어류 콜라겐 가수 분해물이 인간 피부 섬유 아세포 배양의 유형 I 콜라겐 mRNA 수준에 미치는 영향

요약

생선 폐기 및 하위 제품은 식품 산업뿐만 아니라 기능 식품 및 화장품 산업과 같은 다른 종류의 산업에서 중요한 원료 공급원이 될 수 있습니다. 주로 동물의 가죽에서 얻어지는 콜라겐은 다양한 용도로 사용되는 동물계의 중요한 구조 단백질입니다. 어류 가죽은 어업에서 중요한 하위 산물을 구성하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 특히 어류 가죽이 어류 총 체중의 최대 20 %를 차지할 수있는 일부 종의 경우에 그렇습니다. 콜라겐 가수 분해물의 펩티드는 피부 노화와 골관절염 예방에 유용한 것으로 알려져 있지만, 이러한 생물학적 활동의 메커니즘은 잘 알려져 있지 않습니다. 섬유 아세포는 콜라겐 합성에 관여하는 주요 세포 유형이며 현재 연구에서는 인간 진피 섬유 아세포는 두 가지 다른 분자량 범위의 콜라겐 펩타이드 처리에 노출되었습니다. 결과는 고 분자량 콜라겐 펩타이드가 콜라겐 I 형 mRNA의 더 높은 합성을 생성한다는 것을 보여 주므로, 이전 분자량 선택이 진피 섬유 아세포에 의한 콜라겐 I 형 합성에 대한 콜라겐 가수 분해물의 효과를 최대화하기위한 중요한 단계 일 수 있음을 시사 할 수 있습니다.

1. 소개

콜라겐은 동물 유기체의 결합, 피부 및 골관절 조직에있는 주요 구조 단백질입니다 [ 1 ]. 콜라겐 원 섬유의 특징적인 로프 구조는 콜라겐의 기본 단위의 결합으로 구성되며, 3 중 나선으로 배열되고 큰 원 섬유 스트레치를 형성하는 3 개의 하위 단위 단백질 사슬에 의해 형성되며,이 단백질은지지 조직에서 필수적인 역할을 부여합니다 [ 2 ] .

콜라겐 합성은 피부, 뼈 및 연골과 같은 다양한 신체 구조를 유지하는 데 필수적입니다. 섬유 아세포는 다른 단백질 중에서 콜라겐 [ 3 ] 을 포함하는 세포 외 기질 (ECM)의 합성을 담당하는 주된 역할을합니다 .

피부 모양은 콜라겐 골격에 따라 달라집니다. 예를 들어 주름 형성은 콜라겐 합성 감소와 콜라게나 아제 활성 증가와 관련이 있습니다 [ 4 ]. 피부 섬유 아세포는 콜라겐이 피부 무결성을 유지하는 데 중요한 역할을하기 때문에 일반적으로 다른 조직보다 더 높은 콜라겐 합성 속도를 나타냅니다 [ 3 ]. 인간의 주름 발생을 예방하거나 지연시키기위한 몇 가지 접근법은 화장품을 사용하거나 피부의 콜라겐 분자를 최적으로 유지하는 데 도움이되는 영양 보충제를 섭취하는 것입니다.

이러한 제품 중 일부는 활성 성분으로 콜라겐 또는 가수 분해 콜라겐 [ 5 ]을 포함합니다. 화장품 용 콜라겐의 전통적인 공급원은 돼지와 소의 가죽과 가죽입니다 [ 6 ]. 그러나 오늘날에는 해양 기원의 콜라겐이 선호됩니다. 왜냐하면 그것은 동물 종이 없어 종교적 문제를 일으키고 광우병과 잠재적으로 연관 될 수있는 소 하위 제품의 단백질 사용과 관련된 잠재적 위험을 유발하기 때문입니다 [ 7 , 8 , 9 ].

게다가 지속 가능한 사회 경제적 및 환경 적 원칙은 천연 자원의 완전한 사용을 촉진합니다. 이는 또한 항상 완전히 사용되지는 않는 귀중한 원자재의 중요한 원천이 될 수있는 어업에도 적용됩니다. 사용하지 않는 스킨과 같은 이러한 원료는 콜라겐, 젤라틴 및 콜라겐 가수 분해물 [ 10 ] 과 같은 다양한 제품을 얻는 데 적합합니다 .

주요 상업 종 중 하나는 Prionace glauca (푸른 상어)로, 2015 년 비고 (스페인 북서부)에 위치한 유럽에서 가장 큰 어항에 상륙 한 여섯 번째로 중요한 냉동 어종입니다. 이 종의 상당량은 일반적으로 육지에서 처리되며 상당한 양의 가죽을 생산합니다 (연간 600 톤, 저자 소유 데이터). Vigo 물고기 경매에서 거래 된 신선 및 냉동 청상어의 양은 2015 년에 최대 5568 톤을 차지했습니다 [ 11 ]. 이 종의 피부는 특히 성숙한 암컷의 경우 매우 두껍고 [ 12 ] 전체 물고기 무게의 11.6 %에서 18 % 사이를 차지하므로 (공개 된 데이터가 아님) 피부는 하위 제품의 가치 평가를위한 주요 목표 중 하나가됩니다. 이 종에서.

Prionace glauca 의 피부 하위 제품은 콜라겐과 젤라틴을 얻기 위해 사용되어 필름 [ 13 ]과 항산화 능력 [ 14 ]을 가진 펩티드 를 생성 합니다. 우리는 이전에 Prionace glauca 와 Scyliorhinus canicula , Xiphias gladius , Thunnus albacares 와 같은 다른 어종 에서 콜라겐과 콜라겐 가수 분해물 (CH)의 생산을보고했습니다 . 얻은 가수 분해물 [ 15 ] 에서 항산화 특성을 테스트 한 결과, Prionace glauca 에서도 유사한 항산화 특성이 발견되었습니다.다른 상어에 비해. 항산화, 항 고혈압 또는 상처 치유 특성을 가진 콜라겐 펩타이드는 또한 스케이트, 가자미 [ 16 ], 알래스카 명태, 오징어 [ 6 ] 또는 나일 틸라피아 [ 17 ] 와 같은 다양한 어종에서 얻었습니다 .

현재 연구에서 인간 섬유 아세포는 청상어 ( Prionace glauca ) 피부 콜라겐 가수 분해물 (PGLA-CH)과 상업용 콜라겐 가수 분해물 (C-CH)의 양과 분자량이 서로 다른 존재 하에서 배양되었습니다 . 콜라겐 유형 I 합성에 대한 이러한 치료의 효과.

2. 결과

2.1. 콜라겐 가수 분해물

PGLA 펩신 가용성 콜라겐 (PSC)을 사용하여 CH를 얻었다. 이전에보고 된 바와 같이, PGLA PSC는 116 kDa 미만의 분자량 밴드를 갖는 특징적인 유형 I Sodium Dodecyl Sulphate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) 패턴을 제시했습니다 [ 18 ]. 그러나 이러한 저 분자량 펩타이드 (<20 kDa)는 SDS-PAGE 겔에서 볼 수 없지만 PSC는 해당 산성 가용성 콜라겐보다 평균 저 분자량을 나타냅니다 [ 15 ].

전술 한 바와 같이 PGLA PSC는 또한, 알 칼라로 소화시킨 15 ], PGLA-CH를 획득 16.52 ± 3.74 %의 최종 가수 분해 정도를 달성. 이 가수 분해물을 동결 건조하고 물에 현탁시킨 다음 한외 여과하여 두 가지 분획을 얻었다 : 3000 Da 차단막을 통과 한 PGLA-CH의 일부를 나타내는 투과 물 분획 (PF); 및 막을 뚫지 않은 잔류 분획 (RF).

그림 1두 PGLA-CH 분획의 크로마토 그래피 프로필과 각 경우에 얻은 평균 분자량을 보여줍니다. 이 그림에서 볼 수 있듯이 RF는 PF보다 평균 분자량이 높은 피크를 보였고 RF에서 가장 높은 피크는 1.45 kDa 분자량에 해당하고 PF에서 가장 높은 피크는 약 0.57 kDa입니다.

그림 1

( A ) 알 칼라 제 가수 분해 청상어 ( Prionace glauca ) 피부 콜라겐 가수 분해물 (PGLA-CH) 잔류 분획 (RF)의 크기 배제 크로마토 그래피 프로파일 . ( B ) 알 칼라 제 가수 분해 된 PGLA-CH 투과 물 분획 (PF)의 크기 배제 크로마토 그래피 프로파일.

유사하게, C-CH도 분류되었고 그림 2 C-CH 분획의 크로마토 그래피 프로파일을 보여 주며, PGLA-CH에 대해 나타난 바와 같이 PF는 RF보다 낮은 평균 분자량을 보였지만,이 경우 두 평균 분자량 모두 PGLA-에 대해 얻은 것보다 높았습니다. CH RF 및 PF.

그림 2

( A ) 상업적인 콜라겐 가수 분해물 (C-CH) RF의 크기 배제 크로마토 그래피 프로파일; ( B ) C-CH PF의 크기 배제 크로마토 그래피 프로파일.

1 번 테이블 4 개의 가수 분해 분획에 대한 아미노산 조성을 보여 주며, 프로파일이 매우 유사하고 글리신, 알라닌, 프롤린, 히드 록시 프롤린과 같은 주요 아미노산에서 약간의 차이 만 발견되었음을 확인할 수 있습니다.

1 번 테이블

PGLA-CH RF, PGLA-CH PF, C-CH RF 및 C-CH PF의 아미노산 조성 (잔기 / 100 잔기). 값은 세 가지 결정 ± 표준 편차의 수단입니다.

아미노산	PGLA-CH RF	PGLA-CH PF	C-CH RF	C-CH PF
아스파르트 산	4.39 ± 0.02	3.43 ± 0.03	4.98 ± 0.01	3.37 ± 0.05
트레오닌	2.19 ± 0.02	2.31 ± 0.02	2.18 ± 0.01	2.44 ± 0.03
세린	4.09 ± 0.15	4.35 ± 0.13	3.57 ± 0.10	3.71 ± 0.01
글루탐산	7.18 ± 0.02	6.92 ± 0.04	7.61 ± 0.05	5.99 ± 0.19
글리신	33.97 ± 0.06	34.20 ± 0.16	32.56 ± 0.02	38.90 ± 0.21
알라닌	11.40 ± 0.10	13.55 ± 0.10	11.57 ± 0.01	11.46 ± 0.01
시스테인	0.20 ± 0.03	0.29 ± 0.04	0.23 ± 0.07	0.28 ± 0.01
발린	1.81 ± 0.05	2.48 ± 0.05	2.53 ± 0.03	3.15 ± 0.02
메티오닌	1.38 ± 0.01	1.87 ± 0.11	0.86 ± 0.00	1.13 ± 0.03
이소류신	1.92 ± 0.02	1.49 ± 0.03	1.11 ± 0.01	1.58 ± 0.02
류신	2.07 ± 0.04	2.63 ± 0.01	3.21 ± 0.01	4.44 ± 0.01
티로신	0.00 ± 0.00	0.09 ± 0.12	0.65 ± 0.01	1.22 ± 0.13
페닐알라닌	1.50 ± 0.01	1.49 ± 0.03	1.73 ± 0.02	2.79 ± 0.07
히스티딘	0.49 ± 0.00	0.57 ± 0.01	0.42 ± 0.01	0.53 ± 0.02
라이신	2.61 ± 0.02	2.50 ± 0.06	3.05 ± 0.01	2.76 ± 0.04
아르기닌	4.95 ± 0.01	5.31 ± 0.01	4.65 ± 0.04	4.73 ± 0.22
하이드 록시 프롤린	8.29 ± 0.04	6.07 ± 0.11	8.62 ± 0.07	5.07 ± 0.40
프롤린	11.56 ± 0.02	10.46 ± 0.02	10.49 ± 0.06	6.45 ± 0.09

Gly 함량은 C-CH PF에서 더 높았고 Hydroxyproline (HyPro)은 PF에 비해 두 RF 분획에서 더 높았습니다.

2.2. 섬유 아세포 배양의 mRNA 콜라겐 합성에 대한 CH의 영향

첨가 된 PGLA-CH PF 또는 RF의 양은 이들 추출물의 상이한 농도 (각각 p = 0.0959 및 p = 0.4093) 로 24 시간 동안 처리 된 섬유 아세포의 콜라겐 발현을 유의하게 증가시키지 않았다 . 더욱이, 가장 낮은 농도의 PGLA-CH PF (50 μg / mL)를 사용한 처리는 대조군 아래에서 과발현 또는 발현이없는 상대적 정량 값 (RQ 값)을 보여 주었다; PGLA-CH RF의 경우, 최고 농도 처리 (500μg / mL)는 유의미하지는 않지만 가장 높은 RQ 값을 나타 냈습니다. 어떤 농도 (50, 100, 500 μg / mL) 로 처리 24 시간 ( p = 0.0735) 후 PF 또는 RF로 섬유 아세포를 처리 한 후 RQ 값 사이에 유의 한 차이가 없습니다 ( p= 0.3925), 또는 두 요인의 상호 작용 ( p = 0.3534) (그림 3).

그림 3

섬유 아세포에 추가 된 PGLA-CH (μg / mL)의 양이 증가함에 따라 콜라겐 I 형 mRNA에 대한 상대 정량화 (RQ) 값. RQ 값은 다섯 가지 결정의 평균이고 오차 막대는 표준 편차입니다. 파란색 막대 : 50 μg / mL CH, 분홍색 막대 : 100 μg / mL CH, 노란색 막대 : 500 μg / mL. ( A ) PGLA-CH RF로 24 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값. ( B ) PGLA-CH PF로 24 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값. ( C ) PGLA-CH RF로 48 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값. ( D ) PGLA-CH PF로 48 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값.

48 시간 동안 PGLA-CH 분획으로 처리 한 세포의 경우 PGLA-CH RF 또는 PGLA-CH PF로 처리 한 세포의 RQ 값 사이에 유의 한 효과가 발견되었습니다 ( p = 0.0017). PGLA-CH RF는 PF보다 높은 RQ 값을 생성했습니다.그림 3그러나,이 경우, RQ가 농도에 관한 값 (50, 100, 500 ㎍ / ㎖) ( P = 0.1879), 또는 두 요소의 상호 작용 ( P = 0.0813)에 유의하지 않았다 (그림 3).

C-CH는 또한 섬유 아세포에 의한 mRNA 콜라겐 합성에 미치는 영향을 테스트하는 데 사용되었습니다 (그림 4). 농도는 24 시간 동안 C-CH PF ( p = 0.1106)로 처리 한 후 RQ 값에 유의 한 영향을 미치지 않았으며 , C-CH RF의 경우 유의 한 차이가 관찰되었습니다 ( p = 0.0181),이 경우, C-CH RF (50 μg / mL)의 낮은 농도에서 더 높은 RQ 값을 생성하는 용량-반응 효과가 관찰되었습니다. 또한 이전에 PGLA-CH 분획에서 발견 된 바와 같이 C-CH PF와 RF RQ 값 ( p = 0.0028) 간에 유의 한 차이가 발견되었으며 농도와 상호 작용이 유의미한 결과를 얻지 못했습니다 ( p = 0.5918, p = 0.1245).

그림 4

섬유 아세포에 추가 된 C-CH (μg / mL)의 양이 증가하는 콜라겐 유형 I mRNA에 대한 RQ 값. RQ 값은 다섯 가지 결정의 평균이고 오차 막대는 표준 편차입니다. 파란색 막대 : 50 μg / mL CH, 분홍색 막대 : 100 μg / mL CH, 노란색 막대 : 500 μg / mL. ( A ) C-CH RF로 24 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값. ( B ) C-CH PF로 24 시간 처리 한 후 얻은 RQ 값.

3. 토론

이전의 일부 연구에서는 콜라겐 가수 분해물이 피부 나 연골과 같은 다른 조직의 콜라겐 회전율 / 균형에 영향을 미칠 수 있으며 콜라겐 가수 분해물을 바르거나 섭취하는 것이 피부 나 연골의 노화를 예방하는 데 도움이 될 수 있음을 입증하는 목적이있었습니다 [ 19 ].

상업적 소 콜라겐 가수 분해물에 위치한 펩타이드의 분자량 다양한 의문 콜라겐 합성 개선 콜라겐 가수 분해물을 사용하는 과학적 근거 호출 다른 콜라겐 소스 무결성 및 효소가 이러한 가수 분해물을 생산하는데 사용될 수 있음을 나타낸다 (20) ].

이 작업에서는 Prionace glauca 의 피부에서 추출한 PSC를 사용했습니다.HPLC에 의해 특성화 된 알 칼라 제 가수 분해물을 생산하였고,이 가수 분해물을 시판되는 것과 비교 한 결과 두 가수 분해물의 평균 분자량이 다른 것으로 밝혀졌습니다. 시판되는 가수 분해물은 콜라겐이 생성 된 종을 명시하지 않으며이 가수 분해물이 어떻게 생성되었는지를 나타내지 않습니다. 또한, 비상업적 가수 분해물에는 마그네슘이 포함되어 있습니다 (C-CH에는 31.6mg의 마그네슘 염과 600mg의 가수 분해 된 콜라겐이 존재했습니다). PGLA-CH와의 주요 차이점은 C-CH PF의 평균 고 분자량과 약간 더 낮은 Pro 함량이었습니다. 우리는 PGLA CH를 분석 할 때 분자량이 콜라겐 합성에 영향을 미치는 것을 관찰했습니다. RF는 일반적으로 PF보다 높은 RQ 값을 보였으며 이는 특히 48 시간 후에 두드러집니다. C-CH의 경우

따라서 우리는 CH 처리 후 RQ 값 차이를 설명하는 중요한 요소 중 하나가 세포 처리에 사용되는 펩타이드의 평균 분자량임을 시사합니다. 우리는 또한 C-CH의 경우 일부 성분의 존재가 mRNA 합성을 방해 할 수 있음을 관찰했습니다. 마그네슘 섭취는 콜라겐 합성의 조절 및 골밀도 향상과 관련 이 있지만 [ 21 ],이 경우 C-CH에 존재하는 양은 섬유 아세포를 직접 치료하기에는 너무 높을 수 있습니다. 100μg / mL 처리, 콜라겐 I 형 mRNA 합성 방지 (각각 12.5μg 및 2.50μg의 Mg).

일부 저자는 일부 아미노산의 존재 또는 함량이 섬유 아세포 활성 (이동, 화학 주성 및 증식)을 증가시킬 수 있다고 제안했으며, 특히 섬유 아세포에 가까운 Pro-HyPro 및 HyPro-Gly의 존재가 이에 대한 원인으로 제안되었습니다. 섬유 아세포 활성 [ 22 ]. 이러한 발견은 특히 PF 분획에 비해 PGLA-CH RF 및 C-CH RF의 더 높은 HyPro 함량으로, 48 시간 처리 후 더 높은 콜라겐 유형 I mRNA를 보여주는 우리의 결과와 일치합니다.

4. 재료 및 방법

5. 결론

우리의 연구는 콜라겐 가수 분해물의 영양 학적 효과를 지원하기위한 과학적 연구의 중요성을 보여줍니다. 우리는 또한 펩티드의 아미노산 조성이 이전에 제안 된 바와 같이 섬유 아세포에 의한 콜라겐 유형 I mRNA의 자극에 중요 할 수있을뿐만 아니라 펩티드의 분자량도 mRNA 생산과 관련이 있음을 발견했습니다. 섬유 아세포, 시험관 내 및 생체 내에서 콜라겐 유형 I mRNA를 자극하기 위해 특정 분자량 및 아미노산 조성이 모두 필요하다는 것을 확인하기 위해 추가 연구가 필요합니다.

감사의 말

저자 기여

CGS 및 RIP-M. 실험을 구상하고 설계했습니다. AS, MB 및 BC가 실험을 수행했습니다. AS, MB 및 CGS는 데이터를 분석했습니다. CGS가 논문을 썼습니다.

이해 상충

저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.

참고 문헌