[Highlight]

NMN과 장내세균, L. fermentum은 활성산소를 제거하고

유해한 자외선으로부터 쥐의 피부를 보호한다는 것을 입증했습니다. 

피부 노화의 대표적인 원인

피부 노화의 대표적인 원인으로는 자외선을 꼽을 수 있습니다. 태양이나 인공적인 UV (Ultraviolet rays)에 반복적으로 노출이 되면 피부는 염증과 산화 스트레스로 늙게 됩니다. 산화 스트레스를 받으면 피부 내 활성산소가 증가하면서 활성산소가 생체 조직을 공격하고 세포를 손상시킵니다. 특히 피부를 구성하고 있는 콜라겐을 산화시키고 피부를 늙게 만듭니다. 염증의 농도가 증가하면 염증세포가 분비하는 관련 인자(대표적으로 TNF-α, 종양괴사인자)들도 증가하면서 우리 몸의 노화를 촉진시킵니다.

* 자외선(UV, Ultraviolet rays): 10nm에서 400nm까지 파장 영역의 전자기파로 사람의 피부에 큰 영향을 미치는 빛 

* 활성산소(Free radical): 보통 산소보다 불안정해서 반응성이 증가된 산소의 총칭으로 세포를 손상시키고 재생을 막으며 노화를 촉진시킴

NMN과 L. fermentum의 안티에이징 특성

최근 피부와 장이 연결되어 있다는 연구들이 여럿 보고되고 있습니다. 연구에 따르면 장내 세균 구성이 피부 염증을 조절할 수 있으며 피부 자외선 노출은 장내 세균 구성을 변화시킨다는 것입니다.

피부에 영향을 주는 대표적인 박테리아에는 Lactobacillus fermentum이 있습니다. L. fermentum은 장내 마이크로바이옴 구성에 균형을 맞추는 것으로 나타났습니다. 이 장내세균이 또한 면역체계를 향상시키고 콜레스테롤 수치를 낮추고 산화 스트레스를 유발하는 활성 산소를 없앨 수 있다는 연구 결과도 등장했습니다. 

* 마이크로바이옴(Microbiome): 인체에 사는 세균, 바이러스 등 각종 미생물의 집합 

또 다른 항산화 및 항염증 화합물인 NMN(Nicotinamide mononucleotide)은 에너지 생산과 세포 건강을 유지하는 분자인 NAD+(Nicotinamide adenine dinucleotide) 농도를 향상시킵니다. 많은 연구들이 NMN을 복용하면 장기에서 활성산소와 염증을 줄이고 노화 방지 효과도 제공한다고 말하고 있습니다. 

L. fermentum과 NMN 모두 UV에 의해 손상된 피부 보호 효과를 가지고 있다는 연구는 많이 보고되어 왔습니다.  연구진들은 UV 방사선에 의해 손상된 피부에 L. fermentum과 NMN의 보호 효과를 테스트하기로 결정했으며 더 나아가 L. fermentum과 NMN의 시너지 효과도 같이 테스트를 진행하기로 하였습니다. 

항산화 능력 (활성산소 흡수)

항산화 가능성을 테스트하기 위해 NMN과 시험관에 있는 L. fermentum의 내용물을 활성산소와 혼합하고 NMN과 장내 세균의 활성산소 흡수능력을 측정해봤습니다. 

그래프 A. NMN, L. fermentum, 혼합물, vitamin C의 활성산소 OH 흡수 정도 (%) 

그래프 B. NMN, L. fermentum, 혼합물, vitamin C의 활성산소 ABTS 흡수 정도 (%) 

그래프 C. NMN, L. fermentum, 혼합물, vitamin C의 활성산소 DPPH 흡수 정도 (%) 

그래프 D. NMN, L. fermentum, 혼합물, vitamin C가 흡수한 활성산소 총 농도 (mM) 

그래프 A, B, C는 3가지 각기 다른 활성 산소인 OH, ABTS, DPPH를 NMN, L. fermentum, NMN과L. fermentum의 혼합물, 비타민 C가 얼마나 잘 흡수하는지 보여줍니다. 그래프 D는 NMN, L. fermentum, 혼합물, 비타민 C가 흡수한 활성 산소의 총 농도를 나타냅니다. 

NMN과 L. fermentum의 혼합물은 3개의 활성 산소에서 모두 가장 좋은 흡수력을 보여줬습니다. 결과적으로 NMN과 장내 박테리아를 함께 혼합하는 것이 NMN이나 박테리아 단독보다 더 나은 활성산소 흡수를 한다는 사실을 알 수 있었습니다. NMN과 L. fermentum의 조합은 또한 우수한 활성산소 제거제로 알려진 비타민 C도 능가했습니다. 

NMN과 L. fermentum의 활성산소 제거 능력을 테스트해봤으니 이번에는 NMN과 장내 세균의 피부 보호와 건강에 관한 연구를 이어서 진행했습니다. 

피부 보호 기능의 향상

연구진들은 NMN이나 박테리아를 이용해 활성산소가 줄면 2주 간의 자외선 노출 후 쥐의 피부 조직을 보호할 수 있는지 여부를 알아보기 위해 앞에서는 실험관(in vitro)에서 진행했던 실험을 살아있는 동물(in vivo)로 옮겨 진행하였습니다.  

1) 피부 진피층 두께

그림 A. H&E 염색 후 피부 단면 (배율 x40배)

그래프 D. 피부 진피층 두께 (µm)

* H&E 염색: 조직을 분석할 때 사용되는 염색법 

그림 A에서 화살표는 쥐 피부의 진피층을 가리킵니다. 그림 A에서 정상그룹(Normal)은 UVB(Ultraviolet B)에 노출되지 않은 그룹인 반면 모델 그룹(Model)은 2주간 자외선에 노출된 후 어떠한 처리도 발생하지 않은 그룹입니다.

* 진피층: 표피층 바로 아래 혈관을 포함하는 두꺼운 세포층으로 피부의 90%를 차지하고 있음

* UVB: 290-320mm의 파장을 갖는 자외선

정상적인 쥐의 피부 조직을 자외선에 노출시키면 진피층의 두께가 얇아지게 됩니다. 피부 두께가 얇아진 모델군에 NMN, L. fermentum, 비타민 C를 투여하면 진피층이 다시 두꺼워진 것을 확인할 수 있습니다. NMN, L. fermentum을 투여 받은 그룹(NMN, L)은 그 자체로 충분한 진피층의 회복 효과를 보였으나 두 물질의 조합을 투여 받은 쥐(NMN+L)가 각각 물질을 따로 투여 받은 쥐보다 정상그룹에 유사하게 피부 조직을 보존한다는 것을 보여주었습니다. 현미경으로 피부를 살펴봄으로써 NMN과 L. fermentum의 조합이 자외선으로부터 피부를 상당히 보호해 준다는 것을 알 수 있었습니다. 

2) 피부 콜라겐 섬유 구조 

그림 B. Masson 염색 후 피부 단면 (배율 x40배) 

* Masson 염색: 콜라겐 섬유와 같은 특정 성분을 검출하기 위해 사용되는 염색법으로 콜라겐 섬유는 청자색으로, 근육 섬유는 적색으로, 핵은 검정색으로 염색됨 

그림 B에서 화살표는 청자색으로 염색된 콜라겐 섬유를 가리킵니다.

* 콜라겐 섬유: 피부의 진피층에서 네트워크를 구성하여 세포들을 지지, 연결해주고 뼈대 역할을 하는 섬유성 단백질

정상적인 쥐(Normal)의 피부 조직을 자외선에 노출시키면 콜라겜 섬유의 다발 수가 현저히 감소하고 콜라겐 섬유가 파손되어 구조가 불완전해지는 것을 볼 수 있습니다. 모델군(Model)에 NMN, L. fermentum, 비타민 C(NMN, L, VC)를 투여하면 정상군에 비해 적은 수이기는 하나 모델군보다는 많은 수의 콜라겐 섬유가 관찰되었습니다. NMN과 L. fermentum의 조합(NMN+L)은 각각 NMN, L. fermentum,  비타민 C보다 더 많이 증가했습니다. NMN과 L. fermentum의 조합이 자외선에 노출되어 감소된 콜라겐 수를 다시 증가시킨다는 것을 알 수 있었습니다. 

3) 피부의 비만세포 수에 따른 염증 정도

그림 C. Toluidine blue 염색 후 피부 단면 (배율 x40배)

그래프 E. 비만세포의 수

* Toluidine blue 염색: 비만세포의 세포질 내 과립을 검출할 때 사용하는 염색법

그림 C에서 화살표는 작은 청색 점으로 염색된 비만세포를 가리킵니다. 피부가 UVB에 노출되면 피부 비만세포의 생성이 유도되고 이는 피부 염증으로 이어집니다.

* 비만세포: 천식과 알레르기 질환 발생에 중요한 역할을 하는 염증세포로 염증의 지표로도 사용됨

UVB 방사선 노출 후 진피층의 비만세포의 수는 정상군(Normal)의 4배 증가했습니다. 모델군(Model)에 NMN과  L. fermentum을 동시에 보충(NMN+L)하면 비만세포의 수가 정상군의 약 2배 정도만 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 따라서 복합치료는 NMN이나 박테리아 단독보다 더 나은 보호 효과를 나타냈다는 것을 알 수 있었습니다. 

NMN과 L. fermentum의 조합은 다른 물질보다 뛰어난 활성산소 흡수능력을 보여줬습니다. 또한 NMN과 L. fermentum의 활성산소 감소 능력은 자외선에 의해 손상된 피부 조직 보호와 비만세포 증식의 감소로 이어졌습니다. 이는 NMN과 L. fermentum의 처리로 피부를 보호하고 노화로부터 피부를 보호할 수 있다는 것을 입증한 것입니다.  

[참고논문 및 그림 출처]

[1] Intestinal Bacterium and NMN Synergistically Enhance Skin Protection

https://www.nmn.com/news/intestinal-bacterium-nmn-enhance-skin-protection 

[2] Nicotinamide Mononucleotide Combined With Lactobacillus fermentum TKSN041 Reduces the Photoaging Damage in Murine Skin by Activating AMPK Signaling Pathway

https://www.frontiersin.org/journals/pharmacology/articles/10.3389/fphar.2021.643089/full    

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