세포 활성 기전 다른 두 바이오스티뮬레이터의 염증 가능성 평가 결과
PLLA 배양 대식세포서 5개 사이토카인 발현 증가…CaHA에선 변화 없어
[메디칼업저버 배다현 기자] 서로 다른 작용 기전의 바이오스티뮬레이터(biostimulator)인 칼슘 하이드록실아파타이트(CaHA)와 폴리엘락틱산(PLLA)의 염증성 사이토카인 발현에 차이가 있는 것으로 나타났다.
CaHA와 PLLA에 각각 배양한 대식세포의 사이토카인 발현 수준을 평가한 결과, PLLA에서 몇 개의 사이토카인 발현이 증가한 반면 CaHA에서는 유의한 변화가 없었다. CaHA와 PLLA는 모두 세포 활성을 촉진시키는 바이오스티뮬레이터로 얼굴과 신체 등의 스킨 퀄리티 개선을 위해 사용된다. 다만 세포 활성을 촉진시키는 기전은 서로 다르다.
CaHA의 대표적 제품인 레디어스는 CaHA 30%와 CMC(sodium carboxymethylcellulose) 겔 70%로 구성돼 있다. 섬유아세포가 CaHA 미세구를 둘러싸고, 이 미세 구체가 섬유아세포에 의한 콜라겐 생성을 촉진하는 것으로 알려져있다. 뿐만 아니라 엘라스틴, 프로테오글리칸, 신생혈관 생성으로 노화로 손상된 피부의 구조와 기능을 회복시킨다.
반면 PLLA는 이물 염증 반응 촉진을 통해서만 볼륨을 생성한다. 대식세포가 외부 물질인 PLLA의 위협을 막기 위해 염증 매개물을 분비하고, 다량의 콜라겐을 형성해 이물질을 둘러싸는 방식이다. 이는 몇달에 걸쳐 콜라겐 합성을 통한 볼륨 생성을 촉진한다.
바이오스티뮬레이터에 대한 초기 대식세포의 반응은 섬유아세포의 후속 행동과 새로 합성된 콜라겐 구성에 중요한 영향을 끼친다. 조직학적 연구에 따르면, CaHA 제제는 섬유증을 동반하는 염증반응 대신 자연적이고 건강한 조직과 유사한 콜라겐 및 엘라스틴 침착에 의해 재생 치유 반응을 일으키는 것으로 나타났다.
그러나 CaHA에 의해 자극된 대식세포 활동이 다른 바이오스티뮬레이터에 의해 유도된 것과 어떻게 다른지는 그동안 연구된 바가 없었다.
이에 독일 멀츠에스테틱스 Bartosch Nowag 박사팀은 CaHA와 PLLA의 시험관 내(In vitro) 대식세포 반응 특성을 확인하고 이들의 염증 발생 가능성을 평가하기 위한 전임상 연구를 진행했다.
이번 연구 결과는 Journal of Cosmetic Dermatology 1월호에 게재됐다(J Cosmet Dermatol 2024:23:99~106).
PLLA 배양 대식세포, 염증성 사이토카인 발현 증가
“CaHA는 염증 가능성 낮아…보다 재생적인 경로”
연구팀은 인간의 주요 대식 세포를 CaHA 또는 PLLA의 두 가지 희석액(1:50, 1:100)과 함께 배양했다. 배양 24시간 후 염증 어레이를 통해 대식세포에 의해 방출되는 40개의 사이토카인 발현을 스크리닝했다. 어레이 결과 확인에는 효소결합 면역흡착 분석법(ELISA)을 사용했다.
연구 결과, PLLA에 배양한 M1 대식세포에서 4가지 사이토카인 CCL1, TNFRII, MIP-1α, IL-8 발현이 CaHA 배양군, 자극받지 않은 대조군에 비해 유의하게 증가한 것으로 나타났다(각각 p<0.001, p<0.01, p<0.05, p<0.001).
그러나 CaHA에 배양한 M1 대식세포에서는 대조군과 비교해 40개의 사이토카인 중 어떤 것도 발현이 증가하지 않았다.
PLLA에 배양한 M2 대식세포에서도 2가지 사이토카인MIP-1α, MIP-1β 발현이 CaHA 배양군, 자극받지 않은 대조군에 비해 유의하게 늘었다(각각 p<0.01, p<0.01). IL-8이 PLLA 1:50군에서 CaHA 1:50군, 대조군과 비교해 증가를 보였으나 통계적으로 유의한 정도는 아니었다. 반면 CaHA와 배양한 M2 대식세포에서는 대조군과 비교해 어떤 사이토카인 발현도 증가하지 않았다.
Bartosch Nowag 박사는 “M1 또는 M2 대식세포를 CaHA와 함께 배양했을 때 40개 사이토카인 중 어느 것도 음성 대조군 이상으로 발현이 유의하게 증가하지 않았고, PLLA에 의해 자극되자 M1 대식세포에서 4개, M2 대식세포에서 2개의 사이토카인이 유의하게 증가했다”고 말했다. 이어 “이러한 결과는 PLLA에 비해 CaHA의 염증 가능성이 낮다는 것을 의미한다”며 “PLLA 배양에서 증가한 sTNFR2, CCL1, MIP-1α, MIP-1β, IL-8 사이토카인은 각각 염증에 직접적인 역할을 한다”고 설명했다.
Nowag 박사는 “이번 연구는 CaHA가 염증 반응을 유발하지 않는다는 이전의 조직학적 연구에 더해, CaHA의 작용 방식이 보다 재생적인 경로를 따르고 PLLA는 염증성 이물질 반응을 따른다는 가설을 뒷받침하는 추가 증거를 제공한다”고 결론냈다.
이어 “면역 세포 활동과 그에 따른 섬유아세포 활동을 기준으로 바이오스티뮬레이터를 구별하는 것은 중요한 임상적 의미를 가질 수 있다”며 “특히 바이오스티뮬레이터의 용도가 피부 리프팅을 위한 더 넓은 범위까지 확대되고 신체 여러 부위에 사용됨에 따라, 각 치료법이 유발하는 콜라겐 침착의 특성을 이해하고 이러한 차이의 영향을 탐색하는 게 중요하다”고 말했다.