The effects of antioxidant and anti-aging treatment of UVB-irradiated human HaCaT keratinocytes with ethanol extracts of colored rice varieties

유색미 에탄올 추출물의 산화방지 효과와 UVB에 유도된 인간유래 피부각질형성세포에서의 항노화 효과

Abstract

In this study, we investigated the antioxidant activities and anti-aging efficacy in terms of suppression of matrix metalloproteinases (MMPs) in UVB-irradiated HaCaT cells by adding the ethanol extracts of Josaengheogchal (JE) and Shintoheug rice (SRE). In the electron-donating ability and ABTS radical-scavenging assays, we observed that both JE and SRE had scavenging activities and in a collagenase inhibition assay, both extracts showed inhibition effects of over 73% at $1,000{\mu}g/mL$ concentration. The expression of MMP-1 and -3, when the extracts were treated with UVB $50mJ/cm^2$, irradiated human HaCaT keratinocytes, was analyzed by western blotting and reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). The results showed that MMP-1 and -3 proteins and mRNAs were downregulated in a concentration-dependent manner in response to both extracts. Therefore, we expect that these compounds have a potential for the use as functional ingredients with anti-aging effects in the cosmetic and food industries.

본 연구에서는 선별된 유색미 2품종에 대한 자외선 조사에 따른 노화 억제 메커니즘을 확인하고자 산화방지 활성을 분석하였으며, JE와 SRE 모두 $500{\mu}g/mL$ 농도에서 88.5%와 88.9% 이상의 높은 DPPH 라디칼 억제능을 보였으며, ABTS 억제활성 실험에서는 $100{\mu}g/mL$ 이상의 농도에서 93.5%와 95.7% 이상의 ABTS 라디칼 억제능을 나타내었다. collagenase 억제 활성 실험 결과, JE와 SRE 모두 $1,000{\mu}g/mL$의 농도에서 각각 73.2%, 74.4% 이상의 효소 억제능을 나타내었다. 또한 MMPs의 단백질과 mRNA의 발현억제를 확인한 결과, MMP-1과 -3의 단백질 발현은 농도의존적으로 억제되었음을 확인할 수 있었고, 특히 MMP-1은 JE와 SRE의 $50{\mu}g/mL$의 농도에서 각각 약 29.8%와 33.2%의 억제효과를 나타내었고, $100{\mu}g/mL$의 농도에서는 각각 78.3%와 70.8%의 우수한 억제효과를 나타내었다. 또한 MMP-1과 -3의 mRNA의 발현은 농도의존적으로 감소시켰으며 특히 JE $100{\mu}g/mL$의 농도를 처치한 경우에 mRNA 발현이 매우 유의하게 감소(약 50.7%와 37.9%)되었음을 확인하였다. SRE는 MMP-3 mRNA의 발현이 농도의존적으로 억제되었고 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 약 39.7%가 억제되었으며, MMP-1 mRNA의 발현은 $100{\mu}g/mL$의 농도에서 약 66.4%가 억제되었음을 알 수 있었다. 본 연구에서 선별된 유색미 2종인 조생흑찰과 신토흑미의 에탄올 추출물이 산화방지 및 항노화 효능을 확인함에 따라 기능성 식품 화장품 분야에서 주름개선 및 항노화 소재로서의 가능성을 확인하였다.

Fig. 1. DPPH radical scavenging activity (A) and ABTS radical scavenging ability (B) of colored rice extracts.

Fig. 2. Collagenase inhibitory ability of colored rice extracts.

Fig. 3. Cell viability assay on Human HaCaT cells of colored rice extracts.

Fig. 4. Expression levels of MMP-1 and -3 on UVB-stimulated HaCaT cells from colored rice extracts.

Fig. 5. Expression levels of MMP-2 and -9 on UVB-stimulated HaCaT cells from colored rice extracts.

Fig. 6. MMPs mRNA expression on UVB-stimulated HaCaT cells from Colored rice extracts.