자외선 조사에 의한 표피내 색소세포의 형태학적 변화에 관한 연구

Abstract

[한글]

정상인의 피부색은 주로 표피내에 존재하는 갈색의 멜라닌에 의하여 결정된다(Quevedo등. 1977). 일시적인 피부의 과색소를 유발시키는 요인중 자외선 조사가 가장 중요하다(Becker. 1948: Pathak등, 1962: Mitchell, 1963: Snell, 1963: Yun과 Montagna, 1966). 일광차단제는 주로 백인에서 일광화상을 방지하는데, 근래에는 황인종에서 피부의 과색소침착을 방지하는데 사용되고 있다. 일광 차단제는 자외선을 흡수 및 반사시키어 자외선에 의한 손상을 방지하는데 그 역할을 하고 있다(Knox등, 1960: Snyder와 May, 1975: Blank등, 1982). Kligman등(1982, 1983)은 SPF 15일광차단제가 일광에 의한 결체조직손상을 완전히 방지한다고 하였고, 장기간 일광조사에 의한 진피손상도 회복시킬 수 있다고 보고하였다.

저자는 성숙된 C57BL 수컷 흑색쥐 40마리를 대상으로 하여 각 실험동물의 배부의 털을 제거하고 척추왼쪽부위는 흑색테이프를 붙여 자외선을 차단시키어 대조부위로 삼고, 오른쪽부위는 자외선에 노출시키어 조사부위로 삼았다. 각 20마리씩 두군으로 나누어 A군은 U

V-B단독조사군, B군은 일광차단제 도포후 UV-B조사군으로 하였다. 각군은 다시 5개 소집단으로 나누어 소집단--Ⅰ은 2일, 소집단 Ⅱ는 4일, 소집단 Ⅲ은 6일, 소집단 Ⅳ은 8일, 소집단 Ⅴ은 10일간, UV-B를 1일 50mJ/cm**2 조사하며 광원은 Waldmann Combination UVA+UVB Radiation Treatment Cabin 8001를 사용하였고 일광차단제는 SPF 15인 Presun** 15를 사용하였다. 최종조사 24시간 후에 대조 및 조사부위에서 피부를 생검하여 split-DOPA preparation을 시행하여 색소세포의 수 및 형태를 관찰하였고, silver nitrate염색으로 표피내 멜라닌 과립을, 투과전자현미경검사로 색소세포의 미세구조를 관찰하였다.

실험결과

1. 표피내 DOPA양성 색소세포 수의 변화

각군의 대조부위에서 색소세포의 수가 매우 적었으나 A군에서 8일과 10일, B군에서 10일에 색소세포의 수가 의미있게 증가하였다. A군의 조사부위에서 UV-B조사기간에 따라 색소 세포수가 현저히 증가하였다. B군의 조사부위에서 2일부터 8일사이에 색소세포의 수가 매우 적었으나 10일에 현저히 증가를 보여 358±72/㎟이었으나 A군 3768±404/㎟에 비하여 현저히 적었다.

2. DOPA양성 색소세포의 장단직경(xnm) 및 수상돌기의 수 A 및 B군의 대조부위와 B군의 8일까지 조사부위에서 색소세포의 수가 적어 직경 및 수상돌기의 수를 측정치 못하였다.

ㄱ. 단직경 : A군의 조사부위에서 단직경은 조사기간에 관계없이 통계학적 변화를 관찰할 수 없었다. B군의 10일 후 조사부위에서 단직경은 59.2±6.4로 A군의 87.5±3.5에 비하여 작았다.

ㄴ. 장직경 : A군의 조사부위에서 장직경은 2일과 4일에 변화가 없었으나 6일과 8일에 증가하였고 10일에 다시 감소하였다. B군의 10일 후 조사부위에서 장직경은 93.5±21.8로 A군의 187.5±3.5에 비하여 현저히 작았다.

ㄷ. 수상돌기의 수 : A군의 조사부위에서 수상돌기의 수는 조사기간에 관계없이 통계학 적 변화를 관찰할 수 없었다. B군의 10일 후 조사부위에서 수상돌기의 수는 2.28±0.39로 A군의 5.10±0.57에 비하여 적었다.

3. 표피의 멜라닌색소분포

A 및 B군의 대조부위와 B군의 8일까지 조사부위에서 멜라닌 색소를 발견할 수 없었다.

A군의 조사부위에서 4일부터 기저세포층에, 6일과 8일에 유극세포층에, 10일에 각질층을 포함한 전층에 멜라닌색소가 나타났다. B군의 10일 후 조사부위에서 멜라닌색소가 기저세포층에 산재되어 나타났다.

4. 전자현미경학적 변화

A 및 B군와 대조부위에서 몇개의 Stage Ⅰ과 Ⅱ와 멜라닌소체가 색소세포내에서만 발견되고 각질형성세포에서는 발견되지 않았다. A군의 조사부위에서 stase Ⅲ과 Ⅳ의 멜라닌소체가 색소세포 및 각질형성세포내에 있었고 또한 그 수가 증가되어 있었다. B군의 조사

부위는 대조부위와 유사한 소견을 나타냈다.

이상과 같은 결과로써 SPF 15일광차단제는 8일까지 UV-B조사에 의한 이상과 같은 색소세포의 변화를 완전히 방지시키어주나 10일에는 불완전하게 방지하는 효과를 나타내고 있다.

[영문]

Normal skin color in is mainly determined by the brown colored melanin pigments in epidermis(Quevedo et al, 1977). Among the variety of causes of hyperpigmentation ultravio-Snell, 1963; Yun and Montagna, 1966). Topical sunscreens have been, used by caucasians to prevent, he sunburn and recently by oriental people to prevent hyperpigmentation of the skin. The role of the sunscreen is to protect the skin from the harmful effects of ultraviolet rays by absorption and scattering the ultraviolet. rays(Knox et al,1960; .Synder, and May, 1975; Blank et al, 1982).

Kligman et al(1982, 1983) reported that an SPF 15 sunscreen completely prevented the connective tissue from actinic damage in hairless mice, and with SPF 15 sunscreen, previously damaged dermis was repaired during continued irradiation.

In this experiment, a total of 40 C57BL adult male black-mice was used and divided into two groups for experiment. After shaving the hair on the hack of each animal, the left half of the baok along the spinal column was covered with black vinyl tape as the control site and the right half was exposed te UV-B as the irradiated site. Group A was irradiated by UV-B only and Group B had SPF 15 sunscreen applied to the back followed by irradiation by UV-B. Each group was divided again into 5 subgroups according to the days of UV-8 irradiation: Subgroup Ⅰ was irradiated for 2 days, Subgroup Ⅱ for 4 days, Subgroup Ⅲ for 6 days, Subgroup Ⅳ for 8 days and Subgroup Ⅴ for 10 days. A Waldmann Combination UVA+UVB Radiation Treatment Cabin 8001 was used as the light source and the UV-B dosage was 50mJ/㎠ daily. Twenty four hours after the last irradiation, skin specimens were taken from the covered and irradiated sites. For observation of the number and

shapes of melanocytes, split-DOPA preparation was carried out: silver nitrate stains microscope preparation were carried out.

The results

1. The number of DOPA-positive melanocytes in epidermis

In the control sites of Group A and B, DOPA-positive melanocytes were few but increased in number at 8 and 10 days in Group A and at 10 days in Group B. In the irradiated sites of Group A the cells increased in number step by step according to

the days of irradiation. In the irradiated sites of Group B the cells were few for 8 days but at the 10 days point increased to 378±72/㎟. This was much less than 3768±404 in Group A.

2. The short and long diameter(xnm), and the number of dendrites of DOPA-positive melanocytes.

The melanocytes in the control sites of Group A and B, and in the irradiated sites of Group B until 8 days were few, so diameters and dendrites could not be measured.

a) The short diameter: The short diameter in the irradiated sites of Group A did not change statistically in size from 2 to 10 days. In the irradiated sites at 10 days, the short diameter of Group B was 59.2±6.4 which was much less than 87.5±3.5 in Group A.

b) The long diameter: The long diameter in the sites of Group A did not change from 2 to 4 days but it increased from 6 to 8 days then decreased at 10 days. In the irradiated sites the long diameter of Group B at 10 days was 93.5±21.8 which was much less than that in Group A.

c) No. of dendrites: In the sites of Group A there was no statistical change in numbers of dendrites from 2 to 10 days. At 10 days, dendrites in the irradiated sites of Group B 2.28±0.39, which was much less than 5.10±0.57 in the Group A

3. The density of epidermal melanin pigment

In the control sites of Group A and B, and the irradiated sites of Group B until 8 days, melanin pigment was not found in the epidermis. In the irradiated sites of Group A melanin pigment was not found in the epidermis at 2 days, but was scattered in the basal cell layer of the epidermis at 4 days, in the prickle cell layers at 6 and 8 days, and in the entire epidermis including stratum corneum at 10 days. In the irradiated sites of Group B at 10 days, the melanin pigment was found to be scattered in the basal cell layer of epidermis.

4. Electron microscopic findings

In the control sites of Group A and B, and the irradiated sites of Group B there were several malanosomes of stage Ⅰ and Ⅱ in the malanocytes, but no melanosomes in the keratinocytes. In the irradiated sites of Group A, melanosomes were mostly stage Ⅲ and Ⅳ, and increased in number and size in the keratinocytes and melanosomes.

In summary, SPF 15 sunscreen completely prevented melanocytic changes from UVB irradiated in black-mice in 2∼8 day a period but at 10 days it incompletely prevented.