모발은 성장기, 퇴행기, 휴지기로 구성된 주기를 반복하며, 탈모는 휴지기의 기간이 연장되거나 휴지기 모낭의 비율이 증가함에 따라 과도한 모발 탈락이 발생하는 현상이다(Stenn 등, 1996). 모발 성장 주기 동안 모구에 위치한 모유두세포(human follicle dermal papilla cells, HFDPCs)는 모낭에 영양을 공급하고, 성장인자 및 저해인자의 분비를 조절하여 상피세포의 분화 및 증식에 중요한 역할을 한다(Itami 등, 1990; Lu 등, 2021). 탈모의 원인으로는 노화, 스트레스, 염증, 영양 결핍, 자가면역 질환 등이 있으며, 이러한 원인이 복합적으로 작용해 탈모를 유발할 수 있다(Jeon 등, 2011). 남녀 모두에게서 흔히 발생하는 안드로겐성 탈모증(androgenetic alopecia, AGA)은 모유두세포에서 5α-reductase에 의해 과도하게 생성된 dihydrotestosterone(DHT)이 원인으로 작용한다(Kaufman, 2002). DHT는 안드로겐 수용체(andtrogen receptor, AR)와 결합하여 dikkopf-related protein 1, interleukin-6(IL-6), transforming growth factor-β(TGF-β) 등의 분비를 촉진하며, 이러한 인자들은 모발 성장을 억제할 수 있다(Kwack 등, 2008; Premanand와 Reena Rajkumari, 2018). 또한, DHT와 AR의 과발현은 모유두세포 내에서 DNA 손상을 일으켜 세포의 조기 노화를 유발하고(Yang 등, 2013), 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)의 생성을 촉진해 미토콘드리아 기능 장애를 유발할 수 있다(Jung 등, 2022). 이에 따라, 5α-reductase 효소를 억제하거나 DHT와 AR의 결합을 차단하는 약물은 안드로겐성 탈모증 치료에 유효할 수 있다(Matsuda 등, 2001).

Finasteride는 미국 식품의약청(FDA)에서 탈모 치료제로 승인된 대표적인 약물로, 현재 가장 널리 처방되고 있다. Finasteride의 작용기전은 5α-reductase의 활성 부위에 결합해 효소 활성을 억제함으로써 DHT 수치를 감소시키는 것이다(Li 등, 2022). 5α-reductase는 testosterone을 더 강력한 안드로겐인 DHT로 전환시키며, 이는 정상적인 남성의 성장에 필요하다. 그러나 과도한 DHT는 안드로겐성 탈모증, 양성 전립선 비대증, 전립선암과 같은 안드로겐 관련 질환을 유발할 수 있다(Kumar 등, 2012). Finasteride는 사용을 중단하면 효과가 감소하므로 지속적인 복용이 필요하지만, 장기 복용 시 발기부전, 성욕 감소, 사정량 감소, 여성형 유방 등의 부작용이 발생할 수 있다(Ferrando 등, 2002; Irwig와 Kolukula, 2011). 따라서, finasteride를 장기간 복용하면서도 이러한 부작용을 최소화할 방안이 필요하다.

검은콩은 콩과(Leguminosae)에 속하는 1년생 초본식물로, 영양적 기능 외에도 항산화, 항당뇨, 항암, 항비만, 면역조절 등의 다양한 생리활성 기능이 보고되어 있다(Messina, 1995; Oh 등, 1992). 검은콩에는 다량의 단백질, 식물성 에스트로겐, 불포화 지방산, isoflavones, phenolic acids, tocopherols, saponin 등의 성분이 풍부하며, 특히 종피에는 일반 콩과 달리 anthocyanin이 함유되어 있다(Kim 등, 2011; Sung과 Kim, 2022). Anthocyanin은 수용성 색소로 인체에 부작용이 없고 생리활성에 도움을 주며, 검은콩 품종 간 항산화 효과의 차이가 종피의 anthocyanin 함량과 높은 연관이 있다고 보고되어 있다(Kim 등, 2005; Lee 등, 2015). 또한 검은콩은 모발 성장에 필수적인 시스테인을 함유하고 있으며, 두피 혈액 순환을 개선해 탈모 방지에 도움이 된다고 알려져 탈모 예방 식품으로 널리 활용되고 있다(Jeon 등, 2011).

상승효과란 두 가지 이상의 물질을 병용했을 때의 효과가 단독으로 사용할 때의 효과보다 높은 것을 말한다(Pezzani, 2019). 상승효과를 통해 낮은 용량으로 치료 효과를 냄으로써 부작용 위험을 줄일 수 있다. 검은콩에는 anthocyanin, isoflavone 등의 생리활성 물질이 존재하며 이들은 항산화, 항염증, 당뇨 억제 및 콜레스테롤 저하 기능 등이 있는 것으로 알려져 있다(Ji 등, 2015). Kim 등(2005)의 연구에 따르면 검은콩의 주요 항산화 원인물질은 genistein, gentisic acid, anthocyanin이며, 이들 중 anthocyanin이 가장 항산화 효과에 크게 관여하고 있음을 확인하였다. Koh 등(2014)은 검은콩의 다양한 anthocyanin 중 cyanidin-3-glucoside(C3G), delphinidin-3-glucoside, petunidin-3-O-β-D-glucoside가 주요 cyanidin인 것을 확인하였으며, 그중 검은콩에 가장 풍부한 C3G는 인간모유두세포에서 DHT 자극에 대한 세포 보호 효과를 나타낸다고 보고되어 있다(Hu 등, 2024). Finasteride와 같은 약물을 통해 DHT 생성을 감소시키는 치료 방법은 모유두세포의 노화를 일으키는 산화적 스트레스, 미토콘드리아 기능 장애 등에는 충분한 효과를 보이지 않을 수 있다(Jung 등, 2022). 검은콩의 생리활성 성분들은 finasteride의 DHT 생성 억제 기작이 아닌 성장인자 증가, 염증인자 억제, 항산화 등의 생리 활성을 통해 이를 보완할 가능성이 있다. 따라서 finasteride와 검은콩의 조합이 모유두세포 보호 효과에서 상승효과를 나타낼 것으로 기대된다. 본 연구에서는 모유두세포주에서 finasteride와 검은콩 추출물의 DHT에 대한 보호 활성을 알아보고 두 소재 간의 시너지 효과를 분석함으로써 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인하고자 하였다.

재료 및 시료 준비

본 연구에 사용된 검은콩(Glycine max Merr.)은 2023년도에 충남 당진시에서 재배된 것을 농업회사법인 (주)현대농산으로부터 구입하여 사용하였다. Finasteride와 DHT는 Sigma-Aldrich Co.에서 구입하여 사용하였다. 유효성분의 용출 정도와 화장품 원료로서의 이용가능성을 고려하여 검은콩의 추출용매로 에탄올을 사용하였다. 검은콩 추출물의 제조를 위해 검은콩 분말 15 g을 취하여 65% 에탄올 150 mL(0.1% HCl)를 첨가한 뒤 shaking incubator(VS-8480, Vision Scientific)를 이용하여 실온에서 12시간 동안 추출하였다. Whatman No. 2 filter paper(Whatman International)를 이용하여 여과한 후 추출물을 40°C 이하에서 감압 농축하였다. 농축액과 finasteride는 모두 dimethyl sulfoxide(DMSO)로 재용해하고 0.22 μm 멸균 필터로 여과하여 검은콩 추출물(black soybean extract)을 제조하였고 분석 전까지 -20°C에서 보관하였다.

세포배양

본 연구에 사용된 인간 모유두세포인 HFDPCs는 Promo Cell 사에서 구입하여 사용하였다. 인간 모유두세포는 HFDPC Medium(PromoCell)에 Supplement Mix(Promocell), penicillin(100 units/mL) 및 streptomycin(100 μg/mL)을 혼합하여 37°C, 5% CO₂ 및 95% humid air로 조절된 배양기(Thermo Scientific)에서 배양하였다. 세포의 특성상 모든 실험은 passage 12 이하의 세포를 사용하였다.

세포독성 및 DHT에 대한 보호 활성 측정

세포 생존율 측정에는 Ez-Cytox assay kit(DoGenBio)을 사용하였다. 모유두세포를 96-well plate에 2.0×10⁴ cells/mL의 농도로 분주하고 24시간 동안 배양한 다음 Supplement Mix가 포함되지 않은 HFDPC Medium을 사용해 시료를 희석하여 24시간 동안 처리하였다. 이때 DHT는 6.25, 12.5, 25, 50, 100 μM의 농도로, 검은콩 추출물은 12.5, 25, 50 μg/mL의 농도로, finasteride는 0.5, 1, 2.5 μM의 농도로 각각 처리하였다. DHT에 대한 보호 활성 측정 시에는 50 μM DHT 용액을 제조하고, 이를 이용해 검은콩 추출물과 finasteride를 농도별로 희석하여 24시간 동안 처리하였다. 병용 처리 시에는 검은콩 추출물과 finasteride 용액을 적절한 비율로 혼합하여 사용하였다. 시료 처리 시에는 DMSO의 최종 농도가 0.1%(v/v) 미만이 되도록 시료를 배지로 희석하여 사용하였다. 이후 상층액을 제거하고 water-soluble tetrazolium salt(WST-1) 용액을 10% 농도로 희석해 각 well에 분주하였다. 2시간 뒤 microplate reader (Epoch, BioTek Inc.)를 사용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다(Kim 등, 2021).

전염증성 사이토카인 측정

모유두세포를 96-well plate에 2.0×10⁴ cells/mL의 농도로 분주하였다. 전염증성 사이토카인 측정 시 seeding 후 80% confluence에 도달하면 시료를 처리해 24시간 동안 배양하였다. 배지를 수확하여 ELISA kits(BD Bioscience)를 이용하여 분비된 전염증성 사이토카인 TNF-α 및 IL-6의 양을 측정하였다. 구체적인 실험방법은 제조사가 제공한 방법에 따라 수행하였다.

상승효과의 판정 및 통계 처리

병용 처리 결과의 상승효과는 Chou와 Talalay(1984)의 combonation index(CI) method에 따라 분석 및 판정하였다. CI value의 계산은 CompuSyn 소프트웨어(ComboSyn, Inc.)를 이용하여 수행되었으며 isobologram을 통해 나타내었다. CI value가 1보다 작을 경우 상승효과, 1과 같으면 상가효과, 1보다 클 경우 길항효과로 판정한다. 통계분석은 SAS 9.4(SAS Institute Inc.)를 이용하여 실시하였다. 데이터 간의 유의적인 차이는 one-way ANOVA의 Tukey-Kramer method를 통해 P<0.05 수준에서 검증하였다.

AGA 세포 모델 확립

DHT는 세포 내 ROS 생성을 증가시켜 모유두세포 노화를 촉진하고 모낭 퇴행과 관련된 인자들의 발현을 증가시켜 탈모를 유발하는 것으로 보고되고 있다(Jung 등, 2022). 또한, Winiarska 등(2006)의 연구에 따르면 DHT는 pro-apoptotic 단백질인 Bax 발현을 증가시키고, anti-apoptotic 단백질인 Bcl2의 발현을 감소시켜 모유두세포의 세포 생존율을 낮추는 것으로 확인되었다. 모유두세포는 모낭의 성장 주기와 재생을 조절하는 중요한 역할을 하며(Bejaoui 등, 2022), 모유두세포의 함량은 모발 성장의 지표로 간주하여 모낭 재구성 시 급격하게 증가하는 것으로 알려져 있다(Fu 등, 2023). 따라서 모유두세포를 DHT로 인한 자극으로부터 보호하는 것은 탈모 치료의 전략이 될 수 있다. AGA 세포 모델을 확립하기 위해 DHT가 모유두세포의 세포 생존율에 미치는 영향을 WST-1 assay로 평가하였다. 다양한 농도(6.25, 12.5, 25, 50, 100 μM)의 DHT를 함유한 배지에 모유두세포를 배양한 결과, 50 μM 농도에서 세포 생존율이 약 74%로 감소하였다. 100 μM DHT를 처리한 경우, 세포가 수축하는 현상이 관찰되었고 세포 생존율은 약 55%로 절반가량의 세포가 사멸하였다(Fig. 1). 50 μM DHT에서 세포 생존율이 유의미하게 감소했으며, 100 μM DHT에서 추가로 감소하였기 때문에 DHT 50 μM 농도를 적절한 자극 농도로 선택하였다.

Fig 1. The viability of human follicle dermal papilla cells (HFDPCs) treated with different concentrations of dihydrotes-tosterone (DHT) for 24 h. Each value is expressed as the mean± standard deviation (n=3). Different letters above the bars indicate significant difference based on the Tukey-Kramer method (P-value<0.05).

Finasteride와 검은콩 추출물의 세포독성 및 세포 보호 활성

세포독성과 보호 효과를 평가하기 위해 WST-1 assay를 사용하여 모유두세포의 세포 생존율을 측정하였다. Finasteride를 0.5, 1 및 2.5 μM 농도로 처리하였을 때, 모든 농도에서 세포독성이 보이지 않았으며 finasteride 2.5 μM 처리군에서는 세포 생존율이 유의하게 증가한 것으로 보아 세포 증식이 촉진된 것으로 판단되었다(Fig. 2A). 이는 Shin 등(2014b)의 연구에서 finasteride가 모유두세포와 HaCaT 세포의 증식을 촉진한 것과 유사한 결과를 보였다. 모유두세포에 DHT 50 μM을 처리하였을 때 세포 생존율은 약 79% 수준으로 감소하였으며, finasteride를 처리하였을 때 농도 의존적으로 세포 생존율이 증가하였다(Fig. 2B). Finasteride는 1 μM 농도에서 DHT 처리군 대비 유의미한 차이를 보이며 세포 보호 활성을 나타냈고, 가장 높은 농도인 2.5 μM 처리군에서 약 95% 수준까지 세포 생존율이 회복되었다. Wang 등(2021)은 모유두세포에서 DHT로 인해 감소한 세포 생존율이 finasteride 처리 시 회복되는 것을 확인하였다. 또한 Shin 등(2014a)의 연구에 따르면 finasteride가 DHT를 처리한 모유두세포에서 Bcl2/Bax 단백질 발현을 증가시키고, apoptotic cascade의 역할을 하는 caspase-3 활성을 억제하여 항세포 사멸 효과를 보이는 것으로 보고하였다. 따라서 이러한 결과는 finasteride가 정상 상태의 모유두세포에서는 세포 증식을 촉진하고, DHT에 의해 증식이 억제된 경우에는 세포 사멸 관련 인자에 작용하여 세포 회복에 기여할 수 있음을 시사한다. 다음으로 검은콩 추출물을 모유두세포에 12.5, 25, 50 μg/mL 농도로 처리한 결과, 모든 농도에서 세포독성이 나타나지 않았으며 세포 생존율이 유의미하게 증가하였다(Fig. 2C). Jeon 등(2011)은 검은콩 에탄올 추출물이 10 ppm 농도에서 rat vibrissa 모유두세포와 NIH 3T3 세포의 증식을 유의미하게 촉진함을 확인하였으며, 검은콩 추출물이 탈모 치료 약물인 minoxidil보다 높은 항산화력을 나타내고 malondialdehyde 함량을 낮출 수 있다고 보고하였다. 따라서 이러한 결과는 검은콩 추출물의 항산화 활성이 인간 모유두세포의 증식에 긍정적인 영향을 미쳤을 것으로 생각된다. 인간 모유두세포에서 DHT 50 μM에 의해 약 66% 수준까지 감소한 세포 생존율이 검은콩 추출물 25, 50 μg/mL 처리 시 각각 83%, 93% 수준으로 유의미하게 증가하였다(Fig. 2D). Kim 등(2023)은 검은콩 추출물이 DHT에 의해 사멸된 인간 모유두세포에서 세포 생존율을 증가시켜 세포 보호 효과를 나타낸다고 보고하였다. 검은콩에는 플라보노이드계 색소인 anthocyanin이 풍부한 것으로 알려져 있으며 anthocyanin은 검은콩의 항산화 효과에 가장 크게 기여하고 있는 것으로 보고된다(Kim 등, 2005). 본 실험에서 anthocyanin의 추출 효과를 높이기 위해 추출 용매인 에탄올에 HCl을 첨가해 산성으로 조절하였으며, Ji 등(2015)의 연구에 따르면 다양한 산 중 HCl을 첨가하였을 때 anthocyanin 및 proanthocaynin의 추출 효율이 가장 높은 것으로 보고된다. Hu 등(2024)은 검은콩의 주요 anthocyanin인 C3G가 인간 모유두세포에서 모발 성장인자 fibroblast growth factor 7을 증가시키고 모발 성장을 억제하는 TGF-β1을 감소시켜 세포 증식 촉진 및 보호 효과를 나타내고 모발 성장을 촉진한다고 보고하였다. 또한 Jung 등(2022)은 cyanidin-3-O-arabinoside(C3A)가 인간 모유두세포에서 DHT로 인한 ROS 생성을 저해하고 세포 노화를 완화하여 모발 재생을 증가시킨다고 보고하였다. 본 실험을 통해 finasteride와 검은콩 추출물이 각각 인간 모유두세포에서 DHT로 유도된 세포 사멸에 대해 보호 효과를 나타냄을 확인하였고, 이는 finasteride와 검은콩 추출물이 DHT 처리에 의해 발생한 apoptosis와 산화적 스트레스를 억제함으로써 보호 효과를 나타낸 것으로 생각된다.

Fig 2. The viability of human follicle dermal papilla cells (HFDPCs) treated with different concentrations of finasteride (FIN) and black soybean extract (BSE). Cytotoxicity (A) and protective effect (B) of FIN on HFDPCs and dihydrotestosterone (DHT)-treated HFDPCs. Cytotoxicity (C) and protective effect (D) of BSE on HFDPCs and DHT-treated HFDPCs. Each value is expressed as the mean±standard deviation (n=3). Different letters above the bars indicate significant difference based on the Tukey-Kramer method (P-value<0.05).

Finasteride와 검은콩 추출물의 최적 조합 비율 선정

Finasteride와 검은콩 추출물의 최적 조합 비율을 선정하기 위해 DHT로 손상된 모유두세포에서 유의미한 보호 효과를 보인 최소 농도인 finasteride 1 μM, 검은콩 추출물 25 μg/mL를 선택하였다. 이를 10:0, 8:2, 6:4, 5:5, 4:6, 2:8, 0:10의 다양한 비율(v/v)로 혼합한 후, 모유두세포에서 세포 보호 효과를 측정하였다(Fig. 3). DHT 50 μM을 처리한 모유두세포에서 세포 생존율은 약 65% 수준까지 감소하였으나, finasteride 및 검은콩 추출물을 처리한 모든 군에서 세포 생존율이 유의미하게 증가하였다. 단독 처리군과 비교했을 때 finasteride와 검은콩 추출물의 병용 처리군에서 더 높은 보호 효과가 관찰되었다. 특히 finasteride와 검은콩 추출물의 6:4 조합에서 가장 높은 세포 보호 효과를 나타내며 세포 생존율이 약 90% 수준에 도달하였다. 이에 따라 이후 연구에서는 두 소재의 조합 비율을 6:4로 고정하여 실험을 진행하였다.

Fig 3. The protective effects of FIN, BSE, and FIN-BSE in different ratios (8:2, 6:4, 5:5, 4:6, 2:8) on dihydrotestosterone (DHT)-treated human follicle dermal papilla cells (HFDPCs). Each value is expressed as the mean±standard deviation (n=3). Different letters above the bars indicate significant difference based on the Tukey-Kramer method (P-value<0.05). FIN: finasteride, BSE: black soybean extract, FIN-BSE: combination of FIN and BSE.

Finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합의 세포독성 및 세포 보호 효과

세포독성을 확인하기 위해 finasteride와 검은콩 추출물을 각각 0.15~0.6 μM과 2.5~10 μg/mL 범위 내에서 6:4 비율로 조합하여 모유두세포의 세포 생존율을 측정하였다. 그 결과, 모든 농도에서 세포독성이 나타나지 않았으며, finasteride와 검은콩 추출물 0.6 μM, 10 μg/mL 처리 시 세포 수가 유의하게 증가하는 양상을 보였다(Fig. 4A). 이후 모유두세포에 50 μM의 DHT를 처리한 결과 세포 생존율이 약 75% 정도로 감소하였으며, finasteride 및 검은콩 추출물 6:4 조합을 처리하였을 때 용량 의존적으로 증가하였다(Fig. 4B). Finasteride 0.3 μM과 검은콩 추출물 5 μg/mL 농도에서부터 DHT로 유도된 세포독성이 유의하게 완화되었으며, finasteride 0.6 μM과 검은콩 추출물 10 μg/mL의 6:4 조합에서는 세포 생존율이 약 95%까지 증가하였다.

Fig 4. Cytotoxicity (A) of FIN-BSE 6:4 combinations on human follicle dermal papilla cells (HFDPCs) and the protective effect (B) of FIN-BSE 6:4 combinations on dihydrotestosterone (DHT)-treated HFDPCs. Each value is expressed as the mean±standard deviation (n=3). Different letters above the bars indicate significant difference based on the Tukey-Kramer method (P-value<0.05). FIN: finasteride, BSE: black soybean extract, FIN-BSE: combination of FIN and BSE.

Finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합의 상승효과

Finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합이 모유두세포 보호 효과를 증가시키는 것을 확인하여, 이를 바탕으로 CI model을 통해 finasteride 및 검은콩 추출물 조합의 모유두세포 보호 효과에 대한 상승효과를 측정하였다. 단독 및 병용 처리 시 사용한 용량에 따른 반응 효과에 대한 dose-effect curve는 Fig. 5A에 나타내었다. 병용 처리로 나타난 effective value(Fa)를 이용하여 dose-effect curve를 median-effect equation으로 바꾸어 log[concentration]에 대해 log[Fa/(1-Fa)]의 값을 구하여 median-effect plot으로 나타내었다(Fig. 5B). m은 median-effect plot의 기울기이고, Dm은 median-effective dose(ED50)를 말하며 이는 median-effect plot의 X-intercept의 antilog로부터 얻어진다. CompuSyn 소프트웨어를 통해 m, Dm 및 CI 값을 계산하였으며 CI<1인 경우를 상승효과, CI=1인 경우를 부가효과, CI>1인 경우를 길항효과라고 판단하였다. 모유두세포에서 finasteride 및 검은콩 추출물 6:4 조합의 세포 보호 효과 시험에서 나타난 Fa 0.255에 해당하는 CI 값은 0.459, Fa 0.448에 해당하는 CI 값은 0.534, 그리고 Fa 0.799에 해당하는 CI 값은 0.409로 모든 Fa 범위에서 CI 값이 1보다 작은 값을 나타내 상승효과가 있음을 확인하였다(Fig. 5C). Isobologram에서 finasteride와 검은콩 추출물의 6:4 조합이 모든 Fa 값에서 상승효과를 나타내었으며(Fig. 5D), 90%의 세포 보호 활성을 나타내기 위해 필요한 finasteride와 검은콩 추출물의 병용 처리 농도는 Compusyn 프로그램을 사용하여 각각 1.018 μM, 16.972 μg/mL로 계산되었다. 이는 동일한 효과를 위한 단독 처리 농도인 finasteride 5.375 μM과 검은콩 추출물 68.827 μg/mL보다 낮은 값이었다. 이러한 결과는 finasteride와 검은콩 추출물을 낮은 농도로 병용 처리 시 DHT로 apoptosis가 유도된 모유두세포의 세포 생존율이 단독 처리 시보다 유의적으로 회복되어 더 뛰어난 세포 보호 활성을 나타냄을 보여주었다. 검은콩에 풍부한 anthocyanin 중 C3G는 성장인자 분비를 증가시키고 모발 성장 억제 인자를 줄임으로써 세포 증식을 촉진하고 세포 보호 효과를 나타내며, C3A는 ROS를 억제해 세포 노화를 완화하는 것이 보고되었다(Hu 등, 2024; Jung 등, 2022). 또한 검은콩의 isoflavone 중 genistein은 ROS를 제거해 항산화 효과를 나타낸다고 보고되어 있다(Jeon 등, 2011). Sung과 Kim(2022)과 Lee와 Kim(2005)은 임상시험을 통해 검은콩 추출물이 모발 성장을 촉진하고 탈모를 예방할 수 있을 것이라 보고하였다. 본 연구에서 DHT로 자극된 인간 모유두세포에서 finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합이 세포 보호 효과에 대해 유의적인 상승효과를 보이는 것을 확인하였다.

Fig 5. (A) Dose-effect curves of FIN, BSE and FIN-BSE 6:4 combinations. (B) Medium-effect plot of FIN, BSE, and FIN-BSE 6:4 combinations. (C) Combination index (CI) values were plotted as a fuction of fractional of cell viability (Fa) by “CompuSyn” software. (D) Isobologram curves of FIN, BSE, and FIN-BSE 6:4 combinations. FIN: finasteride, BSE: black soybean extract, FIN- BSE: combination of FIN and BSE.

병용 처리 시 전염증성 사이토카인 분비 억제 효과

DHT는 모유두세포에서 AR과 결합하여 전염증성 사이토카인을 포함한 타겟 유전자의 발현을 조절한다(Randall, 2008). Kwack 등(2012)은 DHT에 의해 유도된 탈모 모유두세포에서 전염증성 사이토카인 IL-6가 모발 성장기를 단축하는 것을 확인하였다. Finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합의 전염증성 사이토카인 분비 억제 효과를 알아보기 위해 모유두세포를 배양하고 배양 배지를 수확해 분비량을 측정하였다(Fig. 6). 모유두세포에 DHT를 처리하여 자극을 유도한 결과 TNF-α 및 IL-6의 발현이 증가하였으나, finasteride와 검은콩 추출물 단독 처리 시 전염증성 사이토카인 분비량이 유의적으로 감소하였으며 병용 처리 시 대조군과 유사한 수준으로 분비량이 저해되었다. Finasteride가 5α-reductase 활성을 억제하여 DHT 생성 및 AR을 차단하는 동시에, 검은콩 추출물의 생리활성 성분들이 ROS 제거를 통한 항산화 활성, 세포 증식 촉진, 미토콘드리아 기능 장애 완화 기능을 하며, 두 소재가 서로 다른 작용기전을 통해 DHT로 유도되는 전염증성 사이토카인과 같은 모발 성장기를 단축하는 인자의 발현 저해와 세포 보호 효과에 있어 부가적인 상승효과를 나타냈을 것으로 생각된다.

Fig 6. Effect of FIN, BSE, and FIN-BSE 6:4 combinations on the secretion levels of (A) IL-6 and (B) TNF-α on dihydrotestosterone (DHT)-treated human follicle dermal papilla cells (HFDPCs). The secretion levels of cultured medium were measured by ELISA. Each value is expressed as the mean±standard deviation (n=3). Different letters above the bars indicate significant difference based on the Tukey-Kramer method (P-value<0.05). FIN: finasteride, BSE: black soybean extract, FIN-BSE: combination of FIN and BSE.

안드로겐성 탈모증은 모낭의 모유두세포에서 과도한 DHT로 인해 발병된다. 본 연구에서는 안드로겐성 탈모증 치료제인 finasteride와 다양한 생리활성으로 인해 탈모 예방에 효과적이라고 알려진 검은콩 추출물의 DHT 자극에 대한 세포 보호 효과를 알아보고, 두 소재를 조합하여 상승효과를 평가하고자 하였다. 세포 생존율과 보호 효과를 WST-1 assay로 평가한 결과, 모든 처리군에서 세포독성이 나타나지 않았으며 finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합에서 가장 높은 세포 보호 효과를 나타내었다. Finasteride 단독, 검은콩 추출물 단독 및 finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합은 각각 73%, 73%, 90% 수준까지 세포 생존율을 증가시켰으며, finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합에 대한 상승효과를 CI 값을 통해 확인한 결과, 1보다 작은 0.409~0.533의 범위를 나타내어 유의적인 상승효과가 있음을 확인하였다. 또한, finasteride와 검은콩 추출물 6:4 조합에서 TNF-α와 IL-6의 분비량을 유의하게 감소시킬 수 있었다. 따라서 finasteride와 검은콩 추출물을 6:4의 비율로 조합했을 때, 약물 복용량과 부작용 위험을 감소시키며 안드로겐성 탈모증 치료 효과를 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.