 주름과 딱딱함, 노화 된 피부의 징후가 나타나게 된다. 피부안티에이징을 통한 동안을 만들기 위해서 클리닉에서 여러 재생레이저나 시술들을 하고 있다. 이때 재생과정에서 당생물학과 글리칸이 어떻게 관여하는지를 살펴보겠다.

 

1) 레이저나 재생주사, 글리칸(당질영양소) 등은 줄기세포를 활성화하여 자가 재생 및 자가치유력을 극대화시킨다.

줄기세포의 재생을 촉진시키는 것에는 세 가지 당단백(Wnt, FGF, BMP)의 재생 신호전달에 의해 줄기세포의 활성화와 재생이 일어나며, Wnt 분비성 당단백질로 Fuzzled Rc에 결합하여 세포의 분화 조절과 헤파란설페이트는 세 가지 당단백의 재생 신호를 전달하여 줄기세포의 재생을 촉진시킨다.

 

2) 활성화된 줄기세포는 성장인자를 생성과 분비한다.

피부 줄기세포는 재생의 정보가 담긴 세포재생호르몬인 성장인자들인 EGF, IGF, FGF, TGF, PDGF를 생성하여 분비한다. 성장인자가 정상적인 PTM/folding이 안되면 재생정보를 전달할 수 없어 재생이 일어나지 않는다. 섬유아세포의 성장인자 수용체도 당화되어 있다. 따라서 정상적으로 당화와 폴딩이 된 성장인자들과 그 수용체들이 생성되어야만이 정상적인 정보가 전달되고 역할을 수행할 수 있다.

 

3) 성장인자는 재생정보를 주변의 섬유아세포 벽에 있는 당화된 수용체에 접착 후 재생정보를 전달한다.

섬유아세포는 세포벽의 당사슬/당단백이 충분히 만들어져 있어야 성장인자로부터 재생정보를 받을 수 있다. Glycans과 단백질이 충분히 만들어져 있어야하고 독소나 염증 및 활성산소가 당화과정을 방해하지 않아야 세포벽 수용체인 당사슬을 만들 수 있다.

 

4) 섬유아세포에서 재생, 콜라겐, 엘라스틴, 단백당 히알루론산, 뮤코다당체들을 생성한다.

섬유아세포 세포벽의 당화된 당사슬/당단백/수용체는 성장인자와 결합하여 재생정보를 인지하고 그 정보를 섬유아세포의 핵(DNA)에 전달하고, DNA 전사 --> RNA에서 번역후 리보솜에서 미성숙 콜라겐 단백질 생성 --> 소포체와 골지체에서 폴딩과 당화로 3차원 구조의 폴딩 된 완전한 콜라겐을 생성하여 세포외기질로 분비한다. 나이 듦에 따라 줄기세포기능 및 섬유아세포의 재생기능이 떨어지면서 세포외기질의 생성량은 30대가 되면 20대의 약 25%가 감소되고, 40대 초에는 약 50%, 40대 후반-50대가 되면 약75%가 감소된다.

 

섬유아세포에서 콜라겐합성

콜라겐 단백질의 합성시 3차원 구조의 안정을 위해서 전사후 변형과정인 폴딩과 당화가 필요하다. 콜라겐은 세포들의 지주(scaffold)역할을 하며, 콜라겐 단백질은 섬유성 단백질로서 3중 나선 구조로 이루어져 있고, 구성 아미노산인 글리신, 프롤린이 수산기로 수식화되어 있어 더욱 안정된 구조를 가지고 있다.

 

1. 피부줄기세포에서 재생의 정보를 섬유아세포에 전달.

2. 섬유아세포내 리보솜에서 미성숙 콜라겐 생성.

3. 소포체에서 3번의 전사후변형 과정을 거친 후 3중 나선구조의 procollagen생성.

4. 골지체에서의 PTM 과정.

5. Troprocollagne 생성.

6. collagen fibril 생성.

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