흰목이버섯 추출물의 천연물 유래 원료로서의 유용성 고찰
요약
흰목이버섯은 식용 및 약용 균류의 하나로, 아시아 전역에서 전통적인 식품 및 의약품으로서 널리 사용되고 있다. 흰목이버섯에 대한 연구는 기억력과 학습 능력과 관련된 신경 보호, 항암 효능, 높아진 콜레스테롤과 혈당 수치를 회복하고 유지하는 효능 등 다양한 방식으로 진행되고 있다. 무엇보다도 최근 천연물 유래 추출물이 화장품의 기능성 원료로 안전성 및 환경보호에 각광받고 있는 만큼 흰목이버섯의 유용성에 대한 관심도 높아지고 있다. 피부 생리학적 측면의 흰목이버섯의 활성에 대해서도 많은 연구가 진행되어 왔다. 이러한 다양한 활성 효능으로 인해, 최근의 연구는 새로운 파이토케미컬로서의 흰목이버섯 추출물의 유용성에 초점을 맞추고 있다. 본 논문을 통해 흰목이버섯의 전반적인 효능을 검토함으로써 제약 및 화장품 산업에 있어 천연물 유래 신원료로서의 흰목이버섯의 유용성과 가치를 제고하고자 하였다. 이로써, 흰목이버섯은 의학 가치의 효능과 더불어 항염 및 항산화 효능과 같은 피부를 보호하는 효능이 뛰어나 향후 기능성 소재 및 코스메슈티컬로서의 이용 가능성이 높을 것으로 판단된다.
핵심용어: 버섯, 추출물, 파이토케미컬, 화장품, 흰목이버섯
Abstract
Tremella fuciformis (T. fuciformiss) Berk is an edible and medical fungus that has been used as a traditional food and medicine throughout Asia. T. fuciformis Berk studies have been conducted in various ways, including neuroprotection related to memory and learning ability, anticancer efficacy, and efficacy for restoring and maintaining elevated cholesterol and blood sugar levels. Furthermore, T. fuciformis Berk’s importance has also been on the rise since the extracts derived from natural products have recently been in the limelight for safety and environmental protection as functional ingredients for cosmetics. Moreover, numerous studies have investigated T. fuciformis Berk’s activities on skin care. Due to these diverse bioactivities, the recent research has been focused on the usability of T. fuciformis Berk extract as a novel phytochemical. This article aimed to organize T. fuciformis Berk’s comprehensive effects, emphasizing its value as a useful phytochemical. T. fuciformis Berk would be remarkably effective in protecting the skin based on its functional activities such as anti-inflammatory and antioxidant effects. It is thus anticipated that T. fuciformis Berk would be a valuable cosmeceutical ingredient in medical and cosmetics industries in the future.
Keywords: Cosmeceutical, Extracts, Mushroom, Phytochemical, Tremella fuciformis
中文摘要
银耳(T. fuciformis) Berk 是一种食用和药用真菌,已在整个亚洲用作传统食品和药物。T. fuciformis Berk研究以多种方式进行,包括与记忆和学习能力相关的神经保护、抗癌功效以及恢复和维持升高的胆固醇和血糖水平的功效。此外,T. fuciformis Berk的重要性也一直在上升,因为最近从天然产物中提取的提取物作为化妆品的功能性成分在安全和环保方面备受关注。此外,许多研究调查了T. fuciformis Berk在皮肤护理方面的活性。由于这些不同的生物活性,最近的研究集中在 T. fuciformis Berk 提取物作为一种新型植物化学物质的可用性上。本文旨在梳理 T. fuciformis Berk的综合功效,强调其作为有用植物化学物质的价值。T. fuciformis Berk 基于其抗炎和抗氧化作用等功能活性,在保护皮肤方面将非常有效。因此,预计 T. fuciformis Berk 将成为未来医疗和化妆品行业中有价值的药妆成分。
关键词: 药妆品, 提取物, 蘑菇, 植物化学物质, 银耳
Introduction
클린뷰티 및 더마톨로지 소재 시장이 넓어지며, 제품 구매 시 원료까지 고려하는 소비자가 증가하며 천연물에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근 MZ세대의 동물에 대한 소비자들의 인식이 바뀌기 시작하며 동물실험 금지, 비건 뷰티, 비건 인증 제품이 글로벌 트랜드를 이끌어 가고 있다. 또한, 화장품을 의미하는 'cosmetic'과 의약품을 의미하는 'pharmaceutical'의 합성어로 과학적으로 검증된 성분을 함유한 화장품인 코스메슈티컬(cosmeceutical) 시장이 급속도로 각광받고 있다( Sivamaruthi et al., 2018). 이에 윤리적 의식이 제고된 차세대 뷰티 기능성 성분에 대한 관심이 증가하여 이와 관련된 연구가 계속되고 있다.
예로부터 버섯은 식물 천연 추출물로서 식용으로 아시아 지역에서 음식과 치료제로 꾸준히 사용되어 왔으며, 특히 동맥경화증, 고지혈증 등 성인병의 예방에 효능이 뛰어나다고 알려져 있다( Lee, 2012; Pyo et al., 2020). 또한, 대부분의 버섯은 강력한 항염, 항암, 항균, 항산화 등의 효능을 가지고 있으며, 각각의 종류마다 다른 생리활성을 유지하고 있다( Lee, 2012; Pyo et al., 2020). 최근 건강한 식생활에 대한 관심이 지속해서 증가하며, 버섯은 다당류, 폴리페놀, 단백질, 나이아신, 칼륨, 리보플라빈, 셀레늄, 비타민 D, 식이섬유와 같은 중요한 영양소가 풍부하기 때문에 일상에서 섭취하는 인기 있는 음식이 되었다( Pyo et al., 2020). 또한, 버섯은 글루텐이 없고, 열량, 지방 함량, 단당류, 나트륨이 낮은 음식이다. 식용 버섯은 음식 외에도 약용의 특성 때문에 중국 문화에서는 '생명의 묘약'으로 여겨졌다( Leong et al., 2021). 버섯은 심혈관 질환, 뇌동맥 경화, 당뇨병, 위암, 고지혈증, 간, 심장병, 의장 병, 콜레스테롤혈증, 과민성 질환의 치료를 위해 수 세기 동안 아시아 국가에서 전통적인 약으로 사용되어왔다( Leong et al., 2021).
흰목이버섯( Tremella fuciformis, T. fuciformis)은 아시아에서 가장 인기 있는 식용 및 약용 균류 중 하나이다( Wu et al., 2019). 이담자균강(Heterobasidiomycetes) 흰목이목( Tremellales) 흰목이과( Tremellaceae)에 속하는 흰목이버섯은 브라질에서 처음 발견되었으며, 아시아 전역을 포함한 전세계의 열대 기후의 지역에 분포하고 있다( Wu et al., 2019). 하얀색 또는 옅은 노란색의 부드럽고 젤리 같은 질감을 가지는 흰목이버섯은 젤라틴성의 자실체를 형성하고 있어 흔히 흰 젤리버섯(white jelly fungus)라고도 불린다. 은이(silver ear), snow fungus, snow ear, white wood ear으로도 알려져 있는 흰목이 버섯은 다양한 생물학적 및 약학적 특성을 보이며 다양한 방면에서의 연구가 활발히 진행되고 있다( Wu et al., 2019). 특히 암 치료의 대표적인 부작용인 탈모 증상도 발모 효과로 인하여 완화시켜 주기 때문에 비건 뷰티 및 코스메슈티컬로서의 차세대 뷰티 기능성 천연물에 대한 개발 소재로서 연구된다( Li et al., 2019). 지난 20년 동안 흰목이버섯 관련 연구는 계속되었으며, 주요 활성 성분인 다당류에서 화학적, 생물학적 활성 연구의 큰 진전이 있었다. 특히, 다당류는 고분자 중합체로서 공급원이 광범위하고 독성이 낮으며, 수용성 및 생물학적 활성 기능을 가지고 있으므로 의학 분야에서 넓은 적용 범위를 가지고 있다( Zhang et al., 2014). 최근 제품의 원료, 성분에 대한 소비자의 관심이 증가하면서 천연물을 이용한 피부의 신진대사를 증가시키는 물질에 대한 관심이 증가하고 있다( Sivamaruthi et al., 2018). 본 연구에서는 약용 및 식용 식물인 버섯 중 흰목이버섯의 특성을 이용하여 유용성을 높일 수 있는 선행 연구 결과를 고찰함으로써 흰목이 버섯이 기능성 소재로서 식품 및 화장품 시장에서 활용될 수 있는 가능성을 제시하고자 한다.
1. 흰목이버섯의 영양적·기능적 효과
1) 영양소 함량
일반적으로 버섯은 풍부한 단백질과 식이섬유를 함유하고 있어 당뇨, 비만, 심장병 등의 질병을 완화시키는 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 비타민 D와 아연, 칼슘, 엽산 등의 미네랄도 버섯에 함유된 성분으로써 여러 효능을 기대할 수 있다( Oh et al., 2006; Wu et al., 2019). 흰목이버섯에서 추출된 다당류(polysaccharides)는 carbohydrate chains 구조를 가지며 다양한 효능이 연구되고 있다( Tsai et al., 2018). 특히, 흰목이버섯은 총 식이섬유 함량이 약 63.5%로 저콜레스테롤혈증, 저혈당, 항종양, 면역조절 효과 등 여러가지 치료 효과가 있는 것으로 밝혀져 있다( Tsai et al., 2018). 흰목이 버섯은 수분 함량이 높아, 보관이 어려울 뿐만 아니라 갈변하는 과정에서 색상, 영양, 풍미가 나빠진다. 따라서 동결 건조 방식이 신속하고 영양유지성이 좋다( Tsai et al., 2018).
2) 혈당 및 혈중 콜레스테롤 개선효과
혈중 높은 수치의 콜레스테롤은 심혈관 질환(cardiovascular diseases) 발달과 관련된 위험 요인으로 작용한다( Members et al., 2012). 콜레스테롤과 지질 함량이 높은 식단은 심혈관 질환을 유도하는 주요 병리학적 과정인 죽상동맥경화증의 위험을 증가시키는데, 동맥경화증은 동맥벽에 콜레스테롤이 축적되고 동맥이 좁아지며 비정상적인 내강 표면이 형성되는 것을 말한다( Vinson et al., 2002). 따라서 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추면 죽상동맥경화증과 심혈관 질환의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 총 콜레스테롤 수준이 10% 감소하면 관상동맥 심장병 발병률이 약 30% 감소할 수 있다고 보고되었다( Members et al., 2012). 하지만 콜레스테롤 수치를 낮추는 여러 가지 치료약들이 개발되었으나 위험한 부작용으로 사용이 제한되었으며( Bhardwaj & Chalasani, 2007), 처방전 없이 살 수 없고 일상적인 건강 유지를 위해서는 복용할 수 없다. 이러한 이유로 인해 천연 생물 자원으로부터 유래된 안전한 대체 제품에 대한 관심이 증가하고 있다( Thilakarathna & Rupasinghe, 2012).
흰목이버섯으로부터 추출한 다당류 종류 중 하나인 glucuronoxylomannan는 쥐 모델에 경구 섭취를 통해 농도의존적으로 혈장 내의 포도당과 콜레스테롤을 감소시키는 효과를 보였다. 해당 연구에서는 glucuronoxylomannan에 의해 지방 조직에서 간 글리코겐이 감소하고 총 지질의 함량이 증가하였으며 최종적으로 혈장 내의 인슐린 농도가 증가함을 확인하였다( Kiho et al., 1994). 다른 선행연구에서는 흰목이버섯의 균사체 배양을 통해 얻어진 세포외 다당류(exopolysaccharides)가 쥐에게 구강 투여되었을 때 인슐린 감수성(insulin sensitivity)을 증가시키고 혈액 내 triglycerides를 감소시킴으로써 혈당을 조절하는 역할을 보고하였다( Cho et al., 2007). 또한, 흰목이버섯의 항당뇨 효능을 확인한 연구에서는 흰목이버섯 다당류의 microcapsules powder를 쥐에 투여한 후, 총 콜레스테롤 함량은 낮아지고 혈액 내 포도당과 인슐린 수치는 정상적으로 유지됨을 확인하였다( Niu et al., 2021). 최근 발표된 국내 학술지에서는 유산균 균주의 일종인 Lactobacillus rhamnosus BHN 76를 배양하여 발효한 흰목이버섯 추출물(fermented T. fuciformis, FTF)이 혈액 내 당 수치를 높이는 a-glucosidase의 활성을 저해함을 확인함으로써 항당뇨 효능을 보고하였다( Yoon et al., 2019). 동일한 추출물을 3T3-L1 전지방세포에 처리하였을 때 지방구 형성이 감소되어 지방 생성이 억제되었다. 이러한 결과들은 발효되지 않은 추출물에 비해 발효된 추출물에서 더욱 뛰어난 효능이 확인되었으며, 유산균 발효 흰목이버섯 추출물의 건강기능식품의 신원료로서의 가능성을 재고하였다( Yoon et al., 2019). 마우스 모델(Male Sprague-Dawley rats)에 높은 콜레스테롤이 포함된 식단과 흰목이버섯의 건조 가루 5%를 함께 섭취하도록 하여 콜레스테롤 함량에 미치는 영향을 분석하였다. 4주 간의 섭취 후 혈청 내 총 콜레스테롤 함량을 측정한 결과, 흰목이버섯 건조가루를 섭취한 후 19% 감소했으며, 특히 LDL-cholesterol 수치는 31% 감소하였다( Cheung, 1996). 또 다른 마우스 모델(Male adult Wistar rats)을 이용해 콜레스테롤 수치의 변화를 확인한 논문에서는 4주간 흰목이버섯의 식이섬유를 콜레스테롤과 함께 섭취하도록 하였다. 그 결과, 마우스 혈청 내 LDL-cholesterol과 간의 콜레스테롤 및 트리글리세라이드 수치가 흰목이버섯 식이섬유의 섭취에 의해 감소됨을 확인할 수 있었다( Cheng et al., 2002).
3) 스트레스 개선효과
만성적인 심리사회적 스트레스는 심혈관 및 기타 우울증, 기분 장애의 발달과 관련이 있다( Gareri et al., 2002; Pedersen et al., 2001; Thayer et al., 2010). 서로 다른 스트레스 패러다임이 학습 및 기억 능력에 유의하게 영향을 미치며, 마우스 모델을 통해 공포 감정에 관련된 기억을 강화한다는 것이 입증되었다( Das et al., 2005; Nijholt et al., 2004). 이는 중추신경전달물질, 신경성 호르몬 인자, 신경성 영양 인자의 감소와 중추신경계에서의 산화적 손상의 증가 등의 다양한 메커니즘의 상호작용으로 인한 결과이다( Badowska-Szalewska et al., 2009). 최근에는 스트레스 저해제로 항산화 효능이 입증되고 천연물에서 유래된 파이토케미칼이 많은 관심을 얻고 있다. 이와 관련하여, 몇몇 천연물 추출물들은 학술적인 연구와 임상 연구에서 신경 질환의 조절을 위해 사용되었는데, 특히 여러 종류의 허브류가 신경계의 손상을 보호한다는 연구 결과가 보고되었다( Hemanth Kumar et al., 2013).
국내 한 연구에서는 마우스 모델에서의 흰목이버섯 추출물에 의한 항스트레스 효능을 보고하였다. 실험모델의 스트레스는 부동화 스트레스(immobilization stress)를 실시하여 유도하였으며, 100℃에서 열수 추출 과정을 통해 만든 흰목이버섯 추출물을 마우스 모델에 식이 섭취하도록 하였다. 실험결과, 장단기적 스트레스로 인해 증가된 혈청 내 트리글리세라이드, aspartate transaminase를 감소시켰고, 감소된 HDL-cholesterol은 증가시켰다. 또한, 흰목이버섯 추출물의 식이섭취는 스트레스를 받은 마우스의 간조직의 TAS와 MDA수치, SOD 활성이 정상화되도록 하였다( Ko et al., 2009).
4) 인지기능 개선효과
기억력이 점차 악화되는 증상이 임상적으로 진단되어 발견되는 알츠하이머병(Alzheimer's disease)는 신경성 염증이 주요한 발병 원인으로 작용한다고 알려져 있다( Bettens et al., 2013). 알츠하이머병은 베타 아밀로이드(β-amyloid, Aβ)가 축적되어 생성되는 구조물인 아밀로이드반과 과도하게 인산화된 타우(tau) 단백질을 포함하는 신경섬유가 엉키는 현상 등의 병리학적인 특성을 가진다( Kugaevskaya, 2013). 베타 아밀로이드는 신경 및 시냅스 기능 장애, 소교세포(microglial cells)의 활성화, 염증성 사이토카인의 상향 조절을 유발하여 알츠하이머 발병을 유도한다( Zhang et al., 2013). 이러한 베타 아밀로이드의 제거에 문제가 발생하면 인지 장애로 이어지고, 이는 해마 혈관 내피의 구조적 변화, 비정상적인 단백질 발현, 베타 아밀로이드의 축적, 응집, 퇴적, 제거의 이상과 같은 뇌혈관 변화를 유발한다( Zlokovic, 2005). 또한, 뇌의 베타 아밀로이드의 수치가 증가하면, 신경 및 혈관 독성과 해마 기능 장애와 같은 문제들도 함께 동반된다( Zlokovic, 2010; Zlokovic, 2011).
열수 추출한 흰목이버섯 추출물은 PC12h 세포 모델에서 neurite outgrowth를 촉진하였으며, 이로 인해 베타 아밀로이드 펩타이드에 의한 세포독성의 감소가 확인되었다( Park et al., 2007). 또한 rat 모델에서 흰목이버섯 추출물은 학습 및 기억의 역량을 향상시켰다( Kim et al., 2007). 이는 trimethyltin에 의해 기억능의 손상이 유도된 rat에서도 같은 결과를 보였다( Park et al., 2012). 추가적으로, 흰목이버섯 추출물에 의한 기억능력의 보호가 CREB의 활성화를 저해하고, 뇌의 해마 부분의 포도당 수치 또한 흰목이버섯 추출물에 의해 완화됨이 보고되었다( Park et al., 2012). 흰목이버섯에서 유래된 다당류는 glutamate에 의한 신경독성이 유발된 DPC12 cells에서 이를 보호하는 효능을 가지고 있으며, caspase에 의존적인 mitochondrial pathway에 의해 작용된다고 보고되었다( Jin et al., 2016). 이러한 흰목이버섯의 신경보호성 효능은 유효성 및 안전성을 평가한 임상 연구에서 확인되기도 했다. 해당 연구에서는 영양보조제로서 흰목이버섯을 섭취하도록 하였으며, 주관적 기억 감퇴 설문(subjective memory complaints questionnaire, SMCQ)을 진행하였을 때 흰목이버섯 영양보조제를 섭취한 그룹이 플라시보 그룹보다 단기기억능력과 인지능력이 향상되었음을 확인하였다( Ban et al., 2018).
5) 피부 개선효과(미백, 주름개선)
멜라닌은 인체의 피부와 머리카락 색깔을 결정하는 주요 성분으로 멜라닌형성세포(melanocytes)에 의해 합성되며, 멜라닌형성세포의 가지돌기를 통해 멜라노좀의 형태로 10-36개의 인접한 각질형성세포(keratinocytes)로 수송된다( Costin & Hearing, 2007). 멜라닌형성세포는 갈색 또는 검은색의 유멜라닌(eumelain)과 노란색 또는 붉은색의 페오멜라닌(pheomelanin)의 두 종류의 멜라닌을 만들고, 이 두 멜라닌의 비율이 색을 결정한다( Costin & Hearing, 2007). 이러한 멜라닌은 인간의 피부, 점막, 망막, 담낭, 난소 등에서 주로 발견되며, 태양 자외선에 의한 DNA 손상과 돌연변이 유발로부터 피부를 보호한다( Natarajan et al., 2014). 특히, 과도한 자외선 노출은 일반적으로 멜라닌 합성과 피부 손상을 유발하는 요인 중 하나인 세포 내 활성산소종(reactive oxygen species, ROS)과 산화적 스트레스를 유발한다( Yamaguchi & Hearing, 2009). 자외선 노출 외에도 호르몬의 변화, 염증, 나이와 같은 다양한 외재적, 내재적 요인이 멜라닌의 생합성을 유발한다( Serre et al., 2018; Yuan & Jin, 2018). 멜라닌이 과도하게 생성되어 축적되면 미적으로 영향을 주며, 흑색종 발병의 위험성을 증가시키는 등의 의학적 문제를 야기할 수 있어 멜라닌 생성을 억제하는 효능을 가진 물질의 개발은 화장품 및 제약 분야에 있어 상당한 가치를 가지를 가질 것으로 보고되고 있다( Speeckaert et al., 2014).
노화는 우리 신체의 자연스러운 현상이지만, 대부분의 사람들은 피부 건강과 미적 기준의 충족을 위해 자신의 피부 상태를 젊게 유지하고자 한다. 외적으로 보여지는 모습은 개인의 자신감을 증진시키고 좋은 인상을 주는데 이바지하기에 이는 사회적 활동과도 연관이 있다. 피부 노화는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있는데, 신체적 변화의 자연적인 결과에 의해 발생하는 내인성 노화와 자외선 및 오염물질과 같은 환경 요인에 노출되어 발생하는 외인성 노화가 있다( Farage et al., 2008). 외인성 노화 인자인 UVB로 인한 산화 스트레스는 DNA 손상을 유발하며, 인간 진피섬유아세포(human dermal fibroblasts, HDF) 노화를 초래한다( Li et al., 2006). 이외에도 각종 환경요인에 의한 피부세포의 염증도 피부노화를 유도하는 주된 요인으로 알려져 있다( Fisher et al., 2002). 피부 노화의 대표적인 특징인 주름은 피부 탄력의 감소와 세포 외 매트릭스(extracellular matrix, ECM)의 퇴화와 밀접한 관련이 있으며, 인간 진피섬유아 세포에서의 높은 수준의 matrix metalloproteinase-1 (MMP-1)의 분비와 프로콜라겐(pro-collagen) 합성의 감소에 의해 생성된다( Egbert et al., 2014; Talwar et al., 1995).
전남한방산업진흥원에서 2016년에 진행한 연구에서는 80℃에서 열수 추출한 흰목이버섯 추출물에는 폴리페놀과 플라보노이드가 다량 함유되어 있으며, 이러한 추출물을 처리한 후의 melanocyte 내 melanin 함량은 유의하게 감소함을 확인하였다. 또한, 해당 연구에서는 인간 진피섬유아세포에 흰목이버섯 열수 추출물을 처리한 결과, 프로콜라겐 합성을 촉진하고 MMP-1의 발현을 저해시킴으로써 주름개선 효능을 보임을 확인하였다( Lee et al., 2016).
6) 탈모 개선효과
피부는 신체 내 가장 큰 기관으로 진피, 표피, 피하 조직으로 구성되며, 외부 자극으로부터 신체를 보호한다( El Khalafawy et al., 2020; Grymowicz et al., 2020; Wiener et al., 2020). 모발 구조는 모낭과 모발로 이루어져 있으며, 모낭의 구조와 모발 주기는 안드로겐(androgen)을 포함한 다양한 호르몬의 영향을 받는다. 모낭은 성장기(anagen), 퇴행기(catagen), 휴지기(telogen)의 3단계의 성장 주기를 반복한다. 성장기는 세포가 빠르게 분열하며 성장하는 단계로 전체 주기의 90%를 차지한다. 퇴행기는 약 3주 동안 진행되며, 이 기간동안 모발은 수축하여 퇴행한다. 마지막 단계인 휴지기는 모유두와 모발이 서로 분리되는 휴식기이다( El Khalafawy et al., 2020; Grymowicz et al., 2020; Wiener et al., 2020). 이러한 성장 주기가 모낭 수축, 호르몬 장애, 자가면역 장애, 유전적 문제, 과도한 스트레스 등을 원인으로 성장기가 짧아지고 휴지기가 길어지는 현상이 일어나면 탈모증이 발생하게 된다( Cho & Kim, 2020). 탈모증은 신체적으로 해로운 작용을 하진 않지만 불안을 일으키는 등 심리적으로 부정적인 영향을 미친다. 탈모의 정확한 원인과 세부 메커니즘은 밝혀지지 않았으며, 탈모 유병률이 증가함에 따라 탈모예방과 발모 연구가 계속되고 있다( Chidambaram et al., 2020).
국내 한 연구에서는 5개월된 마우스에 2개월 동안의 부동화 스트레스를 유발한 후, 그 직후와 추가적으로 11개월 동안 사육한 그룹으로부터 얻어진 피부조직을 이용하여 흰목이버섯 추출물이 모발 성장능에 미치는 영향을 확인하였다( Ko, 2012). 흰목이버섯의 처리는 흰목이버섯 자실체를 열수 추출하여 동결건조한 후 이를 식수에 녹여 식이 섭취하는 방법을 사용하였다. 실험 결과, 모낭의 밀도, 크기, 모발의 길이와 굵기 모두 스트레스에 의해 증가하였고, 이는 흰목이버섯 추출물을 섭취한 후 유의하게 감소하였다( Ko, 2012). 또한, 해당 연구는 모발의 길이와 굵기의 스트레스군을 제외한 7개월과 18개월의 그룹을 비교하였을 때, 18개월동안 사육한 실험군에서 모두 모낭과 모발의 노화가 유발되었다고 판단하였다( Ko, 2012).
7) 기타
인간은 영상 및 진단 분야의 기술과 방사선 치료와 같은 의료 치료에서 종종 이온화 방사선에 노출된다( Čubová & Čuba, 2020). 이온화 방사선에 대한 노출의 주요 영향 중 하나는 산화 스트레스이며, 이는 산화 상태와 항산화 상태 사이의 세포 균형 변화와 관련이 있다( Čubová & Čuba, 2020). 이온화 방사선에 대한 노출은 내인성 산화 방지 시스템의 조절 장애로 인하여 자유 라디칼의 과잉 생산을 야기한다( Čubová & Čuba, 2020). 현재 임상 시험된 화학적 방사선 보호제인 티올, 아미노티올, 티아디아졸 및 벤조티아졸의 구강 섭취는 메스꺼움, 구토, 저혈압, 실신, 독성 등의 부작용이 보고되어 제한적으로 사용되고 있다( Copp et al., 2013). 이러한 이유로, 최근 식물성 원료에서 파생된 방사선 보호제 개발에 큰 관심이 쏠리고 있다( Pal et al., 2013). 식품 및 식이보충제 또는 약물에 포함된 항산화 파이토케미칼을 섭취한 후 산화 스트레스 수준이 상당히 감소했으며( Patel, 2016), 아스코르브산(비타민 C), 카로티노이드, 플라보놀, 스틸베노이드, 안토시아닌 및 페놀산과 같은 식물 조직의 천연 물질들은 항산화제로 작용할 뿐 아니라( Halliwell, 2009) 광범위한 방사선 흡수 특성을 나타내었다( Lachumy et al., 2013). 또한, 포도에서 얻어낸 레스베라트롤(resveratrol)은 3 Gy의 β 방사선을 조사한 생쥐에서 염색체 이상이 발생하는 빈도를 감소시킨다는 연구결과도 발표되었다( Carsten et al., 2008). 이렇듯 이온화 방사선의 유해한 영향으로부터 피부를 보호할 수 있는 천연물 유래의 보호제의 개발이 더욱 중요해졌다.
흰목이버섯 역시 방사선 조사에 대해 보호 효능이 보고된 바 있다( Xu et al., 2012). 해당 연구에서는 감마선이 조사된 쥐 모델을 이용하여 쥐의 복강 내 수용성의 흰목이버섯 다당류를 주입한 후 30-day survival assay를 진행하여 생존율을 측정하였다. 그 결과, 감마선이 조사된 쥐의 생존율은 음성대조군에 비해 50% 증가함을 보였다. 또한, 헤모글로빈 수치가 회복함을 보임으로써 적혈구와 백혈구의 손상을 복구하는 효능이 확인되었다( Xu et al., 2012).
위에 언급한 흰목이버섯의 영양적·기능적 효과에 대해 Table 1과 같이 간단히 정리하였다.
2. 흰목이버섯의 생리활성 효과
1) 항산화 작용
활성산소는 산화적 스트레스로 인해 생성되어 여러 대사과정에서 조직을 공격하고 세포를 손상시키며, 거의 모든 질병의 발생과 진행의 원인이 된다( Miguel, 2011). 피부에 있어서는 활성산소로 인해 면역기능이 억제되고, 염증이 발생하며, 피부 탄력이 감소하고 기미, 주근깨, 주름 등의 질환의 발생으로 인해 결과적으로 피부노화가 촉진된다( Leyden, 1990). 연쇄적 산화반응을 감소시켜주는 항산화 물질은 염증을 감소시켜 피부 노화를 억제시킨다( Choi, 2022). 이에 최근에는 천연 항산화제의 중요성이 대두되면서, 활성산소로부터 피부세포를 보호하고 활성산소를 소거하는 식물성 및 천연물질을 발굴하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다( Yasin et al., 2017). 다양한 종류의 버섯이 항산화 특성을 가지고 있는 것으로 보고되어 있으며, 버섯 추출물은 또한 각 종류의 따라 항산화 효능을 가진 특정 성분들을 많이 포함하고 있다. 이러한 항산화 효능을 가진 각 성분들은 자실체, 균사체, 배양액 모두에서 발견되며, 페놀, 다당류, 토코페롤, 플라보노이드, 카로티노이드, 아스코르브산 등의 다양한 항산화 성분들이 함유되어 있는 것으로 알려져 있다( Sánchez, 2017). 페놀화합물은 식물계에 분포되어 있는 2차 대사산물로 phenolic hydroxy 기를 가지고 있어 큰 분자들과 결합하는 성질이 있으며, 항산화 효능의 생리 활성을 가지고 있다( Lee & Kim, 2020).
몇몇 연구 보고들에서는 흰목이버섯 다당류에서 유래된 carboxymethylated polysaccharide (CATP)의 활성산소 라디컬 소거능이 기존 흰목이버섯 보다 뛰어남을 확인하였다( Al-Faqeeh et al., 2021; Wang et al., 2015). Shen et al.(2017) 연구에서는 과산화수소를 처리한 인간 섬유아세포에 흰목이버섯으로부터 얻어낸 다당류를 전처리하여 항산화 효능을 확인하였다. 흰목이버섯 다당류의 전처리를 한 후, 과산화수소에 의해 증가했던 세포사멸과 관련된 유전자인 p16, p21, p53, caspase-3의 발현과 ERK, AKT의 활성화가 유의하게 감소함이 확인되었다( Shen et al., 2017). 이러한 감소가 SIRT1의 발현의 증가에 따른 결과임이 확인되면서, 흰목이버섯 다당류가 SIRT1 신호전달 기전을 통해 산화적 스트레스를 저해하여 세포사멸을 억제하는 것으로 분석되었다( Shen et al., 2017). 흰목이버섯의 다당류는 과산화수소와 같은 요인에 의해 분해되는데, 이러한 다당류는 기존의 분해되지 않을 때보다 더 높은 항산화 효능을 가진다고 보고되었다( Li et al., 2020). 또한, in vitro 상에서 아스코브르산, 철, H 2O 2에 의해 분해된 5개의 흰목이버섯 유래 다당류의 항산화능을 평가한 연구는 작은 분자량을 가질수록 해당 시료의 항산화능이 증가함을 확인하였다( Zhang et al., 2014). 흰목이버섯으로부터 얻어낸 exopolysaccharide (EPS)를 이용한 논문은 EPS가 자외선 B를 조사하고 과산화수소를 처리하여 산화스트레스를 유발한 실험군에 처리되었을 때, 농도의존적으로 항산화능을 가짐을 보고하였다( Gusman et al., 2014). 또한 MTT 실험법을 이용하여 세포독성을 측정한 결과, EPS는 쥐의 진피 섬유아세포의 세포생존율을 증가시키며 세포보호활성을 나타내었다( Gusman et al., 2014). 다른 연구에서는 흰목이버섯의 메탄올 추출물을 이용하여 in vitro 상의 항산화능을 확인하기 위한 실험으로 80% 메탄올로 추출을 진행한 후, n-hexane, chloroform, ethyl acetate, n-butanol, 물을 용매로 한 추가 분획물들의 자유라디칼 소거 활성을 측정하였다. ABTS+ 실험과 DPPH 실험 결과, 5가지의 용매 분획물 중 chloroform을 사용한 실험군이 가장 높은 항산화 효능을 보였다( Li et al., 2014). 추가적으로, 다당류뿐만 아니라 흰목이버섯에 함유된 catechin과 volatile oil과 같은 물질 역시 항산화 효능을 가진다고 보고되었다( Liu et al., 2016; Liu et al., 2019).
2) 항균 효능
식용버섯은 영양가가 높고, 특히 단백질이 풍부하다. 버섯의 단백질은 면역체계를 촉진하며 항바이러스, 항세균 및 항진균 등 생물학적 활성이 나타나 세균 치료에 효과적인 천연 공급원이다( Houshdar Tehrani et al., 2012). 약용식물로 알려진 버섯은 항균 작용, 항스트레스 작용을 하는 것으로 밝혀져 수세기동안 이용되어 왔다( Houshdar Tehrani et al., 2012; Wang et al., 2022). 특히, 흰목이버섯 다당류는 유익한 박테리아(bifidobacteria, lactobacilli)의 성장을 자극하며, 동시에 인체에 해로운 박테리아( Bacteroides spp, Escherichia coli)의 수를 줄여 잠재적인 prebiotic 효과에서 더 나아가 항균, 항바이러스 효과를 지닌다고 보고되었다( Chen et al., 2021). 한 연구에서는 흰목이버섯의 알칼리성 추출물을 이용하여 새로운 fungal chitin-glucan 복합체(CGC-TFM)를 분리하였고, 이러한 CGC-TFM은 분석결과 포도당과 glucosamine/acetylglucosamin으로 구성되어 있었다. 또한, bacteriostatic test를 통해 CGC-TFM이 E. coli의 증식을 현저히 저해시킴을 확인함으로써 흰목이버섯 추출물의 항균 효능을 확인하였다( Chen et al., 2021).
3) 항염증 효능
모든 만병의 근원이라고 불리는 염증(inflammation)은 감염과 상처로부터 신체를 치유하기 위한 복구과정으로 치료를 위해 꼭 필요한 단계이다( Parham, 2014). 가벼운 외상이나 감염이 발생하면 병원체가 피부 및 점막을 통해 침입하게 된다. 이 과정에서 대부분의 감염은 선천성 면역반응(innate immune response)에 의하여 수일 내에 사라진다. 선천성 면역(innate immune)은 병원체를 인지하는 인지한 후, 이러한 병원체를 제거하는 과정으로 일어난다. 감염된 세포로부터 수용성 단백질인 사이토카인(cytokine)이 분비되면, 다른 세포와의 작용을 통해 선천성 면역반응이 시작되고 병원체에 대한 면역계의 반응으로 감염된 조직에 염증이 발생하게 된다( Parham, 2014). 피부의 염증은 TNF-α, IL 및 생리적, 환경적 스트레스에 의해 피부 염증과 노화를 억제하며 피부 세포의 성장을 제한하며, 식물 추출물의 생물학적 활성을 확인하기 위해 항노화 및 항염증 관련 연구가 계속되고 있다( Lee et al., 2022).
버섯과 버섯의 2차 대사산물에 포함된 기본적인 영양소들은 면역체계의 기능에 다양한 좋은 영향을 미치며 주요한 효능은 항염 작용이다( Smiderle et al., 2014). 버섯에 포함된 특정 화합물은 림프구의 증식과 분화뿐만 아니라 이러한 세포의 이동과 유착에 영향을 미친다( Smiderle et al., 2014). 또한, 핵 내 nuclear factor kappa B (NF-κB) 수용체와 관련된 신호전달 기전을 억제함으로써 염증성 사이토카인, 인터루킨(interleukin), 프로스타글란딘(prostaglandin), 질소 산화물과 같은 염증 매개체의 합성을 저해한다( Smiderle et al., 2014).
현재 출시된 항염증제의 임상 문제와 비스테로이드 항염증제(nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAIDs)의 출혈, 위장 장애 등의 문제로 인해, 부작용이 적은 항염증 천연물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 연구에 따르면 식용버섯은 항히스타민, 막 안정화 활성, 염증 부위로의 세포이동 억제 및 일산화질소(nitric oxide, NO)의 생성 억제 등이 나타나며 항염증 활성에 효과적이다( Jayasuriya et al., 2020). RAW 264.7 대식세포에 흰목이버섯 chloroform 전처리 후, lipopolysaccharide (LPS)를 투여하여 일산화질소 분석과 western blotting을 진행한 결과, inducible nitric oxide synthases (iNOS) 및 cyclooxygenase-2 (COX-2) 발현을 억제할 수 있는 것으로 보고되었다( Li et al., 2014). 흰목이버섯은 동결건조 후 상온에서 80% 메탄올을 통해 추출하였다. 흰목이버섯 추출물의 2개의 페놀산에서 항염증 효능 활성을 확인한 결과, 4- 쿠마르산(4-coumaric acid)에서 강한 세포독성이 나타났으며, 4-쿠마르산과 젠트스산(gentisic acid)은 농도의존적으로 산화질소의 생성을 억제하는 것으로 나타났다( Li et al., 2014). 또한, 두 개의 페놀산은 iNOS 발현을 억제하여 염증 활성을 유도하는 일산화질소 생성을 감소시켜 높은 항염증 활성을 나타나는 것으로 보고되었다( Li et al., 2014). 또한, LPS 처리로 염증반응이 유도된 RAW264.7 대식세포에 흰목이버섯 펩타이드를 처리하였을 때, NF-κB에 의한 염증 반응이 저해됨을 확인하였다( Ruan et al., 2018). 해당 연구에서 흰목이버섯 다당류는 흰목이버섯 건조 자실체(fruiting body)를 분말 형태로 분쇄한 뒤, 열수 추출하여 동결건조한 후 추출하였다. 해당 연구에서는 흰목이버섯 다당류의 농도에 따라 tumor necrosis factor-α (TNF-α)와 RAW264.7 대식세포 내 IL-6 발현이 감소하며, 이를 통해 흰목이버섯 다당류의 최고 항염 활성 농도는 200 μg/mL인 것으로 확인하였다. 또한, 해당 농도로 대식세포에서의 monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) 발현이 감소함을 확인하였다. 추가적으로 해당 세포에 흰목이버섯 다당류를 전처리한 결과, Akt, p38MAPK, NF-κB의 활성화가 억제되었으며 세포에서의 MCP-1 발현이 저해되었고 세포 내 cytokine과 ROS 수치가 감소되었다. 이러한 결과들을 바탕으로 해당 논문은 흰목이 버섯 다당류가 염증 반응을 억제하는 것을 보고하였다( Ruan et al., 2018).
4) 항암 효능
공중보건의 주요 문제인 암은 사망의 주요 원인 중 하나로, 수 많은 연구가 암 치료제의 개발에 초점을 맞추고 있다( Pucci et al., 2019). 항암 요법 중 화학 요법이 주로 사용되었으나, 기존의 화학 약품들은 골수 기능 억제, 메스꺼움, 구토, 탈모증과 같은 정상적인 세포와 조직에 부작용을 일으킨다( Baskar et al., 2014; Sak, 2012). 이에 대하여 최근 천연 항산화제와 다양한 파이토케미칼(phytochemicals)이 암세포의 증식을 억제하고 세포 사멸을 유도하는 특성으로 새로운 항암 요법으로서 대두되고 있다( Chikara et al., 2018; Singh et al., 2016). 천연물에서 비롯된 항암치료제는 안전성과 더불어 화학 치료법에 의해 유발되는 부작용을 줄이는데 중요한 역할을 한다는 점에서 높은 가치를 가진다( Duong et al., 2020; Wood et al., 2004; Yin et al., 2013).
흰목이버섯에서 분리된 산성 다당류는 육종 종양 sarcoma-180이 이식된 쥐 모델에서 암세포의 성장을 저해하는 결과를 보임으로써 항암 효능을 가지는 잠재적인 원료로 제시되었다( Ukai et al., 1972). 선행 보고에 따르면, 흰목이버섯의 다당류 성분의 장 내 흡수율을 촉진하기 위해 이를 코팅한 캡슐은 2002년에 중국식품의약국(China Food and Drug Administration)에 의해 승인되어 약물 치료 및 방사선 치료와 같은 항암치료의 부작용인 백혈구감소증 질환을 가진 환자들에게 처방되었다( Yang et al., 2019). 또한, 몇몇 연구들에서는 동물 모델에서 추출되고 정제된 글루칸 다당류 및 다당류 펩타이드의 항암 효능을 입증하였다( Mocanu et al., 2009; Wasser & Weis, 1999). 일본 나가노현의 버섯 재배자들을 대상으로 실시된 조사에서는 흰목이 버섯을 정기적으로 먹는 것이 나가노현의 다른 사람들에 비해 암으로 인한 사망률이 훨씬 낮은 것으로 나타났다( Ikekawa, 2001). Chen (2010)의 연구보고에 따르면, Hep G22 세포에 in vitro 항암효과 시험을 한 결과, 흰목이 버섯 다당류의 항종양 활성은 다당류에 대해 농도의존적으로 증가하였다( Chen, 2010).
위에 언급한 흰목이버섯의 4가지 생리활성효과에 대해 Table 2와 같이 간단히 정리하였다.
Conclusion
흰목이버섯은 음식 외에도 약용으로도 관심을 받는 천연물로 식물성 유사 콜라겐이 풍부하여 건강식품 및 기능성 식품으로 활용 가능하며, 주요 활성 성분인 다당류는 화학적, 생물학적 활성을 나타내는 고분자 복합체이다. 흰목이버섯의 다당류는 보습 및 피부 장벽강화에 도움을 주며 독성이 없는 안전한 천연물로서 의학 분야에서 적용 가능한 강점을 가지고 있다.
본 논문을 통해 흰목이버섯과 관련된 국내외 선행 연구들을 광범위하게 고찰한 결과, 흰목이버섯은 항암, 항염, 항산화 효과 및 방사선 조사 부작용에 대한 피부회복 및 탈모에 대한 모발 성장 촉진 효능 등을 가짐을 확인하였다.
천연물질의 효과를 증명하는 여러 효과가 우수한 성분들의 연구가 활발하게 이루어지고 있지만 천연추출물의 효능을 입증하는 임상연구는 부족한 실정이다. 비건 뷰티와 코스메슈티컬 시장의 관심이 높아지는 추세에 따라 보다 효과적인 항염, 항암효과 및 부작용이 적은 천연 추출물의 안전성 확보에 대한 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것이다. 끝으로, 본 논문은 흰목이버섯의 영양적, 기능적 및 생리활성 효과를 검토함으로써 추후 흰목이버섯이 식품 및 화장품 소재로서 활용될 가치에 대해 제고하고자 한다.
Acknowledgements
본 연구는 과학기술정보통신부 재원으로 과학기술일자리진흥원의 지원(No. 2021B400)을 통해 수행된 연구결과이며, 이에 감사드립니다.
Table 1.
Tremella fuciformis Berk nutritional and functional effects
Effect |
Details |
Reference |
(1) Nutrient contents |
Contains about 63.5% of dietary fiber |
Tsai et al., 2018 |
(2) Blood sugar and blood cholesterol improvement |
Plasma cholesterol level reduction |
Kiho et al., 1994 |
Total cholesterol content reduction |
Niu et al., 2021 |
LDL cholesterol level reduction |
Cheung, 1996 |
LDL cholesterol, liver cholesterol, and triglyceride level reduction |
Cheng et al., 2002 |
(3) Stress relief |
TAS, MDA levels, and SOD activity in liver tissue normalization |
Ko et al., 2009 |
(4) Cognitive function improvement |
Learning and memory capacity improvement |
Kim et al., 2007 |
CREB activation inhibition |
Park et al., 2012 |
Glucose level alleviation in the hippocampus |
Memory capacity improvement |
Short-term memory and cognitive abilities improvement |
Ban et al., 2018 |
(5) Antipigmentation and antiwrinkle |
Melanin content in melanocytes reduction |
Lee et al., 2016 |
Procollagen synthesis induction and MMP-1 expression inhibition |
(6) Relief of hair loss |
Relief of hair follicle density, size, and hair length, and thickness |
Ko et al., 2012 |
(7) Others |
Protection through damage repair of red blood cells and white blood cells against irradiation |
Xu et al., 2012 |
Table 2.
Physiological activities of Tremella fuciformis Berk
Effect |
Details |
Reference |
(1) Antioxidation |
Active oxygen radical scavenging ability |
Al-Faqeeh et al., 2021, Wang et al., 2015, Li et al., 2014, Liu et al., 2016, Liu et al., 2019 |
Apoptosis-related gene reduction |
Shen et al., 2017 |
UV induced-oxidative stress reduction |
Gusman et al., 2014 |
(2) Antibacterial |
Probiotic growth induction |
Chen et al., 2021 |
E. coli growth Inhibition |
Chen et al., 2021 |
(3) Anti-inflammation |
COX-2 and iNOS expression inhibition |
Li et al., 2014 |
NF-κB activation-induced inflammatory response inhibition |
Ruan et al., 2018 |
Intracellular cytokines reduction |
(4) Antitumor |
Cancer cell proliferation inhibition |
Ukai et al., 1972, Mocanu et al., 2009, Wasser & Weis, 1999, Chen, 2010 |
Treatment for leukopenia patients |
Yang et al., 2019 |
Decrease of cancer mortality |
Ikekawa, 2001 |
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