- 닥터오라클 권한솔 학술연구원

(서울대학교 생명과학과 석사)

피토스핑고신

피토스핑고신-1-포스페이트(PhS-1-P, P1P)는 혈소판에서 분비하는 스핑고신-1-포스페이트(S1P)의 유사체로 동일 효능을 나타냅니다. 세포 재생 물질이며 연구발표 결과 세포 apoptosis의 억제 기능으로서도 알려진 스핑고신-1-포스페이트는 1g당 4억원이나 되는 가격으로 상용화가 어려웠던 물질이였지만, 유사체 P1P가 발명 됨으로 P1P로서 개발이 진행 되고 있으며, 기능성 화장품의 주성분으로 피토스핑고신을 앞세워 제품이 출시 되기도 했습니다.

S1P는 세포 이동, 세포 증식, 세포사멸 억제, 신생혈관 생성, 상처 치유등을 담당하는 지질 신호전달 물질로 세표 표면의 수용체(receptor; 예를 들어 beta-catenin)에 결합해 세포 내에서 같은 기능을 수행합니다. P1P는 S1P보다 더 잘 결합하는 특별한 작용제(special agonist)입니다.

피토스핑고신과 스핑고리피드는 피부의 가장 겉표면에 세라마이드를 생산하도록 도와주어 피부 장벽 강화에 도움을 주는 등 시너지 효과 가 있음으로 세라마이드 제품 사용시 함께 사용하면 좋은 성분들입니다. 각질세포간 지질인 세라마이드 성분의 전구체인 피토스핑고신은 합성스핑고이드 성분으로 질소를 가지고 있고 동물의 세포막 등에 분포되어 있습니다. 피토스핑고신은 피부 리페어링과 세라마이드 합성을 촉진시켜 피부 유수분 밸런스를 맞춰주고, 피부 회복, 문제성 피부 개선, 수분조절을 도와줍니다. 샐비지 pathway (Keyword: 1인산 스핑고신 + 복합 스핑고지질) 로서 세라마이드 synthesis 촉진 --> 피부 장벽 강화 --> 보습 효과를 강화하는 효능도 있습니다. 세라마이드 생성 촉진의 효과도 있지만, 세라마이드 과함유로 인한 세포 괴사 억제의 기능도 있기에 함께 사용 하면 세라마이드의 본 기능(피부장벽 강화 및 보습)을 크게 끌어 올릴 수 있습니다.

아토피질환/아기용/임부용 스킨케어 국내 브랜드 몽디에스에서는 이 두가지 성분을 배합한 수딩젤, 아토피 로션, 바쓰&샴푸 제품을 중후반대 가격으로 런칭하였으며, 후기도 좋은 편입니다. 이태리 브랜드 보테가베르데 에서는 안티 레드니스 크림으로 두성분이 함유된 크림을 런칭하였습니다. 자극 받은 피부, 각종 피부질환으로 지질층이 손상된 피부에도, 새로 올라오는 신피부세포에 대한 손상의 위험이 없이, 안전하게 사용 할 수 있는 점이 장점입니다.

1. 피토스핑고신 구조

위 그림은 S1P 와 그 유사체들입니다. 위 모형들 중 3번째 모형이 P1P입니다. Double-bond 대신에 그 자리를 히드록실제가 대채한 유사체 로 기능적인 부분도 S1P와 크게 다르지 않습니다. 오히려 작용제(special agonist)라고 하여 beta-catenin과 같은 receptor에 S1P보다 더 잘 결합합니다.

2. 피토스핑고신 원리

P1P는 식물이나 곰팡이에서 발견됩니다. 피토스핑고신의 phosphorylation 으로 생성되며, 화학적 구조는 세포의 growth와 증식(proliferation)을 촉진하는 유효성분들과 비슷한 구조를 띕니다. P1P는 EGF(Epidermal growth factor)와 시너지효과를 내며, 이는 세포 증식과, 이동률(migration)과 생존률(survival pathways)에 치명적 요소로 작용합니다. 차화준 연구진이 2017년도 International Journal of Molecular Medicine에 발표한 결과 피부 섬유아세포(human dermal fibroblasts; HDFs) 와 각종 분석시험들(western blotting, cell migration assay, quantitative real-time PCR, viability assays)으로 확인한 결과 P1P가 EFG의 활동도(activity)를 촉진 시키는 것으로 나타났습니다. In vitro에서 실험하여 나온 위 결과를 토대로 살아있는(in vivo) 35세 피부 노화가 뚜렷하게 진행 중인 여성을 대상으로 시험한 결과 피부 노화를 현상이 치료 되는 것으로 확인 되었습니다. 이 결과를 도출하기 위하여 피부 보습(skin hydration), 피부 질량(dermal density), 두께(thickness), 잔주름의 길이(length of fine wrinkles)와 피부 탄성력(skin elasticity)을 취합하여 분석하였습니다. P1P와 EGF를 함께 사용하면 시너지 효과로 인해 안티에이징 효과가 더욱 강화되는 것을 in vitro, in vivo 실험에서 모두 확인 할 수 있었습니다(Cha et al. 2017).

몸에 상처가 나거나 극심한 스트레스에 노출되면 이것을 극복하기 위하여 우리 몸은 혈액의 혈소판을 통해 다양한 성장인자와 스트레스 해소물질을 분비하는데 이렇게 분비되는 세포재생유도 물질 가운데 스핑고신-1-포스페이트(S1P)입니다. 체내에서 S1P는 신생혈관생성 및 세포이동을 촉진시켜 상처를 치유하거나 스트레스에 노출된 세포의 사멸을 방지하고 활성화하는데 기여합니다. 뿐만 아니라 진피세포의 증식을 통한 콜라겐 생성을 촉진하며, 자외선에 노출되어 사멸되는 세포를 보호합니다. 방사능 피폭으로 인한 유전자 손상을 억제하여 불임 및 기형아 출산을 예방한다는 연구결과 또한 네이쳐 메디슨 2002년도에 발표 된 바 있습니다 (Kolesnick et al. 2002).

P1P는 S1P의 유사체로서 S1P보다 훨씬 저렴하지만 S1P처럼 생물학적 유효기능을 다양하고 광범위하게 발휘할 수 있으며, 생물학적 효능과 화학적 물성이 스핑고신-1-포스페이트보다 뛰어납니다. 화장품 조성물로서 개발된 피토스핑고신은 피부 재생, 세포 노화 지연, 섬유아세포 증식 촉진, 각질형성세포의 이동 및 분화 촉진효과의 효능을 지닙니다.
1) Wnt/beta-catenin 신호 전달 증가
2) Growth factors 분비 촉진 (성장 인자)
3) 스트레스에 의한 모모세포 및 줄기 세포 사멸 억제
4) Angiogenensis 촉진으로 영양공급(모세혈관생성)
앞선 4가지 사례와 같은 작용기전으로 스트레스 성 탈모 뿐만 아니라 유전적인 탈모에도 효과가 뛰어난 것으로 밝혀진 바 있습니다. 탈모치료 및 예방, 육모용 조성물로 연구 개발되어 한국, 미국, 일본, 중국 등에 특허 등록 되었으며, 주름개선 및 미백 화장품, 퇴행성 관절염 치료제 등의 연구에도 적극 활용 되고 있습니다.

P1P는 여러 세균 (S. aureus, P. acnes)에 대해 항균력을 지니고 있습니다. 모든 세균주는 아니더라도, 특정 세균에 대해서는 항생제인 페니실린이나 에리스토마이신보다도 뛰어난 항균력을 가지는 것으로 확인되며, 항생제와 달리 내성균이 발생할 위험이 없어, 안전성이 보장됩니다. 예를 들어 아토피 피부염의 경우 포도상 구균(S. aureus)에 감염되어 있는 경우가 흔한데, 항균력이 뛰어난 파이토스핑고신을 세라마이드와 함께 사용하면, 피부의 살균력을 돕게 되어 아토피 피부염으로 인한 상처 치유와 세라마이드 생성을 촉진 시켜 세라마이드와 함께 사용하였을 시, 세포벽 강화에 우수한 도움을 주는 것으로 확인 되었습니다.

3. 스핑고신의 효능

1) 항염증 항세균: 세균의 활동 저해함. 염증 치료제로 여드름 및 피부병 예방
Anti-inflammatory, anti-bacterial : reduce bacterial activity. Anti-inflammatory properties makes phytosphingosine ideal for acne prone skin as well as various skin diseases
2) 피부 보습: 세라마이드 합성 촉진하여, 피부 장벽 기능 강화, 보습력 유지 기능 강화
Skin moisture: promote cermide synthesis that enhances skin barrier and retain moisture
3) 피부 진정 Soothing
4) 피부 탄력, 주름 개선: 피부 지질막의 기능을 보강함, 손상된 피부 복원 Skin flexibility, wrinkle reduction: repir skin barrier and damaged skin
5) 피부 재생: 피부 상태를 단기간에 최적으로 끌어올려 줌. Skin regeneration: conditions the skin to be at optimum level
6) 피부 노화 억제 Inhibit aging effects
7) 항산화: 피부 섬유아세포내 과산화수소(H2O2) 활성 억제

4. 기타사항

Phytosphingosin-1-phosphate는 Wnt/beta-catenin pathway signaling에 연관된 분자로서 암세포 관련 연구로서도 그 가치가 높아 연구가 활발이 되고 있는 실정입니다. 지난 2007년 Nature에 발표된 논문으로 P1P 기능에 대한 논문 또한 국내 암 연구센터에서 발표한 것. EGF 세포를 regulate한다는 것이 cancer therpy 한 종류로서 그 가치가 무궁무진 할것으로 보입니다. (Wnt/Catenin pathway는 신호전달로서 세포 대사량 증가에 기여하며, 연구가치가 높은 분야인 ‘cancer’ 와 ‘telomere’ 및 ‘telomerase’와 관련된 연구가 활발히 진행되고 앗습니다.)

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* 참고문헌
피토스핑고신-1-포스페이트를 유효성분으로 포함하는 화장료 조성물(https://patents.google.com/patent/WO2012134134A2/ko)
Bae et al. 2007. Phytosphingosine-1-phosphate stimulates chemotactic migration of L2071 mouse fibroblasts via pertussis toxin-sensitive G-proteins. Experimental Molecular Medicine. Retrieved from (https://www.nature.com/articles/emm200721)
Cha et al. 2017. Phytosphingosine-1-phosphate and epidermal growth factor synergistically restore extracellular matrix in human dermal fibroblasts in vitro and in vivo. International Journal of Molecular Medicine. Retrieved from (https://www.spandidos-publications.com/ijmm/39/3/741)
Kolesnick R et al. 2002. Sphingosine 1-phosphate preserves fertility in irradiated female mice without propagating genomic damage in offspring. Naturemedicine. Retrieved from(https://www.nature.com/articles/nm0902-901)
Lee et al. 2012. Phytosphingosine-1-phosphate represses the hydrogen peroxide-induced activation of c-Jun N-terminal kinase in human dermal fibroblasts through the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway. Archives of Dermatological Research. Retrieved from (https://link.springer.com/article/10.1007/s00403-012-1241-5)