흑색마우스에서 자외선을 조사한 표피색소세포에 탈색소제제가 미치는 영향

Abstract

[영문]

[한글]

인체의 정상 피부색은 주로 표피에 침착된 멜라닌색소와 카로티노이드색소 그리고 진피

혈관내의 혈색소등에 의해 영향을 받으나 이중 피부색에 가장 중요한 영향을 미치는 것

은 멜라닌색소이다. 피부의 멜라닌색소 침착을 두가지 범주로 구분할 때 첫째는, 자외선

이나 또는 환경요인의 영향없이 유전적으로 결정된 색소세포의 기능에 의해서만 멜라닌색

소 침착이 형성되는 고유의 피부색 (constitutive skin color)과 둘째는, 고유 피부색에

더하여 자외선이나 그외 다른 환경요인에 의해 유발되는 임의의 피부색 (facultative ski

n color)으로 구별될 수 있다.

자외선 조사후 유발되는 멜라닌색소의 증가는 tyrosinase활성화 및 활동성 색소세포 수

의 증가와 연관이 있는 것으로 밟혀졌으며, Rosdahl(1979)은 자외선이 조사되지 않은 실

험동물에 자외선을 일정양 반복조사할 경우 DOPA양성 색소세포의 수적 증가는 자외선조사

중단후 장기간 활성화되어 지속되는 현상을 보고하였다.

본 실험에서 저자는 실험동물에 자외선을 반복조사하여 색소세포 수의 증가와 멜라닌

생성을 유발시킨 후 성분이 다른 탈색소제제들을 도포하여 상기 제제들이 표지의 색소세

포에 미치는 영향을 관찰하였다.

실험동물로 성숙된 C57Bl 웅성마우스 72마리를 사용하였으며 전체 마우스의 양쪽 귀에

UV-B를 10일간 조사하였다. UV-B의 광원으로 YS UVB-400을 사용하였으며 파장은 290∼325

nm(주파장, 301nm) 일일 조사량은 100mJ/㎠였다.

자외선 조사완료후 72마리의 마우스를 무작위로 3군으로 나누어 다음과 같이 실험하였

다.

제 Ⅰ군: 연고기제 도포군(대조군)………………………………………………… 24마리

제 Ⅱ군: 20% monobenzylether of hydroquinone (MBEHQ) 도포군………………24마리

제 Ⅲ군: 20% azelaic acid(AZA) 도포군……………………………………………24마리

상기 탈색소제제를 마우스의 양쪽 귀에 매일 오전 오후 2회씩 6주간 도포하였으며, DOP

A염색과 광학현미경 및 전자현미경 관찰을 위해 실험 6주동안 매주 각군당 4마리의 마우

스 양즉 귀 배부에서 생검하였다.

실험결과를 요약하면 다음과 같다.

1. 20% MBEHQ와 20% AZA도포군은 대조군에 비해 DOPA양성 색소세포의 수와 크기, 둘레

길이 및 멜라닌색소 형성에 유의한 감소를 보여 탈색소제제로서 의의있는 효과를 나타내

었다.

2. 두 실험군간의 비교에서 AZA도포군의 DOPA양성 색소세포수는 도포 6주 후에 MBEHQ

도포군보다 의의있게 감소되었으며, hematoxylin-eosin 염색상 MBEHQ도포군은 AZA도포군

에 비해 도포 4주 이후부터 표피의 현저한 비후를 나타내었다.

3. 실험약물이 DOPA양성 색소세포의 형태에 미치는 영향 중 특이한 현상은 MBEHQ도포군

에서 도포 3주 후에 수상돌기만 감소되거나 소실된 구형의 비정형 색소세포가 발견된 것

이며, AZA도포군에서는 색소세포의 세포체와 수상돌기가 모두 도포기간에 비례하여 감소

되는 소견을 보였다.

4. 전자현미경 소견상, 대조군에서 실험 전기간에 걸쳐 각질형성세포 내와 색소세포 내

에 stage Ⅳ의 멜라닌소체들이 다수 관찰되었으며 실험군에서는 도포 3주 후부터 각질형

성세포 내에서 공포(vacuole)에 들어있는 전자밀도가 낮은 소량의 멜라닌소체들이 관찰되

었다. 이러한 현상은 MBEHQ도포군에서 더 현저하였다. 도포 5주와 6주 후에는 실험군의

각질형성세포 및 색소세포 내에서 멜라닌소체가 소실되었거나 드물게 관찰되었다.

이상의 결과를 종합하면, MBEHQ와 AZA가 탈색소제제로서 작용하는 기전은 상기 약제 모

두 표피색소세포에 작용하여 탈색소 효과를 나타내는 것으로 사료되며 MBEHQ는 장기간 도

포시 마우스 피부에 자극현상을 유발하는 것으로 관찰되었다.

The Effect of Depigmenting Agents on Epidermal Melanocytes in UV-irradiated Mice

Young Keun Kim

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Yoon-Kee Park, M.D.)

Normal human skin colors are produced by four skin pigments: in the epidermis,

carotenoids and melanin; and in the dermis, oxygenated and reduced hemoglobin. Of

these pigments, the major color determinant is melanin. Melanin pigmentation of the

skin can be divided into two categories. The first, constitutive skin color

designates the amount of cutaneous melanin pigmentation generated in accordance

with cellular genetic programs in the absence of direct influences by radiations.

The second, facultative (inducible) skin color characterizes the increase in

melanin pigmentation above the constitutive level and arises from the complex

interplay of solar radiation and other environmental factors upon the genetically

endowed melanogenesis of the individual.

Published reports regarding the increased melanin pigmentation following

ultraviolet radiation suggest that an increase in tyrosinase activitr and a

numerical increase of functioning melanocytes are responsib1e for enhanced pigment

production.

In this experiment, we induced activation of melanocytes and melanin pigmentation

in the epidermis of C 57 B1 mice by UV-B irradiation. Aftar UV-B irradiation we

observed the effect of the two different kinds of depigmenting agents on the

epidermal melanocytes in UV-irradiated mice.

A total of 72 mice had both their ears irradiated by UV-B daily for 10 days. The

light source was YS UVB-400 with a wave length spectrum of 290∼325nm(peak out-put

at 301). The lamp to target distance was 30㎝ and daily dose was 100 mJ/㎠. After

irradiation, 72 mice were divided into 3 groups in random sampling and the

application of depigmenting agents on each group is as follows.

Group Ⅰ: cream base(control)……………………………………………………………24

Group Ⅱ: 20% monobenzylether of hydroquinone (MBEHQ)……………………………24

Group Ⅲ: 20% azelaic acid(AZA)…………………………………………………………24

The application of the depigmenting agents was done twice a day on both ears of

mice for 6 weeks and four mice in each group were sacrificed by the end of the 1st,

2nd, 3rd, 4th, 5th, and 6th week of the application. Both ears of the mouse were

cut at the base for split-dopa preparation and for light microscopic and electron

microscopic preparation. The results are summarized as follows:

1. Both of MBEHQ and AZA showed significant diminution in the size,

circumference, and number of dopa-positive melanocytes in C 57 Bl mouse skin.

2. As compared with the two experimental groups, the number of dopa-positive

melanocytes tended to be of smaller quantity in AZA treated group by the end of the

6th week of the application. In areas treated with MBEHQ, the vertical sections

stained with hematoxylin-eosin showed marked epidermal thickening after the 4

weeks' application.

3. In areas treated with MBEHQ, many of the remaining melanocytes were abnormal

in shape having lost their dendrites so that they appeared as round bodies after

the 3 weeks' application. In areas treated with AZA, there were no abnormal

morphologic changes such as round bodies throughout the period of experiment.

4. On electron microscopic findings, there were many melanosomes of stage Ⅳ in

the keartinocytes and melanocytes during the experimental period in the control

group. In the experimental groups, a small amount of melanosomes surrounded by

vacuoles in the cytoplasm of keratinocytes was a prominent feature after the 3

weeks' application especially in MBEHQ treated group. By the end of the 5th and 6th

week of the application in the experimental groups, there was a small amount or no

melanosomes in the epidermis.

In summary, the present study suggests that both of MBEHQ and AZA inhibit melanin

pigmentation by the action on epidermal melanocytes either by destroying or

inactivating melanocytes and the skin treated with MBEHQ skewed marked epidermal

thickening comparing to the skin treated with AZA.