Antibacterial Effect of Oligo-chitosan against Propionibacterium acnes and its Anti-inflammatory effect against P. acnes-induced Inflammation

Abstract

여드름은 털 피지선샘 단위에서 생기는 만성 염증 질환으로 피지선이 모여있는 얼굴, 가슴, 목, 등에서 주로 발병한다. 여드름이 발생한 부위엔 다양한 피부변화가 발생하며 이에 따른 후유증으로 오목한 흉터 또는 확대된 흉터, 색소침착을 남기기도 한다. Propionibacterium acnes, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa 및 Candida albicans 등의 미생물들이 피부에 감염 후 염증반응을 유발하므로 염증성 여드름의 치료에 항생제등의 화학적 요법이 주로 사용되고 있다(Hughes et al., 1989). Triclosan, benzoyl peroxide, macrolide, azelaic acid및 retinoid 등의 화학물질과 tetracycline, erythromycin, lincomycin 등의 항생제가 사용되고 있으나 이들 화학물질과 항생제 사용에 따른 여러 부작용이 알려져 있다(Breathnach et al., 1984). 이에 많은 연구자들은 항균효과가 있으면서 부작용이 적은 천연물질을 이용한 여드름 치료제를 개발하려고 노력 중이다(Nam et al., 2003, Tenaud et al., 2007). 본 연구에서는 항산화, 항염증, 항암 및 항균 등의 효과가 있다고 보고 된 천연 뮤코다당인 chitosan과 이를 저 분자화 시킨 oligo-chitosan 의 여드름 유발과 관련된 피부 병원미생물에 대한 항균활성을 비교 측정하였다. 저분자화 된oligo-chitosan은 여드름 관련 병원성 미생물들 중에서 P. acnes 에 보다 뛰어난 항균활성을 띄는 것으로 나타났으며 그 중 분자량이 5-10 kDa인 oligo-chitosan에서 가장 높은 항균 활성이 나타났다. 다음으로 tetracycline, erythromycin, lincomycin 항생제와 여드름 치료 제제인 benzoyl peroxide에 대한 내성을 나타내는 P. acnes 균주를 대상으로 항생제 등의 화학물질과 가장 항균활성이 좋았던 분자량 5-10 kDa인 oligo-chitosan과의 병용사용에 의한 항균활성의 시너지효과를 측정하였다. 실험결과, oligo-chitosan (MW 5-10 kDa)은 항생제와의 혼합 사용되었을 때 보다 강력한 항균 시너지 효과를 나타내었다. 이 결과로 oligo-chitosan (MW 5-10 kDa)은 항생제 내성을 나타내는 P. acnes 에 대해 이들 항생제 감수성을 회복시키는데 기여하는 것으로 판단되었다. 또한, P. acnes 는 여드름을 악화시키는 염증반응을 유도한다고 알려져 있다. 이에 본 연구에서 각질형성 세포인 인간유래 HaCaT cell에 여드름균 감염에 의한 염증을 유도하고, chitosan과 oligo-chitosan의 항염증 효과에 대해 조사하였다. chitosan과 oligo-chitosan모두 뛰어난 항염증 활성을 나타내었으며 항균효과가 가장 뛰어났던 oligo-chitosan (MW 5-10 kDa)도 염증관련 지표물질들 중의 하나인 nitric oxide (NO)의 생성을 약 40% 억제 시키는 효과를 나타내었다. 또한, oligo-chitosan (MW 5-10 kDa)은 농도 의존적으로 염증 전사인자인 chemokine 및 cytokine 인자의 생성을 억제 시키는 효과도 있는 것으로 나타났다. 즉, oligo-chitosan (MW 5-10 kDa)은 여드름을 유발하는 피부 병원성 세균에 대해 뛰어난 항균 활성뿐만 아니라 이들 세균에 의해 유도되는 염증에 대해서도 뛰어난 항염증 효과를 나타내었다. 본 연구에서 얻어진 결과는 향후 oligo-chitosan을 이용한 천연물 유래의 여드름 치료제 개발에 유용하게 이용 될 수 있을 것으로 기대된다.