식물 성분의 피부 노화 예방과 항산화 효과

피부 건강과 노화 과정에서 자유 라디칼과 산화 스트레스의 역할

식물 성분이 제공하는 자원은 식품, 의약품, 화장품 산업에서 중요한 역할을 합니다. 많은 보충제, 미용 보조제, 화장품은 식물성 성분을 기반으로 하며, 이들은 전통 의학이나 민속 의학에서 긴 역사를 가지고 있습니다. 특히 허브 차를 포함한 식물 재료는 많은 문화에서 의약적 목적과 맛의 즐거움을 위해 소비됩니다. 또한, 피부 관리 및 다양한 피부 질환 치료를 위해 식물 추출물이 피부에 직접적으로 적용될 수 있습니다. 산화적 스트레스(OxS)는 자유 라디칼의 생성과 체내의 항산화 방어 기전 간의 균형이 깨짐으로써 발생합니다. 이로 인해 세포 구조에 상당한 손상을 초래할 수 있으며, 이는 여러 질병의 발병과 노화 과정에 중요한 역할을 합니다. 따라서 이 연구는 피부 생리학 및 노화 과정에서 자유 라디칼과 산화 스트레스의 역할을 살펴보고, 특정 식물성 생리 활성 물질이 피부 건강에 미치는 영향을 논의하는 것을 목표로 합니다.

 

자유 라디칼과 산화 스트레스가 피부 노화에 미치는 영향

자유 라디칼은 세포 구성 요소와 쉽게 화학 반응을 일으킵니다. 이로 인해 지질 산화, 단백질 변성, 핵산 구조의 손상 등이 발생합니다. 생물 막의 기본 구성 요소인 지질과 단백질에 대한 자유 라디칼의 해로운 작용은 세포 주변의 막 및 세포 핵, 미토콘드리아, 골지 복합체, 리소좀 및 페로소좀과 같은 세포 소기관의 일부인 세포 내 막에 변화를 일으킬 수 있습니다. 산화적 스트레스는 생물 막의 붕괴와 투과성 증가를 초래하며, 지질 과산화(LPO)의 최종 생성물들은 막과 세포 구성 요소에 영향을 미칩니다. 또한, LPO 과정에서 생성되는 알데히드는 변이 유발 및 발암 작용을 할 수 있습니다. 또한, DNA 손상에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 말론다이알데히드(MDA) 등이 생성됩니다. 지질 산화 생성물들은 단백질 산화 초기화에 중요한 역할을 할 수 있으며, 핵산 분자에도 손상을 일으킬 수 있습니다. 피부 세포는 내적 및 외적 요인에 의해 생성된 자유 라디칼의 해로운 영향을 지속적으로 받습니다. 비록 피부에는 자유 라디칼에 대항하는 자연적 방어 기전이 있지만, 과도하게 생성될 경우에는 그 효과에 취약할 수 있습니다. 산화적 스트레스는 피부 노화의 주요 메커니즘 중 하나이며, 자유 라디칼이 피부 상태와 기능에 부정적인 영향을 미치는 주요 원인 중 하나입니다. 특히 내인성 노화와 외인성 노화(광노화)는 자유 라디칼 증가와 산화적 스트레스 현상과 강력하게 연결되어 있습니다.

 

식물의 항산화 활성

식물은 인간 피부에 중요한 영향을 미치는 생리적으로 활성성분을 풍부하게 포함하고 있습니다. 이들의 생물학적 활성과 활성 성분 함량은 주로 발달 환경, 수확 시기, 그리고 허브 재료의 건조 및 저장 조건에 의해 영향을 받습니다. 식물은 항산화 작용을 포함하여 여러 특성을 나타낼 수 있으며, 이는 폴리페놀, 토코페롤, 카로테노이드, 아스코르빈산, 대사체 (다당류 및 펩타이드) 및 에센셜 오일 구성 요소의 존재와 관련이 있습니다.

 

폴리페놀

폴리페놀은 식물 세계에서 매우 중요하고 널리 발견되는 자연 화합물 그룹입니다. 이들은 방향족 고리에 결합된 두 개 이상의 수산기를 포함하는 유기 화합물로, 그들의 화학 구조에 따라 플라보노이드, 페놀산, 탄닌, 스틸벤 등으로 분류될 수 있습니다. 플라보노이드는 자유 형태로 존재할 수도 있지만, 보통은 당과 결합하여 존재합니다. 이들의 중요한 출처로는 양파, 데리, 시클로리, 로켓 상추, 신선한 케이퍼, 무우, 산딸기, 구지 베리 등이 있습니다. 안토시아닌은 자유 라디칼을 소거하는 능력이 있는 중요한 플라보노이드 화합물 그룹입니다. 가장 흔한 안토시아닌 색소로는 빨간 펠라르고 (제라니움, 달리아), 자주색 페오니다 (엘더베리, 피오니), 시아니딘 (콘플라워, 초크베리, 크랜베리, 새콤한 체리), 보라 말비딘 (칡풀, 포도), 페투니딘 (피눈물), 델피니딘 (포도, 엘더베리, 크랜베리)이 있습니다. 페놀산은 항산화 특성을 가진 또 다른 중요한 폴리페놀 화합물 그룹입니다. 이 그룹에는 감초, 산딸기, 블랙커런트와 같은 과일에 찾아볼 수 있는 히드록시신나믹산이 일반적으로 더 많이 포함되어 있습니다.

 

카로테노이드

카로테노이드는 지방 용성 천연 색소로, 과일, 야채, 꽃 등 식물에서 발견됩니다. 주로 두 가지 클래스로 나뉘며, 탄소와 수소로 이루어진 카로텐 (α-, β-, γ-카로텐과 리코펜)과 산소화된 자신파일 (루테인, 제아잔틴, 아스타잔틴, β-크립톡산틴 등)이 포함됩니다. 카로테노이드는 주로 당근, 고추, 토마토, 브로콜리, 시금치, 호박, 수박, 살구, 파파야, 석도위, 개나무 박 등에서 발견됩니다. 이들은 피부의 지질, 단백질, DNA를 자유 라디칼로부터 보호하는 항산화제로 작용하며, 리코펜, 카로텐류, 루테인, 제아잔틴 등이 피부에 주로 분포합니다. 연구 결과에 따르면, 카로테노이드는 피부 건강을 유지하고 피부 암 발생 및 노화를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 피부 내 카로테노이드 함량은 계절, 자외선 노출, 식이 및 환경 요인에 따라 달라집니다. 특히 카로테노이드를 포함한 제품을 경구 및 외용으로 병행 사용하면 피부 내 이 화합물의 농도를 증가시킬 수 있습니다.

 

토코페롤과 토코트리에놀

토코페롤과 토코트리에놀은 모두 비타민 E의 여덟 가지 이소폼 중 일부입니다: α-, β-, γ-, δ- 토코페롤과 α-, β-, γ-, δ- 토코트리에놀입니다. 이들 분자는 세포막 내로 침투하는 지방 용성 프레닐 기와 세포막 표면에 있는 극성 크로마놀 링으로 구성되어 있습니다. 인간에서 가장 활동이 높은 형태는 α-토코페롤입니다. α-토코페롤은 주로 새로운 자유 라디칼의 생성을 억제하고, γ-토코페롤은 기존의 자유 라디칼을 포획 및 중화시킨다고 알려져 있습니다. 비타민 E는 세포막 안정제로서의 기능과 지질 용해성 항산화제로서 중요한 역할을 합니다. 토코페롤은 자유 라디칼로부터 세포막을 보호하고 지질 산화를 예방하여 세포막 수리를 촉진합니다. 비타민 E의 항산화 성질은 여러 질병 예방에 중요한 역할을 합니다. 이는 대사증, 암, 백내장, 알츠하이머병 및 심혈관 질환과 같은 질병을 예방하는 데 도움이 됩니다. 또한 피부 노화 및 피부 암 예방에서도 중요한 역할을 합니다. 피부에서는 특히 토코페롤이 많이 포함된 모세혈관 계층에서 높은 농도로 발견됩니다. 이는 피부의 환경 산화적 손상의 초기 및 민감한 지표로서 사용됩니다. 피부에 토코페롤을 외용할 경우, 지질 내비누 공간의 지질에 잘 흡수되어 피부 보호에 중요한 역할을 합니다. 토코페롤은 채소 오일(특히 밀가루), 견과류(특히 아몬드), 씨앗(해바라기 씨앗 등), 녹색 채소(스핀아치 등) 및 전곡에서 발견됩니다.

 

아스코르빈산

아스코르빈산은 중요하고 높은 효율을 가진 수용성 항산화제입니다. 이는 두 개의 전자를 기부할 수 있어 신체의 다양한 효소 반응에서 보조 역할을 합니다. 항산화 능력 덕분에 아스코르빈산은 피부 세포를 포함한 신체 세포를 산화적 스트레스로부터 보호합니다. 아스코르빈산은 산화되어 아스코르베이트 이온으로 변환됩니다. 아스코르베이트 이온은 전자 기부를 계속하여 아스코르베이트 자유 라디칼로 변환되며, 이는 다시 탈수아스코르빈산으로 변환됩니다. 이어지는 전자 기부로 인해 생성된 아스코르베이트 자유 라디칼은 다른 자유 라디칼을 포집하는 항산화제 역할을 합니다. 비록 직접적인 항산화 보호 기능은 수분 구획에 제한되지만, 아스코르빈산은 지질 용해성 비타민 E의 재생을 통해 지질 산화를 중요하게 예방합니다. 또한 아스코르빈산은 카로테노이드 및 항산화 효소와 상호 작용하며, 세포 내 GSH 농도를 증가시켜 단백질 티올 기준을 산화로부터 보호합니다. 아스코르빈산은 피부의 적절한 구조와 기능을 유지하는 데 필수적입니다. 이 성분은 모든 피부 층에 존재하며, 특히 표피 (3.8 µmol/g)에 높은 농도로 발견됩니다. 아스코르빈산은 피부 수분 유지를 담당하는 표피 내 케라마이드 합성을 촉진합니다. 프롤린과 라이신의 수산화 과정 중 콜라겐 I 및 III 합성에도 관여하며, 멜라닌 생성 및 티로시나아제 효소 억제에 기여합니다. 아스코르빈산은 UVR에 의한 산화적 손상을 중요하게 예방하는 데 효과가 있습니다. 신선한 채소와 과일은 아스코르빈산의 훌륭한 원천입니다. 특히 로즈힙, 산딸기, 구기자, 검은 포도와 빨간 고추가 그 예시입니다.

 

생체 대형 분자: 펩타이드와 다당류

단백질, 폴리펩타이드, 다당류와 같은 대형 생체 분자들은 식물에서 널리 발견되며, 건강 증진을 위해 의료, 화장품 및 식품 산업에서 사용될 수 있습니다. 이들은 산화환원 상태를 조절하며 ROS를 제거하여 노화를 늦추고 피부 세포를 보호하며 지질 산화를 방지하는 데 중요한 역할을 합니다. 특히 펩타이드는 긍정적인 생리적 기능을 가진 단백질 서열로서, 자유 라디칼을 포집하고 산화 스트레스를 줄이는 데 기여합니다. 또한 다당류는 세포 증식과 발달에 중요하며, 항산화 효능을 통해 다양한 약리적 효과를 나타냅니다.

 

향기 오일의 주요 구성 요소와 생리적 효능

향기 오일(EOs)은 꽃, 잎, 뿌리, 씨앗, 과일, 나무 등 다양한 식물 자원에서 추출되며, 주로 스팀 증류나 용매 추출 등의 방법으로 제조된다. 이들은 주로 테르펜 탄화수소 및 그들의 산소 유도체, 알코올, 알데하이드, 케톤, 에스터 등으로 구성되어 있으며, 주로 미세한 냄새를 가진 무색 또는 연한 노란색의 휘발성 물질이다. EOs는 항균, 항염증, 면역 촉진 및 항산화 활성을 통해 중요한 생리적 효능을 발휘한다. 특히 항산화 성분으로는 타임롤, 카르바크롤, 게라니올, p-심안, 멘또, 리날룰, 시트로넬랄, 이소메톤, 멘톤, α-터피네, β-터피네, α-터피롤렌이 중요하게 작용한다. EOs는 식품 산업에서의 맛 강화뿐만 아니라 제약 및 화장품 산업에서도 자연적인 항산화제로 사용될 수 있어 매우 유용하다.

 

자연 원료를 활용한 피부 관리

플랜트 프로덕트는 수세기 동안 피부 관리 목적으로 사용되어 왔습니다. 오늘날에도 피부 관리, 청소 및 보호를 위한 다양한 혁신적인 조성물에서 자연 원료의 사용이 매우 인기가 있습니다. 식물에서 발견되는 단일 활성 화합물뿐만 아니라 여러 화합물 세트도 주로 식물의 다양한 부분에서 얻은 추출물 형태로 치료 및 화장품 목적으로 사용됩니다. 식물 추출물은 피부를 유해한 외적 및 내적 요인으로부터 보호할 수 있는 능력으로 인해 사용됩니다. 자연 원료의 주요 이점은 항산화 성질과 산화스트레스로 인한 피부 장애 예방 능력입니다. 식물 추출물의 자외선 차단 효과도 중요한데, 자외선 유발 광산화적 손상은 피부의 조기 노화와 피부 암 발생과 관련이 있기 때문입니다. 식물은 피부 관리를 지원하는 큰 잠재력을 가지고 있지만, 많은 추출물의 효과가 아직 확인되지 않았기 때문에 보다 많은 연구 시험과 임상 증거가 필요합니다. 또한 많은 활성 분자들이 아직 발견되지 않았으며, 식물 추출물에서 유래된 자연 분자들은 특히 흥미로운 연구 대상입니다. 앞으로 식물 기반 제품의 질을 개선하는 새로운 향기나 치료용 식물이 많이 발견될 수 있습니다.

 

 

참고문헌

Michalak M. Plant-Derived Antioxidants: Significance in Skin Health and the Ageing Process. Int J Mol Sci. 2022 Jan 6;23(2):585. doi: 10.3390/ijms23020585. PMID: 35054770; PMCID: PMC8776015.