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성분 02 · 플라보놀

이소람네틴

지식경제부 줄기세포 지역혁신시스템(RIS) 사업의 핵심기술과제에서 탄생한 바디케어 원료입니다. 연구 결과는 SCI급 국제 학술지 2곳에 게재되었습니다.

원료 형태
비타민나무(산자나무, Hippophae rhamnoides L.) 유래 플라보놀, 미나리에서 처음 확인
실험실 결과
배양 중인 지방유래 줄기세포와 전지방세포의 분화 감소, 중성지방 축적 감소
주요 근거
Obesity 2009;17(2):226-32 / Life Sci 2010;86(11-12):416-23
인체적용시험
8주, 피부 탄탄함 및 셀룰라이트 외관의 일시적 감소(더마프로(Dermapro) 피부과학연구소, 대한민국)

체지방과 피부 외관

현대인의 과도한 열량 섭취는 체지방 축적으로 이어지며, 이는 전반적인 웰니스뿐 아니라 피부가 어떻게 보이는지와 관련해서도 많이 논의되고 있습니다. 피부 표면이 고르지 않고 울퉁불퉁해 보이는 셀룰라이트는 피하지방층의 변화와 밀접한 관련이 있으며, 피부 아래에서 지방세포가 만들어지고 제거되는 과정의 불균형을 반영하는 것으로 알려져 있습니다.

허벅지와 엉덩이의 셀룰라이트, 그리고 셀룰라이트가 축적된 노화 피부와 정상 건강 피부의 단면
그림 1. 셀룰라이트: 고르지 않은 피부 표면(왼쪽)과, 셀룰라이트가 축적된 노화 피부와 정상 건강 피부의 단면 비교(오른쪽).

건강한 피부의 피하지방층에서는 새로운 지방세포의 생성과 분해·제거가 정교하게 균형을 이룹니다. 나이가 들면 이러한 조절 기능이 떨어져 분해가 느려지고 성숙한 지방세포가 쌓입니다. 이 상태가 오래 지속되면 피하지방층이 고르지 않게 되고 피부 표면도 울퉁불퉁해지는데, 이를 셀룰라이트라고 합니다.

지방 생성(Adipogenesis)

지방세포의 생애 주기는 아래 그림과 같습니다. 지방유래 줄기세포에서 시작해 성숙한 지방세포로 분화한 뒤, 정상적인 세포자멸사(apoptosis)를 통해 제거됩니다. 이 일련의 과정을 지방 생성(adipogenesis)이라고 합니다.

(A) 중간엽 줄기세포에서 세포자멸사까지의 지방세포 생애 주기, (B) 각 단계에서 연구된 천연 화합물
그림 2. (A) 지방세포의 생애 주기. (B) 지방세포 생애 주기의 각 단계에서 연구된 천연 화합물. 참고문헌: Rayalam S, et al. J Nutr Biochem 2008;19(11):717-26.

지방세포는 지방유래 줄기세포에서 시작해 성숙한 뒤 결국 제거됩니다. 이 과정을 지방 생성이라고 합니다. 콩의 제니스테인, 포도의 레스베라트롤, 녹차의 EGCG 등 여러 식물 화합물이 실험실 모델에서 이 과정에 영향을 주는 것으로 알려져 있습니다.

최근 연구를 통해 분화된 지방 조직 내 일부 세포가 지방유래 줄기세포 역할을 하며 지방세포를 지속적으로 공급할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 식이 조절이나 운동으로 성숙한 지방이 줄거나, 미용 시술로 전지방세포와 성숙 지방세포가 줄더라도, 고열량 섭취가 이어지거나 운동이 부족하면 시간이 지나면서 지방세포 수가 다시 늘어날 수 있습니다. 이 때문에 지방 생성의 가장 초기 단계인 지방유래 줄기세포의 분화는 연구에서 특히 중요한 단계로 여겨집니다.

저희 연구진은 이 새로운 개념을 바탕으로 새로운 물질을 찾고자 했습니다. 지방유래 줄기세포를 실험실(in vitro)에서 배양하면서 다양한 식물 추출물을 처리하고 지방 생성 과정을 관찰한 결과, 여러 추출물이 배양 조건에서 지방 생성을 억제하는 것을 확인했습니다.

실험실 · in vitro

결과 I: 비타민나무와 이소람네틴(Isorhamnetin)

그중 식품에도 널리 쓰이는 ‘비타민나무’ 추출물이 이 실험실 시험에서 가장 뚜렷한 활성을 보였습니다. 아래에 설명한 추출·정제 과정을 거쳐 활성 성분으로 단일 화합물인 이소람네틴을 확인했습니다. 추가 연구 결과, 이 화합물은 금잔화(마리골드), 비타민나무 등 다양한 식물에 존재하며 특히 비타민나무(산자나무, Hippophae rhamnoides L.)에 풍부하다는 사실이 밝혀졌습니다. 저희는 비타민나무에서 추출한 이소람네틴 고함유 분획을 원료로 개발하여 활용하고 있습니다.

이소람네틴이 단일 화합물로서 실제로 효과가 있는지 확인하기 위해 지방유래 줄기세포와 전지방세포, 두 가지 세포를 이용한 다양한 생화학 연구를 수행했습니다.

이소람네틴을 포함한 플라보놀 구조
그림 3. 플라보놀 골격. 이소람네틴: R1 = OCH3, R2 = H.
가장 초기의 줄기세포 결정 단계를 포함해 지방 생성 억제 물질이 작용하는 단계를 나타낸 지방세포 생애 주기
그림 4. 지방 생성 억제 물질이 표적으로 하는 지방 생성 단계. 점선은 가장 초기 단계인 지방유래 줄기세포의 분화 결정(commitment) 단계를 나타냅니다.

사람 지방유래 줄기세포 배양 중 이소람네틴을 처리하면 농도 의존적으로 세포 분화가 억제되고 세포 내 중성지방 축적도 억제됩니다.

이소람네틴 처리 유무에 따른 지방유래 줄기세포의 Oil Red O 염색과 이소람네틴 농도별 중성지방 막대그래프
그림 5. 사람 지방유래 줄기세포에서의 이소람네틴(IsR). (A) 무처리군과 25 µM 이소람네틴 처리군의 배양 접시(위) 및 세포(아래) Oil Red O 염색. (B) 이소람네틴 농도(1–50 µM)별 세포 내 중성지방, DM 단독 대비 %로 표시. DM: 분화 유도 배지. *DM 단독 대비 유의함.

A에서 분화된 지방세포는 특수 염색 시약과 반응해 붉게 염색되며, 염색이 진할수록 분화가 많이 진행되었음을 의미합니다. 이소람네틴(IsR) 처리군에서 염색이 약하게 나타난 것은 분화가 억제되었음을 보여 줍니다.

또 다른 세포주인 전지방세포에서도 지방유래 줄기세포에서와 마찬가지로 지방 생성 과정이 억제되었습니다.

3T3-L1 전지방세포 배양 접시의 Oil Red O 염색과 이소람네틴 농도별 중성지방 막대그래프
그림 6. 3T3-L1 전지방세포에서의 이소람네틴(IsR): 이소람네틴 농도(1–50 µM)별 배양 접시 Oil Red O 염색(위)과 세포 내 중성지방(아래), DM 단독 대비 %로 표시. DM: 분화 유도 배지. *DM 단독 대비 유의함.

이러한 실험실 결과는 이소람네틴이 지방 생성 세포 모델에서 유망한 원료 후보임을 보여 줍니다. 이 연구 결과는 SCI급 국제 학술지 2곳에 연이어 게재되어 국제 학계의 인정을 받았습니다.

인체적용시험

결과 II: 8주 후 셀룰라이트 외관

사용 전 허벅지 피부
그림 7. 0주 허벅지, 디지털 이미지
8주 후 허벅지 피부
그림 8. 8주 허벅지, 디지털 이미지

더마프로(Dermapro) 피부과학연구소(대한민국)에서 이소람네틴 제형으로 진행한 인체적용시험에서 셀룰라이트가 일시적으로 덜 보이는 결과(평균 약 8%, 최대 약 20% 개선)와 함께 허벅지 피부가 더 탄탄하고 매끈해 보이는 결과가 나타났습니다.

게재 논문
Obesity 2009 논문
그림 9. Obesity 2009
Life Sciences 2010 논문
그림 10. Life Sci 2010