연구 제목

590nm 파장의 황색 발광 다이오드(light-emitting diode, LED)가 자외선(ultraviolet B, UVB)에 노출된 진피 섬유아세포(human dermal fibroblast, HDF)에 미치는 영향 및 산화스트레스 완화 효과

연구배경 및 목적

최근 LED 기반의 기기들이 광노화 피부 (photoaged skin)의 치료의 효과적이고 안전한 도구로 개발, 적용되고 있다. 그러나 정작 LED가 실제 피부 세포 내에서 어떤 영향을 미치는지 기본 메커니즘에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 배양한 HDF에 자외선 조사로 인위적으로 광노화를 유도한 뒤, 590nm 파장의 황색 LED를 조사하여 세포 내 변화를 확인했다.

연구방법

배양된 HDF 세포에 50 mJ/cm2의 자외선를 조사하여 인위적으로 광노화를 유도한 뒤, 맞춤형 LED 장치를 사용하여 시험군에만205.2J/cm2의 590nm LED를 조사했다. 이후 광노화에 의해 증가하는 활성산소 (reactive oxygen species, ROS) 생성, 세포 내 노화 및 염증인자의 발현변화를 단백질 수준에서 비교 분석했다.

연구 결과

590nm LED가 조사된 HDF는 90% 이상의 세포가 생존을 유지하여 세포독성이 없음이 확인됐다. 세포에 자외선을 조사하면 노화의 요인 중 하나인 ROS가 증가하는데, LED 조사는 ROS의 생성을 유의하게 억제했으며 (p<0.05). 이때 JNK, c-Fos, c-Jun과 같은신호전달인자들의 인산화가 LED 조사에 의해 유의하게 억제되는 것이 확인됐다 (JNK; p<0.001, c-Fos; p<0.01, c-Jun; p<0.001). 자외선을 조사하면 콜라겐 분해효소 (MMP9)의 발현은 증가하고 콜라겐 생성 효소 (Procollagen1A2)의 발현은 감소하게 되는데, LED 조사는 MMP9의 발현은 유의하게 억제하고 (p<0.05), Procollagen1A2은 유의하게 증가시켰다 (p<0.001). 더불어 자외선은 염증반응에 관여하는 다양한 신호전달인자들의 발현을 증가시키는데, LED 조사는 이러한 인자들의 발현을 유의하게 감소시켜 세포 내 염증을 억제했다 (NF-kB; p<0.01, COX-2; p<0.001).

결론

590nm의 황색 LED는 항산화 및 항염증 효과를 통해 광노화 된 피부에 효과적이고 안전한 치료방식이 될 수 있다.

Ref) Ji Yeon Hong, Hye Sung Han, Ji Hyun Youn, Hyun-Wook Kim, Hyun-SeungRyu, Kui Young Park. Irradiation with 590-nm yellow light-emitting diode light attenuates oxidative stress and modulates UVB-induced change of dermal fibroblasts. Experimental Dermatology(2022) Epub ahead of print.