자외선 차단제를 사용해야 하는 이유(2)

피부 색소 시스템의 노화

 

멜라닌은 머리카락과 피부에 색을 더하는 천연 색소 그룹으로 알려져 있습니다. 멜라닌은 인간 표피의 기저층과 모낭 구근에 한정된 멜라닌 세포에 의해 생성됩니다. 멜라닌 색소는 피부를 빛으로부터 보호하며, UV 조사에 의해 생산이 유도됩니다( Sklar et al. 2013 ). 젊은 성인 표피에서 멜라닌 세포는 약 1500/mm 2의 밀도로 신체에 비교적 고르게 분포되어 있습니다 (머리에서 약간 더 높음). 노화는 10년 주기의 멜라닌 생성 멜라닌 세포의 10~20% 감소를 유발한다는 연구 결과가 있습니다. 이것이 멜라닌 세포의 순손실, 활성 감소 또는 둘 다에 의한 것인지는 분명하지 않습니다. 결과적으로 UV 조사에 노출된 후 피부 색소 침착 및 반응성 태닝은  나이가 들면서 감소합니다.

만성적으로 햇빛에 노출된 부위는 나이가 들면서 불균일해지고 얼룩덜룩한 것은 광노화 피부의 특징입니다. 광노화 피부에서 가장 흔한 색소성 병변은 광선 흑점("검버섯"), 주근깨(주근깨), 색소성 일광 및 지루성 각화증을 포함합니다. 광노화에서 증가된 국소 색소침착은 대부분 기저 표피층에서 도파-양성 멜라닌 세포의 수가 증가한 결과입니다.

 

피부 진피 구조에 대한 노화의 영향

 

진피는 피부의 가장 큰 부분이며 산소, 영양분, 면역 세포 및 피부 부속 기관을 운반하는 피부 맥관 구조를 지탱합니다. 진피의 대부분은 피부에 기계적 강도, 탄력성 및 탄성을 부여하는 콜라겐성 세포외 매트릭스로 구성됩니다. 이러한 기능은 만성적으로 태양에 노출된 피부에서 더 큰 정도로 발생하지만 시간순으로 노화된 피부와 광노화된 피부 모두에서 유해한 변화가 일어납니다. 상부 진피에 무정형 엘라스틴 함유 물질의 축적은 인간 광노화의 특징이며 궁극적으로 탄력성 부족을 초래합니다. 탄성 섬유는 젊은 피부에서 얇고 단일 가닥인 반면, 노년기 피부에서는 표피로 확장되는 말단 피브릴이 사라지면서 점진적으로 구슬 모양으로 나타납니다. 엘라스틴 섬유의 단백질 성분은 자연적인 노화에 따라  조립이 감소하는 것처럼 보이지만 일생 동안 생산되는 것으로 알려져 있습니다.

 

 

피부에서 가장 풍부한 구조 단백질인 I형 콜라겐의 조직과 구조의 변화는 시간순으로 노화된 인간 피부와 광노화된 인간 피부의 특징입니다.  전자현미경 연구는 시간이 지남에 따라 분해된 콜라겐 섬유의 축적을 보여주었고, 생화학적 연구는 감소된 콜라겐 생성이 광 손상의 심각성 및 개인의 연령과 상관관계가 있음을 보여주었습니다. 진피 콜라겐 세포 외 매트릭스의 점진적 단편화는 중요한 결과를 일으킵니다. 이는 피부의 전반적인 강도를 감소시키고, 주름 형성을 촉진하며, 종양 형성 및 진행을 촉진하는 미세 환경을 생성합니다.

 

급성 UV 조사는 일시적인 콜라겐 피브릴 분해를 유발합니다.

 

지난 20년 동안, 우리는 수십 년 동안 반복된 피부 노출이 진피의 지속적인 구조적 및 기능적 결함으로 이어지는 메커니즘에 대한 이해를 크게 향상시켰습니다. 산화적 스트레스는 노화 관련 및 UV 조사 이후 진피 세포 외 기질 변화 모두에서 중심적인 역할을 합니다. 피부 표면을 UV 로 조사하면 UV 광 에너지는 NADH-/NADPH, 트립토판, 리보플래빈 또는 트랜스-우로칸산과 같은 내인성 세포 발색단에 쉽게 흡수됩니다. 분자 산소의 존재 하에서 발생하는 발색단 여기(chromophore excitation)는 반응성이 높은 하이드록실 라디칼 H2O를 포함하여 일련의 산화 생성물 및 라디칼 산소종(ROS)을 생성합니다. 고농도에서는 독성이 있지만 ROS는 저농도에서 RTK(receptor tyrosine kinases) 활성화 및 하류 신호 전달 경로와 같은 다양한 정상 세포 반응을 매개합니다. 마찬가지로 UV 조사 시 생성된 ROS는 동족 리간드 결합의 정상적인 개시 과정을 우회하여 이러한 RTK 및 관련 다운스트림 신호 경로를 활성화합니다. 구체적으로, ROS는 촉매 부위에서 고도로 보존된 시스테인과 가역적으로 반응하여 수용체 단백질 티로신 포스파타제(RPTP)의 효소 활성을 억제합니다. 이러한 RPTP는 RTK를 직접 탈인산화하여 RTK를 낮은 활성화 상태 수준으로 유지합니다. 따라서 RPTP 억제는 기능적으로 RTK 활성화와 유사합니다. 인간 케라티노사이트에서 RPTP-κ는 특이적으로 표피 성장 인자 수용체(EGFR) 티로신 인산화를 조절하고 EGFR의 UV 조사-활성화를 매개합니다. UV 조사가 종양 괴사 인자-α 수용체, 혈소판 활성화 인자 수용체, 인슐린 수용체, 인터류킨-1 수용체, CD95(Fas-리간드 수용체), 인슐린 수용체 및 혈소판 유래 성장 인자 수용체와 같은 사이토카인 및 성장 인자 세포 표면 수용체를 포함하는 많은 다른 RTK를 활성화하기 때문에 다른 단백질 티로신 포스파타아제도 영향을 받을 가능성이 있습니다. 피부의 UV 조사에 의해 유도된 다발성 반응은 대부분 동시에 여러 RTK를 활성화하는 UV 광의 능력에서 비롯됩니다.

 

 

종합하면, UV 조사는 피부의 항상성을 생성/침전에서 분해로 이동시켜 콜라겐 결핍을 유발합니다. 멜라닌 색소는 피부를 빛으로부터 보호하기 때문에 UV 조사의 생물학적 효과는 피부가 밝은 사람에게서 더 두드러집니다. 생체 내 엷게 착색된 인간 피부에서, MMP-1, -3 및 -9를 암호화하는 전사물은 UV 조사 후 8시간 이내에 유도되고 효소 활성은 생체 내 인간 피부에서 조사 후 24시간에 관찰됩니다. 마찬가지로 UV 조사는 콜라겐 생성을 감소시킵니다. I형 콜라겐 전사체와 단백질 수준은 생체 내 인간 피부에서 UV 조사 후 8시간 이내에 감소하고, UV 노출 24시간 후 상부 진피에서 감소된 상태로 남아 있습니다. 급성 UV 조사에 대한 이러한 반응은 일시적입니다. 그러나 MMP와 콜라겐 전사물은 인간 피부에서 조사 후 96시간에 기준선 수준으로 정상화됩니다.

 

만성적인 태양 노출은 광노화를 유발하는데, 이는 연대기적 노화에 중첩된 환경 손상으로 볼 수 있습니다. 시간순으로 노화된 피부와 광노화된 피부는 임상적으로 구별되지만 유사한 생화학적 및 세포적 특징을 공유합니다. 이러한 일반적인 특성 중 가장 중요한 것은 콜라겐과 엘라스틴의 오래 지속되는 세포외 기질 섬유에 대한 손상 축적입니다. 진피 세포 외 기질을 구성하는 단백질을 분해하는 MMP의 발현은 자연 노화 동안 증가하고 UV 조사에 반응하여 유도됩니다. MMP 매개 콜라겐 조각화는 시간이 지남에 따라 반복되는 UV 노출과 함께 축적됩니다.

 

콜라겐의 단편화는 진피의 기계적 무결성을 손상시켜 콜라겐 생성의 지속적인 감소를 유발하고 궁극적으로 노화 및 광노화 피부에서 콜라겐 매트릭스의 손실을 유발합니다.

 

따라서, 인간 피부의 건강에 해로운 영향을 미치는 섬유아세포 기능의 연령 관련 변화는 주로 피부 미세 환경의 저하된 상태를 반영합니다.

 

실제로, 진피 내의 구조적 지지를 증가시키는 기능을 부여하면 연대순으로 노화되거나 광노화된 피부에서 보다 젊은 표현형의 섬유아세포가 촉진됩니다.