Fructose 1,6-diphosphate ameliorates UV-induced skin inflammation

Abstract

"Fructose 1,6-diphosphate (FDP)는 해당과정 (glycolysis)상의 고에너지 대사 중간체로서 당대사와 관련된 여러 효소들의 allosteric regulator로서 작용할 뿐만 아니라 심혈관계 보호작용 등의 다양한 생리활성을 지니고 있는 것으로 알려져 있다. 피부세포에서는 최근 human keratinocyte cell line (HaCaT)에서 FDP가 UVB 유도 세포내 H2O2 및 prostaglandin 생성을 유의적으로 억제한다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 FDP가 자외선에 의해 유도되는 염증반응 및 산화적 스트레스를 억제할 수 있는지를 피부세포배양 모델과 in vivo 동물시험을 통해 검토하고자 하였다.

FDP는 HaCaT keratinocyte에서 UVB에 의해 유도되는 세포사를 억제하였으며, COX-2의 발현 및 MMP-2,9의 활성을 억제하였다. 또한 1,1-diphenyl-2- picrylhydrazyl (DPPH) radical소거효능 시험을 통해 검증해본 결과 직접적인 라디칼 소거효능이 없음에도 불구하고 UVB에 의해 유도되는 CAT, SOD의 활성 및 GSH 감소를 억제함으로써 세포내 항산화계를 보호하는 효과가 있음을 알 수 있었다. UVB에 의해 유도되는 반응 외에 fibroblast에서UVA에 의해 유도되는 procollagen의 감소 및MMP-1의 발현을 억제하고, HaCaT keratinocyte와 마찬가지로 자외선에 의해 유도되는 GSH의 감소를 억제하는 효과가 있었다.

FDP의 작용기전을 UVB유도 신호전달계에 미치는 영향을 중심으로 검토해 본 결과 FDP는 ERK/JNK와 Akt/GSK3의 활성화를 억제하고 NFB, AP-1, 및 CREB등의 transcription factor의 조절을 통해 MMP-2와 COX-2발현을 억제하는 것을 알 수 있었다.

피부세포 배양모델에서 자외선에 의해 유도되는 항산화계 손상 및 염증반응을 억제하는 효능이 있는 FDP를 피부에 도포하였을 때 자외선에 의한 피부손상을 억제할 수 있는지 hairless mouse를 이용하여 실험하였다. 먼저 Franz- type diffusion cell을 이용하여 피부에 도포할 경우 FDP가 피부를 투과할 수 있는지 검증해 본 결과 FDP는 시간이 경과함에 따라 피부를 투과하는 것을 알 수 있었다. FDP 1%를 hairless mouse에 도포한 후 자외선을 조사한 경우 자외선에 의해 유도되는 CAT, SOD 및GSH의 감소를 억제하고 피부 단백질의 산화를 억제하는 등의 자외선에 의한 산화적 손상을 억제하는 효능이 있음을 알 수 있었다.

이상의 결과로 볼 때 FDP는 피부에서 자외선에 의해 유도되는 염증반응, 광노화, 피부암 등의 병리학적 증상을 예방하기 위한 목적으로 응용이 가능할 것으로 생각된다.

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