[바이오스펙트럼 정은선 연구소장 이사] 피하지방은 말 그대로 피부 밑에 존재하고 있는 지방으로 우리 몸에 존재하는 전체 지방의 85%를 차지하고 있다. 진피와 근육 사이에 존재하는 피하지방은 주로 에너지를 저장하고 몸의 곡선을 형성하며 완충재와 절연체 역할 등을 수행하고 있다.
우리 몸에 피하지방이 존재하지 않는다면 조금의 충격에도 타박상을 입고 장시간 고정된 자세로 앉아 있거나 누워 있는 일이 고역이었을 것이다. 이러한 고마운 역할에도 불구하고 주로 비만연구에서 없애야 할 적으로 간주돼 왔고 피부연구 분야에서는 심화연구가 지속적으로 이뤄진 표피와 진피부위에 비해 상당기간 홀대받은 부위이기도 하다.
1990년 중반 줄기세포 연구가 활발해지면서 지방세포로 분화하는 줄기세포인 mesenchymal stem cells의 역할을 상처재생, 피부노화, 면역조절, 헤어성장 등 다각적 측면에서 심층 연구한 수많은 보고들이 발표되고 있다.
피하지방에 존재하는 Mesenchymal stem cell은 Adipose derived stem cells로도 불리며 분화를 통해 지방전구세포가 되고 지방전구세포는 특정한 분화시그널에 의해 내부에 지방을 함유한 성숙한 지방세포가 된다. 이번 컬럼에서는 피하지방세포와 노화의 상관관계를 알아보고 이를 통한 항노화 소재개발 타겟과 소재 개발 시 해결해야 할 문제점을 고찰해 보고자 한다.
피하지방 감소와 노화
피부 노화의 가장 큰 특징은 피부층이 얇아지는 피부위축이며 이 피부위축 현상은 표피층, 진피층, 피하지방층에서 동일하게 나타난다. 노화에 따른 피하지방층 감소는 결국 피부 볼륨과 탄력 감소로 이어진다. 내인성 노화에 따른 피하지방층 감소는 지방조직에 영양을 공급해 주는 혈관감소와 혈류량을 조절하는 nitric oxide synthase(NOS)의 손상에 따른 것으로 해석되기도 하며 이 해석은 피부노화가 주요 증상으로 나타나는 당뇨병 환자의 피하지방층 감소에도 적용된다.
피하지방층은 외부자극에 의해 감소가 촉진되는 것으로도 알려져 있으며 특히 광노화 관점에서 많은 연구들이 이뤄지고 있다. 피부가 자외선에 노출되면 각질형성세포에서 분비되는 염증성 사이토카인과 케모카인류가 지방세포 분화를 억제해 피부지방층이 감소한다는 연구결과와 지방세포의 아디포카인(adipokine) 분비가 억제돼 이들 아디포카인에 의한 MMP-1 억제 효과가 약화되면서 피부노화가 일어난다는 연구결과, 그리고 ADSCs 세포의 HIF-1alpha가 억제돼 stemness가 감소되면서 지방세포가 감소한다는 연구결과들이 보고되고 있다.
피하지방 감소에 따른 노화는 남성과 여성, 누구에게 더 영향을 미칠까?
남녀 몸의 차이를 구분 짓는 특징 중의 하나는 여성의 몸이 좀 더 부드럽고 곡선을 이루는 것으로 이는 피하지방의 분포와 양의 차이 때문이다. 일반적으로 남성 피부는 여성보다 더 두껍고 건강한 것으로 알려져 있으며 이는 진피층의 콜라겐과 엘라스틴양이 여성보다 20% 이상 많기 때문이다.
따라서 남성에 비해 피부가 얇은 여성은 노화에 더 취약하며 피하지방층 변화에 더 민감한 영향을 받는다. 처진 피부를 개선하기 위해 지방이식수술을 받는 환자의 성비에서 여성이 우위를 점하는 이유로 미에 대한 관심이 더 높아서일 수도 있지만 피하지방을 늘려 주름을 개선하는 방법이 여성피부에 더 적합한 것으로 유추해 볼 수 있다.
피하지방 보호 또는 지방세포 활성화를 통한 항노화 소재 개발과 과제
피하지방층을 타겟으로 하는 항노화 소재개발은 ADSCs 세포와 지방세포를 이용해 개발되는데 주로 두 세포의 세포증식을 활성화하거나 분화를 조절하는 기전으로 생각해 볼 수 있다. 하지만 현재까지 ADSCs 세포나 지방세포에 직접 작용해 세포를 활성화하는 항노화 연구는 소수에 불과한 편인데 주요 검색 사이트에서 ADSCs와 skin aging 두 키워드로 검색해 보면 ADSCs 세포 배양액의 항노화 효능을 보여주거나 배양액 유래 항노화 물질을 밝히는 논문이 대다수를 이루고 있다.
최근 흑연과 비슷한 구조를 띤 Fullereno이라는 물질을 쥐에 경구투여했을 때 D-galactose에 의해 유도된 피부노화가 개선되고 이러한 노화개선은 진피콜라겐 증가를 포함해 ADSCs 세포의 증식 유도를 통해 이뤄지는 것을 보여주는 논문이 발표됐다.
피하지방을 직접적 타겟으로 하는 연구가 많이 이뤄지지 않은 데에는 노화와 피하지방 관련 연구가 최근 이뤄지기 시작한 부분도 있지만 피하지방이 진피 아래층에 존재해 물질의 투과성을 담보할 수 없기 때문이다. 따라서 피하지방과 각질 세포 또는 피하지방과 섬유모세포간의 cross talk 연구가 많이 이뤄지고 있으며 특히 자외선에 의한 광노화 연구에서 이러한 상호 신호작용을 주요하게 연구하고 있다.
여러 세포 간 상호 신호작용을 보기 위해서는 공동배양 시스템이나 피부 3차원배양 등 피부구조와 유사한 in-vivo like한 효능연구법을 개발하고 표준화하는 것이 필요하다. 이러한 모델을 통해 각질형성세포나 섬유모세포에서 분비되는 피하지방층 감소를 유도하는 매개인자를 밝히고 이들 매개인자를 억제할 수 있는 소재를 개발하면 자외선을 포함한 다양한 스트레스 요인에 의해 감소되는 피하지방층을 보호할 수 있는 소재 개발이 가능할 것이다.
피하지방층 감소는 노년층에서 문제가 되지만 날씬한 몸매를 원하는 대부분 세대에서는 오히려 반색할 수 있는 증상으로 타겟 연령을 세분화하거나 부위를 세분화하는 것이 관련 소재의 경쟁력을 높여줄 수 있다. 가령 부위 세분화의 예로 피하지방 감소에 따른 노화증상이 확연한 얼굴로 부위를 한정하는 것도 좋을 것이다.
최근 발표된 논문에 따르면 얼굴유래 피하지방은 복부유래 지방세포와 캐릭터와 분화반응성이 다른 것으로 보고하고 있으며 이에 따라 피하지방 조정을 통해 얼굴노화를 개선할 수 있는 소재는 얼굴유래 지방세포를 쓰는 것을 추천하고 있다. 이러한 부위별 피하지방의 캐릭터는 향후 심층연구를 통해 확립이 필요하며 이를 기반으로 피하지방을 타겟으로 실제 효능을 발휘할 수 있는 항노화 소재 개발이 가능할 것으로 기대하고 있다.
정은선
바이오스펙트럼(주) 연구소장 이사, 아주대학교 의학과 피부과학 졸업(의학석사), 아주대학교 응용생명 공학 화장품과학(이학박사), 바이오스펙트럼(주) 팀장, 아주대학교 피부과학교실 연구원, 바이오CS 연구원
